<Desc/Clms Page number 1>
Dispositif d'alimentation continue d'appareils alimentés en courant alternatif, notamment d'appareils de télésignalisation.
L'invention est r,elative à la distribution du courant à des appareils qui reçoivent leur énérgie soit d'un réseau à courant alternatif, soit d'un réseau à courant continu. Il est connu d'utiliser à cet effet des convertisseurs tournants de transformation du courant continu en courant alternatif,notamment descommutatrices, ayant un bon rendement, et où. la tension alternative fournie est indépendante dans une large mesure de la valeur de la charge. Dans les dispositifs
<Desc/Clms Page number 2>
connus, on alimente les appareils en service normal à partir du réseau à courant alternatif. Lorsque la tension alternative fait défaut, on fait démarrer un convertisseur ou une commuta- trice, alimenté par une batterie existante et fournissant la tension alternative pour les appareils.
Cette disposition a l'inconvénient que pour faire démarrer la commutatrice ou le convertisseur, il faut un certain temps pendant lequel les appareils ne sont pas alimentés. Pour abréger la durée de cet intervalle de temps, on a aussi remplacé les commutatrices par des onduleurs fonctionnant avec des lampes ou tubes de déchar- ge à atmosphère gazeuse et fournissant une tension alternative immédiatement après leur enclenchement. Ces onduleurs ne conviennent toutefois pas pour tous les cas, entre autres parce que la tension alternative qu'ils fournissent varie avec la charge plus fortement que dans le cas des commutatrices.
Avec la présente invention, on évite ces inconvénients des dispositifs connus, et on obtient une alimentation continue ou permanente des appareils alimentés en courant alternatif, notamment des appareils de télésignalisation ou de télécommande, cette alimentation étant caractérisée pa r l'utilisation d'une commutatrice tournant d'une façon continue, alimentée normalement par l'un des réseaux, par exemple le réseau à courant alternatif, et commutée immédiatement, lors d'une variation excessive ou d'une disparition complète de la tension de ce réseau, sur l'autre réseau, par exemple le réseau à courant continu, et à partir de ce moment, cette commutatrice alimente l'appareil consommateur d'énergie.
Une installation de ce type suppose qu'on a pris des mesures au moyen desquelles la commutatrice acquiert toujours, du c8té continu, même lorsqu'elle est alimentée en courant alternatif, une polarité telle qu'on puisse à tout instant la brancher sur le réseau continu , et d'autre part de façon que le branchement de la commutatrice tournante sur le réseau à courant alternatif ne donne pas lieu à des court-circuits de la tension alternative lorsque les- deux tensions alter-
<Desc/Clms Page number 3>
native fournies d'une part par le réseau et d'autre part par la commutatrice sont de phases fortement décalées l'une par rapport à l'autre.
La présente invention consiste en différents moyens pour éviter ce risque. Lorsque la commutatrice doit fournir du côté continu une polarité toujours déterminée après avoir été lancée par le côté alternatif, il faut que le champ d'ex- citation ait toujours un sens déterminé. on peut obtenir ce résultat par l'insertion d'un redresseur dans le circuit d'ex- citation, ou par l'insertion d'un courant supplémentaire d'excitation ou d'un champ d'excitation ayant le sens nécessaire, et amenant également la commutatrice, lors de son démarrage , sur la polarité voulue.
Une autre solution possible consiste à enclencher l'excitation-précisément à l'instant où règne sur l'armature la polarité voulue, de sorte que le champ d'excitation favori- se la naissance de la polarité voulue et fournisse le cas échéant cette polarité après- deux ou plusieurs manoeuvres d'en- clenchement. Une troisième solution possible consiste à lais- ser la commutatrice se régler sur une polarité quelconque et à inverser en conséquence la polartié des conducteurs d'ali- mentation du réseau à courant continu au moyen d'un relais de renversement de la polarité.
Pour la réunion de la tension alternative du réseau avec la tension alternative de la commutatrice, il y a égale- ment, d'après la présente invention, diverses solutions possi- bles. Par une comparaison des deux tensions alternatives, le cas échéant par l'intermédiaire d'un transformateur de mesure, on peut actionner un relais qui n'entre pn action que si les deux tensions sont exactement en phase, et qui.réunit alors ces deux tensions rapidement. Une autre solution possible consiste à séparer d'abord la commutatrice du réseau à courant continu, et à.insérer, entre le côté alternatif de la commutatrice et @
<Desc/Clms Page number 4>
le réseau à courant alternatif, des résistances limtant l'intensité, et à ne brancher la commutatrice sur le réseau alternatif qu'après l'enclenchement de ces résistances.
