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Dispositif de couplage électrique.
On connait une série de propositions visant la fermeture et la coupure de circuits électriques sous un courant variable pendant un laps de temps dans lequel le mouvement de l'énergie dans l'appareil correspondant (interrupteur ou commutateur, redresseur, etc..) est aussi petit que possible. Toutefois les solutions proposées jusqu'ici ne répondent à cette exigence que d'une façon très imparfaite ou bien elles exigent des dispositifs de commande tellement compliqués et tellement délicats que cela nuit à la sûpeté du fonctionnement.
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L'invention a pour objet un dispositif de couplage élec- trique pour des temps de couplage de moins d'une milli-seconde, qui permet de résoudre le problème en question d'une façon sim- ple, en particulier sans appareils supplémentaires tels que des relais, dispositifs de commande,etc. La construction de ce dispositif est telle que l'élément de couplage est soumis, au moins pendant son mouvement, à l'action d'une Force principa- le dépendant du courant de couplage et d'une force auxiliaire variant avec le temps.
Les dispositifs de ce genre peuvent être employés no- tamment sous la forme d'appareils actionnés synchroniquement dans le cas de courant alternatif, c'est-à-dire sous la forme de commutateurs synchrones, redresseurs,etc... Ils sont égale- ment importants dans les installations à courant continu lor- sque le courant continu varie par suite d'opérations de coupla- ge de nature quelconque, par exemple lorsque un courant d'al- ler se transforme en un courant de retour. On donnera en géné- ral au dispositif une forme telle que l'opération de couplage elle-même ait lieu dans le voisinage de valeurs de courant aus- si petites que possible, notamment dans le voisinage des pas- sages du courant par zéro.
Quant à l'élément de couplage employ- é, on lui donnera avantageusement une forme telle qu'il par- coure son trajet de couplage, même lorsque le courant de cou- plage vatie suivant la courbe la plus rapide, dans un laps de temps pendant lequel le courant ne varie qu'insensiblement.
La force principale peut dépendre directement ou indi- rectement du courant de couplage. Dans un système dynamométri- que traversé par le courant principal la force principale dé- pend directement du carré du courant de couplage. Il est évi- demment possible d'envoyer des courants partiels dans le sys- tème, par exemple à l'aide d'un shunt ou encore sous la forme de courants secondaires d'un transformateur.
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Pour certaines applications la force principale peut aussi être produite par un courant traversant d'abord une val- ve de commande. Lorsqu'on emploie un dispositif correspondant à un système à équipage mobile, c'est-à-dire dans lequel un conducteur traversé par le courant se trouve dans un champ ma- gnétique qui n'est pas produit par ce courant,la force princi- pale est proportionnelle au courant et elle varie avec le sens de celui-ci. Dans les systèmes magnétiques la force ne dépend qu'indirectement du courant en ce sens qu'elle est donnée par l'induction magnétique, qui peut toutefois différer du courant en grandeur et aussi en phase.
Dans bien des cas il peut aussi être utile de faire en sorte que la force principale soit dé- rivée de la pointe de tension que le courant de couplage pro- duit, par suite de la variation rapide du flux, dans l'enrou- lement d'un noyau de fer saturé.
La force auxiliaire variant avec le temps peut être pro- duite de bien des façons. Dans bien des cas on utilisera un res- sort tendu ou détendu à la main. On peut toutefois aussi uti- liser à cet effet des dispositifs de commande connus d'une faç- on générale, en forme de dispositifs de commande magnétique ou à air comprimé.
Dans bien des cas la force auxiliaire prendra, avant et après l'opération de couplage, des valeurs déterminées constan- tes qui seront appelées plus loin la valeur initiale et la va- leur finale. Même lorsque la force auxiliaire est variable pé- riodiquement, la durée de la période pmuvant être égale à cel- le du courant de couplage ou différente de cette dernière, on pourra parler d'une valeur initiale et d'une valeur finale de la force auxiliaire, rapportée à l'opération de couplage à effectuer.
