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Appareil de commande de courant alternatif.
On sait que l'on peut employer, pour l'interruption de courants alternatifs, ce qu'on appelle des interrupteurs synchrones. Dans ces appareils la séparation des contacts est provoquée à un moment précédent suffisamment le passage du courant par zéro pour que la distance entre les contacts soit assez grande, au moment où le courant passe par zéro, pour empêcher un nouvel allumage de l'arc. On a déjà proposé aussi des appareils de commande pour de tels interrupteurs synchrones, mais la construction actuelle de ces appareils est telle que ceux-ci ne répondent qu'imparfaitement aux conditions que l'on en exige.
L'inconvénient le plus essentiel est que ces appareils donnent bien un commandement, pour les petites intensités, dans le voisinage du passage du courant par zéro, mais que ce comman- dement peut être donné, non seulement avant le passage du courant par zéro, comme cela est désirable, mais aussi après le passage
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du courant par zéro. Dans ce cas il en résulte des fausses manoeu- vres très graves, car l'arc brûle non pas seulement un court instant avant le passage du courant par zéro, mais pratiquement pendant toute une alternance.
Or la présente invention concerne un appareil de com- mande de courant alternatif) en particulier pour des interrup- teurs synchrones, appareil qui permet d'éviter l'inconvénient ci-dessus, du fait qu'il possède des moyens par lesquels l'émis- sion de son commandement est bloquée dans chaque cas pendant un laps de temps déterminé, compté à partir du moment où le courant passe par zéro.
On expliquera ci-dessous le principe de l'invention en se référant à la fige 1 des dessins ci-joints. Dans cette figure, i désigne un courant alternatif quelconque, ! et @' désignent le laps de temps qui sépare deux passages successifs du courant par zéro,ce laps de temps pouvant avoir une grandeur quelconque et cette grandeur pouvant être différente d'un passage du courant par zéro à un autre passage du courant par zéro; # t est le laps de temps qui sépare l'émission désirée du commandement de l'appareil de commande, du passage subséquent du courant par zéro; ut est la durée d'entrée en action de l'appareil de commande.
Le laps de temps # t est choisi de manière que l'inter- rupteur correspondant puisse parcourir, pendant ce laps de temps, un trajet de coupure suffisamment grand. T et T' désignent le laps de temps pendant lequel l'émission du commandement est bloquée, ces laps de temps étant comptés,dans chaque casà partir du moment du passage du courant par zéro; I a est la valeur d'entrée en action, valeur qui est telle que l'appareil de commande soit branché lorsqu'elle est dépassée.
On voit donc que le courant exagéré 1 commence au mo- ment to. La première amplitude entre t o et t1 est plus petite que le courant d'entrée en action I a, de sorte qu'un déclenchement n'est pas possible un peu avant le passage par zéro au moment tl. Par contre, avec les systèmes employés jusqu'ici, un déclen-@ @
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chement pourrait avoir lieu peu de temps après le passage du courant par zéro au moment t1. Ceci aurait toutefois pour consé- quence que l'arc brûlerait à partir de ce moment jusqu'au moment ; t2, ce qui entraînerait généralement la destruction de l'inter- rupteur correspondant.
Suivant l'invention, ceci est empêché parce que l'émis- sion du commandement est bloquée après le passage du courant par zéro. L'appareil de commande ne peut entrer en action de nouveau qu'un peu avant le passage du courant par zéro au moment t2, à peu près au moment correspondant à la distancent) l'arc s'étei- Énant au passage du courant par zéro au moment t2. La durée de l'arc correspond alors au petit laps de temps # t et le courant de l'arc est également petit. On obtient les mêmes conditions lorsque le déclenchement doit avoir- lieu peu- de temps avant le moment t3. Dans ce cas, l'émission du commandement est également bloquée, suivant l'invention, immédiatement après le passage du courant par zéro au point t2.