Par ce moyen, la commutatrice continue d'être entraînée par le réseau alternatif. Après la coupure du réseau continu, jusqu'au branchement sur le réseau alternatif, la commutatrice fonctionne comme une génératrice auto-excitée, et maintient l'alimentation par son énergie cinétique. Les résistances en série entre la commutatrice et le réseau alternatif sont ensuite court-circuitées après la commutation sur le réseau alternatif. Ces résistances doivent être calculées de façon que la tension ne baisse pas trop fortement aux bornes de l'appareil consommateur pendant la période de commutation. La commutation même doit s'effectuer aussi rapidement que possible, pour que l'appareil consommateur ne déclenche pas pendant ce temps. Pour la commutation, il suffit par exemple de 100 à 300 millisecondes.
Dans certains cas, il est avantageux de prévoir sur l'appareil consommateur des organes de retardement, afin d'empecher un déclenchement de cet appareil consommateur pendant cette baisse de tension de courte durée. Par ailleurs , l'objet de la présente invention va être décrit en détail à l'aide de quelques exemples d'exécution représentés sur le dessin joint.
La fig. 1 représente un dispositif d'alimentation continue dans lequel on obtient la polarité correcte de la commu- tatrice du côté continu au moyen d'un champ d'excitation ayant le sens correspondan t, et dans lequel la réunion des tensions alternatives s'effectue après comparaison de leursphases. La fige 2 représente un autre montage possible pour le relais àe comparaison et pour l'enroulement d'excitation, Enfin, la fig.3 représente un dispositif dans lequel on obtient la polarité voulue du côté continu en enclenchant l'enroulement d'excitation lorsque la polarité correcte apparaît sur la commutatrice.
Sur la fig. 4 est représenté un montage dans lequel on ootient le
<Desc/Clms Page number 5>
branchement de la commutatrice sur le réseau continu en inversant la polarité des conducteurs d'alimentation de la commutatrice, tandis qu'on insère pendant un court instant dans les conducteurs d'alimentation par le réseau à courant alternatif, pendant les commutationssur ce réseau d'alimentation a courant alternatif, des résistances.
Sur la fig, l, l'appareil consommateur V de courant alternatif doit être alimenté d'une manière continue, et il reçoit la tension alternative Uw directement, ou bien il est alimenté par la tension continue Ug par l'intermédiaire de]. commutatrice U. Cette commutatrice U tourne d'une manière permanente et reçoit également l'énergie d'une part de Uw et d'autre part de Ug. Ce montage fonctionne de la manière suivante. on supposera que la commutatrice fonctionne et que l'alimentation de l'appareil consommateur s'effectue directement à partir du réseau à courant alternatif. Dans ce cas, les deux relais de 'surveillance de 'la tension Ph1 et Ph2 sont attirés, ce qui a pour effet que le relais ZA est également actionné. Son contact za' fait entrer' en action le relais K qui actionne par son contact k le relais de commutation D.
Par l'intermédiaire de ses contacts d''' à dV, la tension alternative a été enclenchée, tandis que par l'intermédiaire des contacts d' et d",on a coupé la tension continue. Lorsque la tension alternative s'annule, ZA,K et D tonbent, de sorte que la commutatrice se trouve branchée sur la tension continue et alimente à partir de cette dernière l'appareil consommateur. Lors du retour de la tension alternative, les relais Ph1 et Ph2 entrent de nouveau en action et enclenchent le relais ZA. Ce dernier ferme par ses contacts za' et za" les circuits par les deux enroulements, branchés en opposition, du relais K. L'enroulement II du relais est ap pliqué sur la tension continue, tandis que l'enroulement I est en série avec les deux transformateurs de tension Tr1 et Tr2, dont les enroulements secondaires sont montés en opposition.
A l'aide du redresseur Gl, on redresse la tension alternative aux bornes des transformateurs de tension, et on la dirige sur 1'enroua
<Desc/Clms Page number 6>
lement 1. Lorsque la tension du réseau alternatif et la tension alternative fournie par la commutatrice sont en phase, les tensions fournies par Tr1 et Tr2 se compensent, de sorte que KI cesse d'être parcouru par le courant et que le relais K entre en action par l'enroulement II. K provoque l'attraction du relais de commutation D qui provoque la coupure de la tension cor:tinue etle branchement de la commuta triée sur la tensionalternative. Après la commutation , il faut prévoir des moyens pour que, du côté continu de la commutatrice, la même polarité se conserve.
A cet effet, il faut que le courant ou le champ d'excitation ait un sens déterminé. Par conséquent,en- série avec l'enroulement d'excitation E est monté le redresseur Gl au moyen duquel on fixe le sens du courant d'excitation. Cet effet est encore renforcé par la création d'un champ d'excitation adoi- tionnel au moyen de l'enroulement E1 qui estalimenté par l'intermédiaire du redresser Gl2 et de la self Dr de stabilisation.
Comme ces dispositifs ne sont utilisés que pendant le démarrage, on peut les débrancher après le démarrage lorsque la polarité correcte s'est établie. A cet effet, on utilise le relais Sy qui n'entre en action, par l'intermédiaire du redresseur Gl2, que si la polarité correcte existe, et qui court-circuite le redresseur Gl1 et coupe Gl2.
