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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS POUR LA PROTECTION D'INSTALLATIONS ELECTRIQUES CONTRE DES DEFAUTS D'ISOLEMENT.
La présente invention a trait à des perfectionnements aux dispositifs pour la protection d'installations électriques contre des défauts d'isolement. Le dispositif objet de l'in- vention est du type de ceux comprenant un relais différentiel avec des enroulements insérés dans chacun des conducteurs prin- cipaux de l'installation, le champ magnétique extérieur de ces enroulements étant infiniment faible lorsque l'installation se trouve en parfait état.
La caractéristique essentielle de l'invention réside dans les deux armatures dont est pourvu le relais différentiel.
L'une de ces armatures présente des dimensions telles qu'elle est attirée par le relais lorsque la perte ou autre défaut d'isolement analogue de valeurrelativement faible vient à se
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produire dans l'installation, et met ainsi en circuit un si- gnal d'alarme, par exemple un signal électrique lumineux ou so- nore, tandis que l'autre armature du relais n'est pas attirée avant que la perte dans l'installation n'ait atteint une,valeur beaucoup plus élevée, en fermant alors un circuit pour un re- lais ou analogue qui coupe l'installation des lignes principa- les de réseau.
Un tel dispositif de sûreté peut être utilisé, aussi bien dans des installations à deux lignes seulement - que l'une seulement ou les deux lignes soient conductrices - que dans des installations comportant trois ou plusieurs lignes, par exem- ple du triphasé avec ou sans fil neutre. Le dispositif prévient l'usager dans le cas où il se produit une faible perte dans l'installation et, si l'usager omet de vérifier l'installation en vue de déceler et de faire disparaître le défaut, le dispo- sitif coupera l'installation du réseau, lorsque le défaut aug- mentera en atteignant une valeur telle qu'il y ait un danger sérieux. Il y a lieu de noter que le mode de fonctionnement du dispositif est totalement indépendant de ce que les ap pa- reils utilisés dans l'installation soient en circuit ou hors circuit.
Dans ce qui suit, on va décrite différents modes de réa- lisation du dispositif conforme à l'invention, en se référant pour plus de clarté aux dessins annexés dans lesquels :
La fig. 1 montre le dispositif utilisé dans une instal- lation à deux fils,
La fig. 2 représente une variante du dispositif utilisé dans une installation triphasée avec fil neutre,
La fig. 3 montre une variante de réalisation des arma- tures du relais différentiel.
Dans la fig. 1, 0 et P désignent les deux lignes venant du réseau, et dans lesquelles sont intercalées des bobines V et Vp respectivement, tandis que N désigne les appareils
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d'utilisation employés dans l'installation. Les bobines VO et VP peuvent être enroulées sur un noyau de fer commun ou cha- cune sur un noyau séparé, et comportent chacune le même nom- bre, relativement faible, de tours disposés symétriquement les uns par rapport aux autres de la manière connue pour les re- lais différentiels, en vue d'avoir un champ magnétique résul- tant de valeur infiniment petite lorsque l'installation est en bon état.
Le relais possède deux armatures X et C qui, pour plus de clarté, sont figurées déplacées l'une par rapport µ l'autre et qui présentent des dimensions différentes, l'arma- ture X étant d'une mobilité telle qu'elle est attirée par le relais sur un contact M dans le cas où il se produit un défaut d'isolement de l'un des conducteurs de l'installation, équiva- lent à une perte de 1/10 d'ampère par exemple, ou moins. De même, l'armature C sera attirée au contact d'un point D lors- que la perte atteindra une valeur plus élevée, 1/2 Ampère par exemple.
