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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX DISJONCTEURS ELECTRIQUES.-
La présente addition a pour objet des perfectionnements apportés aux disjoncteurs, notamment les disjoncteurs à grande vitesse décrits dans le brevet principal et dans la première addition, et ces perfectionnements ont pour but essentiel de rendre les disjoncteurs et les autres appareils analogues capables de fonctionner sous l'effet de conditions électriques notablement dif- férentes les unes des antres.
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Plus particulièrement, ces perfectionnements permettent à un disjonc- teur de fonctionner sous l'effet de diverses vitesses de variation d'un ca- ractéristique électrique, par exemple l'intensité, la tension, etc..., dépen- dant de la valeur primitive de la caractéristique envisagée.
Ces perfectionnements sont spécialement applicables aux disjoncteurs automatiques à surcharge. Ces appareils sont agencée pour fonctionner sous 1'ef fet de la vitesse de variation du courant dans le circuit contrôla en vue d'é- tablir une discrimination entre une condition de surcharge normale et une con- dition de surcharge anormale et dangereuse par exemple un court-circuit. liais on a constaté que dans certaines conditions opératives, par exem- ple lorsque le disjoncteur est fermé primitivement ou pour la première fois, une impulsion de courant suffisamment intense peut être produite et peut entraîner un fonctionnement immédiat du disjoncteur, bien que la valeur du courant soit contenue entre les limites de sécurité de l'appareil.
En outre, lorsque l'in- tensité du courant dans le circuit contrôlé par le disjoncteur, est assez fai- le, il est désirable de permettre un plus grand accroissement du courant avant que le circuit ne soit coupé, que lorsque le courant augmente en partant d'une valeur primitive plus élevée,
Ceci posé, les perfectionnements objets de l'addition permettent à un appareil du type envisagé, de fonctionner sous l'effet d'un taux déterminé de variation de courant, en partant de la valeur opérative normale, et à un taux très différent, en partant d'une autre valeur primitive.
Ce résultat est obtenu par des moyens à commande par électro, à fonce tionnement indépendant, pour contrôler l'excitation des organes oprértaifs du disjoncteur, en fonction de la valeur primitive du courant dans le circuit on trôlé.
De préférence, les moyens à commande par électro sont constitués par une self automatiquement variable, qui est montée en dérivation par rapport à l'enroulement de commande ou de contrôle du dispositif à commande par électro, et agancour varier la valeur de sa réactance, en fonction de la valeur du courant dana le circuit.
Dans un disjoteur de surcharge, la disposition est de préférence telle que la réao tance augmente le rapport du courant fourni à l'enroulement de commande
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ou de contrôle, en cas d'augmentation de la valeur du courant dans le circuit contrôlé*
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la nature et les avantages de l'invention, @
La figure unique est le schéma des connexions d'un disjoncteur à grande vitesse, conforme à l'addition.
Le disjoncteur représenté comprend essentiellement un organe mobile
10 de contrôle de circuit, cogérant avec un organe fixe 11, pour contrôler la connexion du feeder 12 à la ligne d'alimentation 13, ainsi qu'il a été décrit en dé-tail dans le brevet principal l'organe 10 est pivoté sur un bras 14 portant une armature magnétique 15 et tournant autour d'un axe 16. Un mécanisme de fer- meture électro-magnétique 17, commandé par un contrôleur-maître convenable ou par un bouton-poussoir 18 est agencé pour amener l'organe 10 dans la position de circuit fermé contre l'effort antagonisme d'un ressort de rappel 19.
L'organe mobile 10 est maintenu en position fermée de manière élec- tro-magnétique, lorsque l'armature 15 est amenée en engagement avec les pôles de l'électro de maintien 20 Cet éleotro est muni d'une bobine de maintien 21, qui est normalement excitée par la ligne 13, de préférence avec une résistance
22 de réduction de tension montée en série, sous le contrôle du contrôleur-maî- tre, normalement fermé, ou d'un bouton-poussoir 23 Un enroulement de libéra- tion 24, (ou barre de déclenchement), est agencé pour dériver le flux de la bo- bine 21 de l'armature 15, en vue de libérer l'organe 10, au moment opportun.
Ceci posé, suivant l'addition, une réactance 25 automatiquement va- riable, est agencée pour contrôler l'excitation de la barre 24, afin d'actionner le disjoncteur sous l'effet de divers taux de variations de courant dans le cir- cuit contrôlé, dépendant de la valeur initiale du courant. Dans l'exemple re- présenté, la réactance variable 25 comprend simplement une bobine 26 disposée sur un noyau ou une structure magnétique 27, dont une branche 28 est montée à pivot de façon que la relue tance du circuit magnétique puisse être variée.
