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SYSTEMES DE DISTRIBUTION D'ENERGIE ELECTRIQUE.
La présente invention se rapporte à des systèmes de distribution dténergie électrique, et s'applique notamment aux systèmes à courant alternatif alimentant une charge à courant continu par redressement et utilisant une régulation automatique de la tension 1?entrée.
Des systèmes de ce genre sont particulièrement appropriés pour des installations d'importance moyenne où la charge est sensiblement constante d'un moment à l'autre et où il est exigé un degré de régulation assez élevé. Lorsque de plus une très grande sécurité est nécessaire en ce qui concerne la continuité du service, un élément redresseur combiné à une alimentation de secours de type quelconque adaptée à être mise en service en cas de défaillance de l'alimentation principale constitue un arrangement adéquat.
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Dans certains cas il est nécess4voir deux systèmes r c .L . =1;.
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d'alimentation de ce genre, ou plus, par exemple pour fournir des courants à haute tension et de basse tension aux répéteurs d'un poste de répéteurs téléphoniques, et dans un cas de ce genre il est très avantageux qu'à la commande automatique de la tension de chaque élément d'alimentation soit ajoutée une commande manuelle qui peut être mise en service lorsque l'équipement de régulation automatique de la tension présente une défaillance qui ne comporte pas une dé- faillance de l'élément à d'autres égards.
Divers systèmes de régulation ont été conçus, utilisant des méthodes dynamiques de commande, par exemple des changements de prise sur le transformateur d'entrée, des transformateurs avec régulateur à bobine mobile, des régulateurs à induction et analogues, actionnés par un appareil de mesure sous la commande de la tension de charge ; ils peuvent utiliser aussi des méthodes de commande produisant statiquestune régulation de la tension d'entrée au moyen d'une bo- bine saturable dont on fait varier l'inductance grâce à un enroule- ment continu dans lequel circule le courant de charge, ou une fonc- tion de ce courant, pour ne mentionner que deux exemples possibles.
La présente invention se rapporte à la première classe de mécanismes de commande, soit seule, soit combinée à la seconde classe, et au moyen de certaines simplifications et rationalisations du circuit de commande, des avantages déterminés sont obtenus.
Parmi les objets de l'invention se trouvent : la simpli- fication du circuit de commande et de régulation, permettant d'as- surer plus aisément l'introduction d'une commande manuelle dans le cas d'une défaillance de la commande automatique ; l'utilisation d' un seul relais ayant un seul contact pour commander le contacteur de réseau au démarrage; l'emploi d'un circuit donnant une différen- tiation claire entre une défaillance d'une ou plusieurs phases d' une distribution d'entrée polyphasée, et la défaillance complète du réseau ;
et l'utilisation d'un dispositif d'interblocage entre deux ou plus de deux éléments semblables fournissant par exemple, dans le cas de deux éléments, un courant redressé à haute tension et à
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basse tension à un équipement, de sorte qu'une défaillance de l'un des éléments provoque la mise hors circuit simultanée des deux éléments, ce qui facilite l'inversion automatique vers l'équipement générateur de secours prévu pour alimenter les deux charges.
La commande manuelle que l'on a indiquée peut être constituée par un volant par exemple pour manoeuvrer directement le mécanisme de changement de prise, ou bien elle peut être constituée par une commande à distance grâce à laquelle des boutons poussoirs d'un pupitre de commande par exemple reprennent à l'équipement automatique de commande le fonctionnement du moteur de changement de prise.
Les simplifications par rapport aux systèmes antérieurs sont une partie nécessaire de l'introduction de la commande manuelle combinée à la suspension de la commande automatique.
De plus, l'équipement de commande automatique constitue deux parties distinctes en ce qui concerne ces sources de fonctionnement ; la section concernant le fonctionnement du contacteur de réseau et la régulation du réseau est alimentée en grande partie depuis l'arrivée d'énergie, alors que l'équipement de protection, de relâchement et d'alarme est alimenté en grande partie du côté de la charge, ou de la tension de sortie.
Selon une caractéristique de la présente invention il est prévu un système d'alimentation d'énergie électrique régulée pour alimenter indépendamment des charges, au moyen d'un courant alternatif redressé, système comprenant pour chacune des charges un élément d'alimentation en courant alternatif distinct et séparément réglé, et des moyens d'interblocage entre ces éléments, grâce auxquels le démarrage et le fonctionnement continu de chacun de ces éléments pour la fourniture d'énergie ne sont déterminés que par le fait qu'ils sont tous prêts à commencer et à continuer à alimenter simultanément ces charges, ou qu'ils sont capables de le faire.
L'invention comprend également un système d'alimentation en énergie électrique pour alimenter séparément plusieurs charges indépendamment de sources d'alimentation alternative, comprenant
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plusieurs éléments redresseurs de courant alternatif pour alimenter normalement ces charges, un équipement automatique de réglage de la tension alternative pour chacun de ces éléments, et des moyens de commande d'interblocage entre les différents éléments, permettant, en cas de défaillance se produisant dans l'un d'eux ou dans tous et susceptible de provoquer une cessation de l'alimentation de l'une ou plusieurs de ces charges, de déconnecter automatiquement tous ces éléments de la source de courant alternatif qui les alimente et de transférer l'alimentation des charges à des sources auxiliaires d'énergie continue.
L'invention sera maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexés, représentant un exemple de réalisation préférée qmi comprend deux éléments redresseurs à blocage réciproque fournissant à des répéteurs téléphoniques par exemple dans un poste de répéteurs un courant continu à haute tension et à basse tension redressé et dont les ondulations sont éliminées, ainsi que des dispositions permettant un transfert automatique à un équipement générateur de secours de telle sorte que la continuité de l'alimentation en énergie puisse être assurée dans toutes les conditions ordinaires.
Sur les dessins, la figure 1 représente une source l'alimentation triphasée connectée à un transformateur étoile-triangle stabilisé de façon dynamique, et les dispositifs à relais de défaillance de réseau et de phase pour l'un des éléments.
La figure 2 représente le circuit de commande du régulateur contacteur de la figure 1.
La figure 3 montre les circuits de filtrage et des relais marginaux de la ligne à courant continu venant des redresseurs de la figure 1.
La figure 4 représente les circuits d'alarme et quelques autres détails du circuit de commande montré en grande partie sur la figure 2 ; etLa figure 5 indique comment on doit assembler les diffé- rentes figures pour obtenir un schéma d'ensemble des arrangements
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correspondant à un élément.
Lorsque l'on considère le fonctionnement des éléments de cet équipement au point de vue de leurs mécanismes de commande, il est désirable de concentrer son attention non point tellement sur l'aspect de démarrage, que l'on peut supposer être un processus assez rare dans la vie d'une installation telle qu'un poste de répéteurs téléphoniques, mais plutôt sur le transfert d'un état d'alimentation à l'autre.
Il est usuel de considérer comme fonctionnement normal celui dans lequel les alimentations en énergie proviennent du réseau, mais sur les dessins les alimentations d'énergie ne sot pas représentés explicitement et l'on doit supposer que le système travaille à partir des générateurs de secours ; aussi les relais et les contacts inverseurs sont-ils représentés dans la position correspondant au fonctionnement en secours.
Par suite la description du fonctionnement des éléments sera orientée beaucoup plus vers l'aspect du transfert ou retour à la normale que vers celui du démarrage initial comme il aurait lieu, car c'est un processus assez simple de faire démarrer l'un ou l' autre des systèmes d'alimentation et d'introduire la charge peu à peu.
Dans chaque élément de l'équipement on peut injecter à un transformateur étoile-triangle Tl muni sur chacun de ces trois enroulements primaires d'un arrangement de prises de tension commandé par moteur. Un courant alternatif d'alimentation triphasé indiqué en #L, #2, #3 sur la figure 1, à travers un contacteur ctrl, ctr2, ctr3 et à travers les enroulements OLC d'un relais de disjoncteur de surcharge.
