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Dispositif de sécurité pour installations électriques de force motrice.
Pour fournir :le façon sûre en fonctionnement le courant aux installations électriques, spécialement sur les navires avec leurs centrales relativement petites mais fortement chargées, on a déjà proposé des dis- positifs qui en cas de panne ou de surcharge de machines primaires, empêchent la panne de toute la centrale électrique ;
dans les dispositifs connue un déchargement est provoqué par le fait qu'un certain nombre de consommateurs de courant les moins importants sont détachés automatiquement du réseau ou que tout au moins leur puissance est diminuée, pour assurer ainsi la fourniture de courant aux parties importantes :le l'installation. La mise hors circuit de ces consom- mateurs de courant moins importants, choisis d'avance,
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se faisait en même temps sans qu'on se demande à quel point les machines et les consommateurs étaient chargés et quelle diminution de charge serait suffisante pour écarter le dérangement.
Le nombre et la puissance des circuits de déchargement devraient donc être choisis largement pour assurer un déchargement suffisant de la centrale même en cas de panne complète :l'une machine pri- màire en pleine charge. Pour écarter une plus petite sur-, charge, le déchargement fourni par le réglage était alors inutilement grand. La présente invention a pour butd'ap- porter une amélioration aux dispositifs connus de sécurité :en ce sens que le déchargement de l'installation n'est exécuté que jusqu'au point où c'est nécessaire pour la conservation d'un fonctionnement assuré.
Ce but est obtenu suivant la présente invention par le fait que les disposi- tifs de déclenchement, fonctionnant sous l'effet d'une su- rintensité dans un circuit primaire, pour les commutateurs automatiques des circuits de distribution entrent en action l'un après l'autre et seulement en nombre tel que la charge des machines primaires restées en fonctionnement est ramenée à une valeur déterminée d'avance.
Les commu- tateu rs automatiques des circuits de répartition peuvent tre mis sous une dépendance telle l'un de l'autre que lorsqu'il se produit une surintensité dans un circuit primaire,les commutateurs automatiques ne peuvent être mis en fonctionnement par leurs dispositifs de déclenche- ment que l'un après l'autre. Suivant une autre caractéri s- tique de l'invention, on peut prévoir, outre un circuit auxiliaire qui influence en cas de surintensité les dis- positifs de déclenchement fonctionnant l'un après l'autre des commutateurs automatiques de répartition, un autre circuit auxiliaire par lequel, en cas :
le courant en retour ou de recul de tension, tous les dispositifs de déclenche-
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ment mentionnés sont misen fonctionnement en morne temps.
Les dispositifs de déclenchement dès commutateurs automa- tiques de répartition peuvent également être pourvus de dispositifs de retardement réglables qui peuvent être mis hors d'action par le circuit auxiliaire fonctionnant sous l'effet d'une surintensité, d'un courant en retour ou d'un recul de la tension. D'autres causes de dérangements peuvent également être écartées avec le dispositifsui- vant la présente invention. La cause de dérangement peut par exemple résider dans un mauvais fonctionnement parallèle de deux machines ou centrales ; en pareils cas il est nécessaire, comme premier remède, de supprimer le montage en parallèle.
Ceci peut être produit suivant une autre caractéristique de l'invention par le fait qu'on prévoit des disjoncteurs fonctionnant sous l'effet'du cou- rant en retour, disjoncteurs par lesquels en cas de mise hors de service 8,'une des machines primaires ou d'un des groupes de machines, le montage en parallèle est d'abord supprimé, après quoiau moyen des dispositifs de dé- clenchement fonctionnant sous l'effet d'une surintensité les circuits de répartition assignés à la machine ou au groupe de machines envisagé sont mis hors circuit l'un après l'autre. Avec le dispositif mentionné en dernier lieu, il estàonc possible d'écarter deux causes différentes de dérangement, courant en retour et surintensité,
de deux manières différentes,'- savoir: le courant en retour par suppression du montage en parallèle des machines, et la surintensité par détachement de circuits de consommation.
