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Procède et dispositifs pour la commande et la signalisation élec- trique à distance dans les réseaux électriques de distribution.
L'invention est relative à un procédé ou système de commande ou de signalisation électrique distance simultanée ou non, de une, deux ou plusieurs commandes ou signalisations simples ou doubles, dans les réseaux électriques de distribution de courant.
L'invention est également relative à des dispositifs ou relais destinés à cette signalisation.
Il existe des systèmes de commande et de signalisation de ce genre, notamment pour la commande à distance, chez l'usager ou pour les services mêmes de la distribution, par exemple pour l'al- lumage d'une lampe ou d'un groupe de lampes, pour un changement de tarification à certaines heures, etc..
Tous les dispositifs connus exigent des installations et appareils complexes qui, par suite de la variété des commandes exécuter, rendent ces installations pratiquement impossible à réaliser économiquement.
Suivant la présente invention, on prévoit de remédier ces inconvénients, par un procédé permettant une simplification
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d'appareillage tant au poste de commande qu'aux postes récepteurs ou subordonnés, à 1-laide d'au moins un fil isolé indépendant des réseaux de distribution. Dans le cas des réseaux de distribution souterrains ce ou ces fils peuvent se trouver dans le câble de distribution ou être un ou plusieurs câbles indépendants.
A cet effet, suivant l'invention, le procédé consiste essen- tiellementà effectuer la commande à distance par l'intermédiaire d'un transformateur installé au poste de commande et dont le pri- maire est alimenté par le réseau de distribution, tandis que le point neutre du secondaire est relié à un relais par un conducteur isolé indépendant du réseau de distribution.
Le procédé peut être effectué conformément aux deux formes de réalisation décrites ci-après. Pour plus de simplicité, le procé- dé sera décrit ci-après comme appliqué à la commande à distance, la signalisation à distance s'effectuant de la même manière. suivant une première forme de réalisation du procédé conforme à l'invention, la commande à distance est effectuée par l'intermé- diaire de transformateurs identiques, tant au primaire qu'au secon- daire, au peste de commande et aux postes subordonnés.
L'ensemble des transformateurs au poste de commande pourra être remplacé par un transformateur unique dont le secondaire donne toutes les ten- , sions secondaires de l'ensemble des postes subordonnés, Pour tenir compte des chutes de tension dans les réseaux de distribution, les secondaires au poste de commande pourront avoir une tension infé- rieure à la tension des secondaires des postes subordonnés. Cette diminution sera égale en à la moitié de la chute de tension maxi- mum des réseaux de distribution,chute de tension exprimée égale- ment en Ç.
Les primaires de ces transformateurs (mono ou polyphasés) sont alimentés par les réseaux de distribution. Les points neutres des secondaires identiques sont tous reliés entr'eux par un conducteur isolé ou par mise à la terre. Dans chaque poste subordonné chaque point de tension du ou des secondaires est relié 4 une extrémité
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d'une bobine d'un relais simple ou double (c'est-à-dire comportant deux bobines) dont l'autre extrémité est soit mise à la, terre, soit reliée au point neutre du secondaire du transformateur du poste de commande, soit reliable au point de tension correspondant du secon- daire du poste de commande, par un conducteur isolé. Si l'on dispose de deux conducteurs isolés, l'on peut ne pas faire usage de la terre.
Chaque relais est excité en permanence à une fraction de la ten- sion de commande. Au poste de commande, les points de tension des secondaires peuvent, indépendamment l'un de l'autre et non simulta.- nément, être reliés chacun soit au susdit conducteur isolé, soit à la terre.
Si le relais est excité en permanence à la moitié de la ten- sion de commande dans le cas de l'usage de relais double, cette tension double est la tension de commande et le relais correspon- dant est, par conséquent, actionnable.
Dans le cas où l'on fait usage de relais simples au poste su- bordonné, ces relais sont normalement excité en permanence lors- qu'il n'est pas fait usage de dispositif de coupure du primaire (voir plus loin).
Lorsqu'on exécute une commande tous les relais sont excités à une tension supérieure ou inférieure à la tension d'excitation de permanence sauf un relais pour lequel la tension d'excitation est nulle, Cette particularité est employée pour exécuter des commandes bien définies.
Suivant une particularité de l'invention, on prévoit de cons- tituer chaque relais double, aux postes subordonnés, de deux élec- tro-aimants fixes et dont les armatures sont solidaires d'un balan- cier ou inverseur maintenu élastiquement dans l'une ou l'autre de deux positions e susceptibles d'être basculé ou inversé dans l'au. tre position lorsqu'une bobine d'un électro-aimant est dévoltée tandis que la bobine du second électro-aimant est portée à la ten- sion de commande par le procédé susmentionné.
Suivant encore une autre particularité de l'invention, ledit
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inverseur commande simultanément un ou plusieurs contacts à mercure de manière à commander un ou plusieurs allumages de lampes, mise en service d'appareils électriques (chauffe-eau, compteurs, horloges, etc..) ou d'opérer à distance des modifications de tarification ou autres opérations désirées chez les usagers, là où est placé le poste subordonnée
Suivant une autre forme de réalisation du procédé conforme à l'invention, qui permet la suppression de transformateurs aux postes subordonnés, on relie directement le point neutre du trans- formateur aux relais des postes subordonnés, à l'aide d'un con- ducteur isolé, indépendant des conducteurs du réseau de distribu- tion et on procède comme expliqué ci-après.
Dans le cas de relais doubles, au lieu de connecter les ex- trémités des bobines d'excitation des électro-aimants à deux points de tension diamétralement opposés, on peut les connecter à deux points quelconques du système étoilé.
D'autres détails et particularités de l'invention apparat- tront au cours de la description des dessins et schémas annexés donnés à titre explicatif et non limitatif, d'une forme de réa- lisation de l'invention, tant au point de vue du procédé que des appareils ou relais simples ou doubles.