L'entrée en action du relais K est rendue impossible sur la fig. 1 lorsqu'il n'y a pas égalité de phase, étant donne qu'on a prévu deux enroulements branchés en opposition. Deux autres solutions possibles pour le branchement du relais K sont représentées sur les fig. 2 et 3. D'après la fig. 2, on dirige sur un enroulement du relais K la tension continue par l'intermediaire du contact Za, et la différence des tensions des deux transformateurs de tension pari'intermédiaire du redresseur Gl4.
Ces deux circuits ont en commun la résistance R1 aux bornes de laquelle se manifeste la tension différentielle qui agit en sens contraire de la tension continue, tandis que, lorsque la tension différentielle disparaît le relais K entre en action. Pour éviter
<Desc/Clms Page number 7>
que, dans le cas de la prédominance de la tension différen- tielle le relais K entre en action sous l'effet d'un courant de sens opposé, on prévoit le redresseur Gl5 qui arrête la ten- sion différentielle. Par' ce moyen, on a la possibilité de don- ner au relais K une grande sensibilité, indépendamment de la tension différentielle, de telle sorte qu'il entre en action rapidement et provoque la co mmutation.
Un autre montage-est représenté sur la fig. 3. Le dé- marrage de la commutatrice U par le côté alternatif s'obtient par l'enclenchement de l'interrupteur de protection MS du moteur.
Par ce moyen, les relais PW et Vl entrent en action. V1 enclenche par' son contact Vi le relais V2 et le relais de démarrage U3.
U3 coupe par ses. contacts u3' à u3'' le court-circuit des ré- sistances R1 à R3 et enclenche par- u3IV le relais U1. U1 se main- tient par son contact u1V et coupe par son contact u1VI le relais V1 qui déclenche à son tour U3. Par les contacts u1' à. u1''', on enclenche la tension alternative, et on coupe en même temps par les contacts u1VII et u1VIII la tension continue. Après la' chu-' te du relais retardé V1, U3 tombe et court-circuite de nouveau les résistances de démarrage R1 à R3. Pendant ce temps, la résis- tance R5 était également court-circuitée par le contact V2, de sorte que le relais PW était réglé sur sa sensibilité élevée.
Par ce moyen, on évite qu'en cas de baisse de la tension alternative, en raison de la charge plus forte qui se produit au démarrage de la commutatrice, le relais PW tombe et coupë de nouveau la commu- tatrice.
Pendant la commutation, il¯ faut de nouveau obtenir d'une façon certaine la polarité correcte du côté continu. Lorsque la tension apparait avec la. polarité correcte, le relais An entre en action par l'intermédiaire du redresseur Gl3 et enclenche par son contact an' l'enroulement d'excitation, de sorte que l'enrou- lement d'excitation contribue à régler l'armature -sur cette po- lartié et que l'armature se règle sur cette polarité après une ou plusieurs entrées en action de An.
<Desc/Clms Page number 8>
La commutatrice peut aussi être lancée a partir du réseau continu. Par l'enclenchement de la tension continue Ug, les relais PG1 et U7 entrent en action. Par ce moyen, la tension continue est appliquée par le contact u7 a la commutatrice, le relais An entre en action et il enclenche l'enroulement d'exci- tation E. Lorsqu'une tension déterminée a été atteinte, le relais PG2 entre en action et court-circuite de nouveau la résistance de démarrage R . U alimente du côté alternatif l'appareil consom- mateur V.
Lorsque la commutatrice est en service et que la tension du réseau baisse d'une quantité déterminée ou dépasse une valeur déterminée, le relais de contrôle PW tombe. Il suffit alors en général de l'un des relais de surveillance, monté entre deux phases , pour surveiller le courant triphasé. Lorsque la surveillance doit être très précise, on peut aussi insérer des relais de contrôle entre les autres phases. Lorsque PW tombe, le relais ul tombe et branche par ses contacts u1VII et u1VIII la commutatrice sur le réseau continu, tandis que par les contacts u1' à u1''' il coupe la tension alternative. Le relais temporisé " Tr et le relais S sont enclenchés par le contact pw et, par l'in- termédiaire du contact tr, le relais Z entre en action et coupe de nouveau par z" les relais Tr et S.
Le contact Tr reste fermé pendant un certain temps, par exemple une ou plusieurs minutes, et après l'expiration de cette période de temps, il coupe de nou- veau le relais Z, ce qui a pour effet de constituer un contrôle de ce que la tension alternative existe de nouveau. cette période de temps de retardement est avantageuse pour éviter que, dans le cas d'un retour de courte durée seulement de la tension alternat!- ve, il faille brancher sur le réseau alternatif, et peu après de nouveau sur le réseau continu.