Le dispositif :le sécurité faisant l'objet de la présente invention est représenté au dessin schématiquement en deux exemples de réalisation. On a représenté à la fig. 1 en montage unipolaire une installation à trois
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machines primaires I, II, III montées en parallèle, dont la première 1 est mise hors circuit par ouverture du com- mutateur 2 à la main, ce qui est visible à la position de l'armature 3 de l'interrupteur automatique 4 du courant principal. Dans la machine II, le commutateur automatique
2 vient de tomber ; l'armature 3 est ici attirée et main- tient les contacts auxiliaires 5 fermés. III est une machine en fonctionnement normal dans laquelle l'armatu- re 3, attirée par suite d'une légère surintensité , a fermé les contacts auxiliaires 5.
Chacune des génératrices
I, II, III est raccordée à la barre collectrice 12par l'intermédiaire du commutateur automatique conjugué 2.
Le commutateur automatique est établi comme disjoneteur à surintensité et à courant en retour. Le mouvement de l'armature 3 de l'interrupteur automatique 4 du.courant principal est enrayé par le retardement réglable 6 de sorte que l'enroulement de ésurintensité 4 ne peut attirer l'armature que lentement en concordance avec la grandeur de la surintensité, de n'est qu'en cas de surintensités multiples que se produit le déclenchement rapide. La bobine de déclenchement 7 du relais à courant en retour est toutefois suffisamment forte pour qu'elle puisse attirer l'armature 8 contre l'action du retardement qui l'enraye, et provoque donc le déclenchement du commuta- teur automatique 2 sans retard.
Pour la mise en circuit du dispositif de sécurité qui doit encore être décrit on a disposé sur le relais de courant en retour des con. tacts auxiliaires 9, sur l'aimant de courant principal les contacts auxiliaires déjà mentionnés 5, et sur le commutateur automatique 2 les contacts auxiliaires 10.
Les lignes partant des contacts 5 pour la surintensité sont conduites par l'intermédiaire des contacts auxiliaires 10 à une ligne de commande 13 qui est raccordée directment
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aux appareils automatiques de mise hors circuit du premier branchement de consommateur de courant ( circuit de répartition). Les lignes partant des contacts 9 des relais de courant en retour aboutissent à une seconde ligne de commande 14 et par celle-ci à un relais 15 qui raccorde, lors de son fonctionnement, tous les commutateurs détachables automatiquement des circuits de répartition en parallèle au dispositif de sécurité et produit ainsi la mise en panne imméliate de tous les consommateurs dont on p@@t se passer. Le mode de raccordement des appareils automatiques de répartition aux deux lignes de commande 13 et 14 est donc différent.
Pour les commutateurs des circuits de répartitio n comman- dés par la ligne de commande 13 qui doit produire donc le déclenchement en casde surintensité la disposition est telle que c'est seulement après l'actionnement du premier commutateur automatique 16 et apèès la mise hors circuit de la bobine d'attraction conjuguée 17 que la bobine d'attraction 17 du second commutateur automatique 16 est mise en circuit, et après le fonctionnement de celle-ci, la troisième bobine d'attraction 17 est alors mise en circuit et ainsi de suite. En conséquence les appareils automatiques de répartition 16 retombent l'un après l'autre.
Le déchargement de la centrale augmente constamment en concordance avec la mise hors circuit des app areils automatiques de répartition; en cas de déchar- gement suffisant, l'armature de déclenchement 3 se trouvant sur le commutateur automatique 3 de la machine reviendra dans sa position de re os et coupera de nouveau les contacts auxiliaires 5 pour la mise en circuit du dispositif de sécurité. Ona ainsi la possibilité, en cas de surcharge, de ne mettre hors circuit que le nombre de consommateurs de courant qui est nécessaire exacte- ment pour écarter la surcharge.
Par l'intercalation de
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retardement 18 dans les appaeils automatiques de répar- tition, il est p'ossible de régler encore la vitesse de la mise hors circuit des commutateurs automatiques de circuits, A la fig, 1, le commutateur 16 représenté le plus à droite est le commutateur automatique tombant le premier car ce commutateur est raccordée directement à la ligne de commande 13. Par l'intermédiaire du contact auxiliaire 19, la bobine d'attraction 17 est excitée dans la position :le fermeture de ce commutateur, le courant de déclenchement est conduit après la mise hors circuit du commutateur 16, lers la bobine d'attraction 17 du commu- tateur suivant, par l'intermédiaire du contact auxiliaire 19 dans la position d'ouverture.