Fig. 1 est un schéma électrique d'application du procédé de commande. .
Figs. 2, 3, 4 et 5 sont données à titre explicatif,
Fig. 6 représente une forme de réalisation d'un relais double conforme à l'invention et la
Fig. 7 montre une autre réalisation d'un tel relais.
Fig.8 donne un exemple de commande à relais simples.
Fig. 9 est un schéma d'application de la seconde forme de réalisation du procédé de l'invention et la
Fig. 10 une forme de réalisation de relais.
A la Fig. 1, 2 désigne les trois fils d'un réseau de distribu- tion de courant triphasé à basse tension. Le poste de commande com-
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porte un transformateur triphasé dont le primaire 3 est alimenté par le réseau, Le secondaire est figuré en 4- et chaque point de ten- sion 5,6,7,8,9 et 10 peut, Indépendamment et non simultanément, être mis à la terre en 11 par un interrupteur, Un fusible 18 est prévu au poste de commande en cas de défaut d'isolement du conducteur 2'. Un poste subordonné ou poste à commander chez l'usager desservi par le réseau est muni d'un transformateur identique à celui du poste de commande. Son primaire 3' est alimenté par le réseau.
Au secondaire 4' les points de tension 5' à 10' sont chacun reliés à une extrémi- té des six bobines 12 à 17 de trois relais doubles dont question aux Figs.6 et 7. Toutes les secondes extrémités de ces six bobines sont reliées à la terre en il'. Les points neutres des secondaires 4' et 4' sont reliés entr'eux par un conducteur isolé 2', Si on dis- pose d'un second conducteur isolé, il peut être utilisé pour réunir les points 11 et 11', mis à la terre dans le schéma de la Fig.1.
Fig.2 montre par schéma électrique, un cas d'application ana- logue au cas de la Fig.l en triphasé, avec trois relais doubles et un seul conducteur isolé. Les exemples de réalisations en monophasé sont représentés Fig.3, dans le cas où l'on dispose de un conduc- teur isolé, Les tensions secondaires monophases opposées y sont représentées par 1 et 1' successivement aux postes de commande et subordonnés. Quatre schémas sont représentés à la Fig. 3.
Les bobines des relàis sont connectées entre 1 et 2, 1' et 2' aux postes subordonnés; T représente la connexion à la terre; 3 et 3' représentent les boutons de manoeuvre au poste de commande.
Ces mêmes schémas peuvent être établis pour n'importe quel systè. me de tensions secondaires simples ou complexes,
Lorsque, par exemple, on ferme le contact 3 au poste de com- mande, la bobine 1-2 correspondante du secondaire du poste subor- donné (ou des postes subordonnés) du relais simple ou double de ce poste, est dévoltée dans le cas des deux premiers schémas de la Fig.3 et alimentée par une tension double dans le cas des deux autres schémas. A ce moment, la bobine 2-2' diamétralement
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opposée par rapport au point neutre est excitée par une tension double, ou par une tension nulle dans le cas respectivement des deux premiers ou des deux derniers schémas de cette figure.
La Fig. 4 est le diagramme vectoriel au moment de la mise à la terre du point 5, au poste' de commande. A la Fig. 4, on voit que le point 5 étant à la terre ainsi que l'ensemble d'une éxtré- mité des bobines 12 à 17 des trois relais doubles, les tensions, dans ce système hexaphasé, sont successivement les suivantes, en égalant à l'unité la tension étoilée :
Point 5 :
zéro
EMI6.1
La tension en 8 est double de la tension étoilée, la tension en 5 étant nulle,
Fig. 5 montre successivement de gauche à droite des systèmes étoilés secondaires à une, deux, trois, six, neuf et quinze comman- des doubles, c'est-à-dire comportant de un à quinze relais doubles, Il est possible de créer d'autres systèmes étoilés comportant mê- me plus de 30 points de tension,
La moitié des points de tension est désignée par les chiffres de référence 21 à 35, les points diamétralement opposés étant dé- signés par les chiffres de référence 21', 22',etc..
A la Fig.6 on a représenté schématiquement une forme de réali- sation d'un relais double, Ce relais comporte deux électro-aimants dont les enroulements des bobines sont désignés Fige. 1 et 2 par les chiffres de référence 12 et 13. Les armatures de ces électro- aimants 19 et 20 sont solidaires d'un balancier 36 à trois branches.
La branche centrale 37 est reliée à un ressort 38 dont l'extrémité est fixée en 39 et dont la tension élastique est réglable par dé- placement du point 39. sur l'axe de basculement du balancier sont
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fixés un ou plusieurs contacts à mercure pour commander électriqw ment la fermeture d'un circuit, etc.. Le mouvement de ba,sculement peut également être utilisé pour commander mécaniquement un change- ment de tarif des compteurs tarifs multiples ou toute autre application.
Par un examen des Fige. 6 et 7, on comprend que le ressort 38 maintient le balancier dans la position représentée ou dans la position inverse.
L'électro-aimant 12 étant excité par la tension dans l'enrou- lement, le balancier reste dans la position représentée. il sera amené dans la position inverse, lorsque cette tension disparait la tension dans l'autre enroulement 13 étant augmentée suffisamment pour vaincre la résistance élastique qu'offre le ressort 37 à cette inversion. Cela se produit lorsqu'au poste de commande, le point 5 est mis à la terre, comme expliqué ci-dessus, Fig.l. Une extrémité 40 de l'enroulement 12 est reliée au point 5' tandis que l'autre extrémité est reliée à la terre en 41. 11 en est de même pour l'en- roulement 13, dont l'extrémité 42 est reliée au point 6', tandis que l'autre extrémité est reliée à la terre en 41.