La tension sortant du secondaire est injectée à un pont triphasé de redresseurs métalliques SRI et la tension qui en sort traverse un enroulement OLC d'un relais de surcharge et les contacts inverseurs ecol d'une source d'alimentation continue de secours, ensuite un filtre composé des éléments Ll, L2, CI; C2, C3, C4,
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(figure 3); elle parvient à une batterie d'accumulateurs connectée en parallèle avec l'alimentation pour augmenter la stabilité de la tension. Cette tension est alors appliquée à la charge.
Un relais marginal voltmètre JV, connecté dans un circuit en parallèle avec les barres omnibus à courant continu, commande normalement par ses relais HV et LV et les relais ML et MR qui leur sont associés, le moteur MTR (fig. 1) qui manoeuvre le mécanisme de changement de prise sur le transformateur d'entrée Tl.
Un relais CF de claquage de condensateur, commun à tous les condensateurs du filtre susmentionné (fig.3 ) donne une alarme visuelle et audible si un condensateur devient défectueux, cette alarme se produisant d'une façon qui sera décrite plus loin.
Le reste de l'équipement prévu concerne (a) un mécanisme de fermeture de contacteur (démarrage) ; (b) un mécanisme de transfert du contacteur vers l'équipe- ment de secours ; (c) le contrôle de la tension sur le transformateur d'en- trée ; (d) des dispositifs d'indication de défaillance du réseau et de phases séparées ; (e) le relâchement en cas de surcharge ; (f) la défaillance du circuit de commande ; (g) les divers circuits d'alarme ; (h) la commande manuelle de la tension alternative d'en- trée. parmi ces fonctions, a, b, c prennent leur énergie de fonctionnement principalement sur la source d'alimentation alternative, alors que d, e, f, g prennent leur énergie principalement sur la batterie elle-même puisqu'ils doivent fonctionner lorsque l'énergie alternative d'entrée fait complètement défaut ou manque.
La fonction h est un mélange de circuits de coupure prévus pour permettre au dispositif de commande de la tension d'être commandée manuellement, par un volant, ou à distance par des boutons poussoirs,
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tandis qu'elle isole l'alarme automatique et les coupures propres à l'état de défaillance de la commande.
Le circuit de fermeture de contacteur et de commande de chaque élément séparément est alimenté par l'une des phases #3 et le neutre au moyen d'un interrupteur S1 qui connecte en Sl-1 Sl-2 (fig. 1) la phase au primaire à prises du transformateur d'entrée du circuit de commande T2 et qui la connecte par un petit pont de redresseur SR3 à un relais de défaillance de réseau MF.
Ce relais est muni d'un deuxième enroulement à faible résistance fermé à travers un simple redresseur SR4 branché dans une direction déterminée de manière à rendre le relais lent au fonctionne. ment et rapide au relâchement. Les résistances R1 et R2 sont prévues pour régler la sensibilité de ce relais.
Sur l'enroulement primaire de T2 sont également branchés le circuit d'un moteur de réglage de prise MTR, et une lampe indicatrice au néon LN1.
Les fusibles F15 et F16 servent à isoler complètement les circuits de stabilisation et de commande par rapport au circuit principal, de telle sorte que la rupture d'un fusible dans une partie des circuits de stabilisation et de commande venant du circuit principal met hors service l'ensemble de ces circuits .
Avant d'aller plus loin, on doit se référer à l'arrangement de relais de défaillance de phases connecté en parallèle sur les trois phases par les fusibles Fll, F12, F13 et à sa fonction par rapport au relais de défaillance de réseau.
L'objet de ce relais de défaillance de réseau MF est (a) d'avertir de la défaillance, supposée complète, du réseau d'alimentation triphasée, indiquée par le manque complet de l'une de ses phases, par exemple #3 ; et (b) de déclencher des manoeuvres de mise hors service de l'équipement redresseur et de transfert à 1' équipement de secours. Ces fonctions seront décrites plus loin de façon plus détaillée.
L'arrangement de relais de défaillance de phase sert à
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donner une indication caractéristique de la défaillance ou de la variation de la tension d'une ou plusieurs phases et sert encore à effectuer le déclenchement des opérations (b) ci-dessus. Le dispositif utilisé est un arrangement à indication caractéristique limitée à deux relais pour courant triphasé, puisque pour l'objet de cet équipement l'indication d'une variation quelconque de l'une des phases, supérieure à un minimum prédéterminé, est une condition nécessaire et suffisante pour que l'inversion ait lieu.
Les deux relais utilisés sont OB et OB', qui sont normalement au repos, alors que le relais de défaillance de réseau, NE sur la figure, est normalement excité.
L'enroulement secondaire de T2 alimente un pont de redresseur des deux alternances SR2 (fig.2) fournissant une énergie continue au circuit de commande, et la transmission de puissance a ce circuit donne trois effets. Depuis la borne négative du redresseur l'énergie va (a) à un circuit d'embrayage magnétique CLU et revient à la borne positive du redresseur par le contact ctr6 et l'interrup- teur limiteur llsl ; au relais ML d'abaissement de tension par le contact ctr4 et retour à la borne positive par le même interrupteur llsl ; (c) au relais B à action rapide et relâchement lent, dont le circuit est fermé par le contact bsfl mis en position de travail par le relais de défaillance d'alimentation par batterie BSF, représenté sur la figure 3, qui est normalement excité.
Le contact llsl est un contact de butée actionné mécaniquement dans le dispositif de régulation du transformateur Tl, et l'embrayage sert à connecter le moteur au dispositif de régulation d'une açon analogue à celle de l'entraînement par moteur des commutateurs de téléphonie automatique.
Le relais ML, qui fonctionne par le circuit ci-dessus indépendamment de toute commande venant de JV ou des relais qui lui sont associés, connecte en mll (fig.l) l'enroulement d'abaissement de tension du moteur de réglage à l'alimentation du circuit de commande, et le moteur ainsi sous-tension commence à déplacer le
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mécanisme de changement de prise de Tl jusqu'à sa position la plus basse, préparant ainsi un réglage ultérieur depuis cette position jusqu'à une prise moyenne pour la charge utilisée, avant le prolongement du circuit jusqu'à la charge.
Le relais B fonctionnant avant le relais MF met hors service en b3 et mfl (fig. 4 ) le circuit d'un relais de défaillance de commande adapté à agir sous l'effet de certaines conditions de défaillance, et il prépare en bl un circuit de fonctionnement du relais A, et en b2 un circuit semblable de fonctionnement du relais A correspondant de l'autre élément. On peut noter que le contact b2 représenté en pointillé sur la figure 2 est le contact correspondant au relais B de l'autre élément.
Cet autre élément se comporte de façon analogue, et lorsque les deux relais B ont fonctionné, les deux relais A s'actionnent, à moins qu'il n'y ait un défait provoquant le fonctionnement de l'un ou l'autre des relais de défaillance de commande CR, en cr2 ou crl. par son contact unique sl, le relais A prépare le fonctionnement du circuit du contacteur CTR et excite par le redresseur SR5 et les contacts ctr6 et llsl, le relais à temps TDR, adapté à fonctionner et à mettre hors service l'équipement si le contacteur n'agit pas au bout d'un certain intervalle de temps. SR5 évite le fonctionnement de TDR dans certaines conditions sous l'effet de courants inverses qui peuvent exister.
Lorsque l'interrupteur de limite inférieure du mécanisme de commande, comprenant les contacts inverseurs llsl et lls2 est atteint, il est actionné mécaniquement, et relâche ainsi par llsl le relais ML d'abaissement de tension ainsi que l'embrayage CLU, et il actionne le contacteur de réseau CTR par les contacts lls2 et eco2 (fermé) si l'on suppose comme précédemment qu'il n'y a pas de défaillance dans les circuits de défaillance de contrôle des deux éléments. Le contact eco2 est un contact associé au dispositif de commande de l'équipement de secours, contact qui est fermé dans les conditions normales de fonctionnement du réseau alternatif, ou lorsque l'équipement de secours est en état de permettre l'inversion
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comme on l'expliquera plus loin.