Lorsqu'après le fonctionnement de Tr la tension al- ternative existe de nouveau , les relais PW et V1 entrent de nou- veau en action. La commutatrice est coupée du réseau continu par le relais U1 et est commutée sur le réseau alternatif après l'en- clenchement des résistances R 1 à R3. Les résistances R1 doivent
<Desc/Clms Page number 9>
être calculées de façon qu'il ne se produise pas de court-circuit lors de la commutation, même lorsque la phase de la tension alternative de la commutatrice n'est pas la bonne, de façon que ni le réseau alternatif ni la commutatrice ne soient chargés d'une manière excessive. Après le passage à l'alimentation par le côté alternatif, le relais An a pour effet, comme cela a déjà été exposé ci-dessus, que la polarité soit également rétablie de façon correcte du côté continu.
Pendant la commutation.) la tension alternative nécessaire à l'appareil consommateur V est fournie par l'énergie cinétique : de la commutatrice qui tourne.
Par le calcul des dimensions des résistances- R1 à R3 qui fixent la baisse de la tenaion et par le temps correspondant de commutation des relais U1 et U3, il faut obtenir dans chaque cas que la baisse de tension de côurte durée ne provoque aucune i nterruption de fonctionnement de l'appareil.consommateur V.
Dans des cas très rares, il peut arriver que le réseau à courant alternatif fasse de nouveau défaut immédiatement après la commutation, et avant que la polarité correcte soit rétablie du côté continu de la commutatrice. Dans ce cas, le relais An est tombé, de sorte que V3 est attiré et que l'enroulement 1 de u7 est coupé. far ce moyen, on empêche sur le contact u7 la réunion avec' le réseau continu.
U7 n'entre en action que lorsque le relais de contrôle PG2 est tombe, c'est à dire lorsque la tension continue s'ést réduite, par,le ralentissement de la commutatrice, à une faible valeur, par exemple à 15%, de sorte qu'on fait démarrer la commutatrice à nouveau et automatiquement par le réseau à courant continu. Ensuite, U est enclenché par l'intermédiaire de l'enroulement 2.au,mayen du contact gp2", de sorte que la Maison avec le réseau continu est rétablie. Pour ce. cas, on peut encore adopter une autre Solution dans laquelle on inverse les connexions entre le réseau continu et la commutatrice, d'une manière analogue à ce qui sera exposé plus loin à propos de la fig.
4, de façon qu'il ne soit pas nécessaire de couper la tension al-
<Desc/Clms Page number 10>
ternative, étant donné qu'on peut assurer le branchement sur le réseau continu quelle que soit la polarité de la commuta- trice.
Dans le cas où le réseau continu fait défaut, on revient sur le réseau alternatif même si la tension alternative n'est pas comprise dans les limites de tolérance prescrites. Comme le râlais PG1 estlors tombé , V1 entreen action par l'intermédiaire du contact pg'et on augmente considérablement la sensibilité de PW en court-circuitant la résistance en série R5 au moyen de pg1".
Si le réseau triphasé fait défaut par suite a'un court-circuit , l'interrupteur de protec tion MS du moteur,, peut s'ouvrir du fait que la commutatrice qui tourne alimente en retour le réseau. Cet interrupteur s'enclenche automatiquement à nouveau par l'intermédiaire du contact u11V lorsque la tension alternative UW reparaît.
Sur la fig. 4 est représentée une partie de la fige 3, mais dans laquelle on obtient la polarité correcte du côté continu de la commutatrice, par le fait qu'un relais de commu- tation U5 entre en action par 1'intermédiaire du redresseur G13 lorsque la polarité ne concorde pas, et inverse les connexions de la commutatrice au moyen de ses contacts u5' et u5". Dans ce cas, le relais de démarrage An entre en action immédiatement lorsque le commutatrice tourne, et il enclenche l'enroulement d'excitation E indépendamment de la polarité qui s'établit.
En disposant une commutatrice qui tourne d'une manière continue, on obtient qu'il ne soit plus nécessaire de ne faire démarrer cette commutatrice qu'après l'annulation de la tension dans l'un des réseaux, de sorte qu'il ne se produit aucune interruption dans l'alimentation des appareils. Toutefois, si l'un des réseaux fait défaut fréquemment ou longtemps, par exemple le. réseau a courant alternatif, cette disposition nécessite une batterie relativement grande pour l'alimentation de la commutatrice pendant les pannes du réseau à courant alternatif.
Comme le
<Desc/Clms Page number 11>
fonctionnement et l'Entretien des grandes batteries entraînent des frais relativement grands, les appareils ne doivent être ali- mentés, selon une autre caractéristique de la présente invention, que pendant un court instant par le réseau de réserve jusqu'à. ce qu'on ait fait démarrer une autre génératrice d'énergie, par exemple un groupe à moteur à. essence ou à moteur Diesel. Des gë- nérateurs d'énergie de ce type peuvent produire sans grandes dé- penses et sans un entretien particulier des quantités suffisan- tes d'énergie. Par contre, il ne serait pas économique de les faire fonctionner en permanence tant que l'on dispose de la ten- sion du réseau.