Comme les bobines 12 et 13 sont connectées en des points du système étoilé, symétriques par rapport au point neutre, Fig.l, lorsque la tension est nulle pour une bobine, elle est maximum pour l'autre et le balancier change de position. Le ressort 38 maintient fermé l'électro-aimant pour lequel l'effort dtattraction est normalement le plus élevée Ce relais sera donc exempt de ron- flement.
A la Fig.7 est représentée schématiquement une réalisation de relais double sur armature unique à trois branches, la bran- che centrale étant la branche commune des flux.
Comme pour la Fig. 5 les bobines 12 et 13 sont alimentées par les points 5' et 6' du secondaire du transformateur du poste subor- donné ; le point milieu entre les deux bobines est à la terre en 41.
A la Fig. 8 est représenté un schéma électrique d'une com-
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mande à relais simples pour un système étoilé secondaire identique celui de la Fig.l,
Les mêmes chiffres y ont les mêmes significations décrites.
Lorsqu'on n'effectue aucune commande, les bobines des relais
12 à 17 sont normalement excitées et les contacts correspondants
12' à 17' de ces relais normalement ouverts. Lorsqu'on annule l'ex- citation de l'un quelconque des relais, le contact correspondant se ferme et la commande désirée s'effectue à l'aide d'un des relais
12' à 17".
Si l'on désire obtenir la commande simultanée à l'enclenche- ment ou au déclenchement de plusieurs relais, il suffira dans le cas de la Fig. l notamment, de connecteensemble une des extrémi- tés des bobines de trois relais doubles au point 5', les autres extrémités étant connectées aux points 7', 8' et 9'; pour l'en- semble de ces trois relais, les enclenchements seront simultanés et les déclenchements pas ou vice-versa. si pour une raison quelconque on désire augmenter la sécurité de fonctionnement (notamment à cause de la multiplication des com- mandes doubles au moyen d'un seul conducteur), on peut placer sur la seconde branche de chaque électro-aimant (Fig.6) une seconde bo- bine appelée bobine de maintien.
Ces secondes bobines sont alimen- tées, la première en parallèle sur la bobine 12, la seconde en pa- rallèle sur la bobine 13, de telle façon que les flux s'addition- nent dans chaque circuit magnétique et uniquement pour l'électro- aimant du relais qui est fermé.
A cet effet, un contact inverseur à la terre est monté sur l'axe du balancier. Les secondes bobines ont une de leurs extré- mités raccordées en permanence l'une en 40 et l'autre en 42, Fig.6, les deux autres extrémités sont raccordées aux contacts de l'in- verseur, suivant la position du balancier c'est la bobine de main- . tient de l'électro-aimant pour lequel l'armature est fermée qui ,sera excitée, On comprend que, suivant l'importance qu'on donne au flux de maintien, la dissymétrie des tensions d'excitation des
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deux électro-aimants d'un même relais pourra être très grande (15 commandes doubles et plus) avant que le relais ne fonctionne.
Pour ce procédé on pourrait aussi connecter en permanence une des extrémités des bobines de maintien à la terre, l'autre extré- mité recevant la tension étoilée par l'intermédiaire d'un contact simple monté sur l'axe du balancier. En ce cas il faudrait prévoir un contact simple séparé par bobine.
Enfin, pour une uniforme répartition des tensions d'excita.tion, lorsqu'on n'exécute pas de commande et pour des raisons de symétrie de construction, on peut réunir entr'eux les points neutres de tous les systèmes étoilés.
Ce procédé permet également, dans le cas où le nombre de com- mandes doubles prévu est limité à 3,6 ou 9 de faire usage aux postes subordonnés de transformateurs monophasés au primaire et monophasés avec prise médiane au secondaire.
Au poste de commande, il y aura autant de transformateurs mo- nophasés identiques qu'il y a de commandes différentes, tous ces transformateurs pouvant être réunis en un seul polyphasé raccordé en polygone.
Mais dans le cas où l'on fait usage au poste de commande et aux postes subordonnés de transformateurs identiques, ce ne sont plus nécessairement les points neutres qui peuvent être réunis, mais des points identiques quelconques des systèmes étoilés.
D'a,utre part, on a expliqué Fig. 3 qu'en fermant le contact 3 la tension en 1 au poste subordonné était nulle pour le cas du premier schéma et double pour le cas du troisième.
Les mêmes constatations peuvent se faire pour les deuxième et quatrième schémas de cette figure. On pourrait donc obtenir un effet de commande en exploitant cette différence de connexion en. tre les schémas 1 et 3 de la Fig. 3 d'une part et les schémas 2 et 4 de la même figure d'autre part.
Suivant la seconde forme de réalisation du procédé, évitant l'emploi de transformateurs aux postes subordonnés, on procède
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comme suite: chaque électro-aimant d'un relais simple ou double au poste subordonné comprend deux bobines pouvant, dans certains cas et si on le désire, avoir deux extrémités réunies ensemble.
Une des bobines crée le flux d'excitation; la tension d'exci- tation est fournie soit par le secondaire d'un transformateur dont le primaire est raccordé entre les phases de distribution ou entre phase et terre ; par un auto-transformateur dévolteur ou survol. teur raccordé également entre phases ou phase et térre de distribu- tion, soit directement entre phases ou phase et terre des réseaux de distribution.
L'autre bobine crée le flux de commande; elle est raccordée entre les deux fils isolés dans le cas où l'on dispose de deux fils ou entre le fil isolé et la terre dans le cas où l'on ne dis- pose que d'un fil.
