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"Dispositif de connexion pour organes à redresseurs phases et/ou à impédance" .
La présente invention concerne un dispositif de connexion pour redresseurs, conçu pour l'alimentation d'organes phases et/ou à impédance, par exemple des relais à distance, à direction, des relais cos le .... etc.
La figure la montre un schéma de principe ou .% et 6 repré- sentent le courant et la tension du réseau à protéger. Spl, Sp2 et Sp3 sont des bobines du déclencheur proprement dit R, en l'occu- rence un relais (par exemple un relais à bobine mobile, un relais polarisé ou électro-magnétique).
Le schéma montre en outre trois résistances complexes z01, z02, z034, traversées par le courant alternatif %7 - Ces trois résistances sont reliées chacune avec le primaire d'un transfor- mateur IT1, IT2 ou IT3 de façon telle que l'abaissement de la
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tension est exclue. Le secondaire de chaque transformateur est relié avec une partie de l'enroulement secondaire d'un transfor- mateur T dont le primaire reçoit la tension alternative #. Les circuits des enroulements secondaires de IT1, IT2 et IT3 sont con- nectés chacun à une résistance M1, M2 éventuellement M3 et un re- dresseur Ll, L2 ou L3. Les redresseurs sont représentés comme étant à plusieurs directions mais peuvent aussi être à une seule direc- tion.
Pour le circuit du transformateur IT1 avec redresseur Ll et résistance Ml, la tension secondaire est prise entre les points
0 et 1 du côté secondaire de T, pour le second circuit la tension est prise entre les points 0 et 2, et pour le troisième circuit entre les points 0 et 3. Par cette disposition de connexion les deux tensions partielles de chaque circuit sont soustraites ou additionnées par vecteur, la différence ou la somme/ redressée et amenée aux bobines de commande Spl, Sp2 ou Sp3.
De cette façon on amène différentes fractions de courant et de tension aux différents groupes de bobines. On peut en même temps veiller à ce que les courants, les tensions, ou les deux ne soient pas en phase dans les différents groupes.
Le relais présente un quatrième enroulement H, constituant un enroulement auxiliaire et servant à donner au noyau commun du relais une pré-aimantation constante ou provenant d'un autre moyen, la disposition de l'organe déclencheur étant ainsi réalisée.
On sait que la résistance d'un redresseur sec ordinaire dépend de la charge du. redresseur. La résistance d'un redresseur change aussi légèrement avec le temps (vieillissement), ce qui peut entraîner un faux mesurage. Pour éviter cet inconvénient au- tant que possible, les résistances M1, M2 éventuellement M3 choi- sies en rapport avec la grandeur requise, sont placées en série avec les redresseurs, comme le montre la figure la. Par cette dis- position, le courant amené au relais déclencheur s'abaisse, d'ou rc sulte l'emploi d'un relais déclencheur sensible.
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En général, le rapport pour la connexion conformément à la figure la sera:
EMI3.1
IN = k (+Zsl-z01 1 l Its2- Jzo21l "s3-:J z03 II....)
On pourrait encore ajouter plusieurs redresseurs.
Dans cette équation, IN est le nombre d'enroulements-ampère du relais et k une constante. S est, comme déjà mentionné, le vec- teur de tension, #le vecteur de courant, z01, z02, et z03 des ré- sistances complexes et s1 s2 et s3 des facteurs complexes. (Dans l'équation les vecteurs sont indiqués par des lettres cursives et les grandeurs absolues par des lettres imprimées. Le signe "absolu" montre dans cette équation que la différence vectorielle est re- dressée).
La condition que IN=O, c'est-à-dire que le relais est à la limite de déclenchement est donnée par les équations d'im- pédance suivantes (voir aussi figure le, représentant le diagramme du vecteur pour l'équation générale) :
EMI3.2
( slz z01 s2z z0 j s3 z-z03 I .... ) - 0 ou ( Si Z2+ZOl-2S1ZCOS(-1) S + 53....+.... )= 0 Dans ces équations Z= E, z=6/@, sont égales à l'angle en- # # 1 J tre et J et#= à l'angle entre z0 et s. Quant au signe précédant l'équation ( + ou - )la condition est que l'équation contienne au moins un + ou un-. Dans la figure lc on a supposé que s a la direction R.