Les deux armatures sont reliées à la ligne 0 de l'ins- tallation, tandis que les contacts M et D sont reliés à l'autre ligne P de celle-ci, avec interposition d'un dispositif de si- gnalisation L et d'un relais B, ceux-ci coopérant avec un com- mutateur A normalement fermé, situé dans la ligne P, et qui est ouvert lorsque le relais B reçoit du courant. Entre les lignes P et 0 se trouve préférablement un signal d'alarme E, par exemple une lampe de signalisation montée en série avec un commutateur F, normalement ouvert, et qui est manoeuvré par le relais B lorsque du courant est envoyé dans ce dernier, de sor- te que le signal d'alarme E est mis en circuit lorsque le re- lais différentiel aura coupé l'installation.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante :
S'il vient à se produire une perte dans l'installation, le camp externe du relais différentiel VO et VP augmentera, et, lorsque la perte sera devenue suffisamment importante, le relais différentiel attirera l'armature K pour mettre en circuit
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le dispositif de signalisation L. Si l'on n'a pas remédié à @ temps au défaut, le relais différentiel pourra ensuite, lorsque la perte aura encore augmenté, attirer l'armature C qui ferme, par le contact D, le circuit comprenant l'enroulement du relais B, en ouvrant ainsi le commutateur A et en mettant en circuit le signal d'alarme E.
Dans le mode de réalisation figuré, on suppose que la ligne P est conductrice, et la ligne 0 constituée par un fil neutre, dans quel cas il suffit de prendre pour le commutateur A, un commutateur unipolaire disposé dans la ligne conductrice.
Si les deux lignes sont conductrices, le commutateur A devra être du type bipolaire, afin de permettre la séparation complè- te de l'installation et du réseau dans le cas où la perte de- vient telle que l'armature C est attirée.
Le dispositif de signalisation L peut être constitué par une lampe électrique insérée directement dans le circuit en question, ou par tout autre dispositif de signalisation lumineu- se ou sonore, manoeuvré directement ou indirectement.
Le dispositif de signalisation est représenté monté dans un circuit relié au conducteur de l'installation du côté instal- lation du relais différentiel, mais le circuit peut aussi être relié du côté réseau du relais différentiel. Dans les deux cas, le champ externe du relais dépendra, en cas de perte, constam- ment et uniquement de cette perte, mais dans le mode de montage suivant fig. 1, on obtient de plus l'avantage que le circuit du dispositif de signalisation L sera soumis à l'action protectri- ce du dispositif de sûreté.
Le relais B est relié à la ligne P côté réseau du relais différentiel, mais peut, le cas échéant, être relié du côté installation de celui-ci.
Dans la iig. 2, on a désigné par R, S et T les trois con- ducteurs'de phases d'une installation triphasée, et par 0 le fil neutre. Les fils de phases sont normalement reliés à l'ins-
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tallation avec interposition du commutateur tripolaire A et, dans le cas présent, le relais différentiel comprend quatre en- roulements VR, VS, VT et VO, montés chacun dans la ligne cor- respondante. On a désigné par W un moteur ou tout autre appa- reil d'utilisation'alimenté par cette installation.
Un relais différentiel actionne, d'une manière analogue à celle décrite pour la fig. 1, deux armatures, mais on peut utiliser au lieu du dispositif précédent, et comme l'indique le dessin, une seu- le armature G qui, pour une perte bien faible, peut être atti- rée partiellement pour fermer le circuit du dispositif de signa- lisation L, à travers un contact élastique H ; au cas où une per- te plus élevée viendrait à se produire, 1 annature continue son déplacement en fermant le circuit du relais B par l'intermédiai- re d'un contact élastique H et d'un autre contact I.
Le relais B actionne comme précédemment le commutateur A et le signal d'alarme E. Au lieu de disposer les deux contacts H et 1 l'un sous l'autre, ceux-ci pourront aussi être disposés l'un à côté de l'autre, comme le montre la fig. 3; dans ce cas, le contact H, le plus rapproché du point de rotation de l'armature C, s'étend suffisamment en avant de l'autre contact I pour qu'il soit fer- mé un peu avant: que l'armature C vienne toucher l'autre con- tact I.
Lorsque l'installation triphasée ne comporte pas de fil nc-utre, l'enroulement Va est sanseffet et l'armature G peut alors être reliée au point neutre réalisé artificiellement, ou par tout autre moyen, du moteur W, ou à l'un des fils de phases non reliés au dispositif de signalisation L, ou au relais B.
