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Système de signalisation électrique.
Convention Internationale: Demande de brevet britannique N 30.727 déposée le 24 octobre 1938 par la Sté Automatic Telephone & Electric Company Limited et par MM. Philip Norton Roseby et John F rancis M ackenzie dont la demanderesse est l'ayant-droit.
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La présente invention se rapporte à des systèmes de signalisation électrique, elle concerne plus particu- lièrement des systèmes de contrôle centralisés dans les- quels la signalisation est effectuée sur des réseaux de distribution de courant alternatif au moyen de cou- rants à fréquence élevée comparée à la fréquence du réseau de distribution, les dispositions appliquées étant du type bien connu dans lequel un réseau à haute tension alimente plusieurs réseaux basse tension auxquels il est connecté,
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Là où onajugé nécessaire de superposer simultanément l'énergie de signalisation dans toutes les phases des réseaux à haute et basse tension on a fait usage , dans d'anciens systèmes de ce type,
de générateurs à haute fréquence polyphasés, placés en un point de contrôle, qui envoient l'énergie de signali- sation à haute fréquence, soit en parallèle par l'inter- médiaire de condensateurs, soit en série par l'inter- médiaire de transformateurs spéciaux, directement dans les lignes à haute tension d'où l'énergie s'écoule à travers les transformateurs haute tension - basse tension vers les conducteurs de phase des divers réseaux à basse tension auxquels ils sont connectés.
La présente invention a pour objet de procurer un système du type précédent, simplifié et moins coûteux, dans lequel des générateurs de courant monophasé à haute fréquence peuvent être utilisés au point de contr8le et dans lequel aucune connexion directe n'est requise vers les circuits à haute tension, l'emploi des disposi- tifs de protection coûteux et d'organes de couplage ayant une rigidité diélectrique élevée étant de ce fait rendu inutile.
Suivant une caractéristique de l'invention, dans un système de signalisation électrique destiné à faire fonctionner des dispositifs de contrôle sous l'action de courants à haute fréquence envoyés dans le réseau de distribution d'énergie électrique, les cou- rants à haute fréquence sont engendrés par un générateur monophasé et sont envoyés, par l'intermédiaire d'un transformateur, vers toutes les phases d'un système polyphasé à haute tension, celles-ci transmettent ces courants vers un ou plusieurs réseaux à basse tension où ils apparaissent dans toutes les phases également.
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Suivant une autre caractéristique, dans un système de signalisation électrique destiné à faire fonctionner des dispositifs de contrôle sous l'action de courants à haute fréquence envoyés dans le réseau de distribution d'énergie électrique, des signaux sont transmis dans un réseau à haute tension par l'envoi de courants à haute fréquence, engendrés par un générateur monophasé, vers un réseau à basse tension, triphasé à quatre fils, alimenté par le réseau à haute tension, la connexion du générateur étant établie entre le neutre ou un fil de phase et les deux autres fils de phase en parallèle par l'intermédiaire de condensateurs de couplage de valeurs pratiquement égales.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que dans un système de signalisation électrique destiné à faire fonctionner des dispositifs de contrôle sous l'action de courants à haute fréquence envoyés dans le réseau de distribution électrique, des signaux sont transmis dans un réseau triphasé à haute tension par l'envoi de courants à haute fréquence, engendrés par un générateur monophasé, vers un réseau triphasé-diphasé à 6 fils alimenté par le réseau à haute tension, la connexion du générateur étant établie entre les bornes intérieures ou extérieures des transformateurs triphasés-diphasés.
L'invention sera mieux comprise par la description suivante de deux modes d'application pour laquelle on se reportera aux plans joints comprenant les fig.