La branche pivotée 28 est normalement rappelée en engagement avec une butée réglable 30, par un ressort 29, de manière à interposer un entrefer relativement grand dans le circuit magnétique, et à rendre la réactance de la bobine 26 relativement faible. la tension du ressort de rappel 29 est contrôlée ou mise au point par une vis de réglage31, pour permettre à la branche pivoté*
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28 de réduire 11 entrefer dans la structure magnétique 27 lors du passage d'un courant de valeur déterminée, dans la bobine 26.
Cela diminue la réluctance du circuit magnétique et augmente ainsi la réactance de la bobine 26. lorsque le courant fourni au feeder 12 est à peu près constant, le courant se divise entre la barre 24 et la bobine 26 dans un rapport dépen- dant des résistances relatives de ces deux éléments. Mais en cas d'accroissement rapide du courant fourni au feeder 12 la division du courant entre eux dépend aussi de leurs réactancesrelatives.
En conséquence, lorsque la réactance de la bobine 26 se trouve à la valeur minimum, une proportion moindre de courant rapidement croissant ne passe à travers la barre 24 que lorsque cette réactance est maxime. fil en ré- sulte que le disjoncteur peut être ajusté ou réglé de façon à être influencé par un taux de variations du courant, dans le feeder 12, qui dépend de la valeur pri- mitive de son intensité.
En vue de commander ou contrôler le retour de la branche pivotée
28 de la réactance, dans la position primitive ou ouverte, un ressort de com- pression 32 est placé dans son trajet, de façon à être bandé lorsque la branche
28 est amenée dans la position de fermeture ou d'attraction. De préférence, la tension du ressort 32 est réglée par une vis de réglage 33. De même, la réluo- tance de la réactance 27, lorsque la branche pivotée 28 occupe la position d'at- traction, est contrôlée au moyen d'une butée réglable 34, qui est placée de ma- nière désirée convenable, dans le trajet de la branche 28. Ainsi, en réglant la butée 34, l'entrefer entre l'extrémité de la branche pivotée 28 et le noyau 27 peut être réglé à une grandeur ou longueur convenable quelconque, pour obtenir une réactance désirée.
En outre, si l'on désire retarder le mouvement de la branche 28 depuis sa position primitive ou de rappel vers la position de fermeture ou d'at- traction, on peut prévoir un dispositif amortisseur convenable, parexemple un dash-pot 35, qui est relié à la branche 28. L'effet de freinage ou de retard du dash-pot peut être varié par une vis de réglage 36.
la façon dont le taux de variation du courant qui influence le disjoncteur, est automatiquement varié, peut être bien comprise par le fonction- nement de l'appareil, qui est le suivante
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lorsque la bobine de maintien 21 est excitée par la ligne 13, le mécanisme de fermeture 17 peut être excité pour fermer le disjoncteur, en fer- mant le bouton-poussoir 18..Après l'engagement résultant de' l'armature 15 avec les pôles de l'électro 20, le mécanisme de fermeture 17 peut être désexcité.
L'organe 10 est ensuite maintenu en engagement avec l'organe fixe 11 par le flux engendré par la bobine de maintien 21
Lorsque le disjoncteur est fermé, la branche 28 occupe la position de rappel représentée; la réactance de la bobine 26 est donc faible. Dans ces conditions, si la charge du feeder 12 est telle que le courant du feeder s'élève rapidement au-dessus de la valeur normale, une proportion de courant relativement:
Importante passe dans la bobine 26.
En conséqucem à moins que le feeder ne soit surchargé de manière excessive, ou oourt-oircuité, le courant traversant la barre 24 est insuffisant pour effectuer la libération de l'armature 15 et per- mettre l'ouverture du disjoncteur, Toutefois, le courant relativement important traversant la bobine 26 a pour effet d'attirer la branche pivotée 28, en augmen- tant ainsi la réactance de la bobine 26, de préférence après un petit intervalle de temps déterminé par le daeh-pot 35.
Si le courant passant dans le feeder 12 augmente alors rapidement, la réaotance accrue de la bobine 26 déterminée par le réglage de la butée 34, a pour effet de refouler ou faire passer une plus grande proportion de courant dans la barre 24 Cela excite cette barre 24, suffisamment pour dériver le flux de maintien de l'armature 15, et le ressort de rappel 19 amène immédiatement l'organe mobile 10 dans la position ouverte.
Après la coupure du circuit, la branche pivotée 28 de la réactance, est ramenée en engagement avec la butée 30, de façon à diminuer de nouveau la réactance de la bobine 26 et empêcher ainsi l'ouverture du disjoncteur, sous l'effet d'une impulsion brutale après le réenclenohement de l'appareil.