Les deux bobines sont telles que, pour l'exécution d'une com- mande les flux enjeu (flux de commande et flux d'excitation) sont de même grandeur et opposés dans le cas d'usage de relais simples; de même grandeur ou légèrement différents et dans le même sens pour un électro-aimant dans le cas de relais double tel que repré- senté Fig.6;
dans le même sens et opposé pour l'autre électro-ai- mant du relais double. ,
Au poste de commande la tension d'excitation des bobines de commande des postes subordonnés est fournie soit par un transfor- mateur à secondaire séparé, soit par des auto-transformateurs dévol- teurs ou survolteurs, soit par la tension des réseaux mêmes, dans le cas d'un nombre de commandes limité, Fig. 9 représente un schéma d'application de six commandes doubles, suivant le second procédé de l'invention.
Fig. 10 représente une forme de réalisation d'un relais dou- ble conforme à l'invention.
A la Fig.9. 2 désigne les trois fils d'un réseau de distri- bution de courant triphasé à basse tension. Le poste de commande comporte un transformateur triphasé dont le primaire 3 est ali-
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mente par le réseau. Le secondaire est figuré en 4- et chaque point de tension 5, ........16 peut indépendamment et non simultanément être mis à la terre en 17 par un interrupteur. Un fusible est prévu en 18 pour le cas de défaut à la terre du fil de commande 2'.
Un poste subordonné à six commandes doubles est figuré à la même Fig.9.
Chaque relais double a. ses deux bobines d'excitation des 'deux électro-aimants raccordées entre les deux mêmes phases et les flux d'excitation sont opposés pour chaque relais.
Les bobines d'excitation de chaque relais sont successivement 19 et 20 pour le relais N 1 21 et 22 " " 2 23 et 24 " " 3 25 et 26 " " 4 27 et 28 " " " 5 29 et 30 " " 6
Les bobines de commande sont raccordées toutes entre la terre en 17' et le fil de commande 2'; les flux de commande créés sont tous dans le même sens pour une même tension appliquée au fil de commande.
Les bobines de commande correspondant à chaque relais sont mentionnées ci-après : 31 et 32 - relais N 1 33 et 34 " 2 35 et 36 " 3 37 et 38 " 4 39 et 40 " 5 41 et 42 " 6
Les bobines d' excitation et de commande d'un même relais au lieu d'être branchées en parallèle, les premières entre phases des réseaux de distribution, les secondes entre le fil de commande et la terre, peuvent être également alimentées en série entre ces mêmes points d'alimentation.
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si les flux d'excitation de 19 à 30 sont de même grandeur pour la même tension d'excitation les flux de commande de 31 à 36 et de 37 à 42 seront dans le rapport de 1 à 2 par exemple pour la même ten sion d'excitation.
on pourrait également, si les flux d'excitation de chaque re- lais sont dans le même sens, opposer les flux de commande du même relais.
L'ensemble est tel que lorsqu'on met à la terre le point 5 par exemple, les flux 19 et 31 s'ajoutent vectoriellement pour donner un flux double tandis que les flux 20 et 32 s'annulent. L'inverse se produit si on met le point 8 à la terre. A terne tension, les flux de commande des relais N 4, 5 et 6, ont une valeur double de la valeur de commande des relais 1, 2 et 3, et pour aucun des deux électro-aimants des relais 4, 5 et 6, le flux résultant est nul et ces relais ne fonctionneront pas. Par contre, le relais N 4 fonc- tionnera si on met les points il ou 14 au poste de commande à la terre.
L'ensemble est tel que pour la mise à la terre d'un point quel- conque de 5 à 16 au poste de commande, un seul flux d'électro-aimant est annulé au poste subordonné et une seule commande simple est dont possible.
En réalité on a Intérêt à rendre le flux de commande légèrement supérieur au flux d'excitation ; il restera donc un effort d'attrac- tion dans l'électro-aimant où les flux sont opposés mais l'effort d'attraction de l'électro-aimant ouvert augmentera plus que propor- tionnellement. Tel que décrit, le schéma de principe de la Fig.9 peut être appliqué au relais de la Fig.6 pour lequel chaque élec- tro-aimant aurait deux bobines; le schéma peut également être ap- pliqué a toute autre forme de relais comportant deux électro-aimant séparés.
Fig. 10 représente schématiquement une forme de réalisation de relais double à trois branches..
43 et 44 y représentent les flux d'excitation; les raccorde- ments de ces deux bobines sont tels que les flux sont opposés dans
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la branche centrale commune aux deux électro-aimants. il-5 est une bobine unique de commande dont le flux, suivant le sens de la tension d'excitation annule le flux de la. bobine 43 et double le flux de la bobine 44 ou vice-versa.
Les armatures solidaires sont représentées en 46 et 4-7. Le relais est maintenu élastiquement dans l'une ou l'autre position par le ressort fixé d'une part à la branche 48 et d'autre part au point 49 qui peut être réglable, D'autres systèmes de maintien mécaniques peuvent être conçus.
Il est à remarquer que l'usage de la bobine de maintien ne trouve plus ici son application mais que nous pouvons augmenter la sécurité de fonctionnement en plaçant encore sur l'axe du balanciez un contact inverseur qui coupe cette fois la bobine d'excitation de l'électro-aimant ouvert. Ce procédé est recommandable pour diminuer la consommation à vide du relais.
Dans ce système, le flux de commande entre seul en jeu pour faire fonctionner le relais; les flux d'excitation et de commande devront donc avoir une valeur double pour développer les mêmes efforts,
Les avantages de la seconde forme de réalisation du procédé (Figs. 9 et 10) sont identiques à ceux de la première méthode sauf que pour la seconde le fil de commande, lors d'une commande, est parcouru par l'ensemble des courants d'excitation des bobines de commande. D'autre part dans la seconde on évite l'usage d'un trans- formateur au poste subordonné ce qui constitue une sérieure écono- mie.
Le procédé et l'appareillage ont été décrits dans le cas où. l'on ne dispose que d'un seul conducteur isolé 2', Fig.1.
