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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS DE PROTECTION CONTRE LES MISES
A LA TERRE DE CIRCUITS ELECTRIQUES POLYPHASES.
La présente invention a pour objet des perfectionnements aux dis- positifs de protection contre les pertes à la terre, dans les circuits élec- triques polyphasés.
Les circuits a protéger peuvent comporter des câbles, des méca- nismes de contrôle, des moteurs, des transformateurs ou autres appareils électriques normalement isolés par rapport à la terre; ces appareils sont normalement connectés à une source d'énergie, par l'intermédiaire d'un dis- joncteur, d'un contacteur ou analogue, prévus pour fonctionner par l'exci- tation ou la désexcitation d'une bobine de commande.
Dans de telles installations, ¯on sait que les circuits sont pro- tégés lorsqu'ils sont sous tension, de telle sorte qu'une mise à la terre fait immédiatement ouvrir le disjoncteur. De tels dispositifsde protection comportent un transformateur d'équilibre à noyau, dont l'enroulement de sor- tie est relié à l'enroulement d'un relais, qui contrôle des contacts insé- rés dans le circuit de la bobine de commande du disjoncteur. Il est égale- ment connu de s'arranger pour qu'à la suite d'une ouverture du disjoncteur, provoquée par un défaut,ce disjoncteur ne puisse être refermé tant que le défaut persiste.
Il est toutefois important, en particulier lorsqu'il s'agit de la protection de machines dans les mines et autres installations travail- lant dans des conditions difficiles, d'obtenir que, si un défaut se produit pendant que l'installation n'est pas mise,sous tension, il soit impossible de refermer le disjoncteur. '
La présente invention,. applicable à la fois aux sources d'énergie à neutre mis, ou non, à la terre, a pour objet un dispositif protecteur qui fonctionne non seulement pour déconnecter de la source d'énergie le circuit à protéger, en cas de défaut lorsqu'il est sous tension, et pour maintenir le circuit déconnecté tant que le défaut persiste, mais encore pour empêcher
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la mise sous tension du circuit sur la source, lorsqu'un défaut s'est pro- duit pendant que le circuit n'était pas sous tension.
Conformément à la présente invention, dans uri dispositif de pro- tection contre les mises à la terre, dans une installation à fil neutre i- solé, l'enroulement d'un relais est connecté en série avec une source loca- le de courant connectée entre la terre et le centre de l'étoile d'un systè- me d'impédances ou de redresseurs, connectés en étoile aux conducteurs du circuit à protéger, ce relais étant destiné à contrôler la connexion dudit circuit avec la source d'énergie, d'une manière telle que, si du courant circule dans l'enroulement du relais lorsque le circuit est sous tension, le relais fonctionne et déconnecte le circuit de la source, alors que si du courant traverse le relais quand le circuit à protéger n'est pas sous tension, le relais empêche de reconnecter le circuit à la source.
On remarquera que, dans ce dispositif, si un défaut se produit lorsque le circuit n'est pas sous tension, un circuit s'établit entre la source de courant, l'enroulement du relais, les impédances en étoile, le circuit à protéger le défaut, et revient? la source par la terre. Le cou- rant traversant ce circuit dépend de la résistance du défaut, mais, par un choix judicieux de la sensibilité du relais et de la tension de la sour- ce locale de courant, on peut détecter des défauts ayant une résistance éle- vée.
Si le défaut se produit quand le circuit à protéger est sous ten- sion, l'enroulement du relais et la source de courant sont connectés en sé- rie avec la résistance du défaut, aux bornes de l'une des impédances en é- toile, de telle sorte que le circuit est soumis à la pleine tension du ré- seau et que le relais fonctionne alors.
Les impédances connectées en étoile peuvent être des résistances, des inductances ou des capacités, mais, dans certains cas, il est préféra- ble d'utiliser des conducteurs unidirectionnels, par exemple des redresseurs secs, au lieu d'impédances, car de tels dispositifs n'introduisent pas d'im- pédance appréciable dans le circuit du relais, et, toutes choses égales d'ailleurs, on peut détecter des défauts ayant une résistance encore plus élevée.