Il peut être utilé de faire en sorte que la durée du blocage du commandement soit égale à @ - #t. Ceci a l'avantage que le déclenchement lui-même peut être provoqué par exemple par un simple aimant alimenté par le courant.
Si l'on emploie, par contre, des systèmes de déclen- chement connus, qui n'entrent en action que peu de temps avant ou après le passage du courant par zéro et restent dans leur position de repos pendant le reste du temps, il suffit par exemple aussi de faire la durée de blocage aussi grande que le laps de temps qui s'écoule entre le passage du courant par zéro et le maximum de courant subséquent.
Il peut parfois être utile, lorsqu'on emploie de tels systèmes de déclenchement, de ne faire la durée de blocage qu'un peu plus grande que le laps de temps #t entre le moment désiré pour l'émission du commandement et le passage subséquent du courant par zéro: Dans ce cas également on évite sûrement qu'un déclenchement @ de l'interrupteur correspondant se produise peu de temps
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après un passage du courant par zéro.
Dans bien des cas il convient que l'appareil de comman- de soit muni de deux systèmes dont l'un sert de système de blocage pour l'autre système, qui provoque l'émission du commandement. La disposition peut alors être telle que le système de blocage supprima le blocage au plus tôt après le temps #t, compté à partir du passage du courant par zéro, et que le système qui provoque l'émission du commandement entre en action au plus tard au moment # t avant le passage suivant du courant par zéro.
On décrira plus loin, en se référait à la figure 2, .un' exemple de réalisation de ce dispo- sitif. Il convient d'établir le système de blocage et parfois aussi le système qui provoque l'émission du commandement) de façon qu'ils entrent en action au moment où le quotient i atteint sa valeur absolue,, le premier système provoquant di/dt le blocage jusqu'au moment où cette valeur est dépassée, tandis que le deuxième système entre en action et provoque le commandement au moment où cette valeur n'est plus atteinte.
Si l'on veut prolonger la durée de blocage par exemple jusqu'au moment où le courant atteint au maximum on peut obtenir ce résultat en établissant le système de blocage de façon qu'il entre en action lorsque di/dt atteint sa valeur minima. A cet effet on peut par exemple monter un aimant en parallèle avec une bobine de réaction traversée par le courant i, aimant dont l'armature est écartée par un ressort lorsque la valeur di/dt se rapproche de zéro, c'est-à-dire lorsque le courant i atteint sa valeur maxima.
Une possibilité de prolonger le blocage directement jusqu'au moment de l'émission de commandement existe alors lorsque le système de blocage entre en action par l'effet d'une pointe de tension produite-par une bobine de réaction à noyau de fer préalablement aimantée, traversée par le courant alternatif et saturée, l'aimantation préalable de cette bobine de réaction étant choisie de façon que le laps de temps
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qui s'écoule entre la pointe de tension et le passage subsé- quent du courant par zéro soit un peu plus grand que # t.
Pour que cet effet se produise dans tous les cas, .il est généralement nécessaire de régler la grandeur de l'aimantation préalable sur le courant i:
La disposition est simplifiée par suite de cette dé- couverte qu'avant chaque passage du courant par zéro les gran- deurs i et di/dt sont de signes contraires, tandis qu'elles sont de même signe après le passage du courant par zéro: On peut donc établir le système de blocage de façon qu'il supprime le blo- cage lorsque le produit i.di/dt devient négatif: Un tel sys- tème de blocage peut être établi par exemple dans le genre des systèmes de mesure dynamométriques.
Or il est toutefois possible aussi de réunir en un système unique les fonctions de blocage et d'émission du com- mandement un peu avant le passage du courant par zéro, en faisant en sorte qu'un déblocage ait lieu lorsque le rapport i devient négatif et que l'émission du commandement ait di/dt lieu lorsque le rapport i passe par une valeur déterminée di/dt par exemple la valeur # t. Toutefois les seuls systèmes qui conviennent bien pour cela sont ceux qui mesurent la valeur algébrique de ce quotient. On peut employer par exemple des systèmes constitués par des systèmes à bobines croisées simples ou à bobines croisées à noyau de fer.