Lorsqu'il existe un fil neutre, comme dans l'exemple figuré, on peut choisir arbitrairement parmi les conducteurs R, S et T celui dans lequel sera intercalé le dispositif de signalisation L et le relais B.
Dans le mode de réalisation suivant fig. 1, les armatu- res K et C peuvent avoir des ressorts de forces différentes,
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soit qu'ils soient constitues par des lames plus ou moins rigi- des, soit qu'ils soient manoeuvrés par un ressort de torsion, le cas échéant en utilisant des contrepoids ou autres disposi- tifs mécaniques analogues. De même, les armatures pourront être disposées à différentes distances du ou des noyaux du re- lais différentiel, le noyau étant debout, vertical ou suspendu, de sorte que l'effetde la pesanteur intervienne de différen- tes manières.
Dans le mode de construction suivant fig. 2, le déplacement en deux étapes de l'armature est obtenu le plus simplement en constituant l'armature G, aussi bien que le res- sort de contact H, par des ressorts à lames, dont les dimensions seront déterminées par des essais.
De même, les autres parties des disposiLifs ci-dessus décrits et représentés, peuvent être modifiées entre des limi- tes étendues sans sortir, de ce fait du cadre ni de l'esprit de l' invention. Dans les installations à deux fils, le commuta- teur F pour le signal d'alarme E, peut être supprimé dans le cas où ce signal est constitué par une lampe à incandescence qui, dans ce cas, est montée en parallèle avec le commutateur A. On notera néanmoins que la lampe s'allumera toujours lors- qu'un seul des appareils utilisés dans l'installation sera en service.
Il est évident que l'armature C peut avoir des dimen- sions telles que le commutateur A coupe les connexions entre l'installation et le réseau à l'instant où la perte et une sur- charge possible n'auront pas encore atteint une valeur telle que des fusibles de sécurité ordinaires aient fonctionné.
Enfin, il y a lieu de noter qu'il n'est pas possible de fermer le commutateur A sans remédier aux défauts ayant provo- qué une perte suffisante pour couper celui-ci et, s'il a été remédié à ce défaut, mais qu'il a été oublié de remédier à un défaut moins important, provoquant une perte suffisante pour actionnerll'armature K, le dispositif de signalisation L con-
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tinuera à faire connaître l'existence d'un tel défaut dans l'installation.
REVENDICATIONS, 1 Un dispositif pour la protection d'installations électri- ques contre des défauts d'isolement, consistant en un relais différentiel dont les enroulements sont interposés dans des lignes et présente un champ magnétique externe infiniment pe- tit lorsque l'installation est en parfait état, ce dispositif étant caractérisé par l'arrangement sur le relais différentiel de deux armatures dont l'une présente des dimensions telles qu'elle est attirée lorsqu'une perte dans l'installation a at- teint une valeur relativement faible, et met ainsi en circuit un signal lumineux ou sonore, tandis que l'autre armature n'est attirée que lorsque la perte a atteint une valeur plu- sieurs fois supérieure, en fermant un circuit pour un relais ou analogue qui coupe l'installation du réseau.
2 Variante du dispositif tel que revendiqué sous 1 carac- térisé par l'emploi dans le relais différentiel d'une seule armature au lieu de deux, cette armature étant partiellement attirée pour une faible perte, en fermant le circuit du dis- positif de signalisation, et continuant son trajet pour une perte plus importante, en fermant le circuit du relais ou ana- logue séparant l'installation du réseau.
3 Forme d'exécution de l'armature simple telle que revendi- quée sous 2 , caractérisée par le fait qu'on emploie deux con- tacts disposés côte à côte, celui situé près du point de rota- tion de l'armature dépassant l'autre d'une quantité telle qu' il est fermé un peu avant que l'armature ne vienne toucher le deuxième contact.
