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"Appareil de- protection, .pour les circuits électriques d'éclairage des traites et des installations semblables".-
La présente inventiona pour objet un appareil ou un dispositif deprotection des circuits d'éclairage des trains et des installations semblables..
Jusqu'à présent, et tout particulièrement dans les installations à batterie unique, on intercalait dans le circuit, entre la batterie et le fil principal de la dy- namo, une sorte 'de fusible, destiné à protéger la batte- rie ainsi qu'à écarter les dangers d'un incendie pouvant être provoqué par un court-circuit prolongé dans le sys- tème
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Cependant, ce fusible n'était pas un fusible au sens propre du mot, tel que l'emploient généralement les ingé- nieurs électriciens.
C'était, le plus souvent, une bande de cuivre ou un autre conducteur, calcule de manière a fon- dre seulement dans des conditions de court-circuitage pro- longe
11 était impossible ou inadmissible d'employer, pour cotte fonction, un fusible de dimensions habituelles,puis- que, si le fusible venait a fondre, sous une surcharge rai- sonnable ou dans le cas d'un court-circuit momentané, la tension de la dynamo s'élèverait immédiatement à une valeur très élevée, puisqu'elle ne serait plus soumise au contrôle exercé par la batterie,d'une manière bien connue,*
Une telle surtension peut fort bien griller les en- roulements d'excitation de la dynamo et les bobines ou les enroulements de tension del'installation,
ou bien provoquer d'autres graves dommages dans l'installation
Par conséquent, on était obligé de donner au fusible des dimensions anormales, indiquées plus haut, ce qui le rendait inefficace au point de vue de la protection normale des circuits de l'installation,
D'après la présente invention, l'appareil ou le dis- positif de protection comprend un commutateur électromagné- tique muni d'une bovine de tension'arrangée de façon à être insuffisamment excitée dans les conditions normales pour actionner le commutateur, mais devenant, par suite de l'interruption dans le circuit, assez puissante pour faire fonctionner le commutateur qui agit de façon a changer les conditions du circuit de 1''installation et à rétablir les conditions de sécurité..
D'après un mode de réalisation de l'invention, on emploie une combinaison d'un fusible et d'un commutateur de tension, le commuatateur étant branché aux bornes du fu-
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sible et pouvant agir de manière à modifier les conditions du circuit de l'installation afin de conserver les condi- tions de sécurité dans l'éventualité de la fusion du fusi- ble,
Par exemple, le fusible peut être intercalé dans le circuit delà batterie, le commutateur de tension étant branché à ses bornes et ouvrant le xxxxxxxx circuit d'exci- tation de la dynamo. Avec une telle disposition, on peut employer un fusible de dimensions moins anormales ou même normales,
ce fusible mettant dans les conditions normales les résistances fort élevées de la bobine et des bobines opérantes du commutateur de tension en court-circuit*
Au lieu de disposer le commutateur de tension de manière à ouvrir le circuit -e d'excitation, en coupant ainsi le courant d'éclairage des lampes pendant la suite du trajet de train, on peut le placer de façon à mettre en circuit une résistance convenablement calibrée, calculée pour imposer äla dynamo une charge analogue ou comparable à celle que présentait la batterie à débit normale
Afin de faire comprendre l'invention plus facilement, on a représenté shhématiquement sur les dessins annexés,
des exemples pratiques de l'application des perfectionne- ments d'après l'invention aux installations d'éclairage des trains..
En se reportant à la figure 1,b est une batterie de l'installation d''éclairage du train et 4 une dynamo avec ses enroulements d'excitation e, La dynamo d est automa- tiquement mise en circuit à une vitesse déterminée au moyen d'un commutateur approprié c agissant d'une manière connue, est un fusible placé entre la batterie et le conducteur principal partant de la dynamo et1 sont des lampes alimentées, suivant les circonstances, soit par la batterie, soit par la dynamo
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Aux bornes du fusible 1 est branchée une bobine de tension g d'un électro-aimant,
dont l'armature h est portée par un levier Ce dernier est.place sous l'action du ressorte qui agit soit d'un côté soit de l'autre de l'axe d'oscillatioin du levier*,
Le levier j porte un balai commutateur isolé m qui, sur le dessin, se trouve en contact avec les plats n,n' en fermant ainsi le circuit d'oscillations
Dans les conditions normales, la bobine qu'est pas excitée d'une manière appréciable, puisque la différence de potentiel aux bornes du fusible ± est insignifiante,.