Si, après le réenclenchement du disjoncteur, le courant fourni au feeder 12 conserve une valeur relativement faible, la branche pivotée 28 n'est pas attirée pour augmenter la réactance de la bobine 26. En conséquence, le dis- joncteur n'est pas influencé par un accroissement rapide du courant passant dans le feeder, qui sertit suffisant pour actionner l'appareil et l'amener dans la position ouverte, si l'accroissement avait débuté avec un courant ayant la va- leur primitive nécessaire pour attirer la branche pivotée 28, @
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De même, si le courant passant dans le circuit contrôlé par le dis joncteur, diminue jusqu'à une valeur inférieure à celle à laquelle la branche pivotée 28 est écartée de sa position de rappel,
le ressort 32 coopérant avec le ressort 29, ramené la branche 28 dans sa position primitive. De cette façon la réactance de la bobine 26 est réduite au minimum, et le disjoncteur est in fluenceé coulèrent par un accroissement plus rapide du courant,, que lorsque la branche 28 occupe la position, d'attraction*
Il est bien entendu que les dispositionet les applications qui ont été indiquées ci-de.lui à titre d'exemple, ne sont nullement limitatives, et qu' on peut s'en écarter, sans pousse la sortir du cadre de l'addition.
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IMPROVEMENTS TO ELECTRIC CIRCUIT BREAKERS.
The object of the present addition is to improve upon the circuit breakers, in particular the high speed circuit breakers described in the main patent and in the first addition, and the essential purpose of these improvements is to make circuit breakers and other similar apparatus capable of operating under l the effect of electrical conditions markedly different from each other.
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More particularly, these improvements allow a circuit breaker to operate under the effect of various speeds of variation of an electrical characteristic, for example current, voltage, etc., depending on the value. primitive of the characteristic considered.
These improvements are especially applicable to automatic overload circuit breakers. These devices are arranged to operate under the effect of the rate of change of the current in the controlled circuit in order to discriminate between a normal overload condition and an abnormal and dangerous overload condition, for example. short circuit. However, it has been observed that under certain operating conditions, for example when the circuit breaker is closed initially or for the first time, a sufficiently intense current pulse can be produced and can cause immediate operation of the circuit breaker, although the value of the current is contained within the safety limits of the device.
Further, when the current in the circuit controlled by the circuit breaker is low enough, it is desirable to allow a greater increase in current before the circuit is broken, than when the current increases in time. starting from a higher initial value,
This being said, the improvements which are the subject of the addition allow an apparatus of the type envisaged to operate under the effect of a determined rate of current variation, starting from the normal operating value, and at a very different rate, in starting from another primitive value.
This result is obtained by electro-controlled means, with independent operation, for controlling the excitation of the operating members of the circuit breaker, as a function of the primitive value of the current in the circuit being controlled.
Preferably, the electro-controlled means are constituted by an automatically variable choke, which is mounted in shunt with respect to the command or control winding of the electro-controlled device, and to vary the value of its reactance, in function of the current value in the circuit.
In an overload circuit breaker, the arrangement is preferably such that the reactance increases the ratio of the current supplied to the control winding.
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or control, in the event of an increase in the current value in the controlled circuit *
The description which follows, with reference to the appended drawing, given by way of example, will make the nature and advantages of the invention clearly understood, @
The single figure is the circuit diagram of a high speed circuit breaker, conforming to the addition.
The circuit breaker shown essentially comprises a movable member
10 of circuit control, co-managing with a fixed member 11, to control the connection of the feeder 12 to the supply line 13, as was described in detail in the main patent, the member 10 is pivoted on an arm 14 carrying a magnetic frame 15 and rotating about an axis 16. An electromagnetic closing mechanism 17, controlled by a suitable master controller or by a push-button 18 is arranged to bring the member 10 in the closed circuit position against the opposing force of a return spring 19.
The movable member 10 is maintained in the closed position in an electromagnetic manner, when the armature 15 is brought into engagement with the poles of the holding electro 20 This eleotro is provided with a holding coil 21, which is normally excited by line 13, preferably with a resistor
22 of voltage reduction connected in series, under the control of the master controller, normally closed, or of a push-button 23 A release winding 24, (or trip bar), is arranged to bypass the flow from the coil 21 of the frame 15, in order to release the member 10, at the appropriate time.
This being said, following the addition, an automatically varying reactance 25 is arranged to control the excitation of the bar 24, in order to operate the circuit breaker under the effect of various rates of current variations in the circuit. controlled, depending on the initial value of the current. In the example shown, the variable reactance 25 simply comprises a coil 26 disposed on a core or a magnetic structure 27, one branch of which 28 is pivotally mounted so that the feedback of the magnetic circuit can be varied.