Dans bien des cas d'application il est utile que la for- ce auxiliaire varie d'une fagon uniforme entre la valeur ini- tiale et la valeur finale. Par variation uniforme dans le sens
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de l'expression mathématique, il faut entendre une variation telle que la force auxiliaire augmente ou diminue continuelle- ment entre la valeur initiale et la valeur finale, mais il n'est pas nécessaire que cette variation soit constant. On sa.it par exemple que les combinaisons de ressorts ont des caracté- ristiques intermittentes, c'est-à-dire qui ne sont pas conti- nues, bien que la force du ressort augmente sans interruption.
On peut tolérer aussi des bonds. La valeur initiale ou la valeur finale de la foree auxiliaire peut être nulle. Un cas qui a toutefois une importa.nce pratique particulière est celui dans lequel le sens da la valeur initiale de la force auxiliaire est opposé à celui de la, valeur finale, la variation étant en- core uniforme. Ceci a pour conséquence que la force auxiliaire passe par la valeur zéro entre sa valeur initiale et sa valeur finale. Un exemple pratique est donné par le. cas dans lequel un ressort presse d'abord sur l'élément de couplage dans la position de fermeture, puis passe par zéro et agit ensuite sur l'élément de couplage pour l'écarter des contre-contacts.
Il importe, notamment, pour le couplage/Le courant alter- natif, que le laps de temps dont la. force auxiliaire a besoin pour passer de la valeur zéro 8 sa valeur finale soit plus grand que la. durée d'une demi-onde du courant alternatif à cou- pler. Ceci permet en effet d'obtenir une interruption dans le voisinage immédiat du passage du courant par zéro sur une gamme très grande de valeurs du courant. C'est ce qu'on expliquera brièvement en se référant à la fige 1. K1 est la force provo- quée par le plus petit courant alternatif (il) et K2 la. force produite par le plus grand courant alternatif (i2) à coupler.
Au point 0 la force auxiliaire P qui, pour plus de simplicité est également représentée dans le dessin comme étant positive, atteint sa valeur zéro et elle augmente partir de ce moment jusqu'au point Q avec le temps t, par exemple d'une façon
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linéaire. Les échelles doivent être choisies de façon que K et
P étant égaux, la force résultante soit nulle. On voit alors que ceci est déjà le cas pour le courant il correspondant à la force K1 vers la fin de la première demi-onde, à un moment t1 avant le passage du courant par zéro.
Ceci est également vrai en principe, pour l'évolution représentée en pointillés pour la force K2 correspondant au courant maximum i2, mais a- lors le laps de temps restant # t'2 est tellement petit que l'élément de coulage n'est pas capable de provoquer l'ouver- ture. Ce n'est que lorsque la force auxiliaire P est devenue assez grande, ce qui doit être la cas au point Q, que l'on ob- tient un laps de temps # t@ qui est suffisant pour provoquer l'opération de coupure. Toutefois, si la force auxiliaire P é- tait rendue constante, par exemple égale à. P2, on voit alors que les courants dont l'action de force est plus petite que P2, ne pourraient plus être couplés synchroniquement.
Il peut être parfois avantageux de faire en sorte que la force P augmente avec le temps, non pas d'une façon linéaire, mais par exemple suivant le carré. Pour certains cas d'applica- tion, notamment pour les redresseurs, il peut être utile de fai- re en sorte que la force auxiliaire passe par une valeur ex- tréme entre sa valeur extrême et sa valeur finale. Il peut en outre être avantageux de faire en sorte que la force auxiliaire seconde la force principale au moins momentanément, notamment pendant la mise en circuit et lorsque l'élément de couplage est en circuit.
Pour réduire les dimensions du dispositif et notamment aussi l'échauffement de l'ensemble de l'appareil, il peut être utile d'affaiblir la force principale, et en particulier de lui donner une valeur nulle, au plus tard au moment où la force auxiliaire atteint sa valeur finale. On peut obtenir ce résul- tat par exemple en faisant en sorte que l'enroulement traversé
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par le courant soit court-circuité ou interrompu. Il peut en outre être avantageux de faire en sorte que la force auxiliaire dépende d'une grandeur électrique. On obtient un exemple prati- que lorsque la force auxiliaire est produite par un courant auxiliaire établi par exemple par un relais.
