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La présente invention se rapporte aux dispositifs de commande électro-magnétique du type comportant un circuit agissant soit comme inducteur soit comme induit sur un élément moteur électro-magnétique de course angulaire ou rectiligne limitée. Des exemples de tels circuits sont l'enroulement d'excitation d'un électro-aimant ou encore l'induit d'un moteur à excitation indépendante, ou dont l'inducteur est constitué par un aimant permanent.
L'invention concerne, plus particulièrement, les commandes électro-magnétiques de ce type destinées à être
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alimentées en courant continu.
Si l'on utilise toute la puissance d'une source de courant continu pour l'alimentation d'une telle commande électro-magnétique, 'on pourra obtenir une puissance de cette commande d'autant plus grande que sa résistance ohmique sera moins élevée.
Or, dans certaines applications, il est essentiel de pouvoir disposer de commandes électro-magnétiques extrêmement rapides et par conséquent très puissantes. Il en est ainsi notamment dans la commande des disjoncteurs à haute tension où le délai de réponse de la commande électro-magnétique vient s'ajouter à celui des mécanismes d'exécution, alors que la rapidité de transmission d'un ordre doit être aussi.grande que possible (par exemple de l'ordre du millième de seconde), notamment lorsqu'il s'agit d'un déclenchement sur court-circuit où les risques d'endommagement des installations et d'accidents mortels sont d'autant plus grands que le court-circuit persiste plus longtemps. -
On a donc intérêt, dans ces applications, à réduire la résistance ohmique du circuit électro-magnétique.
Cependant,' cette réduction diminue dans une mesure correspondante, la durée pendant laquelle le circuit peut supporter la tension-de la source sans donner lieu à un échauffement dangereux susceptible de le détruire. En effet, tout se passe dans un-tel circuit en fin de course de l'élément moteur comme dans l'enroulement d'un moteur électrique bloqué.
C'est pourquoi lorsque, par exemple, on désire réaliser un électro-aimant d'une certaine puissance, on
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prévoit dé.l'actionner au moyen d'un dispositif de commande fugitive tel qu'un boton-poussoir permettant d'envoyer dans l'électro-aimant une impulsion, d'excitation de durée limitée.
@ . Toutefois,' ces dispositifs ne permettent pas de prévoir exactement quelle sera la durée d'alimentation, puisque, par exemple, dans le cas d'une commande manuelle, l'opérateur peut appuyer plus ou moins longtemps sur le.. bouton-poussoir. De plus, il peut arriver qu'il actionne ce bouton à plusieurs reprises et à intervalles rapprochés.
Par ailleurs, il est humainement impossible de réaliser'. manuellement des temps d'émission très brefs (par.exemple de l'ordre du centième de seconde). Dans le cas où l'on désire utiliser des temps d'émission de cet ordre, il ,faut donc recourir à des mécanismes émetteurs plus ou moins complexes.et qui, dans une même installation, peuvent, avoir des constantes de temps différentes. Il faut donc prévoir des commandes électro-magnétiques capables de résister à la plus longue durée d'émission à prévoir. En fait, il restera d'ailleurs toujours un doute sur cette prévision et, de toute façon, certaines fausses manoeuvres ou incidents sur les mécanismes émetteurs risqueront tou- jours de détruire les commandes.
On est donc obligé pour limiter les risques de destruction des électro-aimants ou analogues, de prévoir une énorme marge de sécurité.
Par exemple, dans la commande de disjoncteurs à haute tension- on- utilise couramment actuellement des électro- aimants capables de supporter la tension d'excitation pendant une durée de l'ordre de 2" alors que la durée normale d'impulsion de commande n'est que de l'ordre de
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2/10" et que le.temps nécessaire à la mise en action du disjoncteur n'est que d'environ 2/100".
L'invention a pour objet un dispositif permettant d'assurer, en réponse à une émission d'ordre de durée quelconque, une alimentation de durée extrêmement brève et rigoureusement limitée, si longue.que soit la durée de ladite émission, du circuit d'une commande électro- magnétique telle que décrite ci-dessus.
Dans ces conditions, la résistance ohmique dudit circuit et la tension d'alimentation peuvent être choisies avec une marge de sécurité aussi réduite qu'on le désire, ce qui permet d'obtenir des commandes électro-magnétiques extrêmement puissantes et, partant, ultra-rapides.
Le dispositif suivant l'invention est essentielle- ment constitué par un relais dont le délai de réponse est égal au temps auquel on désire limiter l'alimentation du circuit.de la commande électro-magnétique, ledit relais commandant un rupteur interposé dans .ledit circuit, tandis qu'un contacteur permet d'appliquer simultanément la tension d'une source de courant électrique appropriée audit circuit et audit relais.