Lorsqu'on dispose d'un second conducteur isolé on peut, à l'ai- de d'un relais supplémentaire à deux ou trois contacts, enclencher les transformateurs du côté primaire avant d'effectuer une commande
Ces relais dits relais de coupure, peuvent également être sim- plement branches entre les deux fils isolés dans le système à deux fils ou entre le fil isolé et la terre dans le système à un fil.
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Le procédé décrit et l'appareil ou relais double pour sa réa- lisation, présentent les avantages suivants :
Au poste subordonné il n'y a aucun contact intermédiaire. En dehors de l'organe commandé: le balancier, tout est statique. L'en- semble du système de commande est électriquement indépendant du ré- seau de distribution; une terre sur une phase au réseau ou chez la clientèle n'affecte donc pas les commandes.
L'énergie de commande et d'excitation est prélevée en partie au transformateur local du poste subordonné; le courant Vatté dans le fil de commande est faible et le nombre de postes commandés peut être très élevé; s'il est fait usage de relais de coupure, les courants dans le fil de commande seront augmentés des courants d'excitation de ces relais. Les dissymétries du nombre total de relais par commande n'a pas d'importance,
La puissance absorbée normalement par l'ensemble des relais ne sera qu'une fraction de la puissance nominale totale des relais.
Les positions de l'ensemble des relais ne seront pas modifiées lorsque la tension vient à manquer sur une, deux ou trois phases du réseau de distribution.
La commande n'obéit plus si la tension vient à manquer sur deux phases d'ur. circuit; la commande est dérangée si la tension manque sur une phase.
Il sera donc nécessaire, si un ou deux fusibles d'un circuit sont partis à la source, de répéter, après le remplacement des fusibles, l'ensemble des commandes prescrites pour l'heure de la journée.
Le poste subordonné, chez l'abonné, sera placé après les fusibles généraux afin d'être avisé par le client même du manque de tension sur une ou deux phases.
Enfin, le système décrit présente encore l'avantage de pou- voir être placé ultérieurement sur les réseaux existants. Lorsque l'ensemble de l'alimentation des abonnés d'un circuit passe de 130 à 220 Volts, le fil neutre deviendra libre et sera le fil
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isolé du système. On peut donc envisager la standardisation du matériel de commande.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés et que bien des modifications peuvent être apportées au nombre, à la nature, au genre et à la constitution des éléments entrant dans sa réalisation sans pour cela sortir du cadre du brevet.
Résumé.
L'invention est relative à un procédé et dispositifs ou re- lais de commande électrique à distance dans les réseaux électri- ques de distribution de courant.
L'invention présente l'une ou l'autre des particularités suivantes prises seules ou en combinaison :
1. La commande à distance est effectuée par l'intermédiaire d'un transformateur installé au poste de commande et dont le pri- maire est alimenté par le réseau de distribution, tandis que le point neutre du secondaire est relié à un relais par un conducteur isolé Indépendant du réseau de distribution.
2. La commande à distance est effectuée -car l'intermédiaire de transfdrmateurs identiques, tant au primaire qu'au secondaire, au poste de commande et aux postes subordonnés ; lesprimaires des transformateurs sont alimentés par les réseaux de distribution et les points neutres des secondaires identiques sont tous reliés en- tr'eux par un conducteur isolé ou par mise à la terre, dans chaque poste subordonné les points de tension des secondaires étant reliés à une bobine d'un relais comportant deux bobines et dont l'autre bobine est soit mise à la terre, soit reliée aux points correspon- dants du secondaire du poste de commande, par un second conducteur isolé.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Processes and devices for remote electrical control and signaling in electrical distribution networks.
The invention relates to a method or system for simultaneous or non-simultaneous electrical remote control or signaling, of one, two or more single or double commands or signals, in electrical current distribution networks.
The invention also relates to devices or relays intended for this signaling.
There are control and signaling systems of this kind, in particular for remote control, at the user's premises or for the distribution services themselves, for example for lighting a lamp or a group. lamps, for a change in pricing at certain times, etc.
All the known devices require complex installations and apparatus which, owing to the variety of commands executed, make these installations practically impossible to achieve economically.
According to the present invention, provision is made to remedy these drawbacks, by a method allowing simplification.
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switchgear both at the control station and at the receiving or subordinate stations, using at least one insulated wire independent of the distribution networks. In the case of underground distribution networks, this or these wires can be in the distribution cable or be one or more independent cables.
To this end, according to the invention, the method essentially consists in carrying out the remote control by means of a transformer installed at the control station and the primary of which is supplied by the distribution network, while the neutral point of the secondary is connected to a relay by an insulated conductor independent of the distribution network.
The method can be carried out in accordance with the two embodiments described below. For the sake of simplicity, the process will be described below as applied to the remote control, the remote signaling being carried out in the same way. according to a first embodiment of the method according to the invention, the remote control is carried out by means of identical transformers, both at the primary and at the secondary, at the control plague and at the subordinate stations.
All the transformers at the control station can be replaced by a single transformer, the secondary of which gives all the secondary voltages of all the subordinate stations, To take into account voltage drops in the distribution networks, the secondaries at the control station may have a lower voltage than the voltage of the secondaries of the subordinate stations. This reduction will be equal to half of the maximum voltage drop of the distribution networks, voltage drop also expressed in Ç.
The primaries of these transformers (single or polyphase) are supplied by the distribution networks. The neutral points of identical secondaries are all connected together by an insulated conductor or by earthing. In each subordinate station each voltage point of the secondary (s) is connected to one end
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a coil of a single or double relay (i.e. comprising two coils), the other end of which is either earthed or connected to the neutral point of the secondary of the control station transformer, be connected to the corresponding voltage point of the control station secondary, by an insulated conductor. If you have two insulated conductors, you may not need to use the earth.