Certains cas ont une importance pratique particulière; ce sont ceux dans les- quels la force auxiliaire dépend d'une grandeur électrique du circuit de couplage. C'est ainsi par exemple que la force auxi- liaire peut être produite par le courant lui-même, notamment lorsqu'il se produit un excès de courant, mais il faut alors, suivant l'invention, que la. force auxiliairevarie avec le temps Pour le fonctionnement de redresseurs, de transformateurs de continu en alternatif, etc...,il se peut notamment qu'il in- porte, pour la mise en circuit, de faire varier la force auxi- liaire en fonction de la tension du circuit de couplage.
Pour la construction d'interrupteurs ou commutateurs synchrones et d'autres appareils commandés synchroniquement, il importe que la force auxiliaire soit commandée dans le temps de façon qu'el- le soit, à un moment donné avant le passage par zéro, plus grande que la force principale. Il importe alors aussi que la valeur finale de la force auxiliaire soit petite pour un petit courant et proportionnellement plus grande pour un grand cou- rant, afin que le mouvement de couplage soit amorcé en moyennee à peu près au même moment avant le passage du courant par zéro.
Dans les c@s de ce genre il peut être important que la, force auxiliaire atteigne la valeur finale nécessaire au cours de laps de temps plus petits que la durée d'une demi-onde du cou- rant de couplage. On obtient une amélioration supplémentaire lorsque la force principale dépendant du courant de couplage atteint sa valeur nulle avant le passage par zéro de ce cou- rant lui-même.
Les figs. 2 à 4 représentent schématiquement quelques
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exemples de réalisation de l'objet de l'invention.
Dans la fig. 2, 1 désigne l'élément de couplage mobile; 2 et 3 sont les pôles magnétiques conjugués ; 4 est un enroule- ment de retenue et 5 un ressort de coupure; 6 est un ressort transmettant la force auxiliaire variable à l'élément de cou- plage 1; 7 est la pièce de couplage mobile d'un interrupteur de pont 8; 9 est une résistance- parallèle à l'interrupteur de pont 8; P est la force auxiliaire variable qui attaque au point 10. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Pour la mise en circuit la force auxiliaire P agit d'abord au point 10 de droite à gauche. L'élément de couplage 1 se meut alors jus- qu'a ce qu'il vienne en contact avec les pôles conjugués 2,3.
A partir de ce moment le courant venant de la ligne A passe par l'enroulement de retenue 4 jusqu'en B, puis par le pôle 3, l'élément de couplage 1 et revient à la ligne C en passant par le pôle 2. Cet état de choses dure jusqu'à ce que le pont 7 atteigne les contre-contacts de l'interrupteur 8. A ce moment le courant passe directement d'A en B par 7, pour revenir en C par 3, 1, 2. La fermeture de l'interrupteur 8 court-circuite l'enroulement de retenue 4, qui n'est alors plus traversé pra- tiquement par aucun courant. Pour la coupure, la force auxili- aire P est d'abord réduite par le mouvement du pmint 10 vers la droite. L'interrupteur 8 s'ouvre déjà après le premier mou- vement et le courant passe de nouveau par l'enroulement 4 pour aller d'A en C.
L'élément de couplage 1 est ainsi immobilisé magnétiquement par le courant à couper, sauf au moment du pas- sage par zéro. Or, pour une certaine position du point 10, la force mécanique agissant sur l'élément 1, atteint la valeur zéro, c'est-à-dire que les forces des ressorts 5 et 6 sont pré- cisément en équilibre. Si le point 10 continue à être ramené vers la droite, une force mécanique agissant dans le sens de la coupure s'exerce alors sur l'élément de couplage. Aussitôt que
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cette force est assez grande, les contacts sont séparés un peu avant le passage du courant par zéro et la coupure a lieu immé- diaternent après.
Pour éviter toute formation d'étincelles sur l'interrupteur 8, il peut être utile de monter en pont sur les contacts un circuit extincteur constitué par exemple par une résistance 9 dont la valeur oh-mique doit être grande par rap- port à la réactance de l'enroulement de retenue 4. Il peut par- fois être utile de faire en sorte que la constante de temps du circuit dans lequel se trouve la bobine de retenue 4 soit petite par rapport à la durée de la demi-onde du courant alternatif à coupler, afin que le courant de retenue s'établisse autant que possible sans retard.