Dans ces conditions,, lorsqu'on émet un ordre en fermant le contacteur en question, le circuit de la commande électro-magnétique est tout d'abord alimenté en. parallèle @ avec le relais mais-,. après un très court instant égal au délai de réponse dudit relais, ledit circuit est inter- rompu par l'ouverture du rupteur que commande ledit relais.
A titre d'exemple spécifique et pour fixer les idées, on a pu ainsi réaliser des commandes électro-
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magnétiques fonctionnant en moins de 1/1000" et qui, si leur alimentation est interrompue après 1/100", ne donnent lieu pratiquement: à aucun échauffement nuisible. Or, en ce qui concerne le relais inhibiteur, il est facile d'obte nir un délai de réponse de l'ordre de 1/100", en utilisant un relais classique pouvant rester sous tension indéfiniment.
L'invention vise donc, par ailleurs, à titre de produit industriel nouveau, une commande électro-magnétique du genre comportant un circuit destiné à être alimenté par une tension continue qu'il ne peut supporter que pendant un temps très court, ledit'circuit étant contrôlé par un dispositif'd'alimentation fugitive de durée prédéterminée tel que décrit ci-dessus, dont le relais d'inhibition qui, lorsqu'il est alimenté par ladite tension en parallèle avec ledit circuit interrompt l'alimentation de ce dernier au bout d'un temps inférieur audit temps très court.-
Le dispositif suivant l'invention, en interrompant le circuit d'alimentation de la commande électro-magnétique tant que le relais d'inhibition est excité, offre encore un avantage essentiel, à savoir:
celui d'empêcher toute répétition de l'exécution d'un ordre si la-durée d'émission dudit ordre se prolonge et tant qu'un nouvel ordre n'est pas émis après annulation du précédent.
Dans un grand nombre de domaines, il arrive souvent qu'on désire éviter le renouvellement d'une opération dans le cas où, soit en raison même de la nature de cette opération, soit par suite de causes fortuites, les conditions initiales se trouvent rétablies alors que le dispositif continue à être actionné. Par exemple, on sait
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que dans les mitrailleuses, on utilise deux sortes de tirs: le tir par rafales et le tir coup-par-coup. Le tir par rafales s'effectue précisément par maintien de la transmission d'un même ordre, la répétition se poursuit tant que le tireur appuie sur la gâchette, de,sorte que le tir couppar-coup exige la présence d'une seconde gâchette, ou d'un mécanisme de commutation compliqué.
Une autre application, où le dispositif tel que défini ci-dessus offre un intérêt vital, est le domaine des disjoncteurs à haute tension. En effet, on sait que ces disjoncteurs ont un fonctionnement extrêmement rapide, imposé par les fonctions qu'ils ont à assurer. Par ailleurs, un de leurs rôles essentiels est de se déclencher automatiquement en cas de court-circuit sur la ligne qu'ils protègent. Or, certains de ces courts-circuits ne sont pas fugitifs, ce qui interdit le réenclenchement automatique du disjoncteur, immédiatement après le déclenchement.
Or, si l'on envoie à un disjoncteur un ordre d'enclenchement alors qu'il existe un court-circuit non fugitif sur la ligne, et si cet ordre d'enclenchement se prolonge pendant une durée supérieure à celle de son exécution, il est bien évident-qu'il se produira immédiatement un déclenchement automatique dû au court-circuit, puis un second enclenchement dû au maintien de l'ordre, etc...
Ce phénomène est connu de l'homme de l'art sous le nom, d'ailleurs impropre, de pompage, d'où l'expression "anti-pompage" qui désigne habituellement les mécanismes plus ou moins complexes qui ont été proposés antérieurement pour remédier à cet incon- vénient. ' @
Le dispositif d'alimentation de durée contrôlée
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suivant l'invention constitue précisément un mécanisme anti-pompage extrêmement simple et offrant une sécurité absolue puisque le relais d'inhibition, en interrompant le circuit d'alimentation de la commande électro-magnétique, empêche positivement toute répétition de 1=exécution d'un ordre si longue que soit la durée d'émission de celui-ci.
Il est particulièrement prévu d'associer un dispo- sitif d'alimentation de durée contrôlée du type décrit à chacune des électro-vannes d'un disjoncteur. On peut ainsi, obtenir, d'une part, une exécution unique de chaque ordre d'enclenchement ou de déclenchement émis et d'autre part, la transmission de cet ordre en un temps extrêmement court pouvant être inférieur à 1/1000".
Il est encore prévu suivant l'invention de choisir les caractéristiques du relais d'inhibition de telle façon que le délai de réponse au bout duquel il referas. le rupteur après la coupure de son propre circuit d'excitation soit suffisamment grand pour interdire une nouvelle alimentation de la commande électro-magnétique tant que l'échauffement résultant d'une alimentation précédente n'est pas suffisamment dissipé pour éviter tout risque de grillage.
