Relais instantané de grande sensibilité. L'invention a pour objet un relais ins tantané de grande sensibilité, pour courant continu ou alternatif, simple ou polyphasé, pouvant être appliqué dans beaucoup de cas et, en particulier, dans les dispositifs de protection des lignes électriques, où l'on peut le placer de telle sorte que, en marche normale, son circuit ne soit traversé par au cun courant et qu'un courant n'y circule que lors d'un trouble survenu dans le réseau pour une cause quelconque.
Ce relais présente la particularité qu'il comprend un électro-aimant et un équipage mobile laissant entre eux un entrefer varia ble avec la position de celui-ci et disposé de manière que l'équipage mobile ait une grande stabilité tant que le courant magnétisant est nul ou au moins faible et soit par contre sou mis à un couple variant rapidement avec sa position dès que l'intensité du courant dé passe une certaine valeur.
En plus de son instantanéité, le relais a l'avantage d'avoir un point de fonctionne ment bien défini, indépendant des vibrations et même des chocs que l'appareil peut subir. Jusqu'au moment précis où l'intensité est suffisante pour produire le déclanchement, l'équipage mobile du relais est dans une po sition stable dont on ne peut le faire sortir par des secousses provenant de l'extérieur.
Les fig. 1, 2 et 3 du dessin annexé repré sentent, à titre d'exemple, des formes d'exé cution de l'objet de l'invention; La fig. 1 est la vue en élévation de l'é- lectro-aimant d'une forme d'exécution et de son équipage mobile muni d'un ressort et d'une pièce de contact;: La fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne m-n de la. fig. 1, qui montre une forme particulière des pièces polaires de l'é lectro-aimant;
La fig. 3 donne le schéma d'un des mon tages qui peut être employé dans le cas d'un relais tripolaire destiné à agir sur un dis joncteur de ligne. par le courant d'une source auxiliaire.
Dans les fig. 1 et, 2, on voit en t un em pilement de tôles constituant le noyau < en forme d'étrier ou circuit magnétique d'un électro-aimant, ayant une partie ou équipage mobile formé par une palette de fer mince montée entre les branches polaires du noyau sur un axe rotatif a, à pivots, portant à la partie supérieure une pièce de contact c; un ressort en spirale r, qui est fixé par une extré mité à l'axe a, s'attache par l'autre extrémité à une pièce de bâti, d réglable en position au moyen d'un bouton d.,.
Les bobines magnétisantes b, bs de l'élec- tro=aimant sont placées sur les branches po laires du noyau t, qui comportent sur la moi tié de leur largeur une face polaire concave cintrée e et qui sur l'autre moitié présentent une face plane, de façon qu'il existe un redent s entre ces deux faces cintrée et plane.
La palette p a ses deux extrémités rabat tues en p1 et p_ et les formes respectives de la palette et des faces polaires concaves sont telles que l'entrefer compris entre elles va légèrement en décroissant au fur et à mesure que la palette approche des redents s.
Dans une telle disposition, la variation du couple actif est très faible dans toute la première partie de la face polaire concave e des pôles, puis croît très vite et, dès que la palette s'est suffisamment approchée des re dents s, ceux-ci l'attirent brusquement jus qu'à ce qu'elle vienne en contact avec eux ou avec une butée qui l'arrête avant la fin de la course. La butée est formée par la pièce de contact c qui, à partir d'un certain angle de mouvement de l'équipage, repousse une lame- ressort & , et établit un contact électrique dans un circuit de commande pour faire fonc tionner un disjoncteur de ligne à commande électromagnétique.
'Une lame-ressort l2- sert de butée arrière pour la pièce de contact c.
On comprend par be qui précède les par ticularités principales du relais décrit: Le circuit magnétique du relais est de réluctance assez faible et l'entrefer laissé en tre les pôles et l'équipage mobile varie, en fonction de l'angle dont tournQ l'équipage, de telle manière que le couple électromagné tique, qui est équilibré par l'action du res- sort r n'augmente que très lentement au dz- but jusqu'à une certaine valeur de l'inten sité du courant magnétisant, puis croît ra pidement au delà de cette valeur. La période de faible sensibilité est celle qui assure la stabilité nécessaire.
Lorsque le courant est suffisant pour provoquer le fonctionnement du relais, le couple qu'il produit croît rapide ment au fur et à mesure que l'équipage s'ap proche de la fin de sa course angulaire, de telle sorte que, au moment où s'établit le con tact qui assure la fermeture ou l'ouverture du circuit influencé par le relais, le couple est très grand et permet d'assurer un bon contact.
