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DISPOSITIF-PERFECTIONNE,DE PROTECTION GONTRE LES PERTES -A LA TERRE,-POUR MACHINES DYNAMO-ELECTRIQUES A GOURANT ALTERNATIF POLYPHASE ET AUTRES
APPAREILS.
L'invention est relative à des perfectionnements apportés aux systèmes de protection contre les pertes à la terre, utilisés avec des machi- nes dynamo-électriques à courant alternatif polyphasé et autres appareils, et concerne plus particulièrement un système de protection'du type comportant un transformateur compensateur à noyau utilisé avec les machines destinées aux mines.
Un système de protection contre-les pertes à la terre suivant l' invention comporte un contacteur,un transformateur compensateur à noyau monté dans le circuit protégé entre le contacteur et la machine alimentée, et une valve-relais électronique branchée sur la bobine de commande du contacteur cette valve-relais électronique et un enroulement .secondaire du transforma- teur formant un circuit polarisant.
Le dispositif électronique peut comprendre au moins une valve à l'atmosphère gazeuse, par exemple une triode à atmosphère gazeuse, ou un thy- ratron.
Le circuit à protéger est ainsi commandé par le contacteur et branché par exemple sur une canalisation à courant alternatif triphasé alimen- tée par un transformateur de réseau, le point neutre du secondaire duquel est mis à la terre, soit directement soit à travers une résistance ou impédance.
L'enroulement primaire d'un troisième transformateur est relié au secteur en amont du contacteur, et ce transformateur à deux enroulements secondaires. L'un de ces enroulements secondaires fait partie d'un circuit comprenant la terre, la bobine de commande du contacteurs, les contacts d'un relais de commande, et l'ande de la valve. La cathode de la valve est mise à la terre.- La tension d'anode est telle,que lorsque les contacts du relais de commande sont fermés,9' la valve fonctionne comme redresseur à une alternan- ce et envoie du'courant dans la bobine de commande du contacteur, ce qui fait fermer celui-ci.
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Le contacteur étant fermé l'enroulement secondaire du transfor- mateur compensateur à noyau est connecté au circuit de polarisation; ledit enroulement étant mis en série avec un point de mise à la terre, un inverseur commandé par le contacteur et s'ouvrant et se fermant avec lui, un redres- seur à une alternance, et la grille de la valve. Un condensateur est monté en- tre la grille et la terre, et une forte résistance est connectée en parallèle avec le condensateur.
Une extrémité de l'enroulement secondaire du troisième transforma- teur peut être connectée au circuit de polarisation à travers un second con- tact de l'inverseur, ce contact étant ouvert lorsque le contacteur est fermé et fermé lorsque le contacteur est ouvert. L'autre extrémité de cet enroule- ment secondaire peut être connectée à travers l'un des conducteurs du circuit principal, et le défaut d'isolement, à la terre.
Lorsqu'en service une perte à la terre se produit dans un des conducteurs du circuit principal protégé, un courant de perte passe dans ce conducteur et retourne à travers la terre au point neutre du transformateur de réseau. L'équilibre du transformateur compensateur à noyau est ainsi dé- truit et un potentiel alternatif est induit dans son enroulement secondaire.
Ce potentiel, qui agit à travers l'inverseur et le redresseur, charge le con- densateur, qui maintient ensuite sa charge pendant un temps suffisant pour compenser toute différence de phase entre le potentiel induit dans l'enroule- ment secondaire du transformateur compensateur à noyau et le potentiel anode- cathode de la valve. Ce temps est suffisant également pour couvrir la pério- de de fonctionnement de l'inverseur lorsque le contacteur fonctionne comme ex- pliqué ci-après. Le potentiel aux bornes du condensateur agit comme tension négative de polarisation sur la grille de la valve, et lorsque cette tension de polarisation atteint une valeur suffisamment élevée la valve ne laisse plus passer le courant, et comme de ce fait la bobine de commande du contac- teur est désexcitée, le contacteur s'ouvre.
Avec l'ouverture du contacteur l'inverseur ouvre le circuit de l'enroulement secondaire du transformateur compensateur à noyau, et connecte directement ou indirectement le circuit de polarisation au deuxième enroulement secondaire du troisième transformateur, ce qui a pour effet, aussi longtemps que la perte à la terre persiste,de maintenir le condensateur en état de charge et par suite la valve en état po- larisé et non conducteur.
Selon une variante, aussi longtemps que la perte à la terre per- siste, un courant de circulation passe par l'un des enroulements primaires du transformateur compensateur à noyau en provoquant ainsi un déséquilibre et induisant un potentiel dans l'enroulement secondaire de ce transformateur.