Lorsque le contacteur de réseau fonctionne, (a) il se bloque par son contact ctr5 ; (b) il prolonge l'alimentation triphasée jusqu'au trans- formateur Tl par ses contacts ctrl, ctr2, ctr3 ; (c) il relâche en ctr6 l'embrayage et le relais à temps
TDR, qui normalement n'ont pas encore terminé leur manoeuvre ; (d) il ouvre en ctr4 le circuit à fonctionnement automa- tique du relais d'abaissement de tension, en préparant par l'inversion de ce contact le circuit du relais d' élévation de tension MR ; et (e) il excite le relais de retard RDR, également par l'in- version du contact ctr4, le circuit étant fermé en rr2.
Le relais RDR est associé à l'inversion à partir du fonctionnement en secours ; dans la description il suffira de noter qu' il introduit en retard dans le rétablissement du réseau alternatif sur la charge, et que l'inversion du contact ecol à partir du fonctionnement en secours représenté sur la figure 1 est retardée jusqu'à ce que ce relais RDR ait fonctionné.
Sous l'effet du contact rr4 normalement ouvert dans le circuit du relais JV (figure 3), ce relais JV fonctionne de préférence en abaisseur de tension par suite de la résistance R4 en série dans le circuit de JV, et le relais LV (fig. 2) est donc actionnée par un circuit allant de la borne négative à la borne positive en passant par les contacts al, ak-2, jvl sur L, et rr5.
L'excitation du relais LV actionne alors par le contact lv2 le relais d'accroissement de tension MR, par le circuit préparé antérieurement et réexcite l'embrayage et le relais à temps par lv3; le moteur commence donc à faire parcourir les prises de Tl dans le sens de l'accroissement, pendant une durée prédéterminée assez longue pour rétablir les prises à une position dans laquelle la tension sortant du redresseur principal SR1 correspond environ à la
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tension moyenne pour la charge normale qui généralement est assez constante.
On connaît cette durée avec précision, puisque le moteur élève la tension à partir d'une valeur connue qui est la plus faible que l'on puisse obtenir.
Le retard de RDR est rendu égal à cette durée, de telle sorte que lorsque éventuellement RDR s'actionne, Tl donne sa tension de sortie normale.
Le fonctionnement de RDR provoque par rdrl le fonctionnement du relais de retour à la normale RR (fig. 2) et les opérations suivantes se produisent : (a) le relais RR se bloque par son contact rrl ; (b) le relais RDR relâche à rr2 ; (c) la résistance R4 (fig.3) est court-circuitée par rr4, et supprime le fonctionnement préférentiel en abaisseur du relais JV ; (d) le circuit des relais LV et HV (fig. 2) est ouvert à rr5, mais se refermera lorsque le relais RR de l'autre élément s'actionnera, en fermant rr6, représenté en pointillé ; (e) le contact rr6, fonctionnant dans le circuit des re- lais LV et HV de l'autre élément ferme ce circuit s' il est ouvert par son propre contact rr5, ou lorsqu' il est ainsi ouvert;
(f) le contact rr3, en parallèle avec un contact analogue du relais RR de l'autre élément (voir fig. 2 A.) qui fonctionne dans le dispositif d'autocommande de l' équipement de secours, provoqme l'inversion de ecol lorsque ces deux contacts rr3 sont ouverts dans les deux éléments.
Ainsi, lorsque les deux éléments sont en état d'alimenter leurs charges respectives à partir des réseaux alternatifs, ce qui implique
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(a) l'absence de défaillance dans les deux éléments ; (b) des organes de réseau réglés de manière à donner ap- proximativement des tensions de sortie-normales pour leurs charges respectives, dans ces conditions donc, les organes de réseau alimentent leur charges avec le minimum de variation de la tension de charge, et les circuits continuent à fonctionner sous l'influence régulatrice du relais JV qui agit par l'intermédiaire de ses relais annexes HV et LV et des circuits qui leur sont associés.
La raison de ce processus assez compliqué est d'assurer qu'il n'y a pas, au moment de l'inversion, de décharge initiale violente de la batterie tampon qui n'est généralement que de dimensions réduites, ainsi que cela pourrait se produire si la tension à la sortie du redresseur était alors plus faible qu'il ne le faut et devait être élévée en temps utile par le circuit de régulation. La consommation de recharge qui en proviendrait ajoutée à la consommation normale pourrait produire une ouverture inopportune du disjoncteur et empêcher ainsi la charge d'être réalimentée par le réseau.
A partir de cet état de transfert satisfaisant au réseau, le régulateur automatique prend la commande complète de chaque élément, sous la commande du relais marginal JV, de la façon suivante :
Si JV commande l'abaissement de tension, LV s'actionne par les contacts al, k2-1, jvl sur L et rr6 ; ildésexcite JV par son contact lv 1 en shuntant la résistance R6, ce qui évite la vibration du contact jvl sur L ; actionne d'autre part MR par les contacts ctr4, lv2 et hlsl, et actionne enfin l'embrayage et le relais TDR par les contacts lv3 et hlsl, TDR étant excité d'autre part à travers al. MR fait démarrer par mr1 le moteur sur son enroulement d'élévation de la tension.
La commande doit être effectuée et LV doit relâcher avant que TDR ait le temps de fonctionner.
Si JV commande l'élévation de tension, HV s'actionne par les contacts al, k2-1, jvl sur R et rr6 ; augmente le courant
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dans JV en court-circuitant R5 au contact hrl, ce qui évite les vibrations du contact jv sur H ; relais HV actionne ML par les contacts al, hv2, et llsl ; il actionne par ailleurs l'embrayage et TDR par les contacts hv3 et llsl, TDR étant excité d'autre part à travers le contact al. ML fait démarrer par ml 1 le moteur sur son enroulement abaisseur en mettant hors service le circuit d'élévation de tension en ml 2 à titre de précaution contre l'éventualité que les deux relais MR et ML soient actionnés simultanément de façon erronnée et endommagent le moteur.
Comme précédemment, la commande doit être effectuée et HV doit relâcher avant que TDR ait le temps de fonctionner.
Dans l'un et l'autre cas la commande par le moteur jusqu' aux limites extrêmes de régulation provoque le fonctionnement de l' interrupteur limitateur approprié, llsl et 11s2, ou hlsl, ce qui ouvre les circuits de commande du moteur et l'embrayage et suspend la commande jusqu'à ce qu'on soit revenu à des conditions plus normales. Un état d'urgence ou d'alarme n'est pas signalé.
Chaque manoeuvre de l'embrayage dans des conditions de commande normale est accompagnée de l'excitation du relais à temps qui cependant ne doit pas normalement avoir le temps de fonctionner avant que la commande soit effectuée. Si pourtant le moteur ne fonctionne pas pour une raison quelconque telle que grippage ou analogue et si la commande ne s'effectue pas, le circuit de commande ne relâche pas et le relais à temps fonctionne éventuellement.
D'autres caractéristiques de l'invention résident dans les commodités prévues pour traiter les divers états d'alarme, elles seront maintenant décrites détail.
Les circuits généraux d'alarme,de chaque élément sont inclus dans un circuit d'alarme d'ensemble (fig. 4) un par élément, ces deux circuits étant excités à partir des barres omnibus de l'une des alimentations, l'alimentation à basse tension dans le cas représenté.
L'énergie venant de la barre omnibus négative est trans-
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mise aux deux circuits d'alarme en parallèle par le fusible F10 et l'interrupteur S1-3 (qui réunit les figures 3 et 4). il n'est nécessaire de considérer un détail qu'un seul de ces circuits, dont les diverses caractéristiques sont décrites ci-dessous.