Si un défaut se produit lorsque le circuit à protéger est sous tension, un courant trop important peut tendre à traverser l'enroulement du relais, en particulier, quand-on utilise des redresseurs connectés en étoi- le. Pour éviter cet inconvénient, une impédance est connectée en série avec l'enroulement du relais, lorsque le circuit à protéger est sous tension, cette impédance étant déconnectée lorsque le circuit à protéger n'est plus sous tension. Par exemple, quand un disjoncteur sert à connecter la source et le circuit à protéger, ce disjoncteur peut comporter deux contacts ad- ditionnels qui se-ferment en court-circuitant ladite impédance quand les contacts principaux s'ouvrent.
La source locale de courant peut être avantageusement constituée par le secondaire d'un transformateur abaisseur, dont le primaire est con- necté à la source d'énergie. Si on le désire, le courant de sortie de ce transformateur peut être redressé, de manière à faire fonctionner le relais en courant continu.
Avec le dispositif tel que décrit ci-dessus, on voit que celui-ci ne peut pas servir à détecter des défauts lorsque le circuit a protéger est sous tension, si la source d'énergie a son neutre à la terre, car cette ter- re jouerait le rôle d'un défaut.
Dans ce cas, et conformément à une variante de l'invention, un dispositif analogue à celui décrit ci-dessus est utilisé quand le circuit à protéger n'est pas sous tension, et des moyens additionnels sont prévus pour assurer la protection du circuit, quand il est sous tension. De tels moyens peuvent être constitués par des dispositifs à surcharge, insérés, dans chaque phase du circuit à protéger. En variante, on pourrait utiliser,, comme connu, un transformateur d'équilibre à noyau.
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Dans ces dernières réalisations de l'invention, la partie.du.. dispositif qui assure la protection, quand le circuit n'est pas sous ten- sion,est rendue inopérante quand le circuit est mis sous tension,-Dans ce but, des contacts peuvent être insérés dans le circuit de l'enroulement du relais et de la source locale, ces contacts étant fermés quand le.circuit à protéger n'est pas sous tension, et étant ouverts quand ce circuit est sous tension. De tels contacts peuvent être constitués par des contacts de *retour du disjoncteur général, ou on peut les commander par un relais dont l'enroulement de commande est inséré dans le circuit de la bobine de com- mande du disjoncteur.
Selon cette dernière variante, le relais qui est inséré en cir- cuit avec la source locale et qui assure la protection quand le circuit à protéger n'est pas sous tension, peut servir également de relais, actionné par le transformateur d'équilibre à noyau, qui assure la protection quand le circuit à protéger est sous-tension,
L'invention sera d'ailleurs bien comprise en se reportant à la description qui suit et aux dessins qui l'accompagnent à titre'd'exemples non limitatifset dans lesquels : - la figure 1 représente un dispositif de protection de type con- nu, utilisé dans un système polyphasé à neutre isolé.
- les figures 2 à 6 représentent diverses variantes de disposi- tifs de protection conformes à l'invention, utilisables dans des circuits polyphasés à neutre isolé.
- la figure 7 représente un système complet de protection dans un système polyphasé à neutre isolé.
- la figure 8 représente un dispositif de protection conforme à l'invention dans un système polyphasé, à neutre mis à la terre.
- les figures 9 & 10 en sont des variantes, et - la figure 11 représente un système complet de protection dans un système polyphasé à neutre mis à la terre, conforme à l'invention.
En se reportant fig. 1, on voit que le circuit à protéger com- porte les lignes 1, connectées à une source d'énergie 2 par un disjoncteur 3. La source a son neutre isolé et un neutre artificiel est créé dans le circuit à protéger par des inductances 4 connectées en étoile. Un relais R est connecté entre le neutre artificiel et la terre.