Ce potentiel induit étant appliqué aux bornes du condensateur maintient la tension de polarisation de la grille et empêche la valve de laisser passer le courant jusqu'à ce que la perte à la terre soit supprimée,
Au dessin donné uniquement à titre d'exemple, les figs. 1 et 2 sont des schémas de montage usuels montrant Inapplication des deux variantes du système de protection contre les pertes à la terre suivant l'invention.
D'après l'exemple représenté à la fig. 1 le système de protec- tion contre les pertes à la terre suivant l'invention comporte un contacteur 1, un transformateur compensateur à noyau 2 intercalé dans le circuit protégé entre le contacteur 1 et le circuit alimenté, et un dispositif comportant une valve-relais électronique 4 alimentant la bobine de commande 5 du contacteur 1. La grille de la valve 4 et' un enroulement secondaire 6 du transformateur 2 constituent un circuit de polarisation. Le dispositif formé par la valve 4 peut comprendre au moins une valve à atmosphère gazeuse, par exemple une tri- ode à atmosphère gazeuse, ou un thyratron.
Le circuit à protéger est ainsi placé sous le contrôle du contac- teur 1, et est branché par exemple sur une canalisation de distribution de courant alternatif triphasé alimentée par un transformateur de réseau 7 dont le point neutre secondaire est mis à la terre, soit directement, soit à tra- vers une résistance ou une impédance.
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Un transformateur 8 est connecté par son-enroulement primaire 11 à la canalisation principale en amontdu contacteur 1, et comprend deux en- roulements secondaires 9, 10. L'enroulement secondaire 9 fait partie d'un circuit comprenant un point de mise à la terre, la bobine de commande 5 du contacteur, les contacts d'un relais de commande 12, et l'anode de la valve 4.La cathode de la valve 4 est mise à la terre.La tension d'anode est telle que lorsque le relais de commande 12 est fermé, la valve 4 fonctionne comme redresseur à une alternance et envoie du courant dans la bobine de commande 5 du contacteur, de sorte que le contacteur se ferme.
Le contacteur 1 étant fermé, comme indiquée l'enroulement secon- daire 6 du transformateur compensateur à noyau 2 est connecté au circuit de polarisation, 1?enroulement 6 étant mis en série avec un point de mise à la terre, un redresseur à une alternance 14, un inverseur 13 commandé par le contacteur 1 et s'ouvrant et se fermant avec lui,, sous l'action de la grille de la valve 4.
Un condensateur 15 est monté entre la grille et la terre, et une forte résistance 16 est mise en parallèle avec le condensateur. Un interrup- teur 17 commandé par le contacteur 1 se ferme lorsque le contacteur s'ouvre et connecte l'un des conducteurs de la ligne à une extrémité de l'enroulement 10, dont l'autre extrémité est mise à la terre à travers un potentiomètre 18:
lorsque le contacteur s'ouvre l'inverseur 13 déconnecte 1-'enroulement 6 et le redresseur 14 du circuit de polarisation et y branche à leur place le po- tentiomètre 18 et le redresseur 19
Lorsque en cours de service une perte à la terre x se produit sur l'un des conducteurs du circuit principal protégé., un courant de porta passe dans ce conducteur et retourne par la terre au point neutre du transfor- mateur de réseau.
L'équilibre du transformateur compensateur à noyau est ain- si détruit et un potentiel alternatif est induit dans l'enroulement 60 Ce po- tentiel à travers le commutateur 13 et le redresseur 14, charge le condensa- teur 15,qui maintient ensuite sa charge pendant un temps suffisant pour com- penser toute différence de phase entre le potentiel induit dans l'enroulement 6 et le potentiel cathode-anode de la valve 4.
Ce temps est également suffi- sant pour couvrir la période de fonctionnement du commutateur 13 lorsque le contacteur s'ouvre comme expliqué ci-après. Le potentiel aux bornes du con- densateur 15 agit comme tension de polarisation négative sur la grille de la valve, et lorsque la polarisation atteint une valeur suffisante, la valve ne laisse plus passer le courante et la bobine 5 étant ainsi désexcitée, le contacteur s'ouvre.
Avec l'ouverture du contacteur l'interrupteur 17 se ferme et connecte ainsi 19 enroulement 10 à 1?un des conducteurs de la ligne et l' inverseur 13 déconnecte 1-'enroulement 6 et le redresseur 14 du circuit de po- larisation et branche à leur place le potentiomètre 18 et le redresseur 19; par suite l'enroulement 10 fait passer un courant à travers le point de perte x et le potentiomètre 18, créant ainsi une tension entre les bornes du po- tentiomètre 18,ce qui maintient la polarisation sur la grille de la valve 4.
Dans la variante suivant la fige 2, l'inverseur est supprimé et l'enroulement 6 est connecté de manière permanente au circuit de polarisation.