1 et 2, qui lorsqu'elles sont placées côte à côte montrent respectivement dans leurs parties supérieures et inférieures des circuits de connexion se rapportant à deux réalisations de l'invention: premièrement, uhe réalisation dans laquelle le contrôle centralisé est
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effectué au départ d'un réseau à basse tension triphasé
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à quatre fils et deuxièmement, une réalisation dans laquelle le contrôle est effectué au départ d'un réseau diphasé du type Scott. Dans les deux cas les signaux peuvent être utilisés pour la commande des changements de*tarif de l'éclairage urbain ou pour des buts analogues.
Dans la première disposition, on suppose que le contrôle centralisé est effectué à la sous-station A où est placé un transformateur haute tension - basse tension T1, bobiné en étoile-triangle, il est alimenté par le réseau à haute tension comprenant les conducteurs HT1, HT2, HT3 et il envoie de l'énergie dans le réseau à basse tension, triphasé à quatre fils, comprenant les fils de phase 1,2 et 3 ainsi que le fil neutre, N. Les signaux à haute fréquence sont engendrés par le générateur G qui peut être du type statique à valves thermoloniques ou du type alternateur à haute fréquence entraîné par un moteur.
Le générateur est connecté d'un côté au fil de phase 1 et de l'autre côté aux fils de phase 2 et 3 par l'intermédiaire des condensateurs de couplage C1et C2 respectivement qui ont pratiquement la même capacité, fixée à une valeur telle qu'ils constituent un circuit accordé et donnent un débit maximum. Cette valeur est telle également qu'elle offre une grande impédance au courant à 50 périodes du réseau de distribution et une impédance faible aux courants de signalisation à haute fréquence.
On doit comprendre que la connexion du générateur peut être établie vers un quelconque des fils de phase ou vers le neutre à condition que la disposition générale représentée soit conservée,
Quand le générateur est mis en marche le courant de signalisation à haute fréquence emprunte une des branches de phase du transformateur T1et retourne à travers les deux autres branches en parallèle par
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l'intermédiaire des condensateurs de couplage, il en résulte qu'un courant de même fréquence est induit dans l'enroulement en triangle du primaire et s'écoule vers toutes les phases du réseau à haute tension.
En même temps il est envoyé dans toutes les phases et le neutre du réseau local à basse tension où il sert à faire fonctionner les dispositifs appropriés qui sont représentés, ceux-ci peuvent être connectés entre un quelconque des fils de phase et le neutre. Les signaux à haute fréquence transmis dans le réseau à haute tension s'écoulent à travers les transformateurs principaux de tous les réseaux à,basse tension et apparaissent dans toutes les phases.
Pour les besoins de la description on a représenté deux sous-stations réceptrices B et C. On suppose que la sous-station B, représentée à la fig. 1, est connectée à un réseau triphasé à quatre fils tout comme la sous-station A. La sous-station C de la fig. 2 est pourvue d'un dispositif de transformation triphasé-diphasé du type Scott, bien connu, comprenant un transformateur principal T3 et un transformateur T4. Dans le réseau à basse tension les fils neutres sont désignés par la lettre N et les autres paires de fils A1 et A2, B1 et B2 sont des fils de phase.
On comprendra que bien que deux types seulement de réseaux différents aient été représentés l'invention peut s'appliquer à d'autres types qui ne se rencontrent pas aussi souvent dans la pratique courante.
En ce qui concerne le réseau 4 haute tension, d'autres stades de transformation peuvent être incorporés entre une sous-station de signalisation et une quelconque des sous-stations réceptrices sans inconvénient pour le fonctionnement du système.
Dans les districts particulièrement étendus pour lesquels l'énergie de signalisation doit être d'une valeur comparativement élevée pour qu'elle puisse
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atteindre d'une manière satisfaisante les réseaux à basse tension les plus éloignés, il peut s'avérer peu pratique d'employer les transformateurs de service existant dans le but d'envoyer le courant vers le réseau à haute tension, dans un tel cas un transformateur situé en un endroit particulier ou étudié spécialement pour cet usage déterminé peut être utilisé.