Quand l'organe déclencheur est disposé de sorte se trouver juste à sa limite d'activité quand le nombre total d'enroulements- ampère des bobines reliées aux redresseurs est égal à 0, cette li- mite dépendra uniquement de l'impédance et du cosinus de l'angle entre #et J.
Quand l'organe déclencheur n'est pas disposé comme mention- né précédemment, la limite d'activité sera fonction aussi du cou- rant I et/ou de la tension E.
La figure lb montre une variante dans laquelle les tensions
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des trois résistances Dl, D2, D3 connectées en série sont addi- tionnées et /ou soustraites, la tension résultante agissant soit directement, soit à l'intervention d'un amplificateur F, par exem- ple un tube thyratron, sur un relais.
Dans cet exemple, le transformateur T comporte trois en- roulements secondaires séparés V1, V2 et V3 de telle sorte que les 3 circuits de redresseur peuvent être séparés électriquement du côté alternatif.
Dans le mode de connexion selon la figure Ib, on peut appliquer la même équation que pour la figure la, à l'exception to@ -fois qu'au lieu du nombre d'enroulements-ampère IN, la tension de commande Est est à communiquer au tube. Le principe fondamental est donc qu'on forme la somme vectorielle ou la différence entre des grandeurs, écartées de la tension et du courant du réseau à pro- téger. Cette somme ou cette différence est dirigée vers un redres- seur après quoi cette grandeur résultante redressée est amenée à une bobine ou une résistance comme un courant.
Deux ou plusieurs systèmes semblables forment la résultan- te de IN,de L ou des tensions par D.
En pratique il est souhaitable d'obtenir une courbe d'im- pédance en forme de cercle ou d'une ligne droite (c'est-à-dire d'un cercle d'un rayon infiniment grand et son centre à l'infini). Il peut également être désirable que la courbe d'impédance aye la forme d'une ellipse, une hyperbole, etc. Pour les cas mentionnés et pour d'autres cas spéciaux, la connexion pourra en général être simplifiée.
1) Si l'on vise l'obtention d'une courbe d'impédance en forme de cercle, il ne faut que deux groupes de redresseurs (voir figure 2a), et l'équation pour le nombre d'enroulements-ampère en résultant est la suivante:
EMI4.1
IN = k cÎ (b+a) - z0 (d+c)! - î ±(b-a) - 1 zQ (d-c)1 J La figure 2b montre le cercle d'impédance et on y trouve
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les mêmes constantes que dans l'équation pour le nombre d'enroule- ments-ampère. Par le choix de z0 et des constantes a, b, c, d, on peut réaliser des cercles d'impédance de grandeurs et de positions quelconques. Quand par exemple d=0, le cercle d'impédance passe par Origo et il se produit un relais 2 distance et de direction combiné. Quand b=0 et que z0 est rendu inductif, on réalise un re- lais à réactance.
Si d et a=0, on réalise un relais de direction, cette connexion spéciale étant déjà connue. Quand d/b=c/a, on réali se un relais à impédance. Quand d=c et b=a, on obtient la connexion de relais à impédance déjà connue:
IN = k (1#1- 1Jz01)
La résistance complexe zo peut être différente dans les deux groupes de redresseurs, tout en obtenant cependant continuelle ment des cercles d'impédance.
Comme l'indiquent les figures la, lb et 2a, les résistances M1, M2, M3 sont placées en série avec les redresseurs Ll, L2 ou éventuellement L3. S'il y a seulement deux systèmes de redresseurs, on peut veiller à ce que ceux-ci soient également chargés au mo- ment où le relais se trouve à sa limite d'activité; par le choix judicieux de redresseurs à résistance propre identique, des ré- sistances placées en série deviendraient théoriquement superflues.
Par suite du vieillissement des redresseurs il se peut toutefois que leurs résistances propres varient légèrement et il serait donc dans ce cas nécessaire de prévoir des résistances placées en série.