On peut constater qu'aussi longtemps que persiste la perte à la terreun courant de circulation passe dans un enroulement primaire du trans- formateur compensateur à noyau, de sorte que la valve 4 est empêchée de lais- ser passer du courant jusuq'à ce que la perte soit supprimée.
Bien que dans les deux variantes du dispositif de coupure décrite s ci-dessus un seul conducteur de la ligne soit utilisé comme connexion dans le circuit de coupure, le déclenchement se produit de la même manière en cas de perte sur l'un ou l'autre des autres conducteurs, du fait que ces conduc- teurs sont reliés entre eux à travers les enroulements de la machine alimentée.
La forte résistance 16 permet au condensateur 15 de se décharger dès que les conditions normales sont rétablies. Au lieu d'une forte résistance on peut utiliser un interrupteur réenclenchable à la main.
Une lampe,ou autre dispositif témoin, peut être montée dans le cir-
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cuit de coupure pour signaler le déclenchement provoqué par une perte à la terrea La lame témoin peut être commandée électroniquement.
Pour obtenir le redressement des deux alternances dans le cir- cuit de la bobine de commande du contacteur le dispositif de valve-relais peut être muni de deux triodes ou autres valves à atmosphère gazeuse.
Il est facile de comprendre que le système suivant l'invention entre en action pour un courant de perte bien plus faible et plus rapidement que tout autre système utilisant un relais électro-magnétique dans le cir- cuit de déclenchement du contacteur.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution représentés décrits, qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples.
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PERFECTED DEVICE, FOR PROTECTION AGAINST EARTH LOSSES, -FOR DYNAMO-ELECTRIC MACHINES WITH POLYPHASE ALTERNATIVE GOURMET AND OTHERS
DEVICES.
The invention relates to improvements made to protection systems against losses to earth, used with polyphase alternating current dynamo-electric machines and other devices, and relates more particularly to a protection system of the type comprising a Core compensating transformer used with mining machinery.
An earth loss protection system according to the invention comprises a contactor, a core compensating transformer mounted in the protected circuit between the contactor and the machine supplied, and an electronic relay valve connected to the control coil of the device. contactor this electronic relay valve and a secondary winding of the transformer forming a polarizing circuit.
The electronic device can comprise at least one valve to the gas atmosphere, for example a triode in a gas atmosphere, or a thyratron.
The circuit to be protected is thus controlled by the contactor and connected, for example, to a three-phase alternating current pipe supplied by a network transformer, the neutral point of the secondary of which is earthed, either directly or through a resistor or impedance.
The primary winding of a third transformer is connected to the mains upstream of the contactor, and this transformer has two secondary windings. One of these secondary windings is part of a circuit comprising the earth, the contactor control coil, the contacts of a control relay, and the valve ander. The cathode of the valve is earthed. - The anode voltage is such that when the control relay contacts are closed, the valve operates as an alternating rectifier and sends current to the circuit. contactor control coil, which closes the contactor.
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With the contactor closed, the secondary winding of the core compensating transformer is connected to the bias circuit; said winding being placed in series with an earthing point, an inverter controlled by the contactor and opening and closing with it, a rectifier in half-wave, and the gate of the valve. A capacitor is mounted between the grid and the earth, and a strong resistor is connected in parallel with the capacitor.
One end of the secondary winding of the third transformer can be connected to the bias circuit through a second contact of the inverter, this contact being open when the contactor is closed and closed when the contactor is open. The other end of this secondary winding can be connected through one of the main circuit conductors, and the insulation fault, to earth.
When in service a loss to earth occurs in one of the conductors of the protected main circuit, a loss current flows in this conductor and returns through the earth to the neutral point of the network transformer. The equilibrium of the core compensating transformer is thus destroyed and an alternating potential is induced in its secondary winding.
This potential, which acts through the inverter and rectifier, charges the capacitor, which then maintains its charge for a sufficient time to compensate for any phase difference between the potential induced in the secondary winding of the compensating transformer at core and anode-cathode potential of the valve. This time is also sufficient to cover the period of operation of the inverter when the contactor operates as explained below. The potential at the terminals of the capacitor acts as a negative bias voltage on the gate of the valve, and when this bias voltage reaches a sufficiently high value the valve no longer lets the current flow, and as a result the control coil of the contact. - tor is de-energized, the contactor opens.
With the opening of the contactor the inverter opens the circuit of the secondary winding of the core compensating transformer, and directly or indirectly connects the bias circuit to the second secondary winding of the third transformer, which has the effect, as long as the loss to earth persists, to keep the capacitor in a charged state and consequently the valve in a polarized and non-conductive state.
According to a variant, as long as the loss to earth persists, a circulating current passes through one of the primary windings of the core compensating transformer, thus causing an imbalance and inducing a potential in the secondary winding of this transformer. .