Un autre avantage du dispositif destiné à assurer une alimentation fugitive le durée contrôlée suivant l'invention réside en ce que le contacteur qui provoque à la fois l'alimentation de la commande électro-magnétique et celle du relais d'inhibition n'a à supporter la forte intensité d'alimentation de la commande que pendant un temps extrêmement court égal au délai de réponse dudit relais. De plus, les contacts de ce contacteur, toujours en raison de la durée extrêmement courte de l'alimentation
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de la commande sont coupés alors que seule la faible intensité alimentant le relais passe à travers eux. Dans ces conditions, onpeut utiliser pour ce contacteur des contacts de faible superficie avec une distance explosive extrêmement réduite.
On pourrait par exemple, même pour une tension relativement importante, utiliser pour cette fonction des interrupteurs miniature dits "micro-switch".
De manière analogue, le rupteur commandé par le relais, s'il doit assurer la coupure du courant de forte intensité, n'est traversé par celui-ci que pendant la durée très courte, déjà mentionnée, de réponse du relais. Il peut donc être également muni de contacts de faible superficie.
Par contre, sa distance explosive devra être suffisante pour assurer ladite coupure.
Un autre avantage du dispositif suivant l'invention est de permettre l'utilisation pour l'alimentation de la commande électro-magnétique de piles ou d'accumulateurs.
En effet, on sait que les sources de courant de ce type sont capables de fournir une forte intensité à condition que ce ne soit que pour un temps très court.
Le dispositif permet enfin d'utiliser, si on le désire, un condensateur de grande capacité qui peut être chargé lentement et débiter ensuite la forte intensité désirable. Cette disposition permet d'effectuer plusieurs alimentations successives avec le même condensateur, en raison de la durée de décharge extrêmement faible à chacune desdites alimentations qui, dans ces conditions, n'absorbent à chaque fois qu'une très faible partie de la charge totale du condensateur.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de
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la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemples non limita- tif s,quelques modesde, réalisation de l'invention.
Sur ces dessins:
La Fig.l est un schéma de câblage d'un dispositif destiné à assurer l'alimentation fugitive d'une commande électro-magnétique suivant l'invention.
La Fig. 2 est un autre schéma montrant l'utilisation de dispositifs suivant l'invention pour l'actionnement des électro-vannes d'un disjoncteur,
La Fig. 3 est un autre schéma dans lequel le dispositif suivant l'invention est utilisé pour la commande d'une mitrailleuse, et
La Fig. 4 est un schéma d'une variante d'un détail de la-Fig.3.
Dans l'exemple représenté sur la Fig.l, le dispositif d'alimention fugitive de durée contrôlée suivant l'invention, pour commande électro-magnétique, comporte une source de courant continu S constituée, par exemple, par une batterie de piles ou d'accumulateurs reliée aux deux'bornes d'entrée 1 et 2, alimentant des conducteurs 3 et 4 connectés au circuit à alimenter.
Dans l'exemple représenté, ce circuit est' constitué par un enroulement 5 bobiné sur une carcasse cylindrique 26 guidée par ses deux extrémités 27 et 28 sur la branche médiane 29 d'une structure magnétique comportant deux aimants permanents 30 et 31 à montage élastique assuré par des lames de ressorts 32,33 qui permettent un libre déplacement de l'enroulement 5 dans l'entrefer annulaire 34.
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Les lames de ressort 32 et 33 peuvent, en même temps, être utilisées comme représenté, pour relier l'enroulement 5 aux conducteurs 3 et 4.' Un ressort 40 sollicite l'organe mobile 26 vers la position de repos.
Ce dispositif constitue une sorte de moteur à courant continu dont l'induction est assurée par les aimants permanents 30 et 31 tandis que l'enroulement 5 constitue son induit. Un tel dispositif qu'on pourrait désigner sous le nom de "vérin magnéto-électrique" du fait de sa course limitée et de l'utilisation comme énergie des forces induites dans les spires de l'enroulement 5 sous l'action du champ magnétique permanent des aimants 30 et 31 en réponse au passage du courant dans lesdites spires, offre sur les électro-aimants plus couramment utilisés, l'avantage essentiel pour les buts visés par la présente invention que son délai de mise en action est extrêmement court du fait de la pré-existence du champ magnétique permanent qui permet cette mise en action dès que le courant commence à passer dans l'enroulement,
ce qui a lieu très rapidement du fait de la self-induction de l'enroulement, alors que, dans l'électroaimant, le champ magnétique ne prend naissance qu'en réponse au passage du courant, ce qui amène, fatalement, un certain retard dans la mise en action de l'armature par le champ.