Les alarmes sont de deux genres, urgentes et non urgentes; on examinera d'abord les alarmes urgentes.
La défaillance de la commande, c'est à dire le fait pour le dispositif de commande de ne pas réaliser une commande satisfaisante de la tension de sortie, peut résulter d'un certain nombre de causes dont certaines ont déjà été étudiées. A part la seule exception déjà mentionnée de commande par le moteur, la défaillance de la commande donne un signal d'alarme approprié, met hors service les deux éléments redresseurs et effectue le transfert aux alimentations de secours.
Quelle que soit la cause qui provoque une défaillance de la commande, un relais de défaillance de commande CR (fig.4) est actionné à partir de la source d'alimentation continue à basse tension par l'un des circuits d'un ensemble, ainsi qu'on l'a représenté.
Ce relais est un relais de verrouillage ou de blocage mécanique qui, une fois actionné, se bloque mécaniquement et ne relâche que par l'excitation de l'enroulement auxiliaire CT actionné par une clé de déblocage K1.
L'excitation du relais CR (a) coupe le circuit du relais A de l'un ou l'autre élé- ment en cr2 et crl respectivement, faisant ainsi dé- clancher les disjoncteurs respectifs ; (b) indique une alarme urgente par cr3 et ol 4 (fig.4A); (c) allume une lampe correspondante LS7 par cr4 et o1 3 en position normale.
La figure 4 A comprend les circuits d'alarme du poste, groupés en urgent et non-urgent.
Les états qui produisent une défaillance de la commande et qui nécessite une alarme urgente sont:
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(e) la rupture d'un fusible du circuit de commande dans l'alimentation de T2 (F15 ou F16, fig.l) ou entre
T2 et le redresseur (Fl7). Ces fusibles sont intro- duits sur les charges après le relais de défaillance du réseau de sorte qu'une telle défaillance n'est pas signalée, mais le disjoncteur retombe et la commande est arrêtée.. Le relâchement du relais B provoqué ainsi produit par b3 l'excitation du relais CR par le contact mfl actionné et le contact de rupture de phase pfl en position normale, et une alarme de défaillance de la commande est ainsi donnée.
(Il)un défaut dans le circuit du relais marginal produi- sant une ouverture de ce circuit relâche un relais AN (fig.3) normalement excité. Le contact unique anl de ce relais se ferme et ferme le circuit de CR par le contact mfl actionné du relais de défaillance de ré- seau et le contact k2-4 en position normale. Il donne ainsi une alarme de défaillance de la commande et sus- pend le fonctionnement des deux éléments. On désig- nera la clé K2 par le terme de " clé de commande ma- nuelle".
(III)Le fonctionnement du relais à temps dont on a parlé précédemment actionne directement le relais CR par son contact unique tdrl et par a2-4 et signale la défaillance de la commande.
Ainsi qu'on l'a indiqué au début de la description, il existe un disjoncteur à quatre enroulements OLC, trois des enroulements étant branchés dans les trois phases de l'alimentation alternative principale et le quatrième se trouvant dans le circuit principal de sortie à tension continue.
L'un quelconque ou plusieurs des enroulements soumis à une surcharge provoque la fermeture des contacts alcl (fig.4) et ferment ainsi le circuit d'un relais de libération de surcharge OL possédant quatre jeux de contacts, dont l'un, o1 1, bloque ce relais par le
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contact al en position normale ; unsecond contact ol 2 actionne le relais de verrouillage CR par le contact kl en position normale, sus- pend la commande et met hors circuit les éléments ; troisième et le quatrième contact sont des inverseurs permettant de signaler des alarmes de surcharge à la place d'alarmes de défaillance de commande, ol3 provoquant l'allumage de LS6 au lieu de LS7 et ol 4 transférant l'alarme du poste depuis la position de défaillance de commande à la position de surcharge (fig. 4 A) .
Le relâchement du relais de défaillance d'alimentation par batterie BSF (figure 3) dûpar exemple à la rupture du fusible F10 ou à une défaillance d'une barre omnibus ouvre le circuit du relais B en bsfl (figure 2) et créé ainsi un état de défaillance de la commande.
Le contact bsf2 qui se ferme en retombant provoque l'éclairement de la lampe LS1 par l'énergie qui actionne le circuit de commande, énergie que l'on peut supposer ne pas manquer comme celà a été le cas pour l'énergie de la barre omnibus qui excite le circuit d'alarme de la figure 4.
En retombant, le contact bsf3 (figure 4 A) produit une alarme urgente.
On étudiera maintenant la commande manuelle.
On remarquera que pour certaines de ces défaillances de commande il n'y a pas de défaillance propre au circuit d'alimentation principale, mais que les deux éléments sont mis hors service par suite d'une défaillance de circuit de commande, puisque c'est là la méthode la plus sûre à adopter jusqu'à ce qu'on ait vérifié la cause de la défaillance. Lorsque cette vérification a eu lieu, on constatera dans de nombreux cas qu'il est possible de continuer à utiliser le circuit principal sans commande automatique de la tension, ou avec une commande manuelle si l'on a prévu des arrangements qui le permettent. Des circonstances de ce genre sont par exemple la défaillance du relais AN du circuit de JV, et le fonctionnement é-- ventuej, du relais à temps TDR.
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Jusqu'à présent cependant la complexité du circuit de commande réalisé a empêché d'introduire une simple elé de commande manuelle qui isole des parties essentielles du circuit de commande et qui permette au contacteur principal de fonctionner, et il semble que des dispositions satisfaisantes et simples à cet objet n'ont pas encore été réalisées. pourtant la présente invention a tellement simplifié la question qu'elle permet d'isoler le circuit de commande au moyen d'une clé à main n'ayant que deux contacts, k2-1 qui isole le cir- cuit des relais associés au relais marginal, et un contact k2-4 qui isole certains éléments du circuit du relais de commande.
On en pratique prévoit\deux contacts supplémentaires pour l'alarme, l'un k2-2 donnant une alarme visuelle locale sur l'équipement, et l'autre k2-3 donnant une alarme urgente dans le poste ( les figures 2B et 4B montrent l'ensemble des contacts de k2, ces deux figures iden- tiques étant répétées pour faciliter la lecture des figures 2 et 4).
Ainsi il devient relativement simple d'introduire une commande manuelle qui peut se faire de l'une ou l'autre des deux façons suivantes, ou de ces deux façons simultanément: (I) commande locale par l'utilisation d'un volant sur le mécanisme de changement de prise, ce qui permet de règler la ten- sion dans les limites indiquées par un voltmètre ou analogue relié à la barre omnibus. Ce volant peut par exemple Etre mis hors service dans les conditions normales et être mis en place et en liaison avec le mécanisme dans les conditions de commande manuelle ; (Il)commande à distance au moyen de boutons poussoirs sur l'élément lui-même ou sur un pupitre central de commande et per- mettant dtentratner le moteur, s'il fonctionne encore, par commande manuelle.
L'addition de ces arrangements n'augmente pas beaucoup la complexité de la commutation et augmente en fait l'utilité des éléments de réseau.
Le fonctionnement des éléments dans le cas de la commande
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manuelle est le suivant : dans le cas d'une défaillance de la commande, quelle qu'en soit la cause, le contacteur CTR relâche à la suite du relâchement du relais A à l'ouverture des contacts cr1 et cr2; le relais B ne relâche pas nécessairement. pour la commande manuelle, on abaisse la clé K2 et on appuie sur Kl pour relâcher CR; on supposera que la défaillance est telle que CR ne se réexcite pas lorsqu'on relâche Kl.
Lorsque K2 est abaissée, le cycle normal d'opérations qui se termine par le fonctionnement de CTR n'a pas lieu et par suite la première opération de la commande manuelle consiste à ramener à la main le régulateur jusqu'à sa position la plus faible de sorte que le contact 11s2 soit fermé lorsque CTR fonctionne et se bloque comme précédemment par ctr5, pour permettre de continuer effectivement la commande manuelle.