2) Si on veut obtenir une courbe d'impédance en forme d'ellipse, on peut comme dans la figure 2a transformer le schéma de montage d'après l'équation ci-après pour le nombre résultant d'enroulements-ampère:
EMI5.1
La figure 3 montre l'ellipse avec les constantes qu'on
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peut retrouver également dans l'équation. L'ellipse peut être déterminée quand le grand axe est déterminé par r1, le petit axe par r2, l'éloignement du centre par d = z0 et l'angle par #AB.
EMI6.1
Il en résulte que: f -q ( rrl2+ r22 - rl) c ZO ( 2r l - \lj r l + r 2 ) Si l'on désire laisser passer l'ellipse par Origo, on a:
EMI6.2
Des formules correspondantes peuvent être dressées pour l'hyperbole et d'autres courbes. Comme mentionné ci-dessus, un re- lais très sensible est nécessaire dans certains cas. La connexion peut comporter alors un relais dont l'armature est attiré en acti- vité normale et libéré par un moyen élastique correspondant à la grandeur de la force magnétique rémanante du relais. Le relais se trouve donc à la limite de déclenchement, c'est-à-dire l'arma- ture est libérée lorsque la somme des IN traversés par les courants redressés devient égale à 0.
Tenu compte de la petite masse de l'armature et la grande force élastique que l'on peut y appliquer, l'armature déclenche même quand le champ traversé par les enroulements-ampère passe rapidement d'une direction à la direction opposée en prenant une grande valeur. Dans les cas où l'impédance normale est sensible- ment supérieure à l'impédance linéaire du réseau, on peut prévoir que le relais fonctionne de lui-même dès qu'une tension normale réapparaît. Dans d'autres cas, il sera nécessaire de prévoir une disposition supplémentaire pour le retour de l'armature. Ce retour peut être assuré par un courant continu passant par la/bobine auxi- liaire.
Ce courant doit par conséquent être assez élevé pour que l'armature soit attirée.On peut connecter ce courant continu à la main en l'appliquant aux contacts d'un interrupteur d'un réseau à haute tension ou en le faisant traverser un relais séparé. On peut par exemple combiner deux ou plusieurs des dispositifsusmentionnés
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de telle façon qu'un dispositif fait agir l'autre quand le vecteur d'impédance entre dans son cercle d'impédance, de sorte que l'ar- mature vers ce dernier soit attiré. L'autre dispositif agit alors'aussitôt que le vecteur d'impédance sort du cercle d'impédance auquel ce dispositif a été adapté, le dispositif nommé en premier lieu reprenant alors sa position initiale.
Au lieu d'utiliser le relais susdit pour définir l'effi- cience de la somme des IN, pour les courants redressés, on pour- rait appliquer d'autres relais, dépendant de la direction du cou- rant, par exemple un relais à bobine mobile ou polarisée.
On peut également, comme indiqué par la figure lb, addi- tionner et/ou soustraire les tensions continues et faire agir les résultantes sur un relais ou un amplificateur qui pourrait éven- tuellement agir directement ( Tube thyraton, Transducteur ).
REVENDICATIONS.
1. Dispositif de connexion pour organes à redresseurs phases et/ou à impédance, caractérisé par le fait que le courant et la tension ou les grandeurs en dérivant sont additionnées ou soustraites vectoriellement dans le réseau dont l'impédance et/ou le déphasage doivent être déterminantes pour l'activité de l'orga- ne et sur quoi la grandeur résultante est redressée, et par le fait que le courant continu et/ou la tension ou l'action de la grandeur redressée est additionnée et/ou soustraite dans deux ou plusieurs groupes semblables avec différentes parties à courant alternatif ou à tension, de telle façon oue la condition : Somme et/ou diffé- rence soit uniquement dépendante de l'impédance ou de l'amplitude phases du réseau.
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"Connection device for components with phase and / or impedance rectifiers".
The present invention relates to a connection device for rectifiers, designed for supplying phase and / or impedance components, for example remote relays, direction relays, cos le relays, etc. etc.
Figure la shows a block diagram where.% And 6 represent the current and voltage of the network to be protected. Spl, Sp2 and Sp3 are coils of the actual release R, in this case a relay (eg a moving coil relay, a polarized or electromagnetic relay).