Si un défaut se pro- duit entre l'une des lignes 1 et la terre, quand ces lignes sont sous ten- tion, le relais est connecté en série avec la résistance du défaut, aux bornes de l'une- des inductances, et le passage du courant fait fonctionner le relais, soit pour signaler la présence du défaut, soit pour fermer un circuit commandant l'ouverture du disjoncteur- 3. On voit que ce dispositif connu ne peut pas fonctionner par lui-même pour maintenir le disjoncteur ouvert tant que le défaut persiste, et il ne-peut pas non plus empêcher la- fermeture du disjoncteur, si un défaut s'est produit pendant que- le cir- cuit à protéger n'était pas sous tension..
¯Ces dernières caractéristiques sont au contraire satisfaites, conformément à l'invention, dans la variante de la figure 2.
Dans ce cas, applicable à un système à neutre isolé, des impé- dances 5 (résistances, inductances ou capacités) sont connectées en étoile sur les lignes 1, et un relais R est connecté entre-le centre de l'étoile et une source locale de courant, par exemple le secondaire 6 d'un transfor- mateur 7, dont le primaire est alimenté par une- source alternative appro- priée.
Lorsque, dans un tel dispositif, le disjoncteur 3 est ouvert, on voit que si un défaut survient entre l'une des phases et la terre, du courant circulera depuis la source 6 dans le- circuit comportant le relais
R, la branche intéressée des impédances 5, la ligne 1 et le défaut. Le fonctionnement résultant du relais peut être prévu pour ouvrir des con-
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tacts dans le circuit de commande du disjoncteur 3, de manière que ce der- nier ne puisse être refermé tant que le défaut persiste. Si un défaut se produit lorsque le circuit à protéger est sous tension, le dispositif fonc- tionne à la manière de celui de la figure 1.
Comme représenté fig. 3, les impédances 5 en étoile ont été rem- placées par des redresseurs 8 connectés en'étoile. Ce dispositif présente certains avantages sur celui de la figure 2, car comme les redresseurs nin- troduisent pas d'impédance appréciable dans le circuit du relais R, toutes choses étant égales' d'ailleurs, on peut détecter des défauts ayant une ré- sistance plus élevée, et éviter ainsi des pertes d'énergie plus grandes, que si l'on avait utilisé des impédances.
On remarquera que le centre de l'étoile des redresseurs n'est pas à un potentiel neutre, mais qu'il sera positif ou négatif, suivant le sens de leur connexion, de telle sorte que si un défaut se produit quand le circuit à protéger est sous tension, le relais sera connecté aux bornes d'u- ne source de courant redressé.
Pour limiter le courant traversant le relais R, quand un défaut se produit lorsque le circuit est sous tension, il est préférable (figure 4) d'insérer dans le circuit du relais, une impédance 9, court-circuitable par'les contacts 10, lorsque le circuit à protéger n'est plus sous tension.
De préférence, ces contacts 10 sont disposés sur le disjoncteur 3; ils sont ouverts quand, le disjoncteur est fermé; ils sont fermés quand le disjonc- teur est ouvert.
Les dispositifs des figures 5 & 6 permettent d'augmenter la sen- sibilité du dispositif de protection.
Dans la figure 5, le courant de sortie de la source 6 est re- dressé au moyen de redresseurs en pont, dont la sortie en courant continu est insérée en série entre le. relais R et la terre. Dans la figure 6, le relais R es-t shunté par un redresseur 13.
La figure 7 représente un ensemble de protection conforme aux figurer 3, 4 & 6, pour protéger un moteur M.
Ce moteur est connecté à la source d'énergie par les contacts C3 d'un disjoncteur, et un sectionneur I. En fonctionnement normal, après que le sectionneur a été fermé, le moteur est mai en route par le fonction- nement d'un interrupteur de démarrage D, qui ferme un circuit comprenant : les contacts normalement fermés de l'interrupteur d'arrêt Rl, les contacts normalement fermés R, et la bobine de commande C du. disjoncteur, ce circuit étant compris entre deux phases de la ligne- principale. Le disjoncteur se ferme et, en même- temps, les contacts normalement ouverts C2 se ferment, pour court-circuiter D, et les contacts normalement fermés Cl s'ouvrent pour insérer la résistance 9 dans le circuit du relais R.