This induced potential being applied to the terminals of the capacitor maintains the bias voltage of the gate and prevents the valve from letting the current flow until the loss to earth is removed,
In the drawing given only by way of example, figs. 1 and 2 are usual circuit diagrams showing the application of the two variants of the protection system against earth losses according to the invention.
According to the example shown in FIG. 1 the protection system against earth losses according to the invention comprises a contactor 1, a core compensating transformer 2 interposed in the circuit protected between the contactor 1 and the supplied circuit, and a device comprising a relay valve electronics 4 supplying the control coil 5 of the contactor 1. The gate of the valve 4 and a secondary winding 6 of the transformer 2 constitute a bias circuit. The device formed by the valve 4 can comprise at least one gas atmosphere valve, for example a gas atmosphere triode, or a thyratron.
The circuit to be protected is thus placed under the control of contactor 1, and is connected, for example, to a three-phase alternating current distribution pipe supplied by a network transformer 7 whose secondary neutral point is earthed, or directly , either through a resistance or an impedance.
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A transformer 8 is connected by its primary winding 11 to the main pipe upstream of the contactor 1, and comprises two secondary windings 9, 10. The secondary winding 9 is part of a circuit comprising an earth point. , the control coil 5 of the contactor, the contacts of a control relay 12, and the anode of the valve 4 The cathode of the valve 4 is earthed The anode voltage is such that when the Control relay 12 is closed, the valve 4 operates as a half-wave rectifier and sends current to the control coil 5 of the contactor, so that the contactor closes.
With contactor 1 closed, as shown the secondary winding 6 of the core compensating transformer 2 is connected to the bias circuit, with 1? Winding 6 being put in series with a ground point, a half-wave rectifier. 14, an inverter 13 controlled by the contactor 1 and opening and closing with it, under the action of the gate of the valve 4.
A capacitor 15 is mounted between the grid and the earth, and a strong resistor 16 is put in parallel with the capacitor. A switch 17 controlled by the contactor 1 closes when the contactor opens and connects one of the conductors of the line to one end of the winding 10, the other end of which is earthed through a potentiometer 18:
when the contactor opens the inverter 13 disconnects the winding 6 and the rectifier 14 from the bias circuit and connects therein in their place the potentiometer 18 and the rectifier 19
When, during operation, a loss to earth x occurs on one of the conductors of the protected main circuit., A current from porta flows through this conductor and returns through the earth to the neutral point of the network transformer.
The balance of the core compensating transformer is thus destroyed and an alternating potential is induced in the winding 60 This potential through the switch 13 and the rectifier 14, charges the capacitor 15, which then maintains its charge. for a time sufficient to compensate for any phase difference between the potential induced in winding 6 and the cathode-anode potential of valve 4.
This time is also sufficient to cover the period of operation of the switch 13 when the contactor opens as explained below. The potential at the terminals of capacitor 15 acts as a negative bias voltage on the gate of the valve, and when the bias reaches a sufficient value, the valve no longer lets the current flow and the coil 5 is thus de-energized, the contactor s 'opens.
With the opening of the contactor the switch 17 closes and thus connects 19 winding 10 to one of the conductors of the line and the inverter 13 disconnects the winding 6 and the rectifier 14 from the polarization circuit and switches on. in their place the potentiometer 18 and the rectifier 19; therefore winding 10 causes current to pass through loss point x and potentiometer 18, thereby creating a voltage across the terminals of potentiometer 18, which maintains the bias on the gate of valve 4.
In the variant according to figure 2, the inverter is omitted and the winding 6 is permanently connected to the bias circuit.
It can be seen that as long as the loss to earth persists a circulating current passes through a primary winding of the core compensating transformer, so that the valve 4 is prevented from allowing current to flow until the loss is removed.
Although in the two variants of the breaking device described above only one conductor of the line is used as a connection in the breaking circuit, tripping occurs in the same way in the event of a loss on one or the other. other of the other conductors, because these conductors are interconnected through the windings of the machine supplied.
The high resistance 16 allows the capacitor 15 to discharge as soon as normal conditions are restored. Instead of a strong resistance, a manually reset switch can be used.
A lamp, or other indicating device, can be mounted in the circuit.
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cut-off to signal the trip caused by a loss to the ground.The indicator blade can be controlled electronically.
To obtain rectification of the two half-waves in the circuit of the contactor control coil, the relay-valve device can be fitted with two triodes or other gaseous atmosphere valves.
It is easy to understand that the system according to the invention kicks in at a much lower loss current and faster than any other system using an electromagnetic relay in the trip circuit of the contactor.
Of course, the invention is not limited to the embodiments shown described, which have been chosen only as examples.