Lorsque le transfert à l'équipement de secours est considéré comme un corollaire naturel de la défaillance de la commande, comme dans le cas étudié, l'exécution de la commande manuelle doit se fuire à partir des conditions de transfert et non à partir du repos, et par suite le régulateur doit êtreamené manuellement à une position normale avant que RDR ne fonctionne, ainsi qu'on l'a décrit précédemment pour le fonctionnement automatique.
On examinera maintenant les alarmes non urgentes.
Il est prévu trois autres alarmes qui cependant ne créaient pas un état de défaillance de la commande. Deux de ces alarmes sont associées à une défaillance du réseau, l'une étant une vraie défaillance du réseau indiquée par un manque complet ou presque complet de l'une des phases que l'on a choisie, et l'autre étant la défaillance d'une phase indiquant un dés-équilibres de tension entre deux ou plus des trois phases ; la troisième alarme se rapporte à une défaillance ou un claquage d'un condensateur de l'élément filtrant.
Comme on l'a indiqué précédemment, le relais de défaillance!
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de réseau MF est à action lente et à relâchement rapide ; il est excité par la tension alternative redressée venant de l'une des trois phases qui alimentent les circuits de commande et il reste excité dans les conditions normales.
Le relâchement de ce relais se produit immédiatement lors de la défaillance de cette phase et il est suivi du déclanchement instantané du disjoncteur par manque du courant de maintien ; il est suivi également au moment nécessaire du relâchement du relais B.
Le relâchement des relais MF et B dans cet ordre assure le non fonctionnement du relais de verrouillage CR ce qui établit un état de défaillance de la commande ; celà assure aussi que seule la défaillance du réseau est indiquée par les alarmes.
La défaillance du réseau est indiquée visuellement sur l' équipement par SL4 grâce aux contacts pf2 et mf3 (fig. 4) et est in- diquée comme une alarme non urgente au poste par les contacts pr3 et et mf2 (fig.4A ).
L'arrangement du relais de rupture de phase (fig.l) est déssensible à untéquilibre de tension entre deux quelconques des trois phases. Lorsqu'un dés-équilibre est détecté, l'un des relais de déséquilibre de phase OB et OB', ou ces deux relais, fonctionnent et ouvrent immédiatement les circuits des relais PF (fig.4) et B, le premier circuit étant ouvert en ob2, en ob'2, ou à ces deux contacts, suivant le cas. Finalement le relais B relâche, mais trop tard pour indiquer par b3 un état de défaillance de la commande, le circuit de CR étant alors ouvert en pfl. Deux autres contacts du relais de rupture de phase provoquent un transfert du dispositif de signalisa- tion d'alarme et permettent ainsi de signaler une rupture de phase au lieu d'une défaillance du réseau. Ces deux contacts sont pf2 (fig. 4) et pf3 (fig. 4A).
L'alarme de rupture de phase peut évidemment s'accompagner d'une défaillance du réseau, mais cette dernière n'a pas d'action et seule la rupture de phase est signalée.
Comme on l'a indiqué au début de la description, il est
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prévu un circuit d'alarme pour la claquage des condensateurs de filtrage prévus pour supprimer les ondulations de la tension provenant du redresseur principal.
Ce circuit consiste en une alarme de rupture de fusible telle qu'il en est prévu dans la pratique ordinaire des centraux téléphoniques, un fusible principal et un fusible de garde étant disposés pour chaque condensateur utilisé, et un relais commun d' alarme de rupture de fusible de l'ensemble des condensateurs de 1' élément étant prévu. Le court circuit d'un condensateur fait fondre le fusible connecté en série avec lui et isole ainsi ce condensateur du circuit de filtrage, et la fusion du fusible de garde actionne l'alarme.
Si l'on se réfère à la figure 3, on voit que chaque condensateur, par exemple Cl, est connecté au circuit de filtrage par un fusible principal à grande capacité, Fl dans le cas considéré, shunté par un faible fusible de garde F5 adapté à produire un contact entre sa borne àupérieure et un contact d'alarme f5 lorsque le fusible fond. Le courant passe par la résistance R7a, la borne supérieure de f5, le contact f5, un fusible commun de circuit d' alarme des fusibles F9, le relais CF et va à la terre à travers R9.
Ainsi lorsque l'un quelconque des condensateurs claque, le fusible principal Fl, F2, F3, F4, ou plusieurs de ces fusibles, fond, suivi immédiatement de son fusible de garde F5, F6, F7, F8, ou plusieurs de ces fusibles, le relais CF s'excite et donne par son contact cf1 une alarme visuelle sur la lampe LS5 et par son contact cf2 une alarme non urgente au poste.
Bien que la présente invention n'ait été décrite qu'en relation avec un exemple particulier de réalisation, il est bien entendu qu'elle est susceptible de nombreuses variantes et modifications qui apparaîtront aux techniciens. Par exemple les dispositions de bloquage entre éléments décrites pour deux de ces éléments peuvent être étendues à un nombre d'éléments plus élevé, moyennant une complexité un peu plus grande.
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ELECTRICAL ENERGY DISTRIBUTION SYSTEMS.
The present invention relates to electrical energy distribution systems, and is particularly applicable to alternating current systems supplying a direct current load by rectification and using automatic regulation of the input voltage.
Systems of this kind are particularly suitable for medium-sized installations where the load is substantially constant from moment to moment and where a fairly high degree of regulation is required. Where, in addition, a very high degree of security is required with regard to continuity of service, a rectifying element combined with a back-up power supply of any type suitable for being put into service in the event of a failure of the main power supply constitutes an adequate arrangement.
EMI1.1
In certain cases it is necessary to see two r c .L systems. = 1 ;.
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EMI2.1
power supply of this kind, or more, for example to supply high voltage and low voltage currents to the repeaters of a telephone repeater station, and in such a case it is very advantageous than with automatic control to the voltage of each supply element is added a manual control which can be put into service when the automatic voltage regulation equipment fails which does not lead to a failure of the element in other respects .
Various control systems have been designed using dynamic control methods, for example tap changes on the input transformer, transformers with moving coil regulator, induction regulators and the like, operated by a measuring device under controlling the charging voltage; they can also use control methods that produce statically a regulation of the input voltage by means of a saturable coil whose inductance is varied by means of a continuous winding in which the load current flows, or a function of this current, to mention only two possible examples.
The present invention relates to the first class of control mechanisms, either alone or in combination with the second class, and by means of certain simplifications and rationalizations of the control circuit, certain advantages are obtained.
Among the objects of the invention are: the simplification of the control and regulation circuit, making it easier to ensure the introduction of a manual control in the event of failure of the automatic control; the use of a single relay having a single contact to control the mains contactor at start-up; the use of a circuit giving a clear differentiation between a failure of one or more phases of a polyphase input distribution, and the complete failure of the network;
and the use of an interlocking device between two or more similar elements providing for example, in the case of two elements, a rectified current at high voltage and at
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low voltage to a device, so that a failure of one of the elements causes the simultaneous switching off of the two elements, which facilitates automatic reversal to the emergency generator equipment intended to supply the two loads.
The manual control which has been indicated can be constituted by a steering wheel, for example to directly operate the tap change mechanism, or it can be constituted by a remote control by means of which push buttons of a control panel for example, take over the operation of the tap change motor from the automatic control equipment.
Simplifications over previous systems are a necessary part of the introduction of manual control combined with suspension of automatic control.
In addition, the automatic control equipment constitutes two distinct parts with regard to these sources of operation; the section concerning the operation of the mains contactor and the regulation of the mains is supplied mainly from the energy input, while the protection, release and alarm equipment is supplied mainly from the side of the load, or the output voltage.