Cependant, si le fusible± venait à fondre, une diffé- rehce de potentiel notable s'établirait aux bornes de la bo- biner surtout dans le cas d'un court-circuit dans la bat- terie ou si la vitesse du train est élevée, et la tension- de la dynamo augmente en raison de la disparition de l'ac- tion régulatrice bien connue de la batterie,
A ce' moment, la bobine g devient assez puissante pour attirer l'armature h vers les paies magnétiques, malgré l'action du ressorte qui exerçait, jusqu'à ce moment, son action dans le sens de maintien du balai m en contact avec lec plots n, n;
L'armature h est immédiatement atti- rée; le circuit d'excitation est coupé et la dynamo cesse de fournir un courante L'abaissement du leviej porte le point d'attache du rossort k au-dessous de l'axe d'oscillation du levier,,
Par suite, le ressort.!. tend, maintenant, à maintenir le levier commutateur j dans la position abaissée où il coupe le circuit d'excitation*
Lorsque le court-circuit est supprimé et qu'un nou- , veau fusible f est mis en place, le levier commutateur..1. est remis dans la position représentée sur la figure 1 pour fermer le circuit d'excitation.
Grâce à la protection apportée à l'installation par
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la disposition précitée, le fusible... peut être réglé plus conformément aux conditions normales du circuit de la batte- rie qu'avant,
On remarquera que le commutateur de tension protège non seulement la dynamo et la batterie, mais aussi tous les autres commutateurs de tension de 10, installation*
Suivant le mode de disposition représenté sur la figure 2.
le commutateur 'électro magnétique assure le contrôle du circuit de la résistance ± en parallèle avec la batterie b au lieu d'assurer le contrôle du' circuit d'ox- citatiih e comme sur la figure l,
Comme on le voit, ie balai du commutateur m, dans sa position normale ne se trouve pas en contact avec les plots n, n', de sorte que le circuit de la résistance r est ou.
verte Lorsque le fusible ± fond, l'électro-aimant g attire l'armature h, en portant le balai encontact avec les plots n, n' et en mettant ainsi la résistanoe r d'une va- leur appropriée aux bornes des conducteurs principaux do la dynamo d,
Cette résistance constitue une charge approximati- vement égale ou comparable à la charge imposée normalement par la batterie lors du chargement de cette dernière;
il est avantageux d'employer une résistance, à coefficient de température constant ou positif
Par ces moyens, le débit de courant de la dynamo est conservé et la tension est maintenue dans des limites rai- sonnables en assurant l'éclairage et en ne permettant qu'une très faible augmentation de la tension au-dessu de celle nécessaire pour le fonctionnement normal des lampes.
Diaprés la figure 3 dans deux des conducteurs d'une dynamo à courant alternatif, sont introduits deux fusibles f, f' La dynamo possède trois bagues collectrices s et un enroulement de champ de l'excitationt, L'installa- tion d'éclairage de train à courant continu comprend, comme
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sur les figures 1 et 2, une batterie b, un commutateur auto- matique démise en circuit c, la dynamo les enroulements de champ c et les lampes 1,
L'enroulement d'excitation t, de l'alternateur, est relié avec le balai du commutateur de mise en circuit, de sorte que l'alternateur (qui est entraîné par 1' essieu du wagon de la même manière que la dynamod)
est excité $eu.. lement après la mise en circuit de la dynamo
L'alternateur peut être relié, par exemple, directe- ment aux appareils de chauffage appropriés, S'il se produit une perturbation dans une des phases, et donc une fusion correspondante d'une des fusibles ± ou f'. 1' électroaimant correspondant est excite et attire' son armature h, en abaissant.le levier correspondante
Chacun des leviers i porte un balai de commutation m maintenu normalement en contact avec les plots n, n' et on voit que si l'un des leviers j est abaissé, il se produit une rupture dans le circuit d'excitation de 1* alternateur
Les ressorts k agissant sur les leviers j dans les figures 1 et 2 peuvent être remplacés par le dispositif suivant :
Ces leviers portent des méplate ou des crans contre lesquels ou dans lesquels un ressort à lame ICI s'appuie ou pénètre afin de maintenir d'une manière bien connue les dits leviers dans la position d'ouverture ou de fermeture,
Les commutateurs de tension décrits ci-dessus peuvent être modifiés de façon à compléter leur fonctionnement par la mise en circuit automatique d'un fusible de dimensions légèrement supérieures, à la place du fusible fondu, avant de fonctionner à la manière qui citent d'être décrite*
Par exemple, et en se reprotant à la figure 4{, le commutateur électromagnétique peut comprendre un solRnoïde avec un bobinage de tension et un noyau g2,
Le levier du commutateur portant un balai, de contactm est relié
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par une 'broche avec le noiyau g et le balaie se déplace sur
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dos contacts en se;m$nto ,' ,3 équivalents aux contacts jj, n' des figures précédentes,*;
Dans cotte variante, le levier .04 il a deux bras et son second bras porte deux balais de con-