Théoriquement chaque système qui mesure le quotient i en valeur absolue ou algébriquement devrait toujours don- di/dt ner son commandement au moment désiré t avant le passage du courant par zéro. Ceci n'est toutefois le cas que théoriquement, car tout système, quelle que soit la légèreté de sa construc- tion, a une masse déterminée qu'il faut accélérer. D'autre part, il faut qu'un trajet de couplage, quelque petit soit-il, soit parcouru jusqu'au moment de l'émission de commandement.
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On reconnaît facilement que les efforts dont on dispose pour l'accélération sont plus grands pour les grands courants que pour les petits. Ceci a pour conséquence que, pour les grande courants, l'on peut donner une valeur infiniment petite à la durée # t d'entrée en action de l'appareil de commande, mais que cette valeur est sensiblement plus grande pour les petites surcharges et par conséquent pour les petits courants.
Pour éviter cet inconvénient) il convient de faire en sorte que le temps t dépende de la grandeur maximum de courant immédiatement précédent, de telle façon que le temps t augmente, lorsque le maximum de courant précédent diminue,. de manière que l'émission du commandement ait toujours lieu, dans toutes les conditions de charge, à peu près au moment # t avant le passage du courant par zéro. Dans le cas d'un grand courant de court-circuit], la valeur d'entrée en action de l'appareil de commande est atteinte un peu avant le moment # t, tandis que les petites surcharges ou en cas de coupure au-dessous du courant nominal cette valeur est atteinte un peu plus tôt.
Pour les petits courants il n'y a d'ailleurs aucun inconvénient à ce que le commandement soit donné un peu plus tôt, c'est-à-dire à des moments où la valeur ± t est un peu plus grande.
Pour les petites valeurs de 3 t, d'un ordre de gran- deur de 10-4 s et au-dessous,il importe parfois que la bobine d'intensité des appareils de commande de ce genre ne soit pas branchée par l'intermédiaire de transformateurs de courants ou de shunts car il pourrait en résulter des erreurs d'angles entre le courant primaire et le courant secondaire. Il convient plutôt de faire en sorte que la bobine de courant soit traversée directement par le courant qu'il s'agit de couper. La grandeur di/dt ne varie que peu au voisinage du passage du courant par zéro; elle peut donc être prise, de façon simple, sous la forme d'une tension qui lui est proportionnelle sur une
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bobine de réaction traversée par le courant alternatif i.
Si l'on veut toutefois que l'appareil de commande entre en action plus tôt en cas de petites surcharges) il convient de prendre cette tension par exemple sur le montage en série d'une bobine de réaction garnie de fer et d'une bobine à air, la bobine garnie de fer ayant utilement en entrefer. Dans ce cas l'effet désiré est automatique. En effet, la bobine garnie de fer fait que l'induction est plus grande pour les petits courants, par suite de la plus grande perméabilité. Ceci fait croire à une valeur plus grande de di/dt, ce qui a pour conséquence que la condition d'équilibre du système à quotient est atteinte pour les valeurs plus grandes du courant. Ceci équivaut toutefois à ce que la valeur d'entrée en action est atteinte à un moment précédent de plus de # t le passage du courant par zéro.
L'emploi simultané d'une bobine de réaction à air sert uniquement à faire en sorte que le rapport de dépendance désiré soit atteint pour toutes les valeurs de l'intensité du courant, à partir de fractions du courant nominal jusqu'au courant de court-circuit'. Ce montage peut être employé pour la production d'une tension proportionnelle à di/dt aussi bien pour des systèmes mesurant la valeur absolue du rapport i que pour ceux qui entrent en action di/dt à un moment correspondant à la valeur algébrique de ce quotient'.