Ces générateurs d'-énergie, peuvent à leur tour entraîner une génératrice qui fournit la tension pour les appareils d'a- limentation. Toutefois, on peut utiliser avec avantage comme gé- nératrice la commutatrice même, qu'on fait alors fonctionner com- me une génératrice auto-excitée. Dans ce cas, on fait fonction- ner la commutatrice, lorsque la tension normale fait défaut, tout d'abord au moyen du réseau de réserve, et on fait demarrer en même temps l'autre générateur d'énergie, par exemple le grou- pe Diesel. Lorsque le moteur Diesel a atteint la vitesse correc- te, on l'accouple avec' la commutatrice ,et de préférence égale- ment d'une manière automatique . En même temps ,on déconnecte la commutatrice du réseau de réserve, de façon qu'elle fournisse désormais, à titre de génératrice, la tension d'alimentation pour les appareils.
Dans ce cas, on calcule les dimensions de la commutatrice de façon qu'elle puisse également fonctionner en génératrice, et on l'adapte avec avantage également au généra- teur d'énergie, par- exemple au moteur Diesel. Il faut. donc cal- culer ses dimensions par exemple de façon qu'elle fournisse une tension constante même avec la vitesse de rotation non uniforme du moteur Diesel .
D'autre part, on peut le cas échéant , faire un pas de plus et utiliser- la commutatrice qui tourne d'une manière conti- @ @
<Desc/Clms Page number 12>
nue comme moteur de lancement du moteur Diesel. On obtient alors un groupe relativement simple, qui ne se compose que du moteur Diesel et de la commutatrice, et qui permet d'alimenter en courant d'une manière permanente les appareils qui doivent être alimentés. Dans ce cas, il est avantageux, lorsque la tension normale disparaît, de faire passer la commutatrice sur la batterie de façon qu'elle soit alimentée d'abord par cette dernière et qu'elle couple ensuite le moteur Diesel avec la commutatrice, de façon que le moteur puisse être lancé par cette dernière.
Le cas échéant, on donnera a la masse tournante de la commutatrice une valeur plus importante pour obtenir l'énergie necessaire au démarrage. hprès le retour de la tension normale du réseau, on débraie de nouveau le moteur Diesel et on branche de nouveau la commutatrice sur la tension du réseau. On procède a cette commutation de préférence non immédiatement, mais seulement lorsque la tension du réseau s'est maintenue pendant un temps déterminé, par exemple pendant une ci. trois minutes. Enfin, on peut utiliser la commutatrice, qui transforme non seulement le courant continu en courant alternatif, mais aussi le courant alternatif en courant continu, pour charger la batterie de réserve à partir de la tension du réseau.
AU moyen de ces mesures, il devient possible de se contenter de batteries relativement petites, parce que la batterie n'est utilisée que peu de temps pendant la démarrage du moteur Diesel ou à essence , de sorte qu'on peut prélever des courants intenses pendant cette charge de courte durée même à une batterie relativement petite. Cette disposition ne se borne naturellement pas aux moteurs Diesel ou à essence, mais est avantageuse dans tous les cas où il s'agit de réaliser une alimentation continue en courant, où., après la disparition de la tension du réseau à courant alternatif, le fourniture du courant s'effectue au moyen d'une machine qui n'est capable d'assurer le service qu'après l'expiration d'une période de démarrage.
<Desc / Clms Page number 1>
Device for the continuous supply of devices supplied with alternating current, in particular remote signaling devices.
The invention is related to the distribution of current to devices which receive their energy either from an alternating current network or from a direct current network. It is known to use for this purpose rotary converters for transforming direct current into alternating current, in particular switches, having good efficiency, and where. the supplied alternating voltage is to a large extent independent of the value of the load. In devices
<Desc / Clms Page number 2>
known, devices in normal service are supplied from the AC network. When the AC voltage fails, a converter or switch is started, powered by an existing battery and supplying the AC voltage for the devices.
This arrangement has the drawback that in order to start the switch or the converter, a certain time is required during which the devices are not powered. To shorten the duration of this time interval, the switches have also been replaced by inverters operating with gas-filled discharge lamps or tubes and supplying an alternating voltage immediately after they are switched on. However, these inverters are not suitable for all cases, among other things because the AC voltage they supply varies with the load more strongly than in the case of switches.
With the present invention, these drawbacks of the known devices are avoided, and a continuous or permanent power supply is obtained for the devices supplied with alternating current, in particular remote signaling or remote control devices, this power supply being characterized by the use of a switch rotating continuously, supplied normally by one of the networks, for example the alternating current network, and switched immediately, in the event of an excessive variation or complete disappearance of the voltage of this network, on the another network, for example the direct current network, and from that moment on, this switch supplies the power consuming device.