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tacts isolés a et à!' reliée par un fusible jo On supposera que, sur la figure 4, 1'opération dé protection consiste dans l'interruption du contact entre 1e p.o "', ,,, A" près la fusion du fusible 1# la différence de potentiel aux bornes de la bobine" produit un déplacement du noyau en sollicitant le bras droit du levier J* vers le haut# L'élévation de ce bras 0 les balais jj,, jtf en contact avec les bornes du fusible brûlé, mais sans que le balai quitte les bornes et eM Ainsi, le fusible.L qui peut être d'un diamètre légèrement supérieur à celui du fusible ±, prend la place du fis lble 4 Des que ce rempla-o cément a ou lieu,
la bobiner cesse son action sur le noyau puisqu'il n'y a plus de différence de potentiel à ses bor-
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nés,. Les balais .u,, 4wratent le mouvement du noyau au moment même où le solénoïde a cessé d'être traverse par le
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courante Si le fusible fond à son tour, le soléno;o- redevient excité, déplace le noyau j2 en surmontant l'élastici- té des balai$ y,,, ', ce qui libère le balai de commutation des contacta nl os Ji; 3 et ouvre le circuit d'3xgitationt en sup-
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"Protective apparatus, for electric circuits for lighting drafts and similar installations" .-
The present invention relates to an apparatus or device for protecting the lighting circuits of trains and similar installations.
Until now, and especially in single battery installations, a kind of fuse has been inserted in the circuit between the battery and the main wire of the dynamo, intended to protect the battery as well as to avoid the dangers of a fire which could be caused by a prolonged short-circuit in the system
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However, this fuse was not a fuse in the proper sense of the word, as it is commonly used by electrical engineers.
It was, most often, a strip of copper or other conductor, calculated so as to melt only under conditions of prolonged shorting.
It was impossible or inadmissible to use, for this function, a fuse of usual dimensions, since, if the fuse should blow, under a reasonable overload or in the event of a momentary short-circuit, the voltage of the dynamo would immediately rise to a very high value, since it would no longer be subject to the control exerted by the battery, in a well-known manner, *
Such an overvoltage can very well burn out the excitation windings of the dynamo and the coils or voltage windings of the installation,
or cause other serious damage to the installation
Consequently, it was necessary to give the fuse the abnormal dimensions, indicated above, which made it ineffective from the point of view of the normal protection of the circuits of the installation,
According to the present invention, the apparatus or the protection device comprises an electromagnetic switch provided with a voltage bovine arranged so as to be insufficiently excited under normal conditions to actuate the switch, but becoming, as a result of the interruption in the circuit, strong enough to operate the switch which acts to change the conditions of the circuit of the installation and to restore the safety conditions.
According to one embodiment of the invention, a combination of a fuse and a voltage switch is employed, the switch being connected to the terminals of the fuse.
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sible and able to act in such a way as to modify the conditions of the installation circuit in order to maintain the safety conditions in the event of the fuse blowing,
For example, the fuse can be inserted in the battery circuit, the voltage switch being connected to its terminals and opening the xxxxxxxx excitation circuit of the dynamo. With such an arrangement, it is possible to use a fuse of less abnormal or even normal dimensions,
this fuse putting in normal conditions the very high resistances of the coil and of the operating coils of the short-circuited voltage switch *
Instead of placing the voltage switch in such a way as to open the excitation circuit, thus cutting off the lighting current of the lamps during the rest of the train journey, it can be placed so as to switch on a resistor. suitably calibrated, calculated to impose on the dynamo a load similar or comparable to that exhibited by the battery at normal rate
In order to make the invention easier to understand, there is shown schematically in the accompanying drawings,
practical examples of the application of the improvements according to the invention to train lighting installations.
Referring to figure 1, b is a battery of the train lighting installation and 4 a dynamo with its excitation windings e, The dynamo d is automatically switched on at a speed determined by means of of an appropriate switch c acting in a known manner, is a fuse placed between the battery and the main conductor from the dynamo and 1 are lamps supplied, depending on the circumstances, either by the battery or by the dynamo
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A voltage coil g of an electromagnet is connected to the terminals of fuse 1,
whose armature h is carried by a lever The latter is placed under the action of the spring which acts either on one side or the other of the axis of oscillation of the lever *,
The lever j carries an insulated switch brush m which, in the drawing, is in contact with the plates n, n 'thus closing the oscillations circuit
Under normal conditions, the coil is not appreciably excited, since the potential difference across the ± fuse is insignificant.