On considérera maintenant le deuxième cas d'application de l'invention. On supposera que le contrôle doit être effectué de la sous-station D où le réseau triphasé à haute tension est connecté suivant le principe de Scott à un réseau à basse tension diphasé.
Dans ce cas le générateur à haute fréquence peut être connecté, comme il est montré en traits pleins, entre les bornes extérieures des enroulements de basse tension du transformateur principal T5 et le transformateur T6 ou comme il est montré en pointillé, entre les bornes intérieures de ces enroulements. Au moyen de ces connexions il est possible de transmettre des signaux sur toutes les phases des deux réseaux locaux diphasés et également, par l'intermédiaire du réseau à haute tension, sur toutes les phases des autres réseaux tels que E et F de la fig. 2.
Il faut' noter que les fils neutres du réseau diphasé E sont séparés et que ceux du réseau D sont reliés l'un à l'autre selon la pratique la plus courante, ces connexions particulières ..sont nécessaires quand un tel réseau est destiné à l'établissement d'un contrôle centralisé.
Dans un système établi suivant les principes de l'invention si on fait usage de dispositifs récepteurs sensibles, par exemple ceux du type à cadence lente décrit dans le brevet n 338.511 déposé le 5 septembre 1939, il est directement possible d'effectuer un contrôle centra- lisé avec un générateur de courant à haute fréquence
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de puissance relativement faible et monté ou point de contrôle, sans que la nécessité d'employer des organes répétiteurs dans les sous-stations éloignées se fasse sentir.
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Electrical signaling system.
International Convention: British patent application N 30,727 filed on October 24, 1938 by the Automatic Telephone & Electric Company Limited and by MM. Philip Norton Roseby and John F rancis M ackenzie, of which the plaintiff is the beneficiary.
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The present invention relates to electrical signaling systems, it relates more particularly to centralized control systems in which the signaling is carried out on alternating current distribution networks by means of currents at high frequency compared to the frequency of the distribution network, the measures applied being of the well known type in which a high voltage network supplies several low voltage networks to which it is connected,
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Where it has been deemed necessary to simultaneously superimpose signaling energy in all phases of high and low voltage networks, use has been made in old systems of this type
polyphase high frequency generators, placed at a control point, which send high frequency signal energy, either in parallel via capacitors or in series via transformers special, directly in the high voltage lines from which the energy flows through the high voltage - low voltage transformers to the phase conductors of the various low voltage networks to which they are connected.
The object of the present invention is to provide a system of the above type, simplified and less expensive, in which single phase high frequency current generators can be used at the point of control and in which no direct connection is required to the circuits at high voltage, the use of expensive protection devices and coupling members having high dielectric strength being thereby rendered unnecessary.
According to one characteristic of the invention, in an electrical signaling system intended to operate control devices under the action of high frequency currents sent to the electrical energy distribution network, the high frequency currents are generated by a single-phase generator and are sent, via a transformer, to all the phases of a high-voltage polyphase system, these transmit these currents to one or more low-voltage networks where they appear in all phases as well.
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According to another characteristic, in an electrical signaling system intended to operate control devices under the action of high frequency currents sent into the electrical energy distribution network, signals are transmitted in a high voltage network by sending high-frequency currents, generated by a single-phase generator, to a low-voltage, three-phase four-wire network, supplied by the high-voltage network, the generator connection being established between the neutral or a phase wire and the other two phase wires in parallel by means of coupling capacitors of practically equal values.
Another characteristic of the invention resides in the fact that in an electrical signaling system intended to operate control devices under the action of high frequency currents sent into the electrical distribution network, signals are transmitted in a network. three-phase high voltage by sending high frequency currents, generated by a single-phase generator, to a three-phase-two-phase network with 6 wires supplied by the high-voltage network, the connection of the generator being established between the internal or external terminals of the three-phase-two-phase transformers.