Si un consommateur raccordé au montage de sécurité ne doit pas être mis hors circuit en même temps la bobine 3'attraction de l'appareil automatique de circuit est mise hors circuit par un commutateur ( non représenté) et le courant de déclenche- ment est conduit directement par l'intermédiaire du commu- tateur à la bobine d'attraction suivante 17.
Comme ce dernier commutateur ie courant, on a raccordé un moteur 11 pour un ventilateur :l'air de balayage des moteurs Diesel actionnant les machines primaires I,II
III, moteur 11 qui étant un consommateur de courant im- portant pour le fonctionnement, ne doit pas être mis hors circuit complètement mais peut être momentanément réduit quant à la puissance par mise en court-circuit d'é- tages de régulateur enérivation 20 d'un commutateur auto- matique 21 actionné par la ligne de commande 13 et fonc- tiomatavec un retariement.
La disposition de la mise hors circuit successive offre pour le choix des dimensions des contacts auxiliaires et des lignes.auxiliaires l'avantage que le courant d'actionnèrent du dispositif de sécurité est maintenu dans
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de plus petites limites que dans les dispositions éeà connues, car actuellement les bobines d'attraction 17 sont mi ses sous courant successivement et non pas simultanément comme antérieurement.
La ligne de commande 14 fait tomber en même temps par l' intermédiaire du relais 15 tous les appareils automatiques de +répartition 16. Précisément en cas de panne de toute une machine, par suite du fonctionne- ment de l'appareil automatique conjugué sous l'effet du cou- rant en tetour, un déchargement aussi rapide que possible et aussi efficace que possible de la centrale est important tandis qu'en cas d'une surcharge se présentant, un dé- chargement progressif correspondant à la grandeur de la surcharge parait plus avantageu x.
La mise en circuit du dispositif :le sécurité se fait en général par le fonctionnement des contacts auxi- liaires disposés sur les aimants des appareils automatiques, ou des contacts auxiliaires disposés sur les appaeils auto- matiques mêmes ; la mise en circuit est donc sous la dépendance du courant.Or, il peut se faire, en particulier dans les centrales comportant des dynamos Diesel, que les appareils automatiques ne fonctionnent pas vu que les dynamos Diesel diminuent de tension. Dans ce cas, un relais :le tension 22 raccordéà la barre collectrice 12 doit mettre en circuit, lorsqu'est atteinte une limite de tension inférieure, le dispositif de sécurité. Dans la disposition représentée à la fig. 1, le relais de tension 22 commande directement le relais 16.
On peut naturelle- ment aussi, dans le cas où les cousants nécessaires pour le dispositif de sécurité deviennent trop grands pour les contacts du relais de tension, employer un relais inter- médiaire.
Après le fonctionnement du montage en sécurité, la centrale est déchargée, les machines de fonctionnement acquiè-
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rent de nouveau leur nombre de tours normal et leur tension normale et le montage de sécurité est de nouveau mis hors circuit. Le personnel met en service une nouvelle machine de fonctionnement et les circuits séparés peuvent alors être remis en service en concordance avec la puissance disponible de la centrale. Pour avoir également la possibilité, dans des sas spéciaux, de faire fonctionner le montage de sécurité arbitrairement, on a prévu un com- mutateur 23 au moyen duquel les lignes de commande,13 ou 14 peuvent être mises en fonctionnement à volonté.
Les lignes de commande séparées 13 et 14 peuvent également être utilisées pour fonctionner sur des groupes séparés d'appareils automatiques ou de consommateurs. On peut ainsi obtenir que dans le cas d'un dérangement à une machine principale et lors du fonctionnement qui en ré- sulte du relais de courant en retour, le montage en paral- lèle des machines est d'abord supprimé et que dans le cas de la surcharge de certaines machines, les circuits détachables conjugués à ces machines sont détachés au moyen du déclencheur à surintensité.
Une semblable dis- position est particulièrement importante pour les installations dans lesquelles il y a deux ou plusieurs centrales qui, comme c'est l'habitude dans les navires de guerre, sont montées séparément l'une de l'autre. Dans le cas d'une détérioration et de la mise hors service d'une centrale, le montage en parallèle est d'abord supprimé au moyen du déclencheur à courant en retour, c'est-à-dire que la l-igne de liaison entre les deux centrales est cou- pée. La centrale restant en fonctionnement doit alors prendre pour elle tout le courant et pourrait dans certains cas être surchargée.