Le moteur M étant ainsi alimenté, si une mise à la terre se pro- duit, le courant traversant le relais fait ouvrir ses contacts Rl, ce qui ouvre le circuit de la bobine C du disjoncteur, qui ouvre ses contacts C2 et C3, et ferme-les contacts CI.' Tant que le défaut persiste, le courant circulant dans le relais et le défaut maintient l'ouverture des contacte Rl, ce qui rend impossible l'alimentation de la bobine G et la fermeture des contacts C3 du disjoncteur.
De même, quand le système n'est pas sous tension et qu'un défaut s'est produit, lorsqu'on ferme le sectionneur I, le courant de la source 6 traversera ce défaut et le relais R, dont les contacts Rl s'ouvriront, em- pêchant ainsi la fermeture du disjoncteur.
On voit que le système de protection décrit dans ce qui précède ne peut pas servir quand le circuit à protéger est sous tension et que le neutre de la source est à la terre, car le circuit de protection ne peut pas faire la discrimination entre cette mise à la terre et un défaut en- traînant une mise à la terre. Il est possible d'utiliser les systèmes préeé- dents, lorsque-le neutre est mis à la terre par une résistance ou une impé-
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dance, mais il se produirait une perte de sensibilité, car un défaut ne fait alors qu'augmenter le courant circulant déjà dans le circuit du relais R.
Dans une variante du dispositif de protection conforme à l'inven- tion, les systèmes ci-dessus sont prévus pour fonctionner quand le circuit à protéger n'est pas sous tension, et des moyens auxiliaires sont prévus pour détecter les défauts, quand le circuit est sous tension. Ces moyens peuvent être un de ceux bien connus, qui protègent contre les mises à la terre, quand le neutre est lui-même mis à la terre.
On peut par exemple, insérer des dispositifs à surcharge dans chaque phase et prévus de telle sorte qu'en fonctionnant, ils ouvrent le circuit de commande du disjoncteur. En variante, on peut utiliser des sys- tèmes connus à transformateur d'équilibre à noyau.
Un système de protection conforme à l'invention est représenté figure 8 avec neutre à la terre.
Le schéma ressemble à celui de-la figure 7, sauf en ce qu'un transformateur d'équilibre T à noyau est insérer entre le disjoncteur et le moteur M. Un-relais P est connecté à l'enroulement de sortie de T et com- porte des contacts Pl normalement fermés, disposés dans le circuit de la bobine C; de cette façon, si l'équilibre est rompu du fait d'une mise à la terre, pendant que l'installation est sous tension, les contacts Pl s'ou- vrent, coupant le circuit de la bobine C et faisant ouvrint les contacts C3.
De même que dans la figure 7, les contacts C1 se ferment quand les contacts C3 s'ouvrent, mais dans la présente variante, ils fonction- nent de manière à connecter, avec le circuit à protéger, le circuit indi- cateur de défauts comprenant le relais R et la source 6.
L'une quelconque des variantes de ce circuit indicateur des fi- gures 2 à 7 peut être utilisé.
Le transformateur T assure donc la protection quand le circuit à protéger est sous tension, alors que le circuit comportant le relais R et la source 6 assure la protection quand le circuit à protéger n'eat pas sous tension.
La figure 9 représente une variante de la figure 8. Dans ce cas, le transformateur T est circulaire, ce qui convient mieux lorsqu'une plus grande sensibilité est nécessaire, car il présente une bonne stabilité lors d'un défaut. L'enroulement de sortie du transformateur est connecté au pont de redresseurs 14, de sorte-que le relais P peut fonctionner en courant continu. Une résistance L5 en série et une résistance non linéaire 16 sont prévues- pour limiter les-pointes de tension sur le redresseur 14, s'il sur- vient un défaut important.
Le circuit détectant la faute est essentiellement le même que ce- lui de la figure 5.
Les systèmes des figures 8 & 9 peuvent être simplifiés comme re- présenté figure 10, en ce sens que les relais R & P des figures 8 & 9 sont remplacés par un seul et même relais RP. Le fonctionnement est identique- ment le même.
La figure Il représente- un dispositif complet de protection, ba- sé sur les caractéristiques des figures 8 & 10, et comportant un système con- nu de démarrage à distance dû-moteur M.
