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Installation de télécommande pour l'exécution à volonté d'ordres de commutation, par émission, dans le réseau de distribution, de baisses de tension s'effectuant à des intervalles de temps déterminés.
L'exécution de commutations et la transmission de signaux à un grand nombre de postes récepteurs dans les réseaux de centrales électriques et d'autres installations publiques exige impérativement un système de télécommande à manoeuvre centrale qui permette, autant que possible sans exiger un dispositif de liaison spécial, et en utilisant les lignes de distribution existantes, la transmission des différentes opérations de commande.
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Les systèmes pratiquement utilisés jusqu'à présent recourent à l'emploi de lignes de commande spéciales allant à chaque organe récepteur, ou sont basés - lors de l'utilisa- tion de lignes de réseau - sur le principe de l'injection d'impulsions étrangères ( par exemple de courants de superposi- tion à moyenne ou haute fréquence, ou d'impulsions d'un courant différent de celui du réseau) le fonctionnement des dispositifs récepteurs s'effectuant dans ce cas en vertu du principe de résonance ou suivant le nombre d'impulsions.
La présente invention a pour objet l'emploi du prin- cipe nouveau ci-après décrit pour l'envoi dans le réseau d'or- dre pouvant être choisi à volonté. Dans la succession continue de variations de tension qui se produisent dans le fonction- nement normal d'un réseau triphasé, on fait choix d'inter- valles de temps différents déterminés par deux prises corré- latives dans l'amplitude de la tension du réseau, ces inter- valles correspondant suivant la fréquence du réseau à un nombre d'oscillations de tension bien déterminé. Chacun de ces intervalles de temps, de longueurs différentes , devient le porteur d'un ordre déterminé.
Les oscillations de la ten- sion de réseau elle-même ainsi sélectionnées assurent au poste récepteur la mise en route et le fonctionnement synchrone des organes récepteurs et les amènent, suivant la longueur de l'intervalle ainsi sélectionné, dans des positions de commande correspondantes déclenchant les opérations locales de commutation correspondantes.
Dans un réseau à 50 périodes, les intervalles de temps sont par exemple échelonnés de telle sorte que : l'ordre I correspond à un intervalle de 6 sec. " 300 oscilla- tions de tension.
Il 2 " " " " cc 12 sec. = 600 oscilla- tions de tension.
" n " " " " " n.6 sec.= 300 oscilla- tions de tension
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L'action sur l'amplitude de la tension de réseau est obtenueen pratique par une désexcitation momentanée des génératrices de la centrale, ou par une action sur la commande de grille de convertisseurs de courant, ou par l'in- sertion de commutateurs rapides dans les lignes principales partant de la source d'énergie. La durée de cette action doit être limitée à environ I à 2 périodes du courant alter- natif, pour que le fonctionnement correct des autres instal- lations de consommation de courant n'en soit pas affecté et pour éviter le fonctionnement intempestif d'autres dispositifs dépendant de la tension.
Lorsque le réseau à commander n'est alimenté que par une seule source d'énergie ( centrale électrique, poste transformateur, poste local) il suffit de prévoir un seul interrupteur rapide ( voir fig. 2 et 3); si le réseau à com- mander est alimenté par plusieurs sources d'énergie, il faut prévoir un commutateur rapide à chaque point d'alimentation (voir fig. 4 et 5); dans ce dernier cas, tous les commutateurs rapides doivent être commandés simultanément et amenés à fonc- tionner en synchronisme.
La fig. 6 montre l'agencement d'un interrupteur rapide pour basse tension convenant pour l'obtention d'interruptions de tension de faible durée.
Le commutateur rapide se compose essentiellement de deux parties, le dispositif de contact et l'électro-aimant de commande qui, dans le cas présent, est constitué par un solé- noïde. Au repos, .les contacts I sont maintenus fermés par le ressort 2. Si alors la bobine 3 est parcourue par le courant, le noyau 4 est chassé avec force vers le'haut. Le toc d'entrai- nement 5, réglable horizontalement, fait remonter le levier 6 d'une quantité suffisante pour pouvoir passer à c8té de ce levier. Simultanément, l'autre extrémité du levier 6 vient
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:frapper la broche 7, ce qui provoque la séparation brusque des contacts I, mais seulement pendant le temps durant lequel le toc 5 agit sur le levier 6, au cours de son mouvement ascendant et qu'exige le ressort 2 pour fermer les contacts.