An installation of this type assumes that measures have been taken by means of which the switch always acquires, on the direct side, even when it is supplied with alternating current, a polarity such that it can be connected to the network at any time. continuous, and on the other hand so that the connection of the rotary switch to the alternating current network does not give rise to short-circuits of the alternating voltage when the two alternating voltages
<Desc / Clms Page number 3>
native supplied on the one hand by the network and on the other hand by the switch have phases that are strongly offset with respect to each other.
The present invention consists of various means for avoiding this risk. When the commutator must supply on the DC side a polarity which is always determined after having been started by the AC side, the excitation field must always have a determined meaning. one can obtain this result by the insertion of a rectifier in the excitation circuit, or by the insertion of an additional excitation current or of an excitation field having the necessary direction, and bringing also the switch, when starting up, on the desired polarity.
Another possible solution consists in switching on the excitation-precisely at the instant when the desired polarity reigns on the armature, so that the excitation field favors the birth of the desired polarity and provides this polarity if necessary. after two or more switching maneuvers. A third possible solution consists in letting the switch set to any polarity and consequently inverting the polarity of the supply conductors of the dc network by means of a polarity reversal relay.
For the union of the AC voltage of the network with the AC voltage of the switch, there are also, according to the present invention, various possible solutions. By comparing the two alternating voltages, possibly via a measuring transformer, a relay can be actuated which only takes action if the two voltages are exactly in phase, and which then unites these two. tensions quickly. Another possible solution is to first separate the switch from the DC network, and insert, between the AC side of the switch and @
<Desc / Clms Page number 4>
the AC network, resistors limiting the intensity, and to connect the switch to the AC network only after these resistors have been activated.
By this means, the switch continues to be driven by the AC network. After the DC network has been cut, until it is connected to the AC network, the switch operates as a self-excited generator, and maintains power through its kinetic energy. The series resistors between the switch and the AC network are then short-circuited after switching to the AC network. These resistances must be calculated so that the voltage does not drop too much at the terminals of the consuming device during the switching period. The actual switching must take place as quickly as possible, so that the consuming device does not switch off during this time. For switching, for example 100 to 300 milliseconds are sufficient.
In some cases, it is advantageous to provide the consuming device with delay members, in order to prevent tripping of this consuming device during this short-term drop in voltage. Moreover, the object of the present invention will be described in detail with the aid of a few examples of execution shown in the accompanying drawing.
Fig. 1 shows a DC power supply device in which the correct polarity of the switch on the DC side is obtained by means of an excitation field having the corresponding direction, and in which the meeting of the AC voltages takes place after comparison of their phases. Fig. 2 represents another possible assembly for the comparison relay and for the excitation winding. Finally, fig. 3 shows a device in which the desired polarity is obtained on the DC side by switching on the excitation winding when the correct polarity appears on the switch.
In fig. 4 is shown an assembly in which we ootient the
<Desc / Clms Page number 5>
connection of the switch to the DC network by reversing the polarity of the switch power supply conductors, while inserting for a short time in the supply conductors by the AC network, during switching on this network of AC power supply, resistors.
In fig, 1, the consuming apparatus V of alternating current must be supplied in a continuous manner, and it receives the alternating voltage Uw directly, or else it is supplied by the direct voltage Ug through]. commutator U. This commutator U rotates permanently and also receives energy on the one hand from Uw and on the other hand from Ug. This assembly works as follows. it will be assumed that the switch is functioning and that the power supply to the consuming device is carried out directly from the alternating current network. In this case, the two voltage 'monitoring' relays Ph1 and Ph2 are pulled in, causing the ZA relay to be actuated as well. Its contact za 'activates' the relay K which activates the switching relay D.
Through its contacts d '' to dV, the alternating voltage was switched on, while through the contacts d 'and d ", the direct voltage was cut off. When the alternating voltage is canceled, ZA, K and D tonbent, so that the switch is connected to the direct voltage and supplies the consuming device from this latter. When the alternating voltage returns, the relays Ph1 and Ph2 come into action again and switch on relay ZA. The latter closes through its contacts za 'and za "the circuits via the two windings, connected in opposition, of relay K. Winding II of the relay is applied to the direct voltage, while the winding I is in series with the two voltage transformers Tr1 and Tr2, the secondary windings of which are mounted in opposition.
Using the rectifier Gl, the alternating voltage is rectified at the terminals of the voltage transformers, and it is directed to the enroua
<Desc / Clms Page number 6>
lement 1. When the voltage of the AC network and the AC voltage supplied by the switch are in phase, the voltages supplied by Tr1 and Tr2 are compensated, so that KI ceases to be traversed by the current and that the relay K enters in winding action II. K causes the pulling of the switching relay D which cuts off the continuous voltage and connects the switched switch to the alternating voltage. After switching, means must be provided so that, on the DC side of the switch, the same polarity is maintained.