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IMPROVEMENTS IN DEVICES FOR PROTECTING ELECTRICAL INSTALLATIONS AGAINST INSULATION FAULTS.
The present invention relates to improvements in devices for protecting electrical installations against insulation faults. The device which is the subject of the invention is of the type of those comprising a differential relay with windings inserted in each of the main conductors of the installation, the external magnetic field of these windings being infinitely weak when the installation is located. in perfect condition.
The essential characteristic of the invention resides in the two armatures with which the differential relay is provided.
One of these armatures has dimensions such that it is attracted to the relay when the loss or other similar insulation fault of relatively low value occurs.
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produce in the installation, and thus activates an alarm signal, for example a luminous or audible electrical signal, while the other armature of the relay is not attracted before the loss in the installation has reached a much higher value, thus closing a circuit for a relay or the like which cuts the installation of the main network lines.
Such a safety device can be used both in installations with two lines only - whether only one or both lines are conducting - and in installations comprising three or more lines, for example three-phase with or without neutral wire. The device warns the user in the event that there is a slight loss in the installation and, if the user fails to check the installation in order to detect and eliminate the fault, the device will cut off the system. network installation, when the fault increases reaching a value such that there is a serious danger. It should be noted that the operating mode of the device is completely independent of whether the devices used in the installation are on or off.
In what follows, different embodiments of the device according to the invention will be described, with reference for greater clarity to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 shows the device used in a two-wire installation,
Fig. 2 shows a variant of the device used in a three-phase installation with a neutral wire,
Fig. 3 shows an alternative embodiment of the armatures of the differential relay.
In fig. 1, 0 and P designate the two lines coming from the network, and in which are interposed coils V and Vp respectively, while N designates the devices
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of use used in the installation. The VO and VP coils may be wound on a common iron core or each on a separate core, and each have the same, relatively small number of turns arranged symmetrically with respect to each other in the manner known for. the differential relays, in order to have a resulting magnetic field of infinitely small value when the installation is in good condition.
The relay has two armatures X and C which, for greater clarity, are shown displaced with respect to each other and which have different dimensions, the armature X being of such mobility as it is. attracted by the relay to an M contact in the event that an insulation fault occurs in one of the installation's conductors, equivalent to a loss of 1/10 of an ampere for example, or less. Likewise, the armature C will be attracted to contact with a point D when the loss reaches a higher value, 1/2 Ampere for example.
The two armatures are connected to line 0 of the installation, while contacts M and D are connected to the other line P of this one, with the interposition of a signaling device L and of a relay B, these cooperating with a normally closed switch A, located in line P, and which is open when relay B receives current. Between lines P and 0 there is preferably an alarm signal E, for example a signaling lamp mounted in series with a switch F, normally open, and which is operated by relay B when current is sent to the latter, so that the alarm signal E is activated when the differential relay has cut the installation.
The device works as follows:
If a loss occurs in the installation, the external camp of the VO and VP differential relay will increase, and, when the loss has become sufficiently large, the differential relay will attract the armature K to switch on.
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the signaling device L. If the fault has not been remedied in time, the differential relay may then, when the loss has increased further, attract the armature C which closes, via contact D, the circuit comprising winding of relay B, thus opening switch A and switching on alarm signal E.
In the embodiment shown, it is assumed that the line P is conductive, and the line 0 consists of a neutral wire, in which case it suffices to take for the switch A, a unipolar switch arranged in the conductive line.
If both lines are conductive, switch A must be of the bipolar type, in order to allow complete separation of the installation and the network in the event that the loss becomes such that the armature C is attracted.
The signaling device L can be constituted by an electric lamp inserted directly into the circuit in question, or by any other light or sound signaling device, operated directly or indirectly.
The signaling device is shown mounted in a circuit connected to the installation conductor on the installation side of the differential relay, but the circuit can also be connected to the mains side of the differential relay. In both cases, the external field of the relay will depend, in the event of a loss, constantly and only on this loss, but in the assembly mode according to fig. 1, the advantage is also obtained that the circuit of the signaling device L will be subjected to the protective action of the safety device.