Dès que l'électro-aimant cesse d'être parcouru par le courant, le noyau 4 retombe sous l'action de son propre poids, et le toc 5 fait pivoter le levier 6 vers le bas jusqu'à ce que ce levier revienne dans sa position initiale sous l'action du ressort 8, après que le toc 5 l'ait quitté. L'opération de commutation est ainsi terminée et l'appareil est prêt pour l'opération sui- vante. Un choix approprié du ressort 2 ou de sa tension, et le réglage de la distance entre le toc 5 et le levier 6 permet de régler la durée d'interruption entre certaines limites. L'é- lectro-aimant peut être prévu pour fonctionner en courant continu ou en courant alternat. Dans le cas figuré, le commutateur fonctionne dans l'huile ; il va de soi qu'il peut aussi être agencé pour fonctionner dans l'air.
Lorsqu'un commutateur de ce genre doit être utilisé pour des hautes tensions, il y a lieu de prévoir un écartement proportionnellement plus grand des contacts pendant l'opération de commutation et l'emploi d'une matière constitutive appropriée pourees contacts ; le commutateur peut aussi être construit comme inverseur, le temps nécessaire pour amener la traverse de commutation de l'une de ses positions dans l'autre déterminant la durée d'interruption.
La manoeuvre d'un ou de plusieurs commutateurs rapides pour l'obtention de deux chutes de tension à écartement dans le temps modifiable à volonté dans,le réseau triphasé envisagé s'effectue au moyen d'un dispositif émetteur représenté sché- matiquement à la fig. 7.
Ce dispositif émetteur se compose essentiellement de trois parties , à savoir : horloge commutatrice, entrainée par un mouvement d'horlogerie ou par un moteur synchrone, pour l'exécution des ordres revenant périodiquement tous les jours, un dispositif sélecteur pour l'exécution d'ordres quelconques
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et un dispositif commutateur pour l'obtention des inter- valles de temps correspondant aux ordres voulus entre deux chutes de tension corrélatives.
L'agencement de ce dispositif est le suivant :
Le moteur synchrone 9 commande, par l'intermédiaire d'une transmission à pignons, les disques commutateurs 10, II, 12,
13 calés sur un arbre commun, de telle sorte que ces disques effectuent un tour en vingt-quatre heures. Lors de cette rotation, des cavaliers prévus sur les disques aux points cor- respondant aux instants prédéterminés ferment une ou plusieurs fois les contacts 14, 15, 16, 17. A chaque ordre correspond un disque commutateur spécial avec ses contacts. En prévoyant le nombre voulu de disques et de contacts, le nombre d'ordres désirés peut être augmenté à volonté. Dans la forme d'exécu- tion figurée, le contact 18 est fermé toutes les quinze minu- tes et peut mettre en route le moteur synchrone 29.
Le dispositif sélecteur est constitué par un bras de contact 19, réglable à la main, qui se déplace sur un banc de contacts pour être amené à la position 21, 22, 24 ou 25 correspondant à l'ordre désiré. Le nombre de contacts corres- pond au nombre de disques commutateurs entrainés par l'hor- loge, plus.un contact 20 pour l'arrêt de commutations de l'horloge et un contact. 23 pour la coupure de l'ensemble de l'émetteur. L'arbre portant le bras de contact 19 porte égale- ment les commutateurs 26 et 27. Lorsque le bras de contact 19 occupe la position 20, c'est le contact 18 qui agit ; lorsque le bras quitte la position 20, le contact 18 cesse d'être actif.
Inversement, lors de la rotation du bras de contact 19, amené de la position 20 à une autre position, le commutateur 27 prépare le circuit du bouton-poussoir 28.
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Le dispositif pour l'obtention des intervalles de temps est agencé de la manière suivante : Un moteur synchrone 29 entraine, par l'intermédiaire d'une transmission à pignons, des disques commutateurs 30, 31, 32,33 de telle sorte que ces disques effectuent un tour dans un temps déterminé, suffi- sant pour l'émission de l'intervalle de commutation le plus long prévu pour le système. Immédiatement après le début de la rotation, les broches ou cames prévues sur les différents disques en des points homologues de leur périphérie, ferment les contacts 34, 35, 36, 37. Ces contacts correspondent aux contacts 14, 15, I6, 17 ou 22, 23, 24, 25.