According to one characteristic of the present invention, a regulated electric power supply system is provided for supplying loads independently, by means of a rectified alternating current, a system comprising for each of the loads a separate alternating current supply element. and separately regulated, and interlocking means between these elements, whereby the starting and continuous operation of each of these elements for the supply of energy is determined only by the fact that they are all ready to start and to continue to supply these loads simultaneously, or that they are able to do so.
The invention also includes an electrical power supply system for separately powering multiple loads independently of AC power sources, comprising
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several alternating current rectifying elements to normally supply these loads, automatic equipment for adjusting the alternating voltage for each of these elements, and interlocking control means between the different elements, allowing, in the event of a failure occurring in the '' one or in all of them and likely to cause an interruption of the supply of one or more of these loads, to automatically disconnect all these elements from the source of alternating current which supplies them and to transfer the supply of loads to auxiliary sources of continuous energy.
The invention will now be described in detail in relation to the accompanying drawings, showing a preferred embodiment which comprises two interlocking rectifier elements supplying telephone repeaters for example in a repeater station with a direct current at high voltage and at low rectified voltage and whose ripples are eliminated, as well as arrangements for automatic transfer to emergency generator equipment so that the continuity of the power supply can be ensured under all ordinary conditions.
In the drawings, Figure 1 shows a three-phase power source connected to a dynamically stabilized star-delta transformer, and grid and phase failure relay devices for one of the elements.
FIG. 2 represents the control circuit of the contactor regulator of FIG. 1.
Figure 3 shows the filter circuits and marginal relays of the DC line coming from the rectifiers of Figure 1.
Figure 4 shows the alarm circuits and some other details of the control circuit shown in large part in Figure 2; and Figure 5 shows how to assemble the various figures to obtain an overall diagram of the arrangements
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corresponding to an element.
When considering the operation of the elements of this equipment from the point of view of their operating mechanisms, it is desirable to focus attention not so much on the starting aspect, which can be assumed to be a rather rare process. in the life of an installation such as a telephone repeater station, but rather on the transfer from one power state to another.
It is usual to consider as normal operation that in which the power supplies come from the network, but in the drawings the power supplies are not shown explicitly and it must be assumed that the system is working from the emergency generators; the relays and changeover contacts are therefore shown in the position corresponding to emergency operation.
Therefore the description of the operation of the elements will be oriented much more towards the aspect of the transfer or return to normal than towards that of the initial start-up as it would take place, because it is a fairly simple process to start one or the other. other power systems and introduce the load bit by bit.
In each element of the equipment it is possible to inject a star-delta transformer Tl provided on each of these three primary windings with an arrangement of voltage taps controlled by a motor. A three-phase supply alternating current shown at #L, # 2, # 3 in Figure 1, through a contactor ctrl, ctr2, ctr3, and through the OLC windings of an overload breaker relay.
The voltage coming out of the secondary is injected to a three-phase bridge of SRI metal rectifiers and the voltage which comes out passes through an OLC winding of an overload relay and the changeover contacts ecol of a backup DC power source, then a filter composed of the elements L1, L2, CI; C2, C3, C4,
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(figure 3); it reaches an accumulator battery connected in parallel with the power supply to increase voltage stability. This voltage is then applied to the load.
A marginal voltmeter relay JV, connected in a circuit in parallel with the direct current busbars, normally controls by its HV and LV relays and the ML and MR relays associated with them, the MTR motor (fig. 1) which operates the motor. tap change mechanism on the input transformer Tl.
A capacitor breakdown relay CF, common to all the capacitors of the aforementioned filter (fig. 3) gives a visual and audible alarm if a capacitor becomes defective, this alarm occurring in a manner which will be described later.
The remainder of the equipment provided is for (a) a contactor closure (start) mechanism; (b) a mechanism for transferring the contactor to the emergency equipment; (c) voltage control on the input transformer; (d) network failure and phase-separated indication devices; (e) release in case of overload; (f) failure of the control circuit; (g) the various alarm circuits; (h) manual control of the AC input voltage. of these functions, a, b, c take their operating energy mainly from the AC power source, while d, e, f, g take their energy mainly from the battery itself since they have to operate when the AC input energy is completely lacking or lacking.
Function h is a mixture of cut-off circuits designed to allow the voltage control device to be controlled manually, by a handwheel, or remotely by push buttons,
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while it isolates the automatic alarm and the cuts specific to the control failure state.
The contactor closing and control circuit of each element separately is supplied by one of the phases # 3 and the neutral by means of a switch S1 which connects in Sl-1 Sl-2 (fig. 1) the phase to the primary with taps of the input transformer of the control circuit T2 and which connects it by a small rectifier bridge SR3 to an MF network failure relay.
This relay has a second low resistance winding closed through a simple rectifier SR4 connected in a determined direction so as to make the relay slow to operate. ment and quick to release. Resistors R1 and R2 are provided to adjust the sensitivity of this relay.
On the primary winding of T2 are also connected the circuit of an adjustment motor MTR, and a neon indicator lamp LN1.
The fuses F15 and F16 serve to completely isolate the stabilization and control circuits from the main circuit, so that the blowing of a fuse in part of the stabilization and control circuits coming from the main circuit puts the main circuit out of service. all of these circuits.
Before going any further, we must refer to the phase failure relay arrangement connected in parallel on the three phases by fuses Fll, F12, F13 and its function with respect to the network failure relay.
The purpose of this MF network failure relay is (a) to warn of the supposed complete failure of the three-phase supply network, indicated by the complete lack of one of its phases, for example # 3; and (b) initiating maneuvers to shut down the rectifying equipment and transfer to the emergency equipment. These functions will be described in more detail later.
The phase failure relay arrangement is used to
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give a characteristic indication of the failure or of the variation in the voltage of one or more phases and is also used to effect the triggering of operations (b) above. The device used is an arrangement with characteristic indication limited to two relays for three-phase current, since for the purpose of this equipment the indication of any variation of one of the phases, greater than a predetermined minimum, is a necessary condition. and sufficient for the reversal to take place.
The two relays used are OB and OB ', which are normally at rest, while the grid failure relay, NE in the figure, is normally energized.
The secondary winding of T2 supplies a rectifier bridge of the two halfwaves SR2 (fig. 2) providing direct energy to the control circuit, and the transmission of power to this circuit gives three effects. From the negative terminal of the rectifier the energy goes (a) to a magnetic clutch circuit CLU and returns to the positive terminal of the rectifier through the contact ctr6 and the limiting switch llsl; to the ML relay for voltage reduction via contact ctr4 and return to the positive terminal via the same switch llsl; (c) to the fast-acting, slow-release relay B, the circuit of which is closed by the bsfl contact placed in the working position by the battery supply failure relay BSF, shown in figure 3, which is normally energized.
Contact llsl is a mechanically actuated stop contact in the regulator of transformer T1, and the clutch is used to connect the motor to the regulator in a manner analogous to that of the motor drive of automatic telephone switches. .
The ML relay, which operates by the above circuit independently of any command coming from JV or the relays associated with it, connects in mll (fig.l) the voltage lowering winding of the regulating motor to the power supply to the control circuit, and the motor thus under-voltage begins to move the
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Tl tap change mechanism to its lowest position, thus preparing a subsequent adjustment from this position to an average tap for the load used, before extending the circuit to the load.
Relay B operating before relay MF puts out of service in b3 and mfl (fig. 4) the circuit of a control failure relay adapted to act under the effect of certain failure conditions, and it prepares a circuit in bl operating circuit of relay A, and in b2 a similar operating circuit of the corresponding relay A of the other element. It can be noted that the contact b2 shown in dotted lines in FIG. 2 is the contact corresponding to the relay B of the other element.