Au moyen du dispositif de sécrurité actionné par la surintensité, suivant la présente inven- tion, les consommateurs les moints importants sont
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toutefois mis hors de service successivement, de sorte qu'une suecharge de la machine.primaire ne se produit pas*
La fig. 2 montre une semblable installation.
On a prévu/deux stations dont chacune peut être formée de plusieurs machines primaires 31 ou 32; chaque station est représentée avec une machine. Les deux stations sont reliées en parallèle ensemble par l'intermédiaire de la barre collectrice principale 33. La barre collec- trice 33 peut être coupée parles appareils automatiques disjoncteurs 34 et 35. Le dispositif est établi de telle façon qu'en cas de courant en retour de la station 31, le disjoncteur 34 tombe, de sorte qu'alors la station 32 doit prendre le reste de la charge et vice-versa. En cas d'une surcharge éventuelle, les contacts auxiliaires 39 ou 40 mettent en circuit le dispositif de sécurité qui met hors d'action des circuits de distribution 36 ou 37 jusqu'àce que la chage de fonctionnement ne soit plus dépassée.
Les circuits particulièrement importants 38 restent donc constamment alimentés en courant.
L'effet consistant en ce que les dispositifs de déclenchement- des commutateurs automatiques de répartition fonctionnent l'un après l'autre est atteint, dans les dis- positifs décrits, par le fait que les commutateurs sont mis sous ladépendance l'un de l'autre de telle manière que c' est seulement après la mise hors d'action d'un circuit de répartition que le dispositif de déclenchement pour le commutateur automatique du circuit de répartition suivant peut fonctionner. Le même effet peut être produit d'une manière quelque peu différente également.
Si l'on adjoint aux dispositifs de déclenchement des commutateurs automatiques :le répartition, des dispositifs réglables de retardement qui peuvent être mis en action et hors d'action
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par des circuits auxiliaires fpnctionnant sous l'effet d'une surintensité, d'un courant en retour du d'un recul de tension, et si l'on règle ces dispositifs de retardement pour des durées différentes on obtient qu'au moyen du cir- cuit auxiliaire tous les dispositifs de retardement sont mis en même temps en action mais que le fonctionnement des dispositifs de déclenchement des commutateurs automatiques se fait seulement l'un après l'autre et en nombre voulu.
Revendications.
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Safety device for electrical motive power installations.
To provide: the safe way in operation the current to the electrical installations, especially on ships with their relatively small but heavily loaded power stations, devices have already been proposed which in the event of failure or overload of primary machines, prevent the failure. of the entire power plant;
in known devices, discharge is caused by the fact that a certain number of smaller current consumers are automatically disconnected from the network or at least their power is reduced, thus ensuring the supply of current to the important parts: the installation. Switching off these smaller current consumers, chosen in advance,
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was done at the same time without asking how much the machines and consumers were loaded and what reduction in load would be sufficient to avoid the disturbance.
The number and power of the unloading circuits should therefore be chosen widely to ensure sufficient unloading of the plant even in the event of complete failure: the primary machine fully loaded. To rule out a smaller overload, the unloading provided by the control was then unnecessarily large. The object of the present invention is to provide an improvement to known safety devices: in the sense that the unloading of the installation is carried out only to the point where it is necessary for the maintenance of assured operation. .
This object is obtained according to the present invention by the fact that the tripping devices, operating under the effect of an overcurrent in a primary circuit, for the automatic switches of the distribution circuits come into action one after the other. the other and only in number such that the load of the primary machines which remain in operation is reduced to a value determined in advance.
The automatic switches of the distribution circuits can be made so dependent on one another that when an overcurrent occurs in a primary circuit, the automatic switches cannot be put into operation by their control devices. trigger only one after the other. According to another characteristic of the invention, it is possible to provide, in addition to an auxiliary circuit which influences the tripping devices operating one after the other of the automatic distribution switches in the event of an overcurrent, another auxiliary circuit. whereby, in case:
reverse current or reverse voltage, all trip devices
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mentioned are put into operation at a glance.