De plus, il est facile d'obtenir une action rigoureusement constante sur toute la course d'un tel dispositif, à condition de prévoir un bobinage régulièrement réparti et de longueur suffisante.
En dérivation sur les conducteurs 3 et 4 sont branchés les conducteurs 6 et 7 qui alimentent, toujours à partir des bornes d'entrée 1 et 2, un relais inhibiteur 9
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dont le noyau plongeur porte le contact mobile 10 d'un rupteur dont les contacts fixes 11 et 12 sont interposés sur le conducteur 4. Dans l'exemple représenté, la tension de la source S est appliquée aux bornes 1 et 2 par des conducteurs 13 et 14 sous le contrôle d'un contacteur tel que le bouton-poussoir 15. Conformément à l'invention, le délai de réponse du relais 9 est choisi égal au temps auquel on désire limiter l'alimentation du circuit de la commande électro-magnétique (en l'occurrence l'enroulement 5).
Le fonctionnement du dispositif est extrêmement simple. Lorsque le contacteur 15 est fermé, la source débite simultanément dans les enroulements 5 et 9. Après un temps égal à son délai de réponse, le relais 9 attire son armature et actionne le contact mobile 10, de manière à séparer les contacts fixes 11 et 12, ce qui provoque l'interruption de l'alimentation de l'enroulement 5.
On remarquera que les interrupteurs 15 et 10 n'ont à supporter le passage du courant d'alimention du vérin magnéto-électrique que pendant la durée du délai de réponse du relais 9. Si cette durée est suffisamment faible, on pourra, même si l'intensité du courant d'ali- mentation est très grande, utiliser des interrupteurs à contacts de faible dimension, tels que ceux des "micro# switch", sans risquer la détérioration, en raison de la faible durée de leur fonction permanente de transmission du courant.
Quant à la fonction transitoire du rupteur 10, par laquelle il assure la coupure du courant du circuit d'alimentation du vérin magnéto-électrique, elle pourra également être assurée par des contacts de faibles
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dimensions, mais la levée du contact mobile 10 devra être suffisante pour assurer uns rupture franche dudit courant.
Par ailleurs, en appelant t1 la durée d'alimen- tation de l'enroulement 5 nécessaire pour assurer l'exé- cution de l'ordre, t2 la durée d'excitation du relais inhibiteur 9 nécessaire pour provoquer la coupure du conducteur 4 par le rupteur 11, 10, 12,et t3 la durée d'une opération déclenchée par la commande électro- magnétique, on doit avoir suivant l'invention: t1 < t2 < t3 (1)
Si l'on actionne le bouton-poussoir 15 pendant un temps supérieur à t, , quelle que soit la durée pendant laquelle on prolonge cette action, le-circuit d'alimenta- tion de la commande électro-magnétique est coupé par le rupteur au bout d'un temps t2 et aucune répétition de l'exécution de l'ordre ne peut se produire tant qu'on n'appuie pas une seconde fois sur le bouton 15 après l'avoir relâché.
Sur la Fig.2, la référence générale 22 désigne un dispositif suivant l'invention dont le vérin magnéto- électrique désigné par la référence générale 37 est destiné à actionner l'électro-vanne de déclenchement 23 d'un d i s j o n c t e u r, tandis que l'électro- vanne d'enclenchement 38 est commandée par un électro- aimant 16 muni d'un autre dispositif suivant l'invention, désigné par la référence générale 39.
Dans ce mode de réalisation on utilise un vérin magnéto-électrique pour le déclenchement en raison de son délai de réponse plus rapide. Toutefois, bien entendu, on pourrait sans s'écarter pour cela de l'esprit de
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l'invention, utiliser également un vérin de ce type pour l'enclenchement, ou encore deux électro-aimants pour l'enclenchement et le 'déclenchements On pourrait également ne prévoir un dispositif d'alimentation de durée contrôlée que pour, une de ces deux opérations,,
Dans le mode de réalisation de la Fig.2,
les deux dispositifs de commande sont alimentés à partir d'une source commune constituée par une batterie de piles ou d'accumulateurs 35 comportant un grand nombre d'élément s de façon à fournir une tension suffisamment élevée et par un condensateur de grande capacité 36 monté en tampon aux bornes de ladite batterie.
Grâce à cette disposition, le condensateur 36 aux armatures duquel règne au repos la tension maxima que peut fournir la batterie 35, se charge lentement sous l'action de cette tension et, à chaque actionnement du contacteur d'enclenchement 15b et du contacteur de déclenchement 15a, une faible partie de cette charge est envoyée simultanément soit dans le circuit d'alimentation du vérin magnéto-électrique de déclenchement et le relais d'inhibition associée soit dans le circuit d'excitation'de l'électro-aimant d'enclenchement et le relais d'inhibition contrôlant celui-ci.