Il résulte des explications qui précèdent qu'en soi l'appareil de commande peut donner un commandement avant chaque passage du courant par zéro, à condition que la valeur de la pointe d'intensité précédente soit plus grande que celle du courant.d'entrée en action: Pour qu'un pareil appa- reil de commande puisse être employé d'une façon générale, il faut encore employer un dispositif supplémentaire tel que l'appareil de commande ne soit mis en circuit que lorsqu'il se produit un certain courant exagéré. Pour les coupures courantes du service, il faut toutefois très souvent couper des courants qui sont parfois sensiblement plus petits que le
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courant nominal. Dans ce cas également il faut que le commande- ment soit donné un peu avant le passage du courant par zéro.
On emploiera donc un dispositif permettant de mettre l'appa- reil de commande en circuit à volonté.
Pour qu'un pareil appareil de commande puisse remplir ses fonctions dans toute leur étendue, il faut généralement chercher à ce que son propre temps d'entrée en action 1 t soit plus petit que le temps # t dont l'interrupteur synchrone correspondant a besoin. On s'efforcera notamment de faire en sorte, surtout pour les grands courants de court-circuit, que le temps d'entrée en action 1 t soit plus petit que 10-4 s environ et avantageusement plus petit que 3. 10-5 s. Les figu- res 2 à 4 représentent encore schématiquement quelques exemples de réalisation d'appareils de commande conformes à l'invention.
La figure 2 est une vue d'un dispositif à deux systè- mes 2,2' et 3,3' établis sous la forme d'appareils mesurant le quotient et entrant en action chacun lorsque le rapport I atteint sa valeur absolue. Chaque appareil de mesure du di/dt quotient comprend deux petites armatures tournantes dont l'une se meut avec une force proportionnelle à i2, tandis que l'autre se meut avec une force proportionnelle à(di/dt)2. Les deux (dt) armatures sont accouplées rigidement entre elles et les couples sont opposés. La commutation commence au moment où le couple de l'une devient égal au couple de l'autre, c'est-à-dire lorsque le rapport i passe par la valeur d'entrée en di/dt action, valeur qui est déterminée par le temps à t + St.
Comme la signification des autres parties du schéma de connexions se comprend directement d'elle-même, on décrira immédiatement le fonctionnement. Tant que le courant i est plus petit que le courant d'entrée en action de l'interrupteur 1, tout le dispositif reste dans sa position de repos. Si le se courant devient exagéré, l'interrupteur 1/ferme et le courant ± commence à passer. Ceci a pour effet d'exciter
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les bobines d'intensité 4 et 5 des relais 2 et 3. D'autre part, la bobine de tension 4' du relais 2' est déjà sous tension tandis que la bobine de tension 5' du relais 3' n'est pas en- core excitée. Le système 2,2' ne peut entrer en action que lorsque le quotient est plus grand que± t. Au moment où le relais 2,2' bascule, la bobine de tension 5' du relais 3' est mise en circuit.
Toutefois, comme ce relais est égale- ment constitué par un appareil de mesure du quotient, il ne peut entrer en action que lorsque le courant qui passe dans l'enroulement 5 est devenu assez petit, de façon que la force 3' dépasse celle de 3. A ce moment, c'est-à-dire par conséquent au moment b t avant le passage du courant par zéro, le contact s'établit en 3', et la bobine de déclenchement 6 de l'interrup- teur synchrone est reliée à la batterie 7. Pour que le comman- dement de déclenchement soit maintenu, le relais 3' est encore muni d'une bobine de maintien 8.
On voit donc que le système 2,2' provoque le blocage pour un laps de temps égal au moins à A t + t, tandis que le système 3,3' donne le commandement de déclenchement au moment # t avant le passage du courant par zéro.