The diagram also shows three complex resistors z01, z02, z034, crossed by the alternating current% 7 - These three resistors are each connected with the primary of a transformer IT1, IT2 or IT3 in such a way that the reduction of the
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voltage is excluded. The secondary of each transformer is connected with a part of the secondary winding of a transformer T whose primary receives the alternating voltage #. The circuits of the secondary windings of IT1, IT2 and IT3 are each connected to a resistor M1, M2 possibly M3 and a rectifier L1, L2 or L3. Rectifiers are shown as being multi-directional, but can also be single-direction.
For the circuit of transformer IT1 with rectifier Ll and resistor M1, the secondary voltage is taken between the points
0 and 1 on the secondary side of T, for the second circuit the voltage is taken between points 0 and 2, and for the third circuit between points 0 and 3. By this connection arrangement the two partial voltages of each circuit are subtracted or added by vector, the difference or the sum / rectified and fed to the control coils Spl, Sp2 or Sp3.
In this way different fractions of current and voltage are brought to the different groups of coils. At the same time, we can ensure that the currents, the voltages, or both are not in phase in the different groups.
The relay has a fourth winding H, constituting an auxiliary winding and serving to give the common core of the relay a constant pre-magnetization or coming from another means, the arrangement of the trigger member being thus achieved.
It is known that the resistance of an ordinary dry rectifier depends on the load of the. rectifier. The resistance of a rectifier also changes slightly over time (aging), which can lead to false measurement. To avoid this drawback as much as possible, the resistors M1, M2 possibly M3 chosen in relation to the size required, are placed in series with the rectifiers, as shown in FIG. By this arrangement, the current supplied to the trip relay is lowered, hence the use of a sensitive trip relay.
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In general, the connection ratio according to figure la will be:
EMI3.1
IN = k (+ Zsl-z01 1 l Its2- Jzo21l "s3-: J z03 II ....)
We could still add several rectifiers.
In this equation, IN is the number of windings-amps of the relay and k is a constant. S is, as already mentioned, the voltage vector, # the current vector, z01, z02, and z03 complex resistances and s1 s2 and s3 complex factors. (In the equation the vectors are indicated by cursive letters and the absolute magnitudes by printed letters. The "absolute" sign in this equation shows that the vector difference is rectified).
The condition that IN = 0, that is to say that the relay is at the trigger limit is given by the following impedance equations (see also figure le, representing the vector diagram for the general equation ):
EMI3.2
(slz z01 s2z z0 j s3 z-z03 I ....) - 0 or (Si Z2 + ZOl-2S1ZCOS (-1) S + 53 .... + ....) = 0 In these equations Z = E, z = 6 / @, are equal to the angle between- # # 1 J tre and J and # = to the angle between z0 and s. As for the sign preceding the equation (+ or -) the condition is that the equation contains at least one + or one-. In figure lc we assume that s has direction R.
When the tripping device is placed so that it is just at its activity limit when the total number of windings-amperes of the coils connected to the rectifiers is equal to 0, this limit will depend only on the impedance and the cosine the angle between # and J.
When the triggering device is not arranged as mentioned previously, the activity limit will also depend on current I and / or voltage E.
Figure lb shows a variant in which the voltages
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of the three resistors D1, D2, D3 connected in series are added and / or subtracted, the resulting voltage acting either directly or by the intervention of an amplifier F, for example a thyratron tube, on a relay.
In this example, the transformer T has three separate secondary windings V1, V2 and V3 so that the 3 rectifier circuits can be electrically separated on the AC side.
In the connection mode according to figure Ib, we can apply the same equation as for figure la, except to @ -times that instead of the number of windings-amperes IN, the control voltage Est is at communicate to the tube. The fundamental principle is therefore that we form the vector sum or the difference between quantities, separated from the voltage and current of the network to be protected. This sum or difference is directed to a rectifier after which this rectified resultant quantity is fed to a coil or resistor like a current.
Two or more similar systems form the result of IN, L or voltages by D.
In practice it is desirable to obtain an impedance curve in the form of a circle or a straight line (i.e. a circle with an infinitely large radius and its center at infinity ). It may also be desirable that the impedance curve be in the form of an ellipse, a hyperbola, etc. For the cases mentioned and for other special cases, the connection can generally be simplified.