Le circuit détecteur des mises à la terre est le même que celui de la figure 10. Toutefois la source 6, qui peut fournir une tension d'en- viron 50 V au relais RP, et les redresseurs en étoile 8, qui fournissent une tension inférieure,7,5 V environ, envoient du courant à un dispositif de démarrage à distance.
Lorsque l'interrupteur 20 est mis en position D de démarrage, le courant circulant dans ce circuit alimente le relais S'qui ferme les con- tacts normalement ouverts SI dans le circuit de la bobine C. Les contacts
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C3 se ferment, alimentent le moteur M et les contacts Gl s'ouvrent. Si un défaut se produit sans ces conditions, le courant, fourni par le secondai- re du transformateur T, traverse le redresseur 14 et le relais RP, ce qui fait ouvrir les contacts normalement fermés RPl, et fermer les contacts nor- malement ouverts RP2, ce qui fait allumer une lampe L de signalisation.
L'ouverture des contacts RP1 désexcite le relais S, dont les con- tacts Sl s'ouvrent et coupent le courant dans la bobine C du disjoncteur.
Les contacts C3 s'ouvrent alors, ce qui déconnecte le moteur M, et les con- tacts Cl se-ferment, ce qui connecte alors le système à protéger avec le re- lais RP et la source 6, par les redresseurs en étoile 8. Le courant circu- le-ra dans ce circuit aussi longtemps que le défaut persistera, de telle sorte que les contacts RP1 ne peuvent plus se refermer.
De même manière, si un défaut se produit lorsque le circuit à protéger n'est pas sous tension, le courant traversant les redresseurs 8, le relais RP et le défaut fera ouvrir les contacts RPl, de telle sorte que le circuit du relais S ne peut pas être fermé pour alimenter'la bobine C.
Le système assure donc la protection désirée, que le circuit soit ou non sous tension.
Dans quelques cas, il est préférable que les contacts 10 de la fig. 4, ou les contacts Cl des figures 7 à 11, qui peuvent être constitués par des contacts de retour du disjoncteur, soient prévus pour se fermer un peu après que les contacts principaux se sont ouverts, quand ces contacts n'ont plus d'arc jaillissant entre eux et que toute force électromotrice pro- venant du moteur a disparu. Ces contacts peuvent alors être commandés en va- riante, au moyen d'un relais différé, dont la bobine d'excitation est insé- rée dans le -circuit de la bobine C de commande du disjoncteur.
Bien qu'on ait décrit et représenté quelques variantes préférées de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limi- ter à ces formes particulières données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes u- tilisant les mêmes moyens techniques et ayant même objet que les disposi- tions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'in- vention.
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IMPROVEMENTS TO THE DEVICES FOR PROTECTION AGAINST BETS
TO THE EARTH OF POLYPHASE ELECTRIC CIRCUITS.
The object of the present invention is to improve devices for protection against losses to earth, in polyphase electric circuits.
The circuits to be protected may include cables, control mechanisms, motors, transformers or other electrical devices normally insulated from the earth; these devices are normally connected to a source of energy, by means of a circuit breaker, a contactor or the like, intended to operate by the excitation or de-energization of a control coil.
In such installations, it is known that the circuits are protected when they are energized, so that earthing causes the circuit breaker to open immediately. Such protection devices comprise a core balance transformer, the output winding of which is connected to the winding of a relay, which controls contacts inserted in the circuit of the control coil of the circuit breaker. It is also known to arrange that, following an opening of the circuit breaker, caused by a fault, this circuit breaker cannot be closed as long as the fault persists.
It is however important, especially when it comes to the protection of machinery in mines and other installations working under difficult conditions, to obtain that, if a fault occurs while the installation is not not switched on, it is impossible to close the circuit breaker. '
The present invention ,. applicable both to energy sources with or without earthed neutral, has for object a protective device which operates not only to disconnect the circuit to be protected from the energy source, in the event of a fault when is energized, and to keep the circuit disconnected as long as the fault persists, but still to prevent
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energizing the circuit at the source, when a fault has occurred while the circuit was not energized.