However, if the ± fuse were to blow, a noticeable potential difference would be established at the terminals of the coil, especially in the event of a short-circuit in the battery or if the train speed is high. , and the voltage of the dynamo increases due to the disappearance of the well-known regulating action of the battery,
At this moment, the coil g becomes powerful enough to attract the armature h towards the magnetic pays, in spite of the action of the spring which exerted, until this moment, its action in the direction of maintaining the brush m in contact with lec plots n, n;
The armature h is immediately attracted; the excitation circuit is cut and the dynamo ceases to provide a current Lowering the leviej brings the point of attachment of the rossort k below the axis of oscillation of the lever ,,
Consequently, the spring.!. now tends to keep the switch lever j in the lowered position where it cuts off the excitation circuit *
When the short-circuit is removed and a new fuse f is inserted, the switch lever..1. is returned to the position shown in Figure 1 to close the excitation circuit.
Thanks to the protection provided to the installation by
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the above arrangement, the fuse ... can be adjusted more in accordance with the normal conditions of the battery circuit than before,
Note that the voltage switch protects not only the dynamo and the battery, but also all other voltage switches of 10, installation *
According to the arrangement mode shown in Figure 2.
the electromagnetic switch ensures the control of the resistance circuit ± in parallel with the battery b instead of ensuring the control of the oxidation circuit as in figure l,
As can be seen, the brush of the switch m, in its normal position is not in contact with the pads n, n ', so that the circuit of the resistor r is or.
green When the fuse ± blows, the electromagnet g attracts the armature h, bringing the brush in contact with the pads n, n 'and thus putting the resistance r of an appropriate value at the terminals of the main conductors do the dynamo d,
This resistance constitutes a load approximately equal or comparable to the load normally imposed by the battery when charging the latter;
it is advantageous to use a resistor, with constant or positive temperature coefficient
By these means, the current flow of the dynamo is conserved and the voltage is kept within reasonable limits by providing lighting and allowing only a very small increase in voltage above that necessary for the power supply. normal operation of the lamps.
Diapré figure 3 in two of the conductors of an alternating current dynamo, are introduced two fuses f, f 'The dynamo has three slip rings s and a field winding of the excitationt, The lighting installation of DC train includes, as
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in figures 1 and 2, a battery b, an automatic switch switched off in circuit c, the dynamo the field windings c and the lamps 1,
The excitation winding t, of the alternator, is connected with the brush of the starting switch, so that the alternator (which is driven by the axle of the wagon in the same way as the dynamod)
is excited $ eu .. only after switching on the dynamo
The alternator can be connected, for example, directly to the appropriate heaters, if there is a disturbance in one of the phases, and therefore a corresponding blowing of one of the fuses ± or f '. 1 'corresponding electromagnet is excited and attracts' its armature h, by lowering the corresponding lever
Each of the levers i carries a switching brush m normally maintained in contact with the pads n, n 'and it can be seen that if one of the levers j is lowered, a break occurs in the excitation circuit of the alternator.
The springs k acting on the levers j in figures 1 and 2 can be replaced by the following device:
These levers carry flats or notches against which or in which an ICI leaf spring leans or penetrates in order to maintain in a well-known manner the said levers in the open or closed position,
The voltage switches described above can be changed to complete their operation by automatically switching on a fuse of slightly larger dimensions, in place of the blown fuse, before operating in the manner quoted to be. described *
For example, and by repeating itself in figure 4 {, the electromagnetic switch can comprise a solRnoïde with a voltage winding and a core g2,
The switch lever carrying a brush, contactm is connected
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by a 'pin with the left core and the sweep moves on
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back contacts in se; m $ nto, ', 3 equivalent to the contacts jj, n' of the preceding figures, *;
In this variant, the lever .04 has two arms and its second arm carries two control brushes.
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isolated tacts a and at! ' connected by a fuse 0 It will be assumed that, in FIG. 4, the protection operation consists in interrupting the contact between the po "', ,,, A" after the melting of fuse 1 # the potential difference at the terminals of the coil "produces a displacement of the core by urging the right arm of the lever J * upwards # The elevation of this arm 0 the brushes jj ,, jtf in contact with the terminals of the burnt fuse, but without the brush leaving the terminals and eM Thus, the fuse.L which may be of a diameter slightly greater than that of the ± fuse, takes the place of the fis lble 4 As soon as this replacement takes place,
the winding ceases its action on the core since there is no longer any potential difference at its terminals.
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born ,. The brushes .u ,, 4wrate the movement of the core at the very moment when the solenoid has ceased to be traversed by the
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current If the fuse blows in its turn, the soleno; o- becomes energized again, displaces the core j2 overcoming the elasticity of the brushes $ y ,,, ', which frees the switching brush of the contacta nl os Ji; 3 and opens the 3xgitationt circuit in sup-