The automatic distribution switch tripping devices can also be provided with adjustable delay devices which can be put out of action by the auxiliary circuit operating under the effect of an overcurrent, a return current or an overcurrent. 'a drop in tension. Other causes of disturbances can also be eliminated with the device according to the present invention. The cause of the fault may for example lie in a parallel malfunction of two machines or central units; in such cases it is necessary, as a first remedy, to eliminate the parallel connection.
This can be produced according to another characteristic of the invention by the fact that circuit breakers are provided which operate under the effect of the return current, circuit breakers by which, in the event of shutdown 8, one of the machines series or one of the groups of machines, parallel connection is first eliminated, after which, by means of tripping devices operating under the effect of an overcurrent, the distribution circuits assigned to the machine or to the group of planned machines are switched off one after the other. With the device mentioned last, it is therefore possible to rule out two different causes of fault, return current and overcurrent,
in two different manners, namely: the current in return by suppression of the assembly in parallel of the machines, and the overcurrent by detachment of circuits of consumption.
The device: the security which is the subject of the present invention is shown schematically in the drawing in two exemplary embodiments. There is shown in FIG. 1 in unipolar assembly a three-way installation
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primary machines I, II, III connected in parallel, the first 1 of which is switched off by opening switch 2 by hand, which is visible at the position of armature 3 of automatic current switch 4 main. In machine II, the automatic switch
2 has just fallen; the armature 3 is attracted here and keeps the auxiliary contacts 5 closed. III is a machine in normal operation in which the armature 3, attracted by a slight overcurrent, has closed the auxiliary contacts 5.
Each of the generators
I, II, III is connected to the busbar 12 via the conjugate automatic switch 2.
The automatic switch is established as an overcurrent and reverse current circuit breaker. The movement of the armature 3 of the automatic main current switch 4 is stopped by the adjustable delay 6 so that the overcurrent winding 4 can only attract the armature slowly in accordance with the magnitude of the overcurrent, only in the event of multiple overcurrents does rapid tripping occur. The triggering coil 7 of the feedback current relay is however sufficiently strong so that it can attract the armature 8 against the action of the delay which stops it, and therefore causes the triggering of the automatic switch 2 without delay.
Con's have been placed on the return current relay for switching on the safety device, which is still to be described. auxiliary tacts 9, on the main current magnet the already mentioned auxiliary contacts 5, and on automatic switch 2 the auxiliary contacts 10.
The lines from the contacts 5 for the overcurrent are conducted through the auxiliary contacts 10 to a control line 13 which is connected directly.
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the automatic switch-off devices for the first current consumer connection (distribution circuit). The lines starting from the contacts 9 of the return current relays lead to a second control line 14 and through the latter to a relay 15 which, during its operation, connects all the switches which are automatically detachable from the distribution circuits in parallel to the device. safety and thus produces the immediate failure of all consumers that we can do without. The method of connecting the automatic distribution devices to the two control lines 13 and 14 is therefore different.
For the switches of the distribution circuits controlled by the control line 13 which must therefore trigger in the event of an overcurrent, the arrangement is such that it is only after the actuation of the first automatic switch 16 and after the switching off. of the conjugate attraction coil 17 that the attraction coil 17 of the second automatic switch 16 is switched on, and after the operation of the latter, the third attraction coil 17 is then switched on and so on . Consequently, the automatic distribution devices 16 fall down one after the other.
The unloading of the power station increases constantly in accordance with the switching off of the automatic distribution devices; in the event of sufficient unloading, the trigger armature 3 located on the automatic switch 3 of the machine will return to its reset position and again cut off the auxiliary contacts 5 to switch on the safety device. This gives the possibility, in the event of an overload, of switching off only the number of current consumers which is exactly necessary to prevent the overload.
By the intercalation of
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delay 18 in automatic distribution devices, it is possible to further adjust the speed of switching off the automatic circuit switches, In fig, 1, the switch 16 shown furthest to the right is the automatic switch falling first because this switch is connected directly to the control line 13. Via the auxiliary contact 19, the attraction coil 17 is energized in the position: when this switch is closed, the tripping current is conducted afterwards. switching off the switch 16, lers the attraction coil 17 of the next switch, through the auxiliary contact 19 in the open position.
If a consumer connected to the safety circuit is not to be switched off at the same time, the pull coil 3 of the automatic circuit device is switched off by a switch (not shown) and the tripping current is conducted. directly via the switch to the next pull coil 17.