La figure 3 est une vue d'un appareil de commande n'ayant qu'un système en forme de relais à bobines croisées me- surant la valeur algébrique du rapport i et ne donnant un di/dt commandement de déclenchement que lorsque la valeur de ce quotient est négative. 10 est un transformateur de courait, 11 une bobine de réaction à air et 12 une bobine de réaction à noyau de fer, ces deux bobines étant traversées par le cou- rant principal i; 13 et 14 sont des résistances ohmiques; 15 sont les bobines fixes et 16 est la bobine d'intensité mobile; 17 est la bobine de tension. Le circuit de déclenchement lui- même n'est pas représenté. Le fonctionnement du dispositif est le suivant.
Tant que le quotient i est positif;) le di/dt système à bobines croisées reste dans sa position de repos:
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Ceci est encore le cas lorsque le quotient est négatif, mais seulement tant que la force proportionnelle au courant i est plus grande que la force qui dépend de di/dt. Au moment où les deux forces deviennent égales, le système se met en mou- vement, l'émission du commandement ayant lieu après le temps # t.
Après le passage du courant par zéro le quotient redevient positif et le système bloque de nouveau. On voit que la carac- téristique de l'invention est réalisée par un seul système.
Ainsi qu'on l'a déjà dit,le montage en série de la bobine de réaction à air 11 et de la bobine à noyau de fer 12 a pour but de faire en sorte que l'appareil de commande entre en action, pour les petits courants de dépassement, plus tôt que pour des courants plus grands.
La figure 4 est une vue d'un autre mode de réalisation pratique d'un système de commandement pour un appareil de commande conforme à l'invention. 20 et 20' sont les deux systèmes magnétiques d'un appareil mesureur de quotient, le système 20 étant alimenté directement par le courant princi- pal i, tandis que l'enroulement du système 20' est relié au montage en série d'une bobine de réaction à air 21 et d'une bobine de réaction à noyau de fer 22 ayant un entrefer; 23 est une résistance permettant de régler le temps t. Il est essentiel pour ce dispositif que le système à intensité 20 aussi bien que la bobine à réaction à noyau de fer 22 soient établis dans le genre d'un transformateur à un conducteur) ce qui permet d'obtenir le maximum de résistance aux court- circuits.
La bobine de réaction à air 20 n'est également constituée que par trois spires par exemple. Toutes les pièces peuvent être branchées directement sur la haute tension. La mise en action du circuit de déclenchement peut avoir lieu directement et mécaniquement, par exemple par le dégagement d'un cliquet,ou encore par l'intermédiaire d'un léger axe isolant par lequel le contact de déclenchement est fermé.
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Des appareils de commande suivant l'invention peuvent être employés non seulement dans le cas particulier mentionne d'interrupteurs synchrones à haute et à basse tension, mais aussi toutes les fois que l'émission d'un commandement est indispensable à un moment déterminé d'une onde d'intensité ou de tension. Les appareils dits contacteurs de cadence pour la soudure, rupteurs, redresseurs constituent par exemple un important domaine d'applications.
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AC control unit.
We know that it is possible to use, for the interruption of alternating currents, what are called synchronous switches. In these devices the separation of the contacts is caused at a sufficient time preceding the passage of the current through zero so that the distance between the contacts is large enough, when the current passes through zero, to prevent a new ignition of the arc. Control devices have also already been proposed for such synchronous switches, but the current construction of these devices is such that they only imperfectly meet the conditions required of them.
The most essential drawback is that these devices do give a command, for small currents, in the vicinity of the passage of the current through zero, but that this command can be given, not only before the current has passed through zero, as desirable, but also after the passage
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of current by zero. In this case, very serious false maneuvers result, since the arc burns not only for a short time before the current passes through zero, but practically during an entire half-wave.
Now, the present invention relates to an apparatus for controlling alternating current) in particular for synchronous switches, apparatus which makes it possible to avoid the above drawback, owing to the fact that it has means by which the emitted - sion of its command is blocked in each case for a determined period of time, counted from the moment when the current passes through zero.