The invention will be better understood from the following description of two modes of application for which reference is made to the accompanying drawings comprising FIGS.
1 and 2, which when placed side by side respectively show in their upper and lower parts connection circuits relating to two embodiments of the invention: firstly, a embodiment in which the centralized control is
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carried out from a three-phase low voltage network
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with four wires and secondly, an embodiment in which the control is carried out from a two-phase network of the Scott type. In both cases the signals can be used for controlling changes in the street lighting tariff or for similar purposes.
In the first arrangement, it is assumed that the centralized control is carried out at the substation A where a high voltage - low voltage transformer T1 is placed, wound in star-delta, it is supplied by the high voltage network comprising the conductors HT1 , HT2, HT3 and it sends energy into the low voltage, three-phase four-wire network, comprising phase wires 1,2 and 3 as well as the neutral wire, N. The high frequency signals are generated by the generator G which can be of the static type with thermolonic valves or of the high frequency alternator type driven by a motor.
The generator is connected on one side to phase wire 1 and on the other side to phase wires 2 and 3 through the coupling capacitors C1 and C2 respectively which have practically the same capacity, set at a value such that 'they constitute a tuned circuit and give a maximum flow. This value is also such that it offers a high impedance to the current at 50 periods of the distribution network and a low impedance to the high frequency signaling currents.
It should be understood that the connection of the generator can be established to any of the phase wires or to the neutral provided that the general arrangement shown is kept,
When the generator is started, the high frequency signaling current flows through one of the phase branches of transformer T1 and returns through the other two branches in parallel by
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through the coupling capacitors, it follows that a current of the same frequency is induced in the delta winding of the primary and flows to all the phases of the high voltage network.
At the same time it is sent to all the phases and the neutral of the local low voltage network where it is used to operate the appropriate devices which are shown, these can be connected between any of the phase wires and the neutral. The high frequency signals transmitted in the high voltage network flow through the main transformers of all low voltage networks and appear in all phases.
For the purposes of the description, two receiving substations B and C. It is assumed that the substation B, shown in FIG. 1, is connected to a three-phase four-wire network just like the substation A. The substation C of fig. 2 is provided with a three-phase-two-phase transformation device of the well-known Scott type, comprising a main transformer T3 and a transformer T4. In the low voltage network the neutral wires are designated by the letter N and the other pairs of wires A1 and A2, B1 and B2 are phase wires.
It will be understood that although only two different types of networks have been shown, the invention can be applied to other types which are not so often encountered in current practice.
As regards the high voltage network 4, other stages of transformation can be incorporated between a signaling substation and any of the receiving substations without inconvenience to the operation of the system.
In particularly large districts where the signaling energy must be of comparatively high value so that it can
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reach the most distant low voltage networks satisfactorily, it may prove impractical to employ existing service transformers for the purpose of sending current to the high voltage network, in such a case a transformer located in a particular place or specially designed for this specific use can be used.
We will now consider the second case of application of the invention. It will be assumed that the check must be carried out from substation D where the three-phase high voltage network is connected according to Scott's principle to a two-phase low voltage network.
In this case the high frequency generator can be connected, as shown in solid lines, between the outer terminals of the low voltage windings of the main transformer T5 and the transformer T6 or as shown in dotted lines, between the inner terminals of these windings. By means of these connections it is possible to transmit signals on all the phases of the two local two-phase networks and also, via the high-voltage network, on all the phases of the other networks such as E and F in fig. 2.
It should be noted that the neutral wires of the two-phase network E are separated and those of the network D are connected to each other according to the most common practice, these particular connections are necessary when such a network is intended for the establishment of centralized control.
In a system established according to the principles of the invention if one makes use of sensitive receiving devices, for example those of the slow rate type described in the patent n 338,511 filed September 5, 1939, it is directly possible to carry out a central control. - read with a high frequency current generator
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relatively low power and mounted or control point, without the need to employ repeater units in remote substations.