L'avantage de la présence du condensateur 36 est de permettre le maintien de'la tension maxima du courant de-commande pendant la durée d'actionnement du vérin magnéto-électrique ou de 1'électro-aimant, ce qui serait impossible avec la batterie 35 seule, puisque lorsqu'une telle batterie débite un courant de forte intensité, sa tension tombe immédiatement.
'Il y a lieu de souligner ici que l'utilisation
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d'un vérin magnéto-électrique du type décrit à alimentation contrôlée de la manière exposée, permet de transmettre au mécanisme de commande d'un disjoncteur un ordre de déclenchement en un temps pouvant être inférieur à 1/1000 sec.
Dans 1''exemple représenté sur la Fig.3, le dispo- sitif suivant l'invention est utilisé pour la commande d'une mitrailleuse. L'agencement et le fonctionnement sont analogues à ceux des modes de réalisation précédents à cela près que la commande électromagnétique 5 actionne la gâchette 18 de la mitrailleuse.
Par ailleurs, le dispositif comporte une troisième borne d'entrée 1' qui permet de shunter le relais inhibiteur 9, sous le contrôle d'un second bouton-poussoir 15', pour assurer le tir par rafales, tandis que le boutonpoussoir 15 assure le tir coup-par-coup si, comme précédemment t1 < t2 < t3 t1 et t2 étant respectivement les délais de réponse des solénoïdes 5 et 9 et t3 l'intervalle de temps qui sépare la mise en action de la gâchette de l'armement du mécanisme en vue du coup suivant.
En raison de sa rapidité, la comman- de électro-magnétique suivant l'invention permet d'effectuer avec une seule gâchette du tir par rafales à cadence très 'rapide (par exemple 6000 coups minute, ce qui serait un maximum pour d'autres raisons) et du tir coup- par-coup En effet, dans ce cas, t3 = 1/100 de seconde, t2 < t3 peut être, par exemple, choisi égal à 1/500 de seconde et t1 à 1/1000 de seconde, ces temps étant possibles avec la commande suivant l'invention et offrant entre eux une marge suffisante.
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Sur la Fig.4, les boutons-poussoirs 15 et 15' sont remplacés par un bouton-poussoir unique comportant un corps isolant 19 portant un contact glissant 20 qui, au repos, n'établit aucun circuit tandis que, quand il est partiellement enfoncé, il établit le double circuit de tir coup-par-coup et que, quand il est complètement enfoncé,¯il établit le shunt du relais 9 pour établir le tir par rafales en maintenant-lé circuit du solénoïde inhibiteur, ce qui évite tout- effet de sonnette.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples décrits et représentés ; est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'.art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention..
En particulier, tl , t2, t3 peuvent varier entre certaines limites de tolérance, à condition que la'double inéquation (1) soit respectée.
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The present invention relates to electromagnetic control devices of the type comprising a circuit acting either as an inductor or as an armature on an electromagnetic motor element of limited angular or rectilinear travel. Examples of such circuits are the excitation winding of an electromagnet or the armature of a motor with independent excitation, or of which the inductor consists of a permanent magnet.
The invention relates more particularly to electro-magnetic controls of this type intended to be
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powered by direct current.
If all the power of a direct current source is used for the supply of such an electromagnetic control, it will be possible to obtain a power of this control which is all the greater as its ohmic resistance is lower.
Now, in certain applications, it is essential to be able to have extremely fast and therefore very powerful electro-magnetic controls. This is particularly the case in the control of high voltage circuit breakers where the response time of the electromagnetic control is added to that of the execution mechanisms, while the speed of transmission of an order must also be. as large as possible (for example of the order of a thousandth of a second), in particular when it comes to tripping on a short-circuit where the risks of damage to installations and fatal accidents are all the greater that the short-circuit persists longer. -
It is therefore advantageous, in these applications, to reduce the ohmic resistance of the electromagnetic circuit.
However, 'this reduction decreases to a corresponding extent the time during which the circuit can withstand the voltage of the source without giving rise to dangerous heating liable to destroy it. Indeed, everything happens in such a circuit at the end of travel of the motor element as in the winding of a blocked electric motor.
This is why when, for example, we want to make an electromagnet of a certain power, we
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provides to de.l'actuate by means of a fugitive control device such as a pushbutton allowing to send into the electromagnet a pulse, excitation of limited duration.
@. However, 'these devices do not make it possible to predict exactly what the power supply duration will be, since, for example, in the case of a manual control, the operator can press the push-button for a longer or shorter time. In addition, it may happen that he activates this button several times and at short intervals.