For this purpose, the current or the excitation field must have a determined meaning. Consequently, in series with the excitation winding E is mounted the rectifier Gl by means of which the direction of the excitation current is fixed. This effect is further reinforced by the creation of an additional excitation field by means of the winding E1 which is supplied via the rectifier Gl2 and the stabilization choke Dr.
As these devices are only used during start-up, they can be disconnected after start-up when the correct polarity has been established. For this purpose, the relay Sy is used which only comes into action, via the rectifier Gl2, if the correct polarity exists, and which short-circuits the rectifier Gl1 and cuts Gl2.
The entry into action of relay K is made impossible in fig. 1 when there is no phase equality, given that two windings connected in opposition are provided. Two other possible solutions for connecting relay K are shown in fig. 2 and 3. According to fig. 2, the direct voltage is directed to a winding of the relay K through the intermediary of the contact Za, and the difference in the voltages of the two voltage transformers via the rectifier Gl4.
These two circuits have in common the resistance R1 at the terminals of which manifests the differential voltage which acts in the opposite direction of the direct voltage, while, when the differential voltage disappears, the relay K comes into action. To avoid
<Desc / Clms Page number 7>
that, in the case of the predominance of the differential voltage, the relay K comes into action under the effect of a current in the opposite direction, the rectifier Gl5 is provided which stops the differential voltage. By this means, it is possible to give the relay K a high sensitivity, independent of the differential voltage, so that it kicks in quickly and causes switching.
Another assembly is shown in FIG. 3. Switch U from the AC side is started by engaging the motor protection switch MS.
By this means, the relays PW and Vl come into action. V1 activates relay V2 and start relay U3 via its contact Vi.
U3 cuts by its. contacts u3 'to u3' 'short-circuit resistors R1 to R3 and activate relay U1 through u3IV. U1 is maintained by its contact u1V and by its contact u1VI cuts the relay V1 which in turn triggers U3. By the contacts u1 'to. u1 '' ', we switch on the alternating voltage, and at the same time we cut off the direct voltage by the contacts u1VII and u1VIII. After the 'drop' of the delayed relay V1, U3 drops and again short-circuits the start resistors R1 to R3. During this time, resistor R5 was also shorted by contact V2, so relay PW was set to its high sensitivity.
By this means, it is avoided that in the event of a drop in the alternating voltage, due to the greater load which occurs when the switch starts up, the PW relay drops and cuts the switch again.
During switching, the correct polarity on the DC side must again be obtained with certainty. When the tension appears with the. correct polarity, the relay An comes into action via the rectifier Gl3 and engages by its contact an 'the excitation winding, so that the excitation winding helps to adjust the armature to this polarity and that the armature is adjusted to this polarity after one or more inputs of An.
<Desc / Clms Page number 8>
The switch can also be started from the DC network. By switching on the direct voltage Ug, the relays PG1 and U7 come into action. By this means, the direct voltage is applied by the contact u7 to the commutator, the relay An comes into action and it engages the excitation winding E. When a determined voltage has been reached, the relay PG2 comes on. action and again short-circuits the starting resistor R. U supplies the V-consuming device from the AC side.
When the switch is in service and the network voltage drops by a specified amount or exceeds a specified value, the control relay PW drops. In general, one of the monitoring relays, mounted between two phases, is sufficient to monitor the three-phase current. When the monitoring must be very precise, it is also possible to insert control relays between the other phases. When PW drops, relay ul drops and connects the commutator to the DC network through its contacts u1VII and u1VIII, while through contacts u1 'to u1' '' it cuts off the AC voltage. The time delay relay "Tr and the relay S are activated by the contact pw and, via the contact tr, the relay Z comes into action and again cuts the relays Tr and S." by z ".
The contact Tr remains closed for a certain time, for example one or more minutes, and after the expiration of this period of time, it switches off the relay Z again, which has the effect of constituting a check that alternating voltage exists again. this delay period is advantageous to avoid that, in the case of a short-term return of the alternating voltage only, it is necessary to connect to the alternating network, and soon after again to the direct network.
When after the operation of Tr the alternating voltage exists again, the relays PW and V1 come into action again. The switch is disconnected from the DC network by relay U1 and is switched to the AC network after the resistors R 1 to R3 have been activated. The resistors R1 must
<Desc / Clms Page number 9>
be calculated in such a way that no short-circuit occurs during switching, even when the phase of the alternating voltage of the switch is not the correct one, so that neither the AC network nor the switch is excessively loaded. After switching to the power supply from the AC side, the relay An has the effect, as has already been explained above, that the polarity is also correctly re-established on the DC side.
During switching.) The alternating voltage necessary for the consuming device V is supplied by the kinetic energy: of the rotating switch.