Like this last current switch, a motor 11 has been connected for a fan: the purging air of the Diesel engines operating the primary machines I, II
III, motor 11, which being an important current consumer for operation, must not be completely switched off but can be momentarily reduced in power by short-circuiting the bypass regulator stages 20 d an automatic switch 21 actuated by the control line 13 and functions automatically with a delay.
The arrangement of the successive disconnection offers for the choice of the dimensions of the auxiliary contacts and auxiliary lines the advantage that the current actuated of the safety device is maintained in
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smaller limits than in the known arrangements, because currently the attraction coils 17 are under current successively and not simultaneously as previously.
The control line 14 drops at the same time via the relay 15 all the automatic distribution devices 16. Precisely in the event of failure of an entire machine, as a result of the operation of the combined automatic device under the control line. The effect of the current in return, an unloading as fast as possible and as efficient as possible of the plant is important while in the event of an overload occurring, a progressive unloading corresponding to the magnitude of the overload appears. more advantageous.
Switching on the device: safety is generally achieved by operating the auxiliary contacts placed on the magnets of the automatic devices, or the auxiliary contacts placed on the automatic devices themselves; the switching on is therefore dependent on the current. However, it can happen, in particular in power stations with diesel dynamos, that the automatic devices do not work since the diesel dynamos decrease in voltage. In this case, a relay: the voltage 22 connected to the busbar 12 must switch on, when a lower voltage limit is reached, the safety device. In the arrangement shown in FIG. 1, the voltage relay 22 directly controls the relay 16.
It is of course also possible, in the event that the seams required for the safety device become too large for the contacts of the voltage relay, an intermediate relay can be used.
After the safe operation of the assembly, the unit is unloaded, the operating machines acquired.
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Return to their normal number of revolutions and their normal voltage and the safety circuit is switched off again. The personnel commission a new operating machine and the separate circuits can then be put back into service in accordance with the available power of the plant. In order to have also the possibility, in special locks, of operating the safety assembly arbitrarily, a switch 23 is provided by means of which the control lines, 13 or 14 can be put into operation at will.
The separate control lines 13 and 14 can also be used to operate on separate groups of automatic devices or consumers. It is thus possible to obtain that in the event of a fault to a main machine and during the operation which results from the current feedback relay, the parallel mounting of the machines is first of all eliminated and that in the case of from the overload of certain machines, the detachable circuits combined with these machines are detached by means of the overcurrent release.
Such an arrangement is particularly important for installations in which there are two or more plants which, as is customary in warships, are mounted separately from one another. In the event of a deterioration and decommissioning of a central unit, the parallel connection is first eliminated by means of the return current release, i.e. the connection line between the two central units is cut off. The unit remaining in operation must then take all the current for itself and could in certain cases be overloaded.
By means of the safety device actuated by the overcurrent according to the present invention, the least important consumers are
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however put out of service successively, so that the primary machine does not overload *
Fig. 2 shows a similar installation.
Two stations are provided, each of which can be formed from several primary machines 31 or 32; each station is represented with a machine. The two stations are connected in parallel together by means of the main busbar 33. The busbar 33 can be cut by the automatic circuit-breaker devices 34 and 35. The device is set up in such a way that in the event of a current running. back from station 31, circuit breaker 34 drops, so that station 32 must take the rest of the load and vice versa. In the event of a possible overload, the auxiliary contacts 39 or 40 activate the safety device which disables the distribution circuits 36 or 37 until the operating range is no longer exceeded.
Particularly important circuits 38 therefore remain constantly supplied with current.
The effect that the triggering devices of the automatic distribution switches operate one after the other is achieved, in the devices described, by the fact that the switches are made dependent on one of them. 'other such that it is only after deactivation of a distribution circuit that the trigger device for the automatic switch of the next distribution circuit can operate. The same effect can be produced in a somewhat different way as well.
If we add to the triggering devices automatic switches: the distribution, adjustable delay devices that can be activated and deactivated
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by auxiliary circuits operating under the effect of an overcurrent, of a return current or of a drop in voltage, and if these delay devices are adjusted for different durations one obtains that by means of the circuit - auxiliary circuit all the delay devices are put into action at the same time but that the operation of the triggering devices of the automatic switches is done only one after the other and in the required number.
Claims.