Moreover, it is humanly impossible to achieve '. very short transmission times manually (for example of the order of a hundredth of a second). In the case where it is desired to use transmission times of this order, it is therefore necessary to resort to more or less complex transmission mechanisms which, in the same installation, may have different time constants. It is therefore necessary to provide electro-magnetic controls capable of withstanding the longest transmission time to be expected. In fact, there will always remain some doubt about this forecast and, in any case, certain incorrect operations or incidents on the transmitting mechanisms will always risk destroying the controls.
In order to limit the risks of destruction of the electromagnets or the like, it is therefore necessary to provide an enormous safety margin.
For example, in the control of high-voltage circuit breakers - one currently uses electromagnets capable of withstanding the excitation voltage for a duration of the order of 2 "whereas the normal duration of control pulse n is that of the order of
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2/10 "and that the time required to activate the circuit breaker is only about 2/100".
The object of the invention is a device making it possible to ensure, in response to a transmission of order of any duration, a power supply of extremely short and strictly limited duration, however long the duration of said transmission may be, of the circuit of. an electromagnetic control as described above.
Under these conditions, the ohmic resistance of said circuit and the supply voltage can be chosen with a safety margin as small as desired, which makes it possible to obtain extremely powerful electromagnetic controls and, therefore, ultra- fast.
The device according to the invention is essentially constituted by a relay, the response time of which is equal to the time at which it is desired to limit the supply to the electromagnetic control circuit, said relay controlling a breaker interposed in said circuit. , while a contactor makes it possible to simultaneously apply the voltage of an appropriate electric current source to said circuit and to said relay.
Under these conditions, when an order is issued by closing the contactor in question, the electromagnetic control circuit is first of all supplied with. parallel @ with the but- relay ,. after a very short instant equal to the response time of said relay, said circuit is interrupted by the opening of the breaker controlled by said relay.
As a specific example and to fix ideas, it was thus possible to produce electro-
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Magnets operating in less than 1/1000 "and which, if their supply is interrupted after 1/100", practically do not give rise to any harmful heating. Now, as regards the inhibitor relay, it is easy to obtain a response time of the order of 1/100 ", by using a conventional relay which can remain energized indefinitely.
The invention therefore aims, moreover, as a new industrial product, an electromagnetic control of the type comprising a circuit intended to be supplied by a direct voltage that it can withstand only for a very short time, said circuit. being controlled by a fugitive power supply device of predetermined duration as described above, including the inhibition relay which, when supplied by said voltage in parallel with said circuit, interrupts the supply of the latter at the end less than that very short time.
The device according to the invention, by interrupting the supply circuit of the electromagnetic control as long as the inhibition relay is energized, also offers an essential advantage, namely:
that of preventing any repetition of the execution of an order if the duration of issuance of said order is prolonged and as long as a new order is not issued after cancellation of the previous one.
In a large number of fields, it often happens that one wishes to avoid the renewal of an operation in the event that, either because of the very nature of this operation, or as a result of fortuitous causes, the initial conditions are re-established. while the device continues to be operated. For example, we know
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that in machine guns, two kinds of fire are used: burst fire and single shot. The burst firing is carried out precisely by maintaining the transmission of the same order, the repetition continues as long as the shooter presses the trigger, so that the knockout firing requires the presence of a second trigger, or a complicated switching mechanism.
Another application, where the device as defined above is of vital interest, is the field of high voltage circuit breakers. Indeed, it is known that these circuit breakers operate extremely quickly, imposed by the functions they have to perform. In addition, one of their essential roles is to trigger automatically in the event of a short circuit on the line they are protecting. However, some of these short circuits are not fugitive, which prevents the automatic reclosing of the circuit breaker, immediately after tripping.
However, if a closing order is sent to a circuit breaker when there is a non-fleeting short-circuit on the line, and if this closing order continues for a period longer than that of its execution, it It is obvious that there will immediately be an automatic trip due to the short-circuit, then a second trip due to law enforcement, etc ...
This phenomenon is known to those skilled in the art under the name, moreover improper, of pumping, hence the expression "anti-pumping" which usually designates the more or less complex mechanisms which have been proposed previously for remedy this drawback. '@
The controlled duration feeding device
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according to the invention precisely constitutes an extremely simple anti-pumping mechanism offering absolute safety since the inhibition relay, by interrupting the supply circuit of the electromagnetic control, positively prevents any repetition of 1 = execution of a order as long as the duration of transmission thereof.
It is particularly planned to associate a power supply device of controlled duration of the type described with each of the solenoid valves of a circuit breaker. It is thus possible, on the one hand, to obtain a single execution of each switching on or off order issued and, on the other hand, the transmission of this order in an extremely short time which may be less than 1/1000 ".