By calculating the dimensions of the resistors R1 to R3 which fix the drop in resistance and by the corresponding switching time of relays U1 and U3, it is necessary to obtain in each case that the drop in long-term voltage does not cause any interruption. of the appliance.
In very rare cases, it may happen that the AC network fails again immediately after switching, and before the correct polarity is restored on the DC side of the switch. In this case, the relay An has dropped, so that V3 is attracted and the winding 1 of u7 is cut off. by this means, the reunion with the continuous network is prevented on the contact u7.
U7 only comes into action when the control relay PG2 has fallen, i.e. when the direct voltage is reduced, by slowing down the switch, to a low value, for example at 15%, from so that the switch is started again and automatically by the DC network. Then U is switched on by means of the winding 2.au, mayen of the contact gp2 ", so that the house with the continuous network is reestablished. In this case, we can still adopt another solution in which we reverses the connections between the DC network and the commutator, in a manner analogous to what will be explained later with regard to FIG.
4, so that it is not necessary to cut off the al-
<Desc / Clms Page number 10>
ternative, since the connection to the DC network can be ensured regardless of the polarity of the switch.
In the event that the DC network fails, the AC network is returned even if the AC voltage is not within the prescribed tolerance limits. As the rail PG1 is then fallen, V1 comes into action via the contact pg 'and the sensitivity of PW is considerably increased by short-circuiting the series resistance R5 by means of pg1 ".
If the three-phase network fails due to a short-circuit, the motor protection switch MS, can open because the rotating switch feeds back into the network. This switch is automatically activated again by means of the u11V contact when the alternating voltage UW reappears.
In fig. 4 is shown a part of the figure 3, but in which the correct polarity is obtained on the DC side of the switch, by the fact that a switching relay U5 comes into action through the rectifier G13 when the polarity does not match, and inverts the connections of the switch by means of its contacts u5 'and u5 ". In this case, the starting relay An comes into action immediately when the switch turns, and it engages the excitation winding E regardless of the polarity that is established.
By having a commutator which rotates in a continuous manner, one obtains that it is no longer necessary to start this commutator only after the cancellation of the voltage in one of the networks, so that it is not produces no interruption in the power supply of the devices. However, if one of the networks fails frequently or for a long time, for example the. AC network, this arrangement requires a relatively large battery to power the switch during failures of the AC network.
As the
<Desc / Clms Page number 11>
Operation and Maintenance of large batteries entail relatively high costs, the devices need only be supplied, according to another characteristic of the present invention, only for a short time by the reserve network until. that we have started another energy generator, for example a motor group. gasoline or diesel engine. Energy generators of this type can produce sufficient amounts of energy without great expense and without special maintenance. On the other hand, it would not be economical to keep them running continuously as long as the network voltage is available.
These energy generators, in turn, can drive a generator which supplies voltage for the power supplies. However, the commutator itself, which is then made to function as a self-excited generator, can be used with advantage as a generator. In this case, the switch is operated, when the normal voltage fails, first of all by means of the reserve network, and at the same time the other energy generator, for example the group, is started. eg Diesel. When the diesel engine has reached the correct speed, it is coupled with the switch, and preferably also automatically. At the same time, the switch is disconnected from the reserve network, so that it now provides, as a generator, the supply voltage for the devices.
In this case, the dimensions of the commutator are calculated so that it can also function as a generator, and it is also advantageously adapted to the energy generator, for example to the diesel engine. It is necessary. therefore calculate its dimensions, for example, so that it supplies a constant voltage even with the non-uniform speed of rotation of the diesel engine.
On the other hand, you can, if necessary, take a further step and use the commutator which turns continuously.
<Desc / Clms Page number 12>
naked as the engine of the Diesel engine. A relatively simple group is then obtained, which consists only of the diesel engine and the commutator, and which makes it possible to supply current in a permanent manner to the devices which must be supplied. In this case, it is advantageous, when the normal voltage disappears, to pass the switch to the battery so that it is supplied first by the latter and then couples the diesel engine with the switch, so that the engine can be started by the latter.
If necessary, the rotating mass of the commutator will be given a higher value to obtain the energy required for starting. hen the return to normal mains voltage, the diesel engine is disengaged again and the switch is re-connected to the mains voltage. This switching is preferably carried out not immediately, but only when the network voltage has been maintained for a determined time, for example for one Ci. three minutes. Finally, the commutator, which transforms not only direct current into alternating current, but also alternating current into direct current, can be used to charge the reserve battery from the mains voltage.
By means of these measures it becomes possible to be content with relatively small batteries, because the battery is only used for a short time during the starting of the diesel or gasoline engine, so that strong currents can be taken during this short-term charge even at a relatively small battery. This arrangement is of course not limited to diesel or gasoline engines, but is advantageous in all cases where it is a question of achieving a continuous current supply, where., After the disappearance of the voltage from the alternating current network, the power is supplied by means of a machine which is only able to provide service after the expiration of a start-up period.