In accordance with the present invention, in a protective device against earthing, in an installation with an insulated neutral wire, the winding of a relay is connected in series with a local source of current connected. between the earth and the center of the star of a system of impedances or rectifiers, connected in star to the conductors of the circuit to be protected, this relay being intended to control the connection of said circuit with the energy source, in such a way that, if current flows through the relay winding when the circuit is energized, the relay operates and disconnects the circuit from the source, while if current flows through the relay when the circuit to be protected does not is not energized, the relay prevents reconnection of the circuit at the source.
It will be noted that, in this device, if a fault occurs when the circuit is not energized, a circuit is established between the current source, the relay winding, the star impedances, the circuit to be protected. default, and comes back? the source by the earth. The current flowing through this circuit depends on the resistance of the fault, but, by a judicious choice of the sensitivity of the relay and the voltage of the local current source, faults with a high resistance can be detected.
If the fault occurs when the circuit to be protected is energized, the relay winding and the current source are connected in series with the fault resistance, across one of the star impedances. , so that the circuit is subjected to the full voltage of the network and the relay then operates.
Star-connected impedances can be resistors, inductors or capacitors, but in some cases it is preferable to use unidirectional conductors, for example dry rectifiers, instead of impedances, since such devices do not introduce appreciable impedance into the relay circuit, and, all other things being equal, faults with even higher resistance can be detected.
If a fault occurs when the circuit to be protected is live, too much current may tend to flow through the relay winding, in particular, when using star-connected rectifiers. To avoid this drawback, an impedance is connected in series with the winding of the relay, when the circuit to be protected is under voltage, this impedance being disconnected when the circuit to be protected is no longer under voltage. For example, when a circuit breaker is used to connect the source and the circuit to be protected, this circuit breaker may include two additional contacts which close by short-circuiting said impedance when the main contacts open.
The local current source can advantageously be constituted by the secondary of a step-down transformer, the primary of which is connected to the energy source. If desired, the output current of this transformer can be rectified, so as to operate the relay in direct current.
With the device as described above, it can be seen that it cannot be used to detect faults when the circuit to be protected is energized, if the energy source has its neutral to earth, because this ter- re would play the role of a defect.
In this case, and in accordance with a variant of the invention, a device similar to that described above is used when the circuit to be protected is not under voltage, and additional means are provided to ensure the protection of the circuit, when it is powered on. Such means can be constituted by overload devices, inserted in each phase of the circuit to be protected. Alternatively, one could use, as known, a core balance transformer.
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In these latter embodiments of the invention, the part of the device which provides protection, when the circuit is not energized, is rendered inoperative when the circuit is energized. For this purpose, contacts can be inserted into the circuit of the relay winding and the local source, these contacts being closed when the circuit to be protected is not energized, and being open when this circuit is energized. Such contacts can be constituted by return contacts of the general circuit breaker, or they can be controlled by a relay whose control winding is inserted in the circuit of the control coil of the circuit breaker.
According to this last variant, the relay which is inserted in circuit with the local source and which provides protection when the circuit to be protected is not energized, can also serve as a relay, actuated by the core balance transformer. , which provides protection when the circuit to be protected is under voltage,
The invention will moreover be clearly understood by referring to the following description and to the drawings which accompany it by way of nonlimiting examples and in which: FIG. 1 represents a protection device of known type, used in a polyphase with isolated neutral system.
FIGS. 2 to 6 represent various variants of protection devices in accordance with the invention, which can be used in polyphase circuits with isolated neutral.
- Figure 7 shows a complete protection system in a polyphase system with isolated neutral.
- Figure 8 shows a protection device according to the invention in a polyphase system, with a neutral earthed.
- Figures 9 & 10 are variants thereof, and - Figure 11 shows a complete protection system in a polyphase system with earthed neutral, in accordance with the invention.
Referring to fig. 1, we see that the circuit to be protected comprises lines 1, connected to an energy source 2 by a circuit breaker 3. The source has its isolated neutral and an artificial neutral is created in the circuit to be protected by inductors 4 connected in star. An R relay is connected between the artificial neutral and the earth.