Each relay is permanently energized at a fraction of the control voltage. At the control station, the voltage points of the secondaries can, independently of one another and not simultaneously, each be connected either to the aforesaid insulated conductor or to the earth.
If the relay is permanently energized at half the control voltage in the case of the use of double relays, this double voltage is the control voltage and the corresponding relay is therefore actuatable.
In the case where single relays are used at the sub-station, these relays are normally energized permanently when no primary cut-off device is used (see below).
When executing a command all the relays are energized at a voltage higher or lower than the permanent excitation voltage except a relay for which the excitation voltage is zero. This feature is used to execute well-defined commands.
According to a particular feature of the invention, provision is made to constitute each double relay, at the subordinate stations, of two fixed electromagnets, the armatures of which are secured to a balance or inverter held elastically in one. or the other of two positions e capable of being tilted or reversed in the au. This is the position when a coil of an electromagnet is de-voltage while the coil of the second electromagnet is brought to the control voltage by the aforementioned method.
According to yet another feature of the invention, said
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inverter simultaneously controls one or more mercury contacts so as to control one or more lamp ignitions, commissioning of electrical devices (water heaters, meters, clocks, etc.) or to operate pricing changes remotely or other operations desired by users, where the subordinate station is located
According to another embodiment of the method according to the invention, which allows the elimination of transformers at the subordinate stations, the neutral point of the transformer is directly connected to the relays of the subordinate stations, using a conductor. isolated, independent of the conductors of the distribution network and the procedure is as explained below.
In the case of double relays, instead of connecting the ends of the excitation coils of the electromagnets to two diametrically opposed voltage points, they can be connected to any two points of the star system.
Other details and features of the invention will become apparent from the description of the accompanying drawings and diagrams, given by way of explanation and not limiting, of one embodiment of the invention, both from the point of view of the invention. process as single or double devices or relays.
Fig. 1 is an electrical diagram of the application of the control method. .
Figs. 2, 3, 4 and 5 are given for explanatory purposes,
Fig. 6 shows an embodiment of a double relay according to the invention and the
Fig. 7 shows another embodiment of such a relay.
Fig. 8 gives an example of a single relay control.
Fig. 9 is an application diagram of the second embodiment of the method of the invention and the
Fig. 10 one embodiment of a relay.
In Fig. 1, 2 designates the three wires of a three-phase low-voltage current distribution network. The command post
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carries a three-phase transformer whose primary 3 is supplied by the network, The secondary is shown in 4- and each voltage point 5,6,7,8,9 and 10 can, independently and not simultaneously, be put to the earth at 11 by a switch. A fuse 18 is provided at the control station in the event of an insulation fault of conductor 2 '. A subordinate station or station to be controlled at the user served by the network is fitted with a transformer identical to that of the control station. Its primary 3 'is supplied by the network.
At secondary 4 'the voltage points 5' to 10 'are each connected to one end of the six coils 12 to 17 of three double relays referred to in Figs. 6 and 7. All the second ends of these six coils are connected. to the earth in it '. The neutral points of secondaries 4 'and 4' are connected to each other by an insulated conductor 2 '. If a second insulated conductor is available, it can be used to join points 11 and 11', set to earth in the diagram of Fig. 1.
Fig. 2 shows by electrical diagram an application case analogous to the case of Fig. 1 in three-phase, with three double relays and a single insulated conductor. The examples of single-phase embodiments are shown in Fig. 3, in the case where an isolated conductor is available, the opposing single-phase secondary voltages are represented there by 1 and 1 'successively at the control and subordinate stations. Four diagrams are shown in Fig. 3.
The relay coils are connected between 1 and 2, 1 'and 2' to the subordinate stations; T represents the connection to earth; 3 and 3 'represent the operating buttons at the control station.
These same schemes can be established for any system. me of simple or complex secondary voltages,
When, for example, contact 3 is closed at the control station, the corresponding coil 1-2 of the secondary of the subordinate station (or of the subordinate stations) of the single or double relay of this station, is unloaded in the case of of the first two diagrams of Fig. 3 and supplied by a double voltage in the case of the other two diagrams. At this time, the coil 2-2 'diametrically
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opposite with respect to the neutral point is excited by a double voltage, or by a zero voltage in the case respectively of the first two or the last two diagrams of this figure.
Fig. 4 is the vector diagram at the moment of earthing point 5, at the control station. In Fig. 4, it can be seen that point 5 being earthed as well as the whole of one end of coils 12 to 17 of the three double relays, the voltages, in this six-phase system, are successively the following, equaling to l 'unites the starry tension:
Point 5:
zero
EMI6.1
The voltage at 8 is double the star voltage, the voltage at 5 being zero,
Fig. 5 shows successively from left to right secondary star systems with one, two, three, six, nine and fifteen double commands, that is to say comprising from one to fifteen double relays. It is possible to create other star systems even including more than 30 stress points,
Half of the stress points are designated by reference numerals 21 to 35, diametrically opposed points being designated by reference numerals 21 ', 22', etc.
In FIG. 6 there is schematically represented an embodiment of a double relay. This relay comprises two electromagnets, the windings of the coils of which are designated Fige. 1 and 2 by reference numerals 12 and 13. The armatures of these electromagnets 19 and 20 are integral with a balance 36 with three branches.
The central branch 37 is connected to a spring 38, the end of which is fixed at 39 and the elastic tension of which is adjustable by moving the point 39. on the tilting axis of the balance are
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fixed one or more mercury contacts to electrically control the closing of a circuit, etc. The basic movement can also be used to mechanically control a tariff change of multiple tariff meters or any other application.
By a review of Fige. 6 and 7, it is understood that the spring 38 maintains the balance in the position shown or in the reverse position.