La figure 3 est une vue schématique d'un mode de réalisa- tion convenant particulièrement bien pour être monté dans ce qu'on app-elle une cartouche de couplage. Les lignes en gros traits conduisent aussi le flux magnétique en plus du courant électrique. Les désignations correspondent à celles de la figure 2. En outre :: 11 est l'armature du circuit de commande; 12. est un dispositif amortisseur n'agissant que dams le sens de la cou- pure et 13 est l'enroulement de Les lignes en pointillé désignent le flux magnétique de retour du circuit de commande et de couplage, tandis que les lignes en traits mixtes marquent les contours de la cartouche de couplage. Le fonctionnement est le suivant.
Lorsque la bobine 13 est excitée, il se produit d'abord un flux de force magnétique allant d'A en B', flux sous l'action duquel l'armature 11 se ment en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre. Sous l'action du ressort 6 l'élément de couplagemobile 1 est entraîné. Dès qu'il vient en contact avec le pôle 2, le courant passe d'abord d'A en B par l'enroulement 4, comme dans la figure 2, puis il retourne vers C. Ceci dure jusqu'à ce que l'armature 11 ait atteint son rôle conjugué, l'en-
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roulement de retenue 4 étant alors court-circuité. Le courant passe maintenant d'A en C par B', B.
Si la bobine de commande est interrompue, l'armature 11 se meut d'abord sous l'action du ressort 5 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une mon- tre, la bobine de retenue 4 est mise en circuit, le ressort 6 se détend d'abord, mais l'élément de couplage 1 est immobilisé magnétique-ment. L'armature 11 continuant son mouvement dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, 6 se transforme en ressort de pression, qui provoque alors l'ouverture de 1 un peu avant le passage d courant par zéro. La pompe d'amortisse- ment 12 a pour effet que la force auxiliaire qui agit sur l'é- lément de couplage 1 n'atteint sa valeur finale qu'au bout d'un laps de temps qui est par exemple plus grand que la durée d'une demi-onde du courant à couper.
La figure 4 est une bue d'un dispositif conforme à l'in- vention et convenant particulièrement bien pour des redresseurs.
Dans cette figure; 20 désigne une source de courant alternatif; 1 est encore l'élément de couplage mobile et 4 la bobine de re- tenue; 21 est une valve montée directement parallèle à l'élément de couplage 1; 5 est un ressort de coypure; 22 est une manivel- le actionnée par un moteur synchrone 23; 24 représente la char- ge du redresseur. Le moteur 23 est branché sur la tension du réseau; tension qui est produite par l'alternateur 20.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lorsque la tension passe par zéro la manivelle 22 occupe la position représentée, ce qui fait que le ressort 5 est largement déten- du. L'élément de couplage 1 peut donc déjà se mouvoir, lorsque l'enroulement de retenue 4 est traversé par un très petit cou- rant, et provoquer ainsi le shuntage de la valve 21. Pour la coupure il est toutefois désirable que la tension du ressort 5 soit relativement grande, pour que l'élément de couplage 1
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puisse être accéléré avec une force suffisantepour atteindre la distance nécessaire entre les contacts avant le passage du courant par zéro. Il faut alors que la manivelle occupe la po- sition représentée en pointillé, de façon que le ressort 5 soit plus tendu.
On voit que la force auxiliairevarie périodique- ment dans ce cas entre une valeur initiale minima, lorsque la manivelle 2 occupe sa position inférieure, et une valeur maxi- ma. dans la position supérieure de la manivelle 22.Le moteur synchrone 23 tourne synchroniquement avec la tension; la force auxiliaire ne dépend donc pas du temps seulement, elle dépend aussi d'une grandeur électrique qui estla tension du circuit de couplage.