Lorsque le courant magnétisant a une in tensité inférieure à celle qui fait fonctionner le relais, et si l'équipage mobile est dans une position appropriée (dans la zone de stabi lité), ce qui est réalisé par construction, les actions qui s'exercent entre l'électro-aimant fixe et l'équipage mobile sont telles que les chocs et vibrations ne font pas sortir l'équi page de la zone de stabilité; en d'autres ter mes, on a une sorte d'amortissement qui at ténue fortement l'amplitude des oscillations de l'équipage sous l'influence des actions mé caniques extérieures.
La fig. 3 représente, schématiquement, l'ensemble de trois électro-aimants de relais à palette mobile comme celui décrit ci-dessus, appliqués au cas d'un réseau triphasé où le fonctionnement de l'un quelconque des ec- tro-aimants du relais doit entraîner la rup ture du courant sur les trois phases.
Les enroulements 1 figurent ici les bo bines b, et b2 des électro-aimants de relais; lorsque le courant qui traverse chacun d'eux devient assez fort, le contact 2 s'établit et produit la fermeture d'un circuit auxiliaire qui aboutit aux bornes 10, 10. Quand l'un quelconque des contacts 2 est fermé, un coa- rant passe dans l'un des .enroulements de commande 4, destiné à actionner un voyant et à indiquer ainsi la phase -du réseau où l'accident est arrivé, et dans des enroulements 5 et 6 bobinés sur un même électro-aimant, lequel agit sur un contact 7.
Les résistances des dif f ér ents enroulements sont telles que, avant que le contact 7 soit fermé, l'intensité du courant traversant le circuit auxiliaire est faible, ainsi qu'il convient pour ménager les contacts délicats 2; mais dès que le contact 7 est établi, il met en court-circuit l'ensemble des contacts 2, des enroulements de com mande 4 et la partie 5 de l'enroulement de son propre électro-aïmant; il en résulte une augmentation brusque de l'intensité de cou rant qui est alors suffisante pour faire fonc tionner le disjoncteur de ligne.
La fig. 3 représente également une dis position qui peut être employée pour la véri fication du bon fonctionnement du relais. Cette disposition a ceci de particulier qu'elle permet de vérifier le fonctionnement de l'ap pareil sans avoir à détacher les connexions qui le réunissent au réseau et que, d'autre part, elle fournit un couple de même ordre de grandeur que le couple actif le plus faible obtenu en marche normale lorsque l'appareil fonctionne. Cette disposition a l'avantage de permettre de vérifier que le contact est bon pour ce couple.
Les bobines de relais b,. et b2 représen tées en fig. 3 par les enroulements 1 pour les trois électro-aimants de relais sont com binées avec un enroulement auxiliaire 3, tout à fait indépendant de l'enroulement des bobines de relais, branché sur le circuit auxi liaire précité par l'intermédiaire d'une r6sis- tance 9 et d'un contact 8 qu'on peut ma noeuvrer à la main.
Lorsqu'on ferme le con tact 8, le courant s'établit dans l'enroulement auxiliaire 3 et prend une valeur telle que le couple qu'il produit sur l'équipage mobile du relais correspondant est de même ordre de grandeur que celui que produirait le plus faible courant traversant l'enroulement 1 qui provoque le déclanchement du relais.
High sensitivity instantaneous relay. The object of the invention is an instantaneous relay of great sensitivity, for direct or alternating current, single or polyphase, which can be applied in many cases and, in particular, in devices for the protection of electric lines, where it is possible. place it in such a way that, in normal operation, its circuit is not crossed by any current and that a current flows only in the event of a disturbance occurring in the network for any cause.
This relay has the particularity that it comprises an electromagnet and a moving unit leaving between them a variable air gap with the position of the latter and arranged so that the moving unit has great stability as long as the magnetizing current is zero or at least low and is on the other hand put at a torque varying rapidly with its position as soon as the intensity of the current passes a certain value.
In addition to its instantaneousness, the relay has the advantage of having a well-defined operating point, independent of vibrations and even shocks that the device may undergo. Until the precise moment when the intensity is sufficient to produce the triggering, the mobile relay team is in a stable position from which it cannot be released by shocks from the outside.
Figs. 1, 2 and 3 of the accompanying drawing represent, by way of example, embodiments of the object of the invention; Fig. 1 is the elevational view of the electromagnet of one embodiment and of its movable assembly provided with a spring and a contact piece; FIG. 2 is a horizontal section along the line m-n of the. fig. 1, which shows a particular shape of the pole pieces of the electromagnet;
Fig. 3 gives the diagram of one of the assemblies which can be used in the case of a three-pole relay intended to act on a line circuit breaker. by current from an auxiliary source.