This other element behaves in a similar way, and when the two relays B have operated, the two relays A are activated, unless there is a defeat causing the operation of one or the other of the relays. CR command failure, in cr2 or crl. by its single contact sl, relay A prepares the operation of the CTR contactor circuit and, via rectifier SR5 and contacts ctr6 and llsl, energizes the TDR time relay, suitable for operating and disabling the equipment if the contactor does not work after a certain period of time. SR5 avoids the operation of TDR under certain conditions under the effect of reverse currents which may exist.
When the lower limit switch of the operating mechanism, comprising the changeover contacts llsl and lls2 is reached, it is actuated mechanically, and thus releases by llsl the voltage lowering relay ML as well as the clutch CLU, and it actuates the network contactor CTR via contacts lls2 and eco2 (closed) if it is assumed as previously that there is no fault in the control fault circuits of the two elements. The eco2 contact is a contact associated with the emergency equipment control device, a contact which is closed under normal AC network operating conditions, or when the emergency equipment is in a condition to allow reversal.
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as will be explained later.
When the mains contactor operates, (a) it is blocked by its contact ctr5; (b) it extends the three-phase power supply to transformer T1 through its contacts ctrl, ctr2, ctr3; (c) it releases in ctr6 the clutch and the relay in time
TDR, who normally have not yet completed their maneuver; (d) it opens in ctr4 the automatically functioning circuit of the voltage lowering relay, preparing by inverting this contact the circuit of the voltage raising relay MR; and (e) it energizes the delay relay RDR, also by inverting the contact ctr4, the circuit being closed at rr2.
The RDR relay is associated with the inversion from emergency operation; in the description it will suffice to note that it introduces late in the reestablishment of the alternating network on the load, and that the inversion of the ecol contact from the emergency operation shown in figure 1 is delayed until this RDR relay has worked.
Under the effect of the normally open contact rr4 in the JV relay circuit (figure 3), this JV relay preferably operates in step-down mode as a result of the resistor R4 in series in the JV circuit, and the LV relay (fig. . 2) is therefore actuated by a circuit going from the negative terminal to the positive terminal, passing through the contacts al, ak-2, jvl on L, and rr5.
The activation of the relay LV then activates the voltage increase relay MR via contact lv2, via the circuit prepared previously and re-energizes the clutch and the time relay via lv3; the motor therefore begins to run the taps of T1 in the direction of increase, for a predetermined period long enough to restore the taps to a position in which the voltage leaving the main rectifier SR1 corresponds approximately to the
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average voltage for normal load which is generally fairly constant.
This duration is known precisely, since the motor raises the voltage from a known value which is the lowest that can be obtained.
The RDR delay is made equal to this duration, so that when possibly RDR is activated, T1 gives its normal output voltage.
The operation of RDR causes by rdrl the operation of the return to normal relay RR (fig. 2) and the following operations occur: (a) the relay RR is blocked by its contact rrl; (b) the RDR relay releases at rr2; (c) resistor R4 (fig.3) is short-circuited by rr4, and eliminates the preferential step-down operation of relay JV; (d) the circuit of relays LV and HV (fig. 2) is open at rr5, but will close again when the relay RR of the other element activates, closing rr6, shown in dotted lines; (e) contact rr6, operating in the circuit of relays LV and HV of the other element, closes this circuit if it is opened by its own contact rr5, or when it is so open;
(f) contact rr3, in parallel with an analogous contact of relay RR of the other element (see fig. 2 A.) which operates in the self - control device of the emergency equipment, causes the ecol to be reversed. when these two rr3 contacts are open in both elements.
Thus, when the two elements are able to supply their respective loads from the alternative networks, which implies
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(a) the absence of failure in both elements; (b) network devices adjusted so as to give approximately normal output voltages for their respective loads, under these conditions therefore, the network devices supply their loads with the minimum variation of the load voltage, and the circuits continue to operate under the regulating influence of the JV relay which acts through its auxiliary relays HV and LV and the circuits associated with them.
The reason for this rather complicated process is to ensure that there is not, at the time of the reversal, a violent initial discharge of the buffer battery which is generally only of reduced dimensions, as could be the case. produce if the voltage at the output of the rectifier was then lower than necessary and had to be raised in good time by the regulation circuit. The resulting recharge consumption added to the normal consumption could produce an untimely opening of the circuit breaker and thus prevent the load from being re-supplied by the network.
From this satisfactory transfer state to the network, the automatic regulator takes complete control of each element, under the control of the marginal relay JV, as follows:
If JV commands the lowering of voltage, LV is activated by contacts al, k2-1, jvl on L and rr6; it de-energizes JV by its contact lv 1 by shunting the resistor R6, which avoids the vibration of the contact jvl on L; on the other hand actuates MR by the contacts ctr4, lv2 and hlsl, and finally actuates the clutch and the relay TDR by the contacts lv3 and hlsl, TDR being energized on the other hand through al. MR starts the motor with mr1 on its voltage raising winding.
The command must be completed and LV must release before TDR has time to operate.
If JV controls the voltage rise, HV is activated by contacts al, k2-1, jvl on R and rr6; increase the current
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in JV by short-circuiting R5 to the contact hrl, which avoids the vibrations of the contact jv on H; HV relay actuates ML through contacts al, hv2, and llsl; it also actuates the clutch and TDR via contacts hv3 and llsl, TDR being energized on the other hand through contact al. ML starts the motor on its step-down winding with ml 1, switching off the voltage raising circuit in ml 2 as a precaution against the possibility that the two relays MR and ML are actuated simultaneously in an erroneous manner and damage the engine.
As before, the command must be done and HV must release before TDR has time to operate.
In either case control by the motor up to the extreme limits of regulation causes the operation of the appropriate limit switch, llsl and 11s2, or hlsl, which opens the motor control circuits and the clutch and suspends control until more normal conditions are returned. An emergency or alarm condition is not signaled.
Each actuation of the clutch under normal control conditions is accompanied by energizing the relay in time which, however, should not normally have time to operate before the control is effected. If, however, the motor does not work for some reason such as seizure or the like and if the control does not take place, the control circuit does not release and the time relay possibly operates.
Other features of the invention reside in the facilities provided for dealing with the various alarm states, they will now be described in detail.
The general alarm circuits of each element are included in an overall alarm circuit (fig. 4) one per element, these two circuits being energized from the bus bars of one of the power supplies, the power supply at low voltage in the case shown.
Energy from the negative bus bar is transmitted
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connection to the two alarm circuits in parallel by fuse F10 and switch S1-3 (which combines figures 3 and 4). it is only necessary to consider a detail of one of these circuits, the various characteristics of which are described below.
Alarms are of two types, urgent and non-urgent; urgent alarms will be examined first.
Control failure, ie the failure of the control device to achieve satisfactory control of the output voltage, can result from a number of causes, some of which have already been investigated. Apart from the one exception already mentioned of control by the motor, the failure of the control gives an appropriate alarm signal, deactivates the two rectifier elements and transfers to the emergency supplies.
Regardless of the cause that causes control failure, a CR control failure relay (fig. 4) is actuated from the low voltage DC power source by one of the circuits in an assembly, as it has been represented.
This relay is a mechanical locking or blocking relay which, once actuated, is mechanically blocked and released only by the excitation of the auxiliary winding CT actuated by an unlocking key K1.
The energization of relay CR (a) cuts the circuit of relay A of either element in cr2 and crl respectively, thus tripping the respective circuit breakers; (b) indicates an urgent alarm by cr3 and ol 4 (fig.4A); (c) lights a corresponding lamp LS7 by cr4 and o1 3 in normal position.
Figure 4 A includes the station alarm circuits, grouped into urgent and non-urgent.
The states which produce a control failure and which require an urgent alarm are:
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(e) the rupture of a control circuit fuse in the T2 power supply (F15 or F16, fig.l) or between
T2 and the rectifier (Fl7). These fuses are introduced on the loads after the network failure relay so that such a failure is not signaled, but the circuit breaker drops out and the control is stopped. The release of the relay B caused thus produced by b3 the excitation of the CR relay by the actuated mfl contact and the pfl phase break contact in the normal position, and a control failure alarm is thus given.