The electromagnet 12 being excited by the voltage in the winding, the balance remains in the position shown. it will be brought into the reverse position, when this tension disappears, the tension in the other winding 13 being increased sufficiently to overcome the elastic resistance offered by the spring 37 to this reversal. This happens when at the control station point 5 is earthed, as explained above, Fig.l. One end 40 of winding 12 is connected to point 5 'while the other end is connected to earth at 41. 11 is the same for winding 13, whose end 42 is connected to point 6 ', while the other end is connected to earth at 41.
As the coils 12 and 13 are connected at points of the star system, symmetrical with respect to the neutral point, Fig.l, when the voltage is zero for one coil, it is maximum for the other and the balance changes position. The spring 38 keeps the electromagnet closed for which the pulling force is normally the highest. This relay will therefore be free of hum.
In FIG. 7 is shown schematically an embodiment of a double relay on a single armature with three branches, the central branch being the common branch of the flows.
As for Fig. 5 the coils 12 and 13 are supplied by the points 5 'and 6' of the secondary of the transformer of the subordinate station; the midpoint between the two coils is earthed at 41.
In Fig. 8 is shown an electrical diagram of a com-
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single relay command for a secondary star system identical to that of Fig.l,
The same numbers have the same meanings described there.
When no control is performed, the relay coils
12 to 17 are normally energized and the corresponding contacts
12 'to 17' of these normally open relays. When the excitation of any one of the relays is canceled, the corresponding contact closes and the desired command is carried out using one of the relays.
12 'to 17 ".
If it is desired to obtain the simultaneous switching on or off of several relays, it will suffice in the case of Fig. l in particular, to connect together one of the ends of the coils of three double relays at point 5 ', the other ends being connected to points 7', 8 'and 9'; for all of these three relays, the trips will be simultaneous and the trips will not or vice versa. if for any reason you want to increase operating safety (especially because of the multiplication of double commands by means of a single conductor), you can place on the second branch of each electromagnet (Fig. 6) a second coil called the holding coil.
These second coils are fed, the first in parallel on the coil 12, the second in parallel on the coil 13, so that the fluxes are added in each magnetic circuit and only for the electro- magnet of the relay which is closed.
For this purpose, an earthed changeover contact is mounted on the balance shaft. The second coils have one of their ends permanently connected, one at 40 and the other at 42, Fig. 6, the other two ends are connected to the contacts of the reverser, depending on the position of the balance c 'is the hand coil. holds the electromagnet for which the armature is closed which will be excited, It is understood that, depending on the importance given to the sustaining flux, the dissymmetry of the excitation voltages of the
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two electromagnets of the same relay can be very large (15 double controls and more) before the relay operates.
For this method, one of the ends of the holding coils could also be permanently connected to the earth, the other end receiving the star voltage via a single contact mounted on the axis of the balance. In this case, a single contact separate per coil should be provided.
Finally, for a uniform distribution of the excita.tion voltages, when no command is executed and for reasons of construction symmetry, the neutral points of all the star systems can be joined together.
This process also makes it possible, in the case where the number of double orders provided for is limited to 3.6 or 9, to use at the subordinate substations single-phase transformers at the primary and single-phase with mid-tap at the secondary.
At the control station, there will be as many identical single-phase transformers as there are different controls, all of these transformers being able to be combined into a single polyphase connected in a polygon.
But in the case where use is made at the control station and at the subordinate stations of identical transformers, it is no longer necessarily the neutral points which can be united, but any identical points of the star systems.
On the other hand, we have explained Fig. 3 that by closing contact 3 the voltage in 1 at the subordinate station was zero for the case of the first diagram and double for the case of the third.
The same observations can be made for the second and fourth diagrams of this figure. We could therefore obtain a control effect by exploiting this difference in connection in. Be the diagrams 1 and 3 of FIG. 3 on the one hand and diagrams 2 and 4 of the same figure on the other hand.
According to the second embodiment of the method, avoiding the use of transformers at the subordinate stations, one proceeds
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as follows: each electromagnet of a single or double relay at the subordinate station comprises two coils which can, in certain cases and if desired, have two ends joined together.
One of the coils creates the excitation flux; the excitation voltage is supplied either by the secondary of a transformer whose primary is connected between the distribution phases or between phase and earth; by a step-down autotransformer or flyover. tor also connected between phases or phase and distribution earth, either directly between phases or phase and earth of distribution networks.
The other coil creates the control flow; it is connected between the two insulated wires if there are two wires or between the insulated wire and the earth if there is only one wire.
The two coils are such that, for the execution of a command, the flows involved (control flow and excitation flow) are of the same magnitude and opposite in the case of use of simple relays; of the same size or slightly different and in the same direction for an electromagnet in the case of double relays as shown in Fig.6;
in the same direction and opposite for the other electromagnet of the double relay. ,
At the control station, the excitation voltage of the control coils of the subordinate stations is supplied either by a transformer with separate secondary, or by step-down or booster auto-transformers, or by the voltage of the networks themselves, in the case of a limited number of orders, Fig. 9 represents an application diagram of six double controls, according to the second method of the invention.
Fig. 10 shows an embodiment of a double relay according to the invention.
In Fig. 9. 2 designates the three wires of a three-phase low-voltage current distribution network. The control station has a three-phase transformer whose primary 3 is supplied
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lying by the network. The secondary is shown at 4- and each voltage point 5, ........ 16 can independently and not simultaneously be earthed at 17 by a switch. A fuse is provided at 18 in the event of an earth fault in the control wire 2 '.
A subordinate station with six double controls is shown in the same Fig. 9.
Each double relay has. its two excitation coils of the two electromagnets connected between the same two phases and the excitation flows are opposed for each relay.