Suivant l'inter- valle de temps entre la deuxième commutation et la première, les différents disques commutateurs portent d'autres broches ou cames disposées de telle sorte que leur distance angulaire sur les disques 31, 32, 33 représente un multiple de leur distance angulaire sur le disque 30. Si par exemple la distance de commutation sur le disque 34 est de 6 secondes, celle du disque 35 sera de 12 sec, celle du disque 36 sera de 18 sec. et celle du disque 37 de 24 sec. Le disque 38, éga- lement entraîné par le moteur synchrone 29, effectue un tour dans le temps correspondant à l'intervalle le plus court, en l'occurence en 6 sec. et fait basculer le commutateur à mer- @ cure 39 ponr l'amener pendant un instant dans sa position de fermeture du circuit.
Le fonctionnement de l'ensemble de cette disposition est alors le suivant : L'horloge doit à un instant déterminé effectuer au moyen du disque commutateur 10 l'envoi d'un in- tervalle de commande de 6 sec. Le bras de contact 19 se trouve sur le contact 20, le contact 26 est fermé et le contact 27 est ouvert.. A la fin du quart d'heure qui suit la fermeture du contact 14, le contact 18 est également fermé pendant un instant, le moteur synchrone 29 est mis sous tension et dénarre. Immédiatement après le démarrage, le contact 40 est
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fermé et assume la fonction du contact 18 jusqu'à ce que les disques 30, 31, 32, 33 aient effectué un tour complet.
Un peu après le début de la rotation, les broches prévues sur les disques commutateurs ferment les contacts 34 à 37, de sorte que le commutateur à mercure 39 est mis sous tension depuis le dispositif commutateur et actionne lors du bascu- lem.ent momentané qui se produit ensuite le commutateur rapide à commander. Après un temps un peu inférieur à 6 sec. la deuxième broche portée par le disque 30 ferme le contact 34, et après 6 sec, exactement, le commutateur 30 est basculé une deuxième fois et actionne ainsi une deuxième fois le commutateur rapide. Comme le disque 30 ne comporte pas d'autres broches et que les contacts 35, 36, 37 ne sont pas sous tension, il ne se produit pas d'autre commutation jusqu'à l'arrêt du moteur synchrone 29 qui, en position finale, est arrêté au moyen du contact 40.
Lorsque les disques 11, 12, 13 doivent amorcer les ordres correspondants par l'intermédiai- re des disques 31, 32, 33 l'opération de commutation s'effectue d'une manière analogue.
Si Installation doit effectuer des ordres quelconques, en dehors de ceux qui doivent s'effectuer à des instants dé- terminés par l'horloge commutatrice, le bras de contact est amené de la position 20 dans la position voulue ce qui pro- voque l'ouverture du contact 26, la mise hors d'action du contact 18 et la préparation du circuit du bouton-poussoir 28 par fermeture du contact 27. Si alors le bouton-poussoir 28 est fermé jusqu'à la fermeture, provoquée automatiquement, du contact 40, le moteur synchrone 29 fait tourner les disques commutateurs 30, 31, 32, 33, le disque du dispositif sélecteur correspondant au contact choisi effectuant la double manoeuvre du commutateur rapide à l'intervalle de temps correspondant à ces organes de manoeuvre.
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Le dispositif récepteur suivant la fig. 8 se compose essentiellement d'un système magnétique à rotor très sensible qui fonctionne pour chaque baisse ou interruption de tension, d'un mécanisme de transmission et d'un moteur synchrone pour la commande des éléments du mécanisme de transmission.
Le fonctionnement est le suivant : L'enroulement du système magnétique 41 est constamment relié à la tension al- ternative. une petite armature tournante est maintenue en équilibre par le champ magnétique et par un ressort antagonis- te. Si alors il se produit une baisse de tension dans le - réseau, le ressort surmonte la force exercée par le champ magné- tique et le levier 42 vient frapper sur la broche portée par le levier de blocage pivotant 43. Par suite de son pivotement, le levier de blocage quitte la broche 44 et dégage le disque 46 que le ressort 45 peut faire tourner dans le sens des aiguilles d'une montre ; ce disque tourne alors jusqu'à ce que la broche 47 vienne buter sur le levier 48.