The pivoted branch 28 is normally returned into engagement with an adjustable stop 30, by a spring 29, so as to interpose a relatively large air gap in the magnetic circuit, and to make the reactance of the coil 26 relatively low. the tension of the return spring 29 is controlled or adjusted by an adjustment screw 31, to allow the branch to be rotated *
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28 to reduce the air gap in the magnetic structure 27 during the passage of a current of determined value, in the coil 26.
This decreases the reluctance of the magnetic circuit and thus increases the reactance of coil 26. when the current supplied to feeder 12 is approximately constant, the current divides between bar 24 and coil 26 in a ratio dependent on the resistances. relative values of these two elements. But in the event of a rapid increase in the current supplied to the feeder 12, the division of the current between them also depends on their relative reactances.
Consequently, when the reactance of coil 26 is at the minimum value, a lesser proportion of rapidly increasing current only passes through bar 24 when this reactance is at its maximum. The result is that the circuit breaker can be adjusted or regulated so as to be influenced by a rate of variation of the current, in the feeder 12, which depends on the prime value of its intensity.
To control or control the return of the pivoted branch
28 of the reactance, in the primitive or open position, a compression spring 32 is placed in its path, so as to be tensioned when the branch
28 is brought into the closed or attracting position. Preferably, the tension of the spring 32 is regulated by an adjusting screw 33. Likewise, the reluctance of the reactance 27, when the pivoted branch 28 occupies the pulling position, is controlled by means of a adjustable stop 34, which is suitably placed in the path of leg 28. Thus, by adjusting stop 34, the air gap between the end of pivoted leg 28 and core 27 can be set to any suitable size or length to obtain a desired reactance.
In addition, if it is desired to delay the movement of the branch 28 from its original or return position to the closed or traction position, a suitable damping device can be provided, for example a dash-pot 35, which is connected to branch 28. The braking or retarding effect of the dash-pot can be varied by an adjustment screw 36.
the way in which the rate of change of the current which influences the circuit breaker is automatically varied, can be well understood by the operation of the device, which is as follows
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when the holding coil 21 is energized by the line 13, the closing mechanism 17 can be energized to close the circuit breaker, by closing the push-button 18. After the resulting engagement of the armature 15 with the poles of the electro 20, the closing mechanism 17 can be de-energized.
The member 10 is then kept in engagement with the fixed member 11 by the flow generated by the holding coil 21
When the circuit breaker is closed, branch 28 occupies the return position shown; the reactance of coil 26 is therefore low. Under these conditions, if the load on the feeder 12 is such that the feeder current rises rapidly above the normal value, a proportion of current relatively:
Large pass through spool 26.
Consequently, unless the feeder is excessively overloaded, or shorted, the current passing through the bar 24 is insufficient to effect the release of the armature 15 and allow the opening of the circuit breaker. The relatively large amount passing through the coil 26 has the effect of attracting the pivoted branch 28, thereby increasing the reactance of the coil 26, preferably after a small time interval determined by the daeh-pot 35.
If the current flowing through the feeder 12 then increases rapidly, the increased reaotance of the coil 26 determined by the adjustment of the stopper 34 has the effect of pushing back or passing a greater proportion of current through the bar 24 This excites this bar. 24, enough to divert the flow for maintaining the frame 15, and the return spring 19 immediately brings the movable member 10 into the open position.
After breaking the circuit, the pivoted branch 28 of the reactance is brought back into engagement with the stop 30, so as to again reduce the reactance of the coil 26 and thus prevent the opening of the circuit breaker, under the effect of a sudden pulse after reconnection of the device.
If, after reclosing the circuit breaker, the current supplied to the feeder 12 maintains a relatively low value, the pivoted branch 28 is not attracted to increase the reactance of the coil 26. As a result, the circuit breaker is not influenced. by a rapid increase in the current passing through the feeder, which crimped sufficient to actuate the apparatus and bring it into the open position, if the increase had started with a current having the primitive value necessary to attract the pivoted branch 28 , @
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Likewise, if the current flowing in the circuit controlled by the circuit breaker decreases to a value lower than that at which the pivoted branch 28 is moved away from its return position,
the spring 32 cooperating with the spring 29, returned the branch 28 to its original position. In this way the reactance of coil 26 is reduced to a minimum, and the circuit breaker is influenced by a faster increase in current ,, than when branch 28 occupies the position, of attraction *
It is understood that the arrangements and the applications which have been indicated here-de.lui by way of example are in no way limiting, and that one can depart from them without pushing it out of the scope of the addition.