(II) a fault in the marginal relay circuit causing this circuit to open releases a normally energized AN relay (fig.3). The single contact anl of this relay closes and closes the circuit of CR by the actuated contact of the mains failure relay and the contact k2-4 in the normal position. It thus gives a control failure alarm and suspends the operation of the two elements. The key K2 will be denoted by the term "manual control key".
(III) The operation of the time relay mentioned previously activates the CR relay directly by its single contact tdrl and by a2-4 and signals the failure of the control.
As indicated at the beginning of the description, there is an OLC four winding circuit breaker, three of the windings being connected in the three phases of the main AC power and the fourth being in the main output circuit to continuous voltage.
Any one or more of the windings subjected to an overload causes the closing of the alcl contacts (fig. 4) and thus closes the circuit of an OL overload release relay having four sets of contacts, one of which, o1 1 , block this relay by
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contact al in normal position; a second contact ol 2 activates the locking relay CR by the contact kl in the normal position, suspends the control and switches off the elements; third and fourth contact are change-over switches allowing overload alarms to be signaled instead of control failure alarms, ol3 causing LS6 to light up instead of LS7 and ol 4 transferring the station alarm from the position of control failure in the overload position (fig. 4 A).
Releasing the BSF battery power failure relay (figure 3) due, for example, to a blown fuse F10 or a failure of a bus bar opens the circuit of relay B in bsfl (figure 2) and thus creates a state control failure.
The bsf2 contact which closes when falling causes the LS1 lamp to light up by the energy which activates the control circuit, energy which one can suppose not to be missed as was the case for the energy of the bar omnibus which energizes the alarm circuit of figure 4.
When falling, the bsf3 contact (figure 4 A) produces an urgent alarm.
We will now study manual control.
It will be noted that for some of these control failures there is no fault specific to the main power supply circuit, but that both elements are taken out of service due to a control circuit failure, since it is this is the safest method to adopt until the cause of the failure has been verified. When this check has taken place, it will be found in many cases that it is possible to continue to use the main circuit without automatic voltage control, or with manual control if arrangements have been made which allow it. Such circumstances are, for example, the failure of the AN relay of the JV circuit, and the possible operation of the TDR time relay.
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Until now, however, the complexity of the control circuit produced has prevented the introduction of a simple manual control element which isolates essential parts of the control circuit and which allows the main contactor to operate, and it seems that satisfactory and simple arrangements to this object have not yet been realized. yet the present invention has simplified the question so much that it allows the control circuit to be isolated by means of a hand wrench having only two contacts, k2-1 which isolates the circuit of the relays associated with the marginal relay. , and a contact k2-4 which isolates certain elements of the control relay circuit.
In practice, two additional contacts are provided for the alarm, one k2-2 giving a local visual alarm on the equipment, and the other k2-3 giving an urgent alarm in the station (figures 2B and 4B show all the contacts of k2, these two identical figures being repeated to facilitate the reading of figures 2 and 4).
Thus it becomes relatively simple to introduce a manual control which can be done in one or the other of the two following ways, or in these two ways simultaneously: (I) local control by the use of a handwheel on the tap-change mechanism, which allows the voltage to be adjusted within the limits indicated by a voltmeter or the like connected to the bus bar. This steering wheel can for example be taken out of service under normal conditions and be put in place and in conjunction with the mechanism under manual control conditions; (It) remote control by means of push buttons on the element itself or on a central control panel and allowing the motor to be started, if it is still running, by manual control.
The addition of these arrangements does not greatly increase the complexity of switching and in fact increases the utility of the network elements.
The operation of the elements in the case of the command
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manual is as follows: in the event of a control failure, whatever the cause, contactor CTR releases after releasing relay A when contacts cr1 and cr2 open; relay B does not necessarily release. for manual control, the key K2 is lowered and K1 is pressed to release CR; it will be assumed that the failure is such that CR does not re-energize when Kl is released.
When K2 is lowered, the normal cycle of operations which ends with the operation of CTR does not take place and therefore the first operation of the manual control consists in returning the regulator by hand to its weakest position. so that the contact 11s2 is closed when CTR is functioning and is blocked as before by ctr5, to allow the manual control to be effectively continued.
When the transfer to the emergency equipment is considered as a natural corollary of the failure of the control, as in the case studied, the execution of the manual control must escape from the transfer conditions and not from the rest , and therefore the regulator must be manually returned to a normal position before RDR operates, as previously described for automatic operation.
We will now examine non-emergency alarms.
Three other alarms are provided which, however, did not create a control failure state. Two of these alarms are associated with a network failure, one being a true network failure indicated by a complete or almost complete lack of one of the phases chosen, and the other being the failure of a phase indicating a voltage imbalance between two or more of the three phases; the third alarm relates to a failure or breakdown of a capacitor in the filter element.
As previously stated, the failure relay!
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network MF is slow-acting and quick-release; it is excited by the rectified alternating voltage coming from one of the three phases which supply the control circuits and it remains excited under normal conditions.
The release of this relay occurs immediately upon failure of this phase and is followed by instantaneous tripping of the circuit breaker due to lack of holding current; it is also followed when necessary by releasing relay B.
Releasing relays MF and B in this order ensures that the locking relay CR does not operate, which establishes a control failure state; this also ensures that only the network failure is indicated by the alarms.
Network failure is visually indicated on the equipment by SL4 using contacts pf2 and mf3 (fig. 4) and is indicated as a non-emergency alarm at the station by contacts pr3 and and mf2 (fig.4A).
The arrangement of the phase break relay (fig.l) is desensitive to a voltage balance between any two of the three phases. When an imbalance is detected, one of the phase imbalance relays OB and OB ', or these two relays, operate and immediately open the circuits of the relays PF (fig. 4) and B, the first circuit being open. in ob2, in ob'2, or to these two contacts, as the case may be. Finally the relay B releases, but too late to indicate by b3 a state of failure of the control, the circuit of CR then being open in pfl. Two further contacts of the phase break relay cause a transfer of the alarm signaling device and thus make it possible to signal a phase break instead of a grid failure. These two contacts are pf2 (fig. 4) and pf3 (fig. 4A).
The phase break alarm can obviously be accompanied by a network failure, but the latter has no action and only the phase break is signaled.
As indicated at the beginning of the description, it is
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provided an alarm circuit for the breakdown of the filter capacitors provided to suppress the ripples of the voltage coming from the main rectifier.
This circuit consists of a fuse break alarm as is expected in ordinary practice in telephone exchanges, a main fuse and a guard fuse being provided for each capacitor used, and a common fault alarm relay. fuse of all the capacitors of the element being provided. The short circuit of a capacitor melts the fuse connected in series with it and thus isolates this capacitor from the filter circuit, and the melting of the guard fuse activates the alarm.
If we refer to figure 3, we see that each capacitor, for example Cl, is connected to the filtering circuit by a main high capacity fuse, Fl in the case considered, shunted by a weak adapted guard fuse F5 to produce a contact between its upper terminal and an alarm contact f5 when the fuse blows. Current flows through resistor R7a, upper terminal of f5, contact f5, a common fuse alarm circuit fuse F9, relay CF and goes to ground through R9.
So when any one of the capacitors blows, the main fuse Fl, F2, F3, F4, or more of these fuses, melts, immediately followed by its guard fuse F5, F6, F7, F8, or more of these fuses, the CF relay is energized and gives through its contact cf1 a visual alarm on the LS5 lamp and through its contact cf2 a non-urgent alarm at the substation.
Although the present invention has only been described in relation to a particular exemplary embodiment, it is understood that it is susceptible of numerous variations and modifications which will appear to technicians. For example, the locking arrangements between elements described for two of these elements can be extended to a higher number of elements, with a slightly greater complexity.