Le disque isolant 49 portant une came et solidaire du disque 46 suit ce mouvement de rota- tion et provoque ainsi, par l'intermédiaire du contact 50, la mise en service du moteur synchrone 51. Immédiatement après, le levier 52 calé sur un arbre, commandé par le moteur synchrone par l'intermédiaire d'une transmission, vient porter sur le levier 53 et provoque une rotation du levier 48 qui à son tour libère la broche 47, de sorte que le disque 46 peut continuer à tourner jusqu'à ce que la broche 54 rencontre le levier de blocage 43. On se trouve alors en position préparatoire pour la deuxième chute de tension. Dès que celle-ci se produit, le levier de blocage 43 libère la broche 54 et le disque se dé- place jusqu'à ce que son encoche rencontre la broche 55.
Celle- ci peut alors pénétrer dans ladite encoche, en provoquant ainsi une rotation du levier 56 dans le sens inverse du sens de rotation des aiguilles d'une montre etla libération du cliquet de verrouillage 57. De ce fait, la broche 58 solidaire de l'arbre entrainé prend appui sur le:cliquet 57 et fait tourner, à l'aide de celui-ci, le cylindre 59 tournant fou sur l'arbre.
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Lors de la rotation du cylindre, une broche glisse sur la rampe prévue à la périphérie du cylindre et déplace ainsi le levier 60 vers l'arrière. L'autre extrémité en forme de fourche de ce levier fait avancer l'arbre 61 dans le sens axial et rapproche ainsi le toc d'entrainement 62 du disque 63.
Ce disque porte des broches dirigées vers l'arrière et dis- posées de telle sorte que lors de la rotation du disque 63, la broche située sur la circonférence de plus petit diamètre provoque la mise en circuit, et la broche située sur la cir- conférence de plus grand diamètre la mise hors circuit du commutateur à mercure 64; le pivotement dudit commutateur ne peut d'ailleurs s'effectuer que si à l'instant de l'avancement du toc d'entrainement 62, une broche se trouve à proximité immédiate de celui-ci. A la fin d'un tour du cylindre 59, le levier 60 revient rapidement à sa position initiale, ce qui évite la rencontre de la broche suivante du disque 63 avec le toc d'entraînement 62.
En faisant choix d'un angle approprié entre la position initiale et la position de commande des broches sur le disque 63, on obtient ainsi - puisque ce disque tourne en synchronisme avec les disques commutateurs 30, 31, 32,
33 du dispositif émetteur - qu'une commutation ne soit effectuée que par les seuls dispositifs récepteurs dont l'intervalle de commutation correspondant doit entrer en action.
Si au lieu du commutateur à mercure, il y a lieu de prévoir un inverseur à mercure, l'emploi de trois broches disposées sur des circonfé- rences de diamètre différent permet d'obtenir trois angles de basculement différents, La suite de l'opération de commutation s'effectue de la manière suivante Le disque tournant 64 relève le levier 56 et libère ainsi le cliquet 57. En même temps, la broche 55 quitte l'encoche du disque 46 lequel se déplace alors jusqu'à ce que la broche 65 rencontre le levier 48.
Immédiatement avant la fin du tour complet du disque 63, le levier 52 vient prendre appui sur lelevier 53 et dégage ainsi la broche 65. Le disque 46 tourne alors pour la dernière fois
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pour revenir à sa position initiale, le disque isolant 49 rouvrant le circuit du contact 50 et coupant ainsi le circuit du moteur synchrone. Si pour une raison quelconque, il ne se produit qu'une seule chute de tension, le levier 66 efface le levier du blocage 43 très peu avant la fin du tour du dis- que 63, les autres opérations se répètent mais très rapidement et sans action sur l'interrupteur à mercure. Il en est de même lors du manque total de tension et de son retour ultérieur, phénomène qui pourrait @e produire par des coupures volontaires ou par des dérangements dans le réseau.