The principle of the invention will be explained below with reference to Fig. 1 of the accompanying drawings. In this figure, i denotes any alternating current,! and @ 'denote the lapse of time which separates two successive passages of the current through zero, this lapse of time possibly having any magnitude and this magnitude possibly being different from one crossing of the current through zero to another crossing of the current through zero; # t is the time lapse between the desired emission of the command from the control device, and the subsequent passage of the current through zero; ut is the duration of the operation of the control device.
The time lapse # t is chosen so that the corresponding switch can cover a sufficiently large cut-off path during this time. T and T 'denote the period of time during which the transmission of the command is blocked, these periods of time being counted, in each case from the moment of the passage of the current through zero; I a is the input value in action, value which is such that the control device is connected when it is exceeded.
We therefore see that the exaggerated current 1 begins at the moment to. The first amplitude between t o and t1 is smaller than the active input current I a, so that tripping is not possible a little before the zero crossing at time tl. On the other hand, with the systems used so far, a trigger @
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chement could take place shortly after the current has passed through zero at time t1. This would however have the consequence that the arc would burn from that moment until the moment; t2, which would generally lead to the destruction of the corresponding switch.
According to the invention, this is prevented because the transmission of the command is blocked after the current has passed through zero. The control unit can only come into action again a little before the current has passed through zero at time t2, approximately at the time corresponding to the distance) the arc is extinguished when the current passes through zero at time t2. The arc duration then corresponds to the small time period # t and the arc current is also small. The same conditions are obtained when tripping must take place shortly before time t3. In this case, the transmission of the command is also blocked, according to the invention, immediately after the current has passed through zero at point t2.
It can be useful to make the duration of the command block equal to @ - #t. This has the advantage that the triggering itself can be caused, for example, by a simple magnet supplied by the current.
If, on the other hand, known tripping systems are employed, which only come into action a short time before or after the current has passed through zero and remain in their rest position for the rest of the time, it For example, it is also sufficient to make the blocking duration as great as the time lapse between the current crossing through zero and the subsequent maximum current.
It can sometimes be useful, when such triggering systems are employed, to make the blocking time only a little greater than the time lapse #t between the moment desired for issuing the command and the subsequent passage. of the current through zero: In this case too, a tripping @ of the corresponding switch can be avoided for a short time
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after the current has passed through zero.
In many cases, the command apparatus should be provided with two systems, one of which serves as a blocking system for the other system, which causes the command to be issued. The arrangement can then be such that the blocking system removed the blocking as soon as possible after the time #t, counted from the passage of the current through zero, and that the system which causes the command to be issued comes into action at the latest. at time # t before the next passage of current through zero.
An exemplary embodiment of this device will be described later, with reference to FIG. 2. It is advisable to establish the blocking system and sometimes also the system which causes the emission of the command) so that they come into action when the quotient i reaches its absolute value, the first system causing di / dt the blocking until this value is exceeded, while the second system comes into action and triggers the command when this value is no longer reached.
If one wishes to prolong the blocking time, for example until the moment when the current reaches the maximum, this result can be obtained by setting up the blocking system so that it comes into action when di / dt reaches its minimum value. For this purpose one can for example mount a magnet in parallel with a reaction coil traversed by the current i, magnet whose armature is separated by a spring when the value di / dt approaches zero, that is to say say when the current i reaches its maximum value.
A possibility of prolonging the blocking directly until the moment of the emission of command then exists when the blocking system comes into action by the effect of a voltage peak produced by a reaction coil with an iron core previously magnetized , crossed by the alternating current and saturated, the preliminary magnetization of this reaction coil being chosen so that the time lapse
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which flows between the voltage peak and the subsequent passage of the current through zero is a little greater than # t.
For this effect to occur in all cases, it is generally necessary to adjust the magnitude of the prior magnetization to the current i:
The arrangement is simplified as a result of the discovery that before each passage of the current through zero the quantities i and di / dt are of opposite signs, while they are of the same sign after the current has passed through zero: The blocking system can therefore be set up in such a way that it removes the blockage when the product i.di / dt becomes negative: Such a blocking system can be established, for example, in the type of dynamometric measuring systems.