According to the invention, provision is also made to choose the characteristics of the inhibition relay such that the response time after which it will repeat. the breaker, after its own excitation circuit has been cut, is large enough to prevent a new supply of the electromagnetic control as long as the heating resulting from a previous supply is not sufficiently dissipated to avoid any risk of burnout.
Another advantage of the device intended to ensure a transient power supply for the controlled duration according to the invention resides in that the contactor which causes both the supply of the electromagnetic control and that of the inhibition relay does not have to withstand the high power supply intensity of the control only for an extremely short time equal to the response time of said relay. In addition, the contacts of this contactor, again due to the extremely short duration of the power supply
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control are cut when only the low current supplying the relay passes through them. Under these conditions, contacts of small surface area with an extremely small explosive distance can be used for this contactor.
For example, even for a relatively high voltage, we could use miniature switches called "micro-switches" for this function.
Similarly, the breaker controlled by the relay, if it has to cut off the high current current, is only passed through by the latter during the very short duration of the relay response, already mentioned. It can therefore also be provided with contacts of small surface area.
On the other hand, its explosive distance must be sufficient to ensure said cut.
Another advantage of the device according to the invention is to allow the use for the power supply of the electromagnetic control of batteries or accumulators.
In fact, it is known that current sources of this type are capable of supplying a high intensity provided that it is only for a very short time.
The device finally makes it possible to use, if desired, a large capacity capacitor which can be charged slowly and then deliver the desired high intensity. This arrangement makes it possible to carry out several successive power supplies with the same capacitor, because of the extremely short discharge time at each of said power supplies which, under these conditions, each time absorb only a very small part of the total charge of the device. capacitor.
The invention will be better understood on reading
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the following detailed description and examination of the accompanying drawings which show, by way of non-limiting examples, some embodiments of the invention.
On these drawings:
Fig.l is a wiring diagram of a device intended to ensure the transient supply of an electromagnetic control according to the invention.
Fig. 2 is another diagram showing the use of devices according to the invention for actuating the solenoid valves of a circuit breaker,
Fig. 3 is another diagram in which the device according to the invention is used to control a machine gun, and
Fig. 4 is a diagram of a variant of a detail of Fig.3.
In the example shown in Fig.l, the fugitive power supply device of controlled duration according to the invention, for electromagnetic control, comprises a direct current source S constituted, for example, by a battery of cells or d 'accumulators connected to the two input terminals 1 and 2, supplying conductors 3 and 4 connected to the circuit to be supplied.
In the example shown, this circuit is' constituted by a winding 5 wound on a cylindrical carcass 26 guided by its two ends 27 and 28 on the middle branch 29 of a magnetic structure comprising two permanent magnets 30 and 31 with assured elastic mounting. by leaf springs 32, 33 which allow free movement of the winding 5 in the annular air gap 34.
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The leaf springs 32 and 33 can, at the same time, be used as shown, to connect the winding 5 to the conductors 3 and 4. ' A spring 40 urges the movable member 26 towards the rest position.
This device constitutes a sort of direct current motor, the induction of which is provided by the permanent magnets 30 and 31 while the winding 5 constitutes its armature. Such a device which could be referred to as a "magneto-electric jack" because of its limited stroke and the use as energy of the forces induced in the turns of the winding 5 under the action of the permanent magnetic field magnets 30 and 31 in response to the passage of current in said turns, offers over the more commonly used electromagnets, the essential advantage for the purposes of the present invention that its activation time is extremely short because of the pre-existence of the permanent magnetic field which allows this activation as soon as the current begins to flow through the winding,
which takes place very quickly due to the self-induction of the winding, whereas, in the electromagnet, the magnetic field only arises in response to the flow of current, which inevitably leads to a certain delay in the activation of the reinforcement by the field.
In addition, it is easy to obtain a strictly constant action over the entire stroke of such a device, provided that a regularly distributed coil of sufficient length is provided.
In shunt on conductors 3 and 4 are connected conductors 6 and 7 which supply, still from input terminals 1 and 2, an inhibitor relay 9
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whose plunger core carries the movable contact 10 of a breaker whose fixed contacts 11 and 12 are interposed on the conductor 4. In the example shown, the voltage of the source S is applied to terminals 1 and 2 by conductors 13 and 14 under the control of a contactor such as the push-button 15. According to the invention, the response time of the relay 9 is chosen equal to the time at which it is desired to limit the power supply to the electromagnetic control circuit. (in this case winding 5).
The operation of the device is extremely simple. When contactor 15 is closed, the source debits simultaneously in windings 5 and 9. After a time equal to its response time, relay 9 attracts its armature and actuates mobile contact 10, so as to separate fixed contacts 11 and 12, which interrupts the power supply to winding 5.