The excitation coils of each relay are successively 19 and 20 for relay N 1 21 and 22 "" 2 23 and 24 "" 3 25 and 26 "" 4 27 and 28 "" "5 29 and 30" "6
The control coils are all connected between the earth at 17 'and the control wire 2'; the control flows created are all in the same direction for the same voltage applied to the control wire.
The control coils corresponding to each relay are mentioned below: 31 and 32 - relay N 1 33 and 34 "2 35 and 36" 3 37 and 38 "4 39 and 40" 5 41 and 42 "6
The excitation and control coils of the same relay instead of being connected in parallel, the first between phases of distribution networks, the second between the control wire and the earth, can also be supplied in series between these. same feed points.
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if the excitation fluxes from 19 to 30 are of the same magnitude for the same excitation voltage, the control fluxes from 31 to 36 and from 37 to 42 will be in the ratio of 1 to 2, for example for the same voltage d 'excitation.
one could also, if the excitation flows of each relay are in the same direction, oppose the control flows of the same relay.
The assembly is such that when point 5 is grounded for example, the flows 19 and 31 are added vectorially to give a double flow while the flows 20 and 32 cancel each other out. The reverse happens if point 8 is grounded. At dull voltage, the control flows of relays N 4, 5 and 6 have a double value of the control value of relays 1, 2 and 3, and for neither of the two electromagnets of relays 4, 5 and 6, the resulting flux is zero and these relays will not work. On the other hand, relay N 4 will operate if points il or 14 at the control station are earthed.
The assembly is such that for the earthing of any point from 5 to 16 at the control station, only one electromagnet flow is canceled at the subordinate station and only one simple control is possible.
In reality, there is an interest in making the control flow slightly greater than the excitation flow; there will therefore remain an attraction force in the electromagnet where the fluxes are opposed but the attraction force of the open electromagnet will increase more than proportionally. As described, the block diagram of Fig.9 can be applied to the relay of Fig.6 for which each electromagnet would have two coils; the diagram can also be applied to any other form of relay comprising two separate electromagnets.
Fig. 10 schematically shows an embodiment of a double relay with three branches.
43 and 44 represent the excitation fluxes; the connections of these two coils are such that the flows are opposite in
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the central branch common to the two electromagnets. il-5 is a single control coil whose flow, following the direction of the excitation voltage, cancels the flow of the. coil 43 and doubles the flow of coil 44 or vice versa.
The integral reinforcements are shown at 46 and 4-7. The relay is held elastically in one or the other position by the spring fixed on the one hand to the branch 48 and on the other hand to the point 49 which can be adjustable. Other mechanical support systems can be designed.
It should be noted that the use of the holding coil no longer finds its application here but that we can increase the operating safety by placing a changeover contact on the axis of the balanciez which this time cuts the excitation coil of the electromagnet open. This process is recommended to reduce the no-load consumption of the relay.
In this system, only the flow of control comes into play to operate the relay; the excitation and control flows must therefore have a double value to develop the same forces,
The advantages of the second embodiment of the method (Figs. 9 and 10) are identical to those of the first method except that for the second the control wire, during a command, is traversed by all the currents of excitation of the control coils. On the other hand, in the second, the use of a transformer at the subordinate station is avoided, which constitutes a significant saving.
The method and the apparatus have been described in the case where. only one insulated conductor 2 'is available, Fig. 1.
When a second insulated conductor is available, it is possible, using an additional relay with two or three contacts, to switch on the transformers on the primary side before carrying out a command.
These relays, known as cut-off relays, can also be simply connected between the two insulated wires in the two-wire system or between the insulated wire and earth in the one-wire system.
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The process described and the device or double relay for its implementation have the following advantages:
At the subordinate station there is no intermediary contact. Apart from the controlled organ: the balance, everything is static. The entire control system is electrically independent from the distribution network; a ground on a phase to the network or to the customers does not therefore affect the orders.
The control and excitation energy is partly taken from the local transformer of the subordinate station; the Vatté current in the control wire is low and the number of controlled stations can be very high; if cut-off relays are used, the currents in the control wire will be increased by the excitation currents of these relays. The dissymmetries of the total number of relays per command does not matter,
The power normally absorbed by all the relays will be only a fraction of the total rated power of the relays.
The positions of all the relays will not be modified when the voltage is missing on one, two or three phases of the distribution network.
The command no longer obeys if the voltage is missing on two phases of ur. circuit; the control is disturbed if the voltage is missing on one phase.
It will therefore be necessary, if one or two fuses in a circuit have gone out at the source, to repeat, after replacing the fuses, all the commands prescribed for the time of day.
The subordinate station at the subscriber's premises will be placed after the general fuses in order to be notified by the customer himself of the lack of voltage on one or two phases.
Finally, the system described also has the advantage of being able to be placed subsequently on the existing networks. When the entire power supply of the subscribers of a circuit goes from 130 to 220 Volts, the neutral wire will become free and will be the wire
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isolated from the system. We can therefore consider the standardization of control equipment.
It is obvious that the invention is not limited to the embodiments described and shown and that many modifications can be made to the number, nature, type and constitution of the elements entering into its production without thereby departing. of the scope of the patent.
Summary.
The invention relates to a method and devices or relays for remote electrical control in electrical current distribution networks.
The invention has one or other of the following features taken alone or in combination:
1. Remote control is carried out by means of a transformer installed at the control station, the primary of which is supplied by the distribution network, while the neutral point of the secondary is connected to a relay by a conductor. isolated Independent of the distribution network.
2. Remote control is carried out through identical transformers, both at the primary and secondary, at the control station and at the subordinate stations; the primary transformers are supplied by the distribution networks and the neutral points of identical secondaries are all connected to each other by an insulated conductor or by earthing, in each subordinate station the voltage points of the secondaries being connected to a coil of a relay comprising two coils and the other coil of which is either earthed or connected to the corresponding points of the control station secondary, by a second insulated conductor.
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