However, it is however also possible to combine in a single system the functions of blocking and emission of the command a little before the passage of the current through zero, by ensuring that an unblocking takes place when the ratio i becomes negative. and that the transmission of the command takes place di / dt when the ratio i passes through a determined value di / dt, for example the value # t. However, the only systems that are well suited for this are those which measure the algebraic value of this quotient. It is possible, for example, to employ systems consisting of single cross-coil or iron-core cross-coil systems.
Theoretically each system which measures the quotient i in absolute value or algebraically should always give / dt ner its command at the desired moment t before the current crosses zero. This is only the case theoretically, however, because any system, however light it is, has a determined mass which must be accelerated. On the other hand, it is necessary that a coupling path, however small, is covered until the moment of the emission of command.
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It is easily recognized that the forces available for acceleration are greater for large currents than for small ones. This has the consequence that, for large currents, an infinitely small value can be given to the time # t when the control device takes action, but that this value is appreciably greater for small overloads and therefore for small currents.
To avoid this drawback) it is advisable to ensure that the time t depends on the maximum magnitude of the immediately preceding current, in such a way that the time t increases, when the previous maximum of current decreases ,. so that the transmission of the command always takes place, under all load conditions, at approximately the time # t before the current crosses zero. In the case of a large short-circuit current], the input value in action of the control device is reached a little before time # t, while small overloads or in the event of a cut-out below of the rated current this value is reached a little earlier.
For small currents there is also no problem with the command being given a little earlier, that is to say at times when the value ± t is a little greater.
For small values of 3 t, of the order of magnitude of 10-4 s and below, it is sometimes important that the current coil of control devices of this kind is not connected via current transformers or shunts as this could result in angle errors between the primary current and the secondary current. Rather, it should be ensured that the current coil passes directly through the current to be cut. The magnitude di / dt varies only slightly in the vicinity of the current crossing through zero; it can therefore be taken, in a simple way, in the form of a voltage which is proportional to it on a
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reaction coil crossed by the alternating current i.
If, however, the control unit is to be activated earlier in the event of small overloads) this voltage should be taken, for example, from the series connection of an iron-lined reaction coil and a coil air, the coil lined with iron usefully having an air gap. In this case the desired effect is automatic. In fact, the coil lined with iron means that the induction is greater for small currents, owing to the greater permeability. This leads one to believe in a larger value of di / dt, which has the consequence that the equilibrium condition of the quotient system is reached for larger values of the current. However, this is equivalent to the fact that the input-to-action value is reached at a time more than # t preceding the passage of the current through zero.
The simultaneous use of an air reaction coil serves only to ensure that the desired dependency ratio is achieved for all values of the current intensity, from fractions of the rated current to the short current. -circuit'. This assembly can be used for the production of a voltage proportional to di / dt as well for systems measuring the absolute value of the ratio i as for those which come into action di / dt at a moment corresponding to the algebraic value of this quotient. '.
It follows from the foregoing explanations that in itself the control unit can give a command before each passage of the current through zero, provided that the value of the previous current peak is greater than that of the input current. in operation: In order for such a control device to be used in general, an additional device must also be used, such that the control device is only switched on when a certain current is produced exaggerated. However, for current service cuts, it is very often necessary to cut currents which are sometimes significantly smaller than the
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rated current. In this case too, the command must be given a little before the current crosses zero.
A device will therefore be used which enables the control device to be switched on at will.
In order for such a control device to fulfill its functions to their full extent, it is generally necessary to seek that its own time of entry into action 1 t is less than the time # t which the corresponding synchronous switch needs . In particular, efforts will be made to ensure, especially for large short-circuit currents, that the time of entry into action 1 t is less than approximately 10-4 s and advantageously less than 3.10-5 s . Figures 2 to 4 still schematically show some embodiments of control apparatuses in accordance with the invention.