Relay B is connected to line P on the mains side of the differential relay, but can, if necessary, be connected on the installation side of the latter.
In the iig. 2, the three phase conductors of a three-phase installation are designated by R, S and T, and by 0 the neutral wire. The phase wires are normally connected to the
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installation with interposition of three-pole switch A and, in this case, the differential relay comprises four windings VR, VS, VT and VO, each mounted in the corresponding line. W has designated an engine or any other user device powered by this installation.
A differential relay operates, in a manner analogous to that described for fig. 1, two armatures, but it is possible to use instead of the previous device, and as the drawing indicates, only one armature G which, for a very low loss, can be partially attracted to close the circuit of the control device. signaling L, through an elastic contact H; in the event that a higher loss occurs, 1 annature continues its movement by closing the circuit of relay B through the mediation of an elastic contact H and another contact I.
Relay B activates switch A and the alarm signal as before E. Instead of placing the two contacts H and 1 one under the other, they can also be placed one next to the other, as shown in fig. 3; in this case, contact H, closest to the point of rotation of armature C, extends sufficiently in front of the other contact I so that it is closed a little before: that armature C come and touch the other contact I.
When the three-phase installation does not include a nc-utre wire, the winding Va has no effect and the armature G can then be connected to the neutral point produced artificially, or by any other means, of the motor W, or to one phase wires not connected to signaling device L, or to relay B.
When there is a neutral wire, as in the example shown, it is possible to arbitrarily choose from among the conductors R, S and T the one in which the signaling device L and the relay B will be inserted.
In the embodiment according to FIG. 1, reinforcements K and C may have springs of different strengths,
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either they are formed by more or less rigid blades, or they are operated by a torsion spring, where appropriate using counterweights or other similar mechanical devices. Likewise, the reinforcements can be arranged at different distances from the core (s) of the differential relay, the core being upright, vertical or suspended, so that the effect of gravity occurs in different ways.
In the construction method according to fig. 2, the two-stage displacement of the armature is most simply obtained by constituting the armature G, as well as the contact spring H, by leaf springs, the dimensions of which will be determined by tests.
Likewise, the other parts of the devices described and shown above can be varied within wide limits without thereby departing from the scope and spirit of the invention. In two-wire installations, the switch F for the alarm signal E, can be suppressed in the case where this signal is constituted by an incandescent lamp which, in this case, is connected in parallel with the switch A Note, however, that the lamp will always come on when only one of the devices used in the installation is in service.
It is obvious that the armature C can have dimensions such that the switch A cuts the connections between the installation and the network at the moment when the loss and a possible overload will not have yet reached a value. such that ordinary safety fuses have operated.
Finally, it should be noted that it is not possible to close switch A without remedying the faults which have caused a loss sufficient to cut it and, if this fault has been remedied, but that it was forgotten to remedy a less important fault, causing a loss sufficient to actuate the armature K, the signaling device L
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will continue to make known the existence of such a defect in the installation.
CLAIMS, 1 A device for the protection of electrical installations against insulation faults, consisting of a differential relay whose windings are interposed in lines and has an infinitely small external magnetic field when the installation is in operation. perfect condition, this device being characterized by the arrangement on the differential relay of two armatures, one of which has dimensions such that it is attracted when a loss in the installation has reached a relatively low value, and puts thus in circuit a light or sound signal, while the other armature is attracted only when the loss has reached a value several times higher, by closing a circuit for a relay or the like which cuts the installation from the network.
2 Variant of the device as claimed in 1, characterized by the use in the differential relay of a single armature instead of two, this armature being partially attracted for a low loss, by closing the circuit of the signaling device , and continuing its journey for a greater loss, by closing the relay circuit or the like separating the installation from the network.
3 An embodiment of the simple reinforcement as claimed in 2, characterized by the fact that two contacts are used arranged side by side, the one located near the point of rotation of the reinforcement exceeding l the other of such an amount that it is closed a little before the armature touches the second contact.
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