Pour pouvoir surveiller au poste central l'état de fonctionnement des différents dispositifs récepteurs du réseau à l'égard des différents ordres et pour pouvoir contr8ler la conservation des distances de commutation, l'appareil exige encore dispositif contrôle représenté fige Ce disencore le dispositif de contrôle représenté fig. dis- positif se distingue dans son agencement du dispositif récep- teur ci-dessus décrit par les points suivants :
Les organes nécessaires pour la commande du commutateur à mercure 64, y compris ce commutateur, sont supprimés; par contre, le disque 67 porte une broche qui, après la deuxième chute de tension, fait pivoter pendant un instant le tube à mer- cure 68 en mettant ainsi sous tension le bras de contact 69.
Suivant la position du bras de contact à cet instant, un courant traverse les enroulements d'électro-aimants 70, 71....77 repré- sentés à la figure, en allumant ou en éteignant ainsi les lampes de signalisation correspondantes 78, 79, 80, 81. Pour le contre- le de l'intervalle entre les commutations successives, le disque 65 porte une aiguille 82, et un autre arbre relié au premier par une démultiplication appropriée porte une aiguille 83, de telle sorte que cette aiguille effectue un tour pour 1'-intervalle simple, c'est-à-dire pour l'intervalle le plus court. L'arrivée de la deuxième chute de tension est signalée par une lampe 84, mise en circuit par le disque à came 85 et par le contact actionné par ce disque.
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La fig. 10 montre la disposition d'ensemble des appareils émetteurs et récepteurs. Un réseau à haute tension alimente, par l'intermédiaire de deux transformateurs, un réseau triphasé à basse tension. L'une des lignes de même pha- se allant au réseau à basse tension contient les interrupteurs rapides 86 et 87 commandés simultanément par le dispositif 88 ; pour simplifier le schéma, ce dispositif est supposé ne comporter que quatre ordres possibles. Le dispositif de con- tr8le de réception 89 reproduit l'état des appareils récep- teurs du réseau. Les autres dispositifs récepteurs figurés montrent des exemples d'application. Le dispositif récepteur 90 sert à la commutation d'un compteur à double tarif. Le dis- positif récepteur 91 comporte un commutateur inverseur et un mécanisme à temps formant minuterie d'escalier.
Le dispositif récepteur 92 comporte également un commutateur à mercure in- verseur pour la commande d'un éclairage de ruependant toute la , nuit d'une part, et pendant une partie de la nuit d'autre part. Le dispositif récepteur 93 commande les appareils calorifiques, des accumulateurs d'eau chaude ou des organes de télécommande, d'autres dispositifs; enfin, le dispositif récepteur 94 est destiné à des installations de protection contre le danger aérien et actionne des organes de signalisa- tion de danger ou des appareils d'alarme.
Le dispositif objet de l'invention représente, comparé aux dispositifs de télécommande connus antérieurement, un progrès technique et économique notable, comme il est indiqué ci-après :
Toutes les lignes ou fils pilotes sont supprimés;
Il n'y a pas de source d'énergie additionnelle pour l'envoi des ordres de commutation, la tension de réseau étant elle-même utilisée à cet effet. le dispositif émetteur constitué par un commutateur rapide est simple et d'un montage ultérieur facile au point voulu du réseau ;
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monté du c8té haute tension, l'appareil permet de contrôler des réseaux de grande étendue ; l'envoi des ordres peut steffectuer automatiquement suivant un programme prédéterminé, ou d'une manière entière- ment autonome eu égard aux instants et à la succession de ces ordres ;
l'appareil présente une sélectivité totale pour un nombre pratiquement quelconque d'ordres; il en est de même pour la possibilité de répétition à tout instant d'un ordre déter- miné; des chutes de tension dues au fonctionnement du réseau lors des interruptions ou d'autres dérangements n'agissent pas sur la position de l'appareillage récepteur.
Malgré tous les avantages ci-dessus énumérés, le coût de fabrication de chaque appareil récepteur n'est que d'envi- ron la moitié de celui d'une horloge commutatrice normale, même en y incorporant le coût d'un appareil récepteur; la télécommande pour l'ensemble d'un réseau peut s'effectuer avec des frais sensiblement moindres que lors de l'emploi d'horloges, même en incorporant le coût du dispositif émet- teur, d'autant plus que toute remise à l'heure et toutes autres opérations de surveillance des horloges se trouvent supprimées, ce qui prouve surabondamment ia valeur économique du système de télécommande objet de l'invention.