If a fault occurs between one of lines 1 and earth, when these lines are live, the relay is connected in series with the fault resistance, across one of the inductors, and the passage of current causes the relay to operate, either to signal the presence of the fault, or to close a circuit controlling the opening of the circuit breaker - 3. It can be seen that this known device cannot operate by itself to keep the circuit breaker open as long as the fault persists, and it cannot prevent the closing of the circuit breaker either, if a fault has occurred while the circuit to be protected was not energized.
On the contrary, these last characteristics are satisfied, in accordance with the invention, in the variant of FIG. 2.
In this case, applicable to an isolated neutral system, 5 impedances (resistors, inductors or capacitors) are connected in star on lines 1, and a relay R is connected between the center of the star and a source. local current, for example the secondary 6 of a transformer 7, the primary of which is supplied by an appropriate AC source.
When, in such a device, the circuit breaker 3 is open, it can be seen that if a fault occurs between one of the phases and the earth, current will flow from the source 6 in the circuit comprising the relay
R, the interested branch of impedances 5, line 1 and the fault. The resulting operation of the relay can be provided to open con-
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switches in the control circuit of circuit breaker 3, so that the latter cannot be closed as long as the fault persists. If a fault occurs when the circuit to be protected is energized, the device operates as in figure 1.
As shown in fig. 3, the star impedances 5 have been replaced by rectifiers 8 connected in star. This device has certain advantages over that of FIG. 2, because as the rectifiers do not produce any appreciable impedance in the circuit of the relay R, all things being equal, moreover, faults having a resistance can be detected. higher, and thus avoid greater energy losses, than if impedances had been used.
It will be noted that the center of the star of the rectifiers is not at a neutral potential, but that it will be positive or negative, depending on the direction of their connection, so that if a fault occurs when the circuit to be protected is energized, the relay will be connected to the terminals of a rectified current source.
To limit the current flowing through the relay R, when a fault occurs when the circuit is live, it is preferable (figure 4) to insert in the relay circuit, an impedance 9, short-circuitable by the contacts 10, when the circuit to be protected is no longer under voltage.
Preferably, these contacts 10 are arranged on the circuit breaker 3; they are open when the circuit breaker is closed; they are closed when the circuit breaker is open.
The devices of FIGS. 5 & 6 make it possible to increase the sensitivity of the protection device.
In figure 5, the output current of the source 6 is rectified by means of bridge rectifiers, the direct current output of which is inserted in series between the. R relay and earth. In figure 6, the relay R is shunted by a rectifier 13.
Figure 7 shows a protection assembly in accordance with figures 3, 4 & 6, to protect an M.
This motor is connected to the energy source by the C3 contacts of a circuit breaker, and a disconnector I. In normal operation, after the disconnector has been closed, the motor may be started by the operation of a start switch D, which closes a circuit comprising: the normally closed contacts of the stop switch Rl, the normally closed contacts R, and the control coil C of the. circuit breaker, this circuit being included between two phases of the main line. The circuit breaker closes and, at the same time, the normally open contacts C2 close, to short circuit D, and the normally closed contacts C1 open to insert resistor 9 into the circuit of relay R.
The motor M being thus supplied, if an earthing occurs, the current flowing through the relay opens its contacts Rl, which opens the circuit of the coil C of the circuit breaker, which opens its contacts C2 and C3, and close CI contacts. ' As long as the fault persists, the current flowing in the relay and the fault maintains the opening of the contacts Rl, which makes it impossible to supply the coil G and the closing of the contacts C3 of the circuit breaker.
Likewise, when the system is not powered up and a fault has occurred, when the disconnector I is closed, the current from source 6 will flow through this fault and the relay R, whose contacts Rl are will open, preventing the circuit breaker from closing.
It can be seen that the protection system described in the above cannot be used when the circuit to be protected is energized and the source neutral is earthed, because the protection circuit cannot discriminate between this setting. earth and a fault resulting in earthing. It is possible to use the previous systems, when the neutral is earthed by a resistor or an impedance.