It will be noted that the switches 15 and 10 only have to withstand the passage of the supply current of the magneto-electric actuator during the duration of the response time of the relay 9. If this duration is sufficiently short, it is possible, even if l The intensity of the supply current is very high, use switches with small contacts, such as those of "micro # switches", without risking deterioration, due to the short duration of their permanent function of transmission of the voltage. current.
As for the transient function of the breaker 10, by which it ensures the cutting of the current of the supply circuit of the magneto-electric cylinder, it could also be ensured by weak contacts.
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dimensions, but the lifting of the movable contact 10 must be sufficient to ensure a clean break of said current.
Moreover, by calling t1 the duration of supplying the winding 5 necessary to ensure the execution of the order, t2 the duration of energization of the inhibitor relay 9 necessary to cause the cutting of the conductor 4 by the breaker 11, 10, 12, and t3 the duration of an operation triggered by the electromagnetic control, we must have according to the invention: t1 <t2 <t3 (1)
If the push-button 15 is actuated for a time greater than t, whatever the duration during which this action is prolonged, the power supply circuit of the electromagnetic control is cut by the breaker at the after a time t2 and no repetition of the execution of the order can take place until the button 15 is pressed a second time after having released it.
In FIG. 2, the general reference 22 designates a device according to the invention, the magneto-electric actuator designated by the general reference 37 is intended to actuate the tripping solenoid valve 23 of a circuit breaker, while the solenoid engagement valve 38 is controlled by an electromagnet 16 provided with another device according to the invention, designated by the general reference 39.
In this embodiment, a magneto-electric actuator is used for triggering due to its faster response time. However, of course, one could without departing from the spirit of
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the invention, also use a jack of this type for the engagement, or two electromagnets for the engagement and the 'releases It would also be possible to provide a power supply device of controlled duration only for one of these two operations ,,
In the embodiment of Fig. 2,
the two control devices are supplied from a common source constituted by a battery of cells or accumulators 35 comprising a large number of elements s so as to provide a sufficiently high voltage and by a large capacity capacitor 36 mounted buffer at the terminals of said battery.
Thanks to this arrangement, the capacitor 36, whose armatures reign at rest the maximum voltage that the battery 35 can supply, charges slowly under the action of this voltage and, on each actuation of the closing contactor 15b and of the tripping contactor 15a, a small part of this load is sent simultaneously either to the supply circuit of the tripping magneto-electric actuator and the associated inhibition relay or to the excitation circuit of the closing electromagnet and the inhibition relay controlling it.
The advantage of the presence of the capacitor 36 is to allow the maximum voltage of the control current to be maintained for the duration of the actuation of the magneto-electric jack or of the electromagnet, which would be impossible with the battery. 35 alone, since when such a battery delivers a high current, its voltage drops immediately.
'It should be emphasized here that the use
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of a magneto-electric jack of the type described with controlled power supply in the manner explained, makes it possible to transmit to the control mechanism of a circuit breaker a tripping order in a time which may be less than 1/1000 sec.
In the example shown in FIG. 3, the device according to the invention is used for the control of a machine gun. The arrangement and operation are similar to those of the previous embodiments except that the electromagnetic control 5 actuates the trigger 18 of the machine gun.
Furthermore, the device has a third input terminal 1 'which makes it possible to bypass the inhibitor relay 9, under the control of a second push-button 15', to ensure firing in bursts, while the push-button 15 ensures the step-by-step firing if, as previously t1 <t2 <t3 t1 and t2 being respectively the response times of solenoids 5 and 9 and t3 the time interval between the actuation of the trigger and the arming of the mechanism for the next move.
Because of its rapidity, the electro-magnetic control according to the invention makes it possible to carry out firing in bursts at a very rapid rate with a single trigger (for example 6000 rounds per minute, which would be a maximum for others. reasons) and shot-by-shot In fact, in this case, t3 = 1/100 of a second, t2 <t3 can be, for example, chosen equal to 1/500 of a second and t1 to 1/1000 of a second , these times being possible with the control according to the invention and offering between them a sufficient margin.
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In Fig. 4, the pushbuttons 15 and 15 'are replaced by a single pushbutton comprising an insulating body 19 carrying a sliding contact 20 which, at rest, does not establish any circuit while, when it is partially pressed , it establishes the double shot-by-shot firing circuit and that, when it is fully depressed, ¯ it establishes the shunt of relay 9 to establish the burst firing while maintaining the circuit of the inhibitor solenoid, which avoids all- doorbell effect.
Of course, the invention is in no way limited to the examples described and shown; is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art, depending on the applications envisaged and without thereby departing from the spirit of the invention.
In particular, t1, t2, t3 can vary between certain tolerance limits, provided that the double inequality (1) is respected.