1) If one aims to obtain an impedance curve in the form of a circle, only two groups of rectifiers are needed (see figure 2a), and the equation for the number of windings-amperes resulting is the following:
EMI4.1
IN = k cÎ (b + a) - z0 (d + c)! - î ± (b-a) - 1 zQ (d-c) 1 J Figure 2b shows the impedance circle and we find there
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the same constants as in the equation for the number of windings-amps. By choosing z0 and the constants a, b, c, d, it is possible to create impedance circles of any size and position. When for example d = 0, the impedance circle passes through Origo and a combined distance and direction 2 relay occurs. When b = 0 and z0 is made inductive, a reactance relay is made.
If d and a = 0, a direction relay is made, this special connection being already known. When d / b = c / a, we realize an impedance relay. When d = c and b = a, we get the connection of relays with already known impedance:
IN = k (1 # 1- 1Jz01)
The complex resistance zo may be different in the two groups of rectifiers, while still obtaining impedance circles.
As shown in Figures la, lb and 2a, resistors M1, M2, M3 are placed in series with rectifiers L1, L2 or possibly L3. If there are only two rectifier systems, it can be ensured that these are also charged when the relay is at its activity limit; by the judicious choice of rectifiers with identical intrinsic resistance, resistances placed in series would theoretically become superfluous.
However, as a result of the aging of the rectifiers, their own resistances may vary slightly and it would therefore be necessary in this case to provide resistors placed in series.
2) If we want to obtain an impedance curve in the shape of an ellipse, we can, as in figure 2a, transform the assembly diagram according to the following equation for the resulting number of windings-amps:
EMI5.1
Figure 3 shows the ellipse with the constants that we
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can also be found in the equation. The ellipse can be determined when the major axis is determined by r1, the minor axis by r2, the distance from the center by d = z0 and the angle by #AB.
EMI6.1
It follows that: f -q (rrl2 + r22 - rl) c ZO (2r l - \ lj r l + r 2) If we want to let the ellipse pass through Origo, we have:
EMI6.2
Corresponding formulas can be drawn up for the hyperbola and other curves. As mentioned above, a very sensitive relay is required in some cases. The connection can then include a relay, the armature of which is attracted in normal activity and released by an elastic means corresponding to the magnitude of the remanent magnetic force of the relay. The relay is therefore at the trip limit, ie the armature is released when the sum of the INs crossed by the rectified currents becomes equal to 0.
Taking into account the small mass of the armature and the great elastic force that can be applied to it, the armature triggers even when the field crossed by the windings-ampere passes rapidly from one direction to the opposite direction taking a great value. In cases where the normal impedance is appreciably greater than the linear impedance of the network, it is possible to provide that the relay operates by itself as soon as a normal voltage reappears. In other cases, it will be necessary to provide an additional arrangement for the return of the reinforcement. This feedback can be provided by a direct current passing through the auxiliary coil.
This current must therefore be high enough for the armature to be attracted. This direct current can be connected by hand by applying it to the contacts of a switch of a high voltage network or by passing it through a separate relay . For example, two or more of the aforementioned devices can be combined
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so that one device causes the other to act when the impedance vector enters its impedance circle, so that the frame towards the latter is attracted. The other device then acts as soon as the impedance vector leaves the impedance circle to which this device has been adapted, the device named in the first place then resuming its initial position.
Instead of using the aforementioned relay to define the efficiency of the sum of the INs, for rectified currents, other relays could be applied, depending on the direction of the current, for example a relay with moving or polarized coil.
It is also possible, as indicated by figure lb, to add and / or subtract the direct voltages and make the resultants act on a relay or an amplifier which could possibly act directly (thyraton tube, transducer).
CLAIMS.
1. Connection device for units with phase and / or impedance rectifiers, characterized in that the current and the voltage or the values derived therefrom are added or subtracted vectorially in the network whose impedance and / or phase shift must be determining for the activity of the organ and on which the resultant quantity is rectified, and by the fact that the direct current and / or the voltage or the action of the rectified quantity is added and / or subtracted in two or several similar groups with different parts with alternating current or with voltage, so that the condition: Sum and / or difference is only dependent on the impedance or the phase amplitude of the network.