CH108593A - Relais de protection de circuits polyphasés. - Google Patents

Relais de protection de circuits polyphasés.

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CH108593A
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Description


      Relais    de protection de circuits polyphasés.    Dans les circuits polyphasés équilibrés  sans fil neutre, la somme géométrique des  intensités dans tous les fils est constamment  nulle; la variation en grandeur d'une des in  tensités entraîne donc la variation .des. autres  et nécessairement aussi la variation des angles  de phase.  



  Le relais de protection de circuits Poly  phasés qui fait l'objet de cette invention uti  lise précisément ces deux variations corréla  tives d'intensité et de phase, de manière que  des électro-aimants produisent sur un équi  page mobile un couple dont le signe ne dé  pend uniquement que du     déséquilibrage    des  intensités et non pas de la grandeur efficace  de ces intensités.  



  Le dessin annexé représente,     à,    titre  d'exemple, plusieurs formes d'exécution de  l'objet de l'invention avec connexions élec  triques.  



  Sur une ligne triphasée, par exemple, s'il  se produit une variation de l'intensité dans  l'un des fils, l'intensité dans les deux autres    étant I,, on peut nommer     déséquilibrage    le  rapport
EMI0001.0005  
   étant     l'intensité    dans  le fil où s'est produite la variation.  



  Le relais de la     fig.    1 a pour fonction de  produire le déclenchement d'un disjoncteur  quand le coefficient k dépasse une certaine  valeur, d'ailleurs réglable. On voit immé  diatement que, si l'intensité est faible, il suf  fit d'une différence très petite entre 1, et     IZ     pour que k atteigne la valeur qu'on s'est  donnée; on peut éviter les inconvénients qui  pourraient provenir de ce fait, en ajoutant  au couple normal électrique de l'appareil un  couple constant au moyen d'un ressort, par  exemple, qui empêchera l'appareil d'agir  tant que I,     I,    n'aura pas atteint une valeur  minimum donnée.

   Ce couple supplémentaire  ne produira .d'effet sensible que dans le cas  où la ligne sera très peu chargée et n'inter  viendra que, d'une façon négligeable aux  fortes charges:  Le relais de la.     fig.    1, qui est du type pour  courant triphasé, comporte un disque métal-      Tique bon conducteur 4 représenté schémati  quement sur la     fig.    1, sur lequel agissent  trois électro-aimants à champ tournant 1, 2, 3  portant chacun deux enroulements qui, du  fait de la forme du circuit magnétique, out  des constants de temps très différentes; de  ces deux enroulements, l'un sera. surtout à  self-induction et l'autre surtout à résistance  ohmique.

   Ces trois     électyo-aimants    1,     \?,    3  sont     répartis    à 120' l'un de l'autre     au-d@es-          sus    du disque métallique 1. Les enroulements  .sont connectés entre eux d´ telle manière que  la bobine de self de     l'électro    1 soit en paral  lèle avec les bobines ohmiques de     l'électro    2,  l'ensemble des deux étant traversé par le cou  rant     I,    de la phase 1;

   les bobines de self  des     électros    2 et 3 sont     respectivement    en dé  rivation de la même manière     avec    les     bobines     à résistance ohmique des     électros    3 et 1 et  sont traversées par les courants     I@    et<I>I r.</I> des  phases 2 et 3.  



  Si le circuit triphasé est:     équilibré,    on peut       connecter    les bobines ohmique et     selfique    d'un  même     éleetro    pour que les différences de     po-          f:entiel    aux bornes de leurs enroulements pré   sentent une différence de phase de 60  .

   Si,  d'autre part, les réactances de ces deux en  roulements sont telles qu'elles     produisent    sur  les intensités des     décala7es    différant l'un de  l'autre de 60  , on conçoit aisément que dans  un même     électro    d'induction on pourra avoir  un couple nul puisque les deux courants qui  doivent fournir le champ     tournant    seront  alors en phase.  



  Le calcul et l'expérience montrent que  lorsque le décalage des intensités entre les  enroulements de self et 'a résistance ohmique  d'une même phase     est    exactement de 60  ,  le couple total exercé par les trois     électro.s    sur  le disque, en fonction de la grandeur du       déséquilibrage   
EMI0002.0029  
   est représenté par  la courbe     supérieure    de la     fig.    2.  



  Dans un appareil ainsi réglé, si peu qu'on  s'écarte de     l'équilibre    parfait qui correspond       au        déséquilihrage    nul, on a un couple positif  qu'on utilise à produire un contact qui pro-    voguera, le déclenchement du     disjoncteur.     Dans la, pratique, il n'est pas nécessaire  d'avoir une sensibilité aussi grande et on       peut    la réduire en diminuant l'angle de dé  calage des intensités dans- les enroulements  de self et à résistance ohmique en dérivation.  



  La.     fig.    2 montre les différentes formes  que prend la fonction qui lie la valeur du  couple à celle du     déséquilibrage    suivant  l'angle     donné    au décalage. On voit entre  autres choses, que     pour    un décalage     (/)        ----          54 5,    le couple est négatif à, l'équilibre et ne  devient     positif    que pour     izn        déséquilibrage     supérieur à. 0,4 ou inférieur à - 0,5 environ.  



  Quand le     déséquilibrage    provient d'une  augmentation de l'intensité sur une phase,  c'est-à-dire d'un court-circuit plus ou moins  grand produit sur cette phase, le coefficient  du     déséquilibrage   
EMI0002.0049  
       peut        varier    de 0       --    0,739, cette     dernière    valeur correspondant  au court-circuit franc. Quand le     déséquili-          bra--e,    au contraire, est dû à une diminution  de l'intensité sur une phase, comme dans le  cas de la rupture plus ou moins complète  d'un fil, le coefficient varie de 0 à     --E-    1.

    Le relais peut donc servir soit comme relais  de     déséquilibrage    quelle qu'en soit la cause,  soit comme relais de rupture du fil en se pla  çant dans     des        conditions    telles que la. sur  intensité de l'une des phases soit au-dessus  de la,     courbe    pointillée de la     fig.    9 qui cor  respond à un angle     111    de décalage des deux  courants dérivés     tel:    que le couple total soit  nul pour un     déséquilibrage    de - 0,732.

   Il  faudra dans ce cas, un     déséquilibrage,    dû à  la rupture