En plus des exemples représentés et décrits, des dispo- sitifs conformes à l'invention peuvent aussi être employés pour maintes autres applications, par exemple pour des relais, com- mutateurs de charge, commutateurs de puissance. Le dispositif a, sur les propositions connues, le grand avantage de ne pas exiger de relais délicats ou appareils analogues et, en outre, qu'il peut aussi être actionné à. la main, ou au moyen de dispo- sitifs moteurs connus,dans le cas d'interrupteurs commandés synchroniquement, ce qui permet d'obtenir la simplicité de la construction et une grande sûreté de fonctionnement.
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i .G ü 1.: :
L'invention concerne notamment les caractéristiques ci- après et leurs diverses combinaisons possibles.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Electrical coupling device.
We know a series of proposals aimed at closing and breaking electrical circuits under a variable current for a period of time in which the movement of energy in the corresponding device (switch or switch, rectifier, etc.) is also small as possible. However, the solutions proposed hitherto meet this requirement only in a very imperfect way or else they require control devices so complicated and so delicate that it is detrimental to the safety of operation.
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The object of the invention is an electrical coupling device for coupling times of less than one milli-second, which enables the problem in question to be solved in a simple way, in particular without additional apparatus such as relays, control devices, etc. The construction of this device is such that the coupling element is subjected, at least during its movement, to the action of a principal force dependent on the coupling current and of an auxiliary force varying with time.
Devices of this type can be used in particular in the form of devices operated synchronously in the case of alternating current, that is to say in the form of synchronous switches, rectifiers, etc. They are also This is particularly important in direct current installations when the direct current varies as a result of coupling operations of any kind, for example when a flow current is transformed into a return current. In general, the device will be given a form such that the coupling operation itself takes place in the vicinity of current values as small as possible, in particular in the vicinity of current crossings through zero.
As to the coupling element employed, it is advantageously given a shape such that it follows its coupling path, even when the coupling current follows the fastest curve, within a period of time. during which the current varies only imperceptibly.
The main force can depend directly or indirectly on the coupling current. In a dynamometric system through which the main current flows, the main force depends directly on the square of the coupling current. It is of course possible to send partial currents into the system, for example by means of a shunt or in the form of secondary currents of a transformer.
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For some applications the main force can also be produced by a current flowing first through a control valve. When employing a device corresponding to a system with movable equipment, that is to say in which a conductor through which the current passes is in a magnetic field which is not produced by this current, the main force - blade is proportional to the current and it varies with the direction of this one. In magnetic systems the force depends only indirectly on the current in the sense that it is given by the magnetic induction, which can however differ from the current in magnitude and also in phase.
In many cases it may also be useful to arrange for the principal force to be derived from the voltage peak which the coupling current produces, as a result of the rapid change in flux, in the winding. of a saturated iron core.
The time varying auxiliary force can be produced in many ways. In many cases, a tensioned or relaxed hand spring will be used. However, generally known control devices in the form of magnetic or compressed air control devices can also be used for this purpose.
In many cases the auxiliary force will take, before and after the coupling operation, determined constant values which will be called later the initial value and the final value. Even when the auxiliary force is periodically variable, the duration of the period muvant to be equal to that of the coupling current or different from the latter, one can speak of an initial value and a final value of the force. auxiliary, related to the coupling operation to be performed.
In many cases of application it is useful for the auxiliary force to vary uniformly between the initial value and the final value. By uniform variation in the direction
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the mathematical expression means a variation such that the auxiliary force increases or decreases continuously between the initial value and the final value, but it is not necessary that this variation be constant. For example, it is known that the spring combinations have intermittent characteristics, that is to say, which are not continuous, although the spring force increases continuously.
We can also tolerate leaps. The initial value or the final value of the auxiliary drill can be zero. A case, however, which is of particular practical importance is that in which the direction of the initial value of the auxiliary force is opposite to that of the final value, the variation still being uniform. This has the consequence that the auxiliary force passes through the value zero between its initial value and its final value. A practical example is given by the. case in which a spring first presses on the coupling element in the closed position, then passes through zero and then acts on the coupling element to move it away from the counter-contacts.