FIG. 2 is a view of a device with two systems, 2,2 'and 3,3', established in the form of devices measuring the quotient and each coming into action when the ratio I reaches its absolute value. Each di / dt quotient measuring device comprises two small rotating armatures, one of which moves with a force proportional to i2, while the other moves with a force proportional to (di / dt) 2. The two (dt) reinforcements are rigidly coupled to each other and the couples are opposed. Switching begins when the torque of one becomes equal to the torque of the other, that is to say when the ratio i passes through the input value in di / dt action, value which is determined by the weather at t + St.
As the meaning of the other parts of the circuit diagram is readily understandable, the operation will be described immediately. As long as the current i is smaller than the input current in action of switch 1, the whole device remains in its rest position. If the current becomes exaggerated, switch 1 / closes and current ± begins to flow. This has the effect of exciting
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current coils 4 and 5 of relays 2 and 3. On the other hand, voltage coil 4 'of relay 2' is already energized while voltage coil 5 'of relay 3' is not on - excited core. The 2,2 'system can only come into action when the quotient is greater than ± t. When relay 2,2 'switches, the voltage coil 5' of relay 3 'is switched on.
However, as this relay is also constituted by a quotient measuring device, it can only come into action when the current flowing through the winding 5 has become small enough, so that the force 3 'exceeds that of 3. At this moment, that is to say consequently at the moment bt before the passage of the current through zero, the contact is established at 3 ', and the tripping coil 6 of the synchronous switch is connected. to the battery 7. In order for the trip command to be maintained, the relay 3 'is still fitted with a holding coil 8.
We therefore see that the system 2,2 'causes blocking for a period of time equal to at least A t + t, while the system 3,3' gives the trigger command at time # t before the current passes through zero.
FIG. 3 is a view of a control apparatus having only a system in the form of a cross-coil relay measuring the algebraic value of the ratio i and giving a trigger command di / dt only when the value of this quotient is negative. 10 is a current transformer, 11 an air reaction coil and 12 an iron-core reaction coil, these two coils being traversed by the main current i; 13 and 14 are ohmic resistors; 15 are the fixed coils and 16 is the moving current coil; 17 is the tension coil. The trigger circuit itself is not shown. The operation of the device is as follows.
As long as the quotient i is positive;) the di / dt system with crossed coils remains in its rest position:
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This is still the case when the quotient is negative, but only as long as the force proportional to the current i is greater than the force which depends on di / dt. When the two forces become equal, the system starts to move, the command being issued after time # t.
After the current has passed through zero, the quotient becomes positive again and the system blocks again. It can be seen that the characteristic of the invention is achieved by a single system.
As has already been said, the purpose of the series connection of the air reaction coil 11 and of the iron-core coil 12 is to ensure that the control apparatus comes into action, for the small overshoot currents, earlier than for larger currents.
Fig. 4 is a view of another practical embodiment of a control system for a control apparatus according to the invention. 20 and 20 'are the two magnetic systems of a quotient measuring apparatus, the system 20 being supplied directly by the main current i, while the winding of the system 20' is connected to the series connection of a coil. air reaction coil 21 and an iron core reaction coil 22 having an air gap; 23 is a resistor making it possible to adjust the time t. It is essential for this device that the current system 20 as well as the iron-core feedback coil 22 be set up in the kind of a single-conductor transformer) which achieves the maximum resistance to short- circuits.
The air reaction coil 20 also consists of only three turns, for example. All parts can be connected directly to high voltage. The actuation of the trip circuit can take place directly and mechanically, for example by disengaging a pawl, or even by means of a slight insulating pin through which the trip contact is closed.
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Control devices according to the invention can be used not only in the particular case mentioned of synchronous high and low voltage switches, but also whenever the issuance of a command is essential at a determined time of a wave of intensity or voltage. Devices known as rate contactors for welding, breakers, rectifiers constitute, for example, an important field of applications.