In fig. 1 and, 2, we see at t a stack of sheets constituting the core <in the form of a stirrup or magnetic circuit of an electromagnet, having a movable part or assembly formed by a thin iron pallet mounted between the branches poles of the core on a rotary axis a, with pivots, carrying at the upper part a contact part c; a spiral spring r, which is fixed at one end to the axis a, attaches at the other end to a frame part, d adjustable in position by means of a knob d.,.
The magnetizing coils b, bs of the electro = magnet are placed on the polar branches of the core t, which have on the half of their width a curved concave polar face e and which on the other half have a flat, so that there is a cusp between these two curved and flat faces.
The pallet p has its two folded ends closed at p1 and p_ and the respective shapes of the pallet and of the concave pole faces are such that the air gap between them decreases slightly as the pallet approaches the cusps s.
In such an arrangement, the variation of the active torque is very small throughout the first part of the concave polar face of the poles, then increases very quickly and, as soon as the vane has sufficiently approached the teeth, the latter suddenly attract it until it comes into contact with them or with a stop which stops it before the end of the stroke. The stopper is formed by the contact piece c which, from a certain angle of movement of the crew, pushes back a leaf spring &, and establishes an electrical contact in a control circuit to operate a circuit breaker. electromagnetically controlled line.
A leaf spring 12 serves as a back stop for the contact piece c.
We understand by be which precedes the main peculiarities of the relay described: The magnetic circuit of the relay has fairly low reluctance and the air gap left between the poles and the moving assembly varies, depending on the angle at which the crew, in such a way that the electromagnetic torque, which is balanced by the action of the spring r increases only very slowly at the start up to a certain value of the intensity of the magnetizing current, then increases quickly beyond this value. The period of low sensitivity is that which provides the necessary stability.
When the current is sufficient to cause the operation of the relay, the torque it produces increases rapidly as the crew approaches the end of its angular travel, so that, at the moment when The contact is established which ensures the closing or opening of the circuit influenced by the relay, the torque is very large and ensures good contact.
When the magnetizing current has an intensity lower than that which operates the relay, and if the moving equipment is in an appropriate position (in the zone of stability), which is achieved by construction, the actions which are exerted between the fixed electromagnet and the moving assembly are such that the shocks and vibrations do not cause the team to leave the zone of stability; in other words, there is a kind of damping which strongly attenuates the amplitude of the oscillations of the crew under the influence of external mechanical actions.
Fig. 3 represents, schematically, the set of three electromagnets of relays with movable pallet like that described above, applied to the case of a three-phase network where the operation of any one of the ec-magnets of the relay must cause the current to break on all three phases.
The windings 1 here show the coils b, and b2 of the relay electromagnets; when the current flowing through each of them becomes strong enough, contact 2 is established and produces the closing of an auxiliary circuit which ends at terminals 10, 10. When any of the contacts 2 is closed, a coa- rant passes through one of the control windings 4, intended to actuate a warning light and thus indicate the phase of the network where the accident has occurred, and into windings 5 and 6 wound on the same electromagnet, which acts on a contact 7.
The resistances of the various windings are such that, before the contact 7 is closed, the intensity of the current flowing through the auxiliary circuit is low, as is necessary to spare the delicate contacts 2; but as soon as contact 7 is established, it short-circuits all contacts 2, control windings 4 and part 5 of the winding of its own electromagnet; this results in a sudden increase in the current intensity which is then sufficient to operate the line circuit breaker.
Fig. 3 also shows a dis position which can be used for checking the correct operation of the relay. This arrangement is special in that it makes it possible to check the operation of the device without having to detach the connections which unite it to the network and that, on the other hand, it provides a torque of the same order of magnitude as the torque lowest active obtained in normal operation when the device is operating. This arrangement has the advantage of making it possible to verify that the contact is good for this couple.
The relay coils b ,. and b2 shown in fig. 3 by the windings 1 for the three relay electromagnets are combined with an auxiliary winding 3, completely independent of the winding of the relay coils, connected to the aforementioned auxiliary circuit by means of a r6sis - tance 9 and a contact 8 that can be operated by hand.
When contact 8 is closed, the current is established in the auxiliary winding 3 and assumes a value such that the torque that it produces on the moving assembly of the corresponding relay is of the same order of magnitude as that which would be produced the lowest current flowing through winding 1 which causes the relay to trip.