It is important, in particular, for the coupling / the alternating current, that the lapse of time of which the. auxiliary force needs to pass from the value zero 8 its final value is greater than the. half-wave duration of the alternating current to be coupled. This in fact makes it possible to obtain an interruption in the immediate vicinity of the current crossing through zero over a very large range of current values. This will be explained briefly with reference to fig 1. K1 is the force caused by the smallest alternating current (il) and K2 la. force produced by the largest alternating current (i2) to be coupled.
At point 0 the auxiliary force P which, for simplicity is also shown in the drawing as being positive, reaches its zero value and it increases from that moment to point Q with time t, for example in a way
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linear. The scales should be chosen so that K and
P being equal, the resulting force is zero. We then see that this is already the case for the current il corresponding to the force K1 towards the end of the first half-wave, at a time t1 before the current passes through zero.
This is also true in principle, for the evolution represented in dotted lines for the force K2 corresponding to the maximum current i2, but a- during the period of time remaining # t'2 is so small that the casting element is not capable of causing the opening. It is only when the auxiliary force P has become large enough, which must be the case at point Q, that a lapse of time # t @ is obtained which is sufficient to trigger the breaking operation. However, if the auxiliary force P were made constant, for example equal to. P2, we then see that the currents whose force action is smaller than P2 could no longer be coupled synchronously.
It can sometimes be advantageous to make the force P increase with time, not in a linear way, but for example according to the square. For certain cases of application, in particular for rectifiers, it may be useful to ensure that the auxiliary force passes through an extreme value between its extreme value and its final value. It may also be advantageous to ensure that the auxiliary force supports the main force at least momentarily, in particular during switching on and when the coupling element is switched on.
To reduce the dimensions of the device and in particular also the heating of the whole of the apparatus, it may be useful to weaken the main force, and in particular to give it a zero value, at the latest when the force auxiliary reaches its final value. This result can be obtained, for example, by ensuring that the winding traversed
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by current either short-circuited or interrupted. It may also be advantageous to make the auxiliary force dependent on an electrical quantity. A practical example is obtained when the auxiliary force is produced by an auxiliary current established, for example, by a relay.
Some cases are of particular practical importance; these are those in which the auxiliary force depends on an electrical quantity of the coupling circuit. Thus, for example, the auxiliary force can be produced by the current itself, especially when an excess of current occurs, but it is then necessary, according to the invention, that the. Auxiliary force varies with time For the operation of rectifiers, DC transformers, etc., it is possible in particular, for the switching on, to vary the auxiliary force as a function of of the voltage of the coupling circuit.
For the construction of switches or synchronous switches and other synchronously controlled devices, it is important that the auxiliary force is controlled in time so that it is, at a given moment before the zero crossing, greater than the main force. It is then also important that the final value of the auxiliary force is small for a small current and proportionally greater for a large current, so that the coupling movement is initiated on average at about the same time before the flow of the current. by zero.
In such cases it may be important that the auxiliary force reaches the necessary final value in times smaller than the duration of a half wave of the coupling current. A further improvement is obtained when the main force dependent on the coupling current reaches its zero value before the zero crossing of this current itself.
Figs. 2 to 4 schematically represent some
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examples of embodiment of the object of the invention.
In fig. 2, 1 denotes the movable coupling element; 2 and 3 are the conjugate magnetic poles; 4 is a retaining coil and 5 a cut-off spring; 6 is a spring transmitting the variable auxiliary force to the coupling element 1; 7 is the movable coupling part of a bridge switch 8; 9 is a resistor parallel to the bridge switch 8; P is the variable auxiliary force which attacks at point 10. The operation of the device is as follows. For switching on, the auxiliary force P acts first at point 10 from right to left. The coupling element 1 then moves until it comes into contact with the conjugate poles 2,3.
From this moment the current coming from line A passes through retaining winding 4 to B, then through pole 3, the coupling element 1 and returns to line C passing through pole 2. This state of affairs lasts until the bridge 7 reaches the counter-contacts of the switch 8. At this moment the current passes directly from A to B through 7, to return to C through 3, 1, 2. Closing the switch 8 short-circuits the retaining winding 4, which is then no longer traversed by virtually any current. For breaking, the auxiliary force P is first reduced by the movement of pmint 10 to the right. Switch 8 opens already after the first movement and the current passes again through winding 4 to go from A to C.