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dance, but a loss of sensitivity would occur, because a fault then only increases the current already flowing in the circuit of relay R.
In a variant of the protection device according to the invention, the above systems are designed to operate when the circuit to be protected is not energized, and auxiliary means are provided to detect faults when the circuit is on. These means can be one of those well known, which protect against earthing, when the neutral itself is earthed.
For example, overload devices can be inserted in each phase and provided in such a way that when operating, they open the circuit breaker control circuit. Alternatively, known core balance transformer systems can be used.
A protection system according to the invention is represented in FIG. 8 with neutral to the earth.
The diagram resembles that of figure 7, except in that a T core balance transformer is inserted between the circuit breaker and the motor M. A-relay P is connected to the output winding of T and com - carries contacts Pl normally closed, arranged in the circuit of coil C; in this way, if the equilibrium is broken due to earthing, while the installation is energized, the contacts Pl open, cutting the circuit of coil C and opening the contacts. C3.
As in figure 7, the contacts C1 close when the contacts C3 open, but in the present variant, they function in such a way as to connect, with the circuit to be protected, the fault indicating circuit comprising relay R and source 6.
Any of the variations of this indicator circuit of Figures 2 to 7 can be used.
The transformer T therefore provides protection when the circuit to be protected is energized, while the circuit comprising the relay R and the source 6 provides protection when the circuit to be protected is not energized.
FIG. 9 represents a variant of FIG. 8. In this case, the transformer T is circular, which is better suited when greater sensitivity is required, since it has good stability during a fault. The output winding of the transformer is connected to the rectifier bridge 14, so that the relay P can operate in direct current. A resistor L5 in series and a nonlinear resistor 16 are provided to limit the voltage spikes on the rectifier 14, if a major fault occurs.
The circuit detecting the fault is essentially the same as that of figure 5.
The systems of Figures 8 & 9 can be simplified as shown in Figure 10, in that the R & P relays of Figures 8 & 9 are replaced by one and the same RP relay. The operation is the same.
Figure II represents a complete protection device, based on the characteristics of figures 8 & 10, and comprising a known remote starting system of the engine M.
The earthing detection circuit is the same as that in figure 10. However, the source 6, which can supply a voltage of about 50 V to the RP relay, and the star rectifiers 8, which supply a voltage. lower, about 7.5 V, sends current to a remote starting device.
When switch 20 is placed in the D start position, the current flowing in this circuit supplies the relay S which closes the normally open contacts SI in the circuit of coil C. The contacts
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C3 close, supply the motor M and the contacts Gl open. If a fault occurs without these conditions, the current, supplied by the second of transformer T, passes through rectifier 14 and relay RP, which opens the normally closed contacts RPl, and closes the normally open contacts RP2. , which causes a signal lamp L to light.
The opening of the contacts RP1 de-energizes the relay S, whose contacts Sl open and cut off the current in the coil C of the circuit breaker.
The C3 contacts then open, which disconnects the motor M, and the C1 contacts close, which then connects the system to be protected with the RP relay and the source 6, via the star rectifiers 8 The current will flow in this circuit as long as the fault persists, so that the contacts RP1 can no longer close.
Likewise, if a fault occurs when the circuit to be protected is not energized, the current flowing through the rectifiers 8, the relay RP and the fault will cause the contacts RPl to open, so that the circuit of the relay S does not cannot be closed to power coil C.
The system therefore provides the desired protection whether or not the circuit is energized.
In some cases, it is preferable that the contacts 10 of FIG. 4, or the contacts C1 of FIGS. 7 to 11, which can be constituted by return contacts of the circuit breaker, are provided to close a little after the main contacts have opened, when these contacts no longer have an arc. spurting out between them and all electromotive force from the motor has disappeared. These contacts can then be controlled alternately, by means of a delayed relay, the excitation coil of which is inserted into the circuit of the circuit breaker control coil C.
Although some preferred variant embodiments of the invention have been described and shown, it is obvious that we do not wish to limit ourselves to these particular forms given simply by way of example and without any restrictive character and that, consequently, all the variants using the same technical means and having the same object as the arrangements indicated above would come within the scope of the invention as they do.