The coupling element 1 is thus magnetically immobilized by the current to be broken, except at the moment of crossing through zero. Now, for a certain position of point 10, the mechanical force acting on element 1 reaches zero, that is to say that the forces of springs 5 and 6 are precisely in equilibrium. If point 10 continues to be brought to the right, then a mechanical force acting in the direction of the cut is exerted on the coupling element. As soon as
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this force is large enough, the contacts are separated a little before the current crosses zero and the cut-off occurs immediately after.
To prevent any formation of sparks on switch 8, it may be useful to bridge the contacts with an extinguisher circuit consisting for example of a resistor 9, the oh-mic value of which must be large in relation to the reactance. of the retaining coil 4. It may sometimes be useful to make the time constant of the circuit in which the retaining coil 4 is located is small compared to the duration of the half-wave of the alternating current. to be coupled, so that the holding current is established as much as possible without delay.
Figure 3 is a schematic view of an embodiment particularly suitable for mounting in what is called a coupling cartridge. The thick lines also conduct magnetic flux in addition to electric current. The designations correspond to those in Figure 2. Further: 11 is the armature of the control circuit; 12. is a damping device acting only in the direction of the cut and 13 is the winding of The dotted lines denote the return magnetic flux of the control and coupling circuit, while the dashed lines mark the contours of the coupling cartridge. The operation is as follows.
When the coil 13 is energized, there is first produced a flow of magnetic force going from A to B ', under the action of which the armature 11 lies in the opposite direction of the clockwise movement. Under the action of the spring 6, the mobile coupling element 1 is driven. As soon as it comes into contact with pole 2, the current first passes from A to B through winding 4, as in figure 2, then it returns to C. This lasts until the armature 11 has achieved its combined role, the
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retaining bearing 4 then being short-circuited. The current now passes from A to C through B ', B.
If the control coil is interrupted, the armature 11 first moves under the action of the spring 5 in the direction of clockwise movement, the retaining coil 4 is switched on, the spring 6 relaxes first, but the coupling element 1 is immobilized magnetically. The armature 11 continuing its movement in the direction of clockwise movement, 6 is transformed into a pressure spring, which then causes the opening of 1 a little before the passage of current through zero. The damping pump 12 has the effect that the auxiliary force acting on the coupling element 1 does not reach its final value until after a period of time which is, for example, greater than the duration of half a wave of the current to be cut.
FIG. 4 is a view of a device in accordance with the invention and particularly suitable for rectifiers.
In this figure; 20 denotes an alternating current source; 1 is again the movable coupling element and 4 the retaining coil; 21 is a valve mounted directly parallel to the coupling element 1; 5 is a coypure spring; 22 is a crank operated by a synchronous motor 23; 24 represents the load of the rectifier. Motor 23 is connected to the mains voltage; voltage which is produced by the alternator 20.
The operation of the device is as follows. When the tension crosses zero the crank 22 occupies the position shown, so that the spring 5 is largely relaxed. The coupling element 1 can therefore already move, when the retaining coil 4 is traversed by a very small current, and thus cause the valve 21 to be bypassed. For the cut-off, however, it is desirable that the voltage of the spring 5 is relatively large, so that the coupling element 1
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can be accelerated with sufficient force to reach the necessary distance between the contacts before the current crosses zero. The crank must then occupy the position shown in dotted lines, so that the spring 5 is tighter.
It can be seen that the auxiliary force varies periodically in this case between a minimum initial value, when the crank 2 is in its lower position, and a maximum value. in the upper position of the crank 22. The synchronous motor 23 rotates synchronously with the voltage; the auxiliary force therefore does not depend on time only, it also depends on an electrical quantity which is the voltage of the coupling circuit.
In addition to the examples shown and described, devices in accordance with the invention may also be used for many other applications, for example for relays, load switches, power switches. The device has, over the known proposals, the great advantage of not requiring delicate relays or similar devices and, moreover, that it can also be operated from. by hand, or by means of known motor devices, in the case of switches controlled synchronously, which makes it possible to obtain simplicity of construction and great operating safety.
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The invention relates in particular to the following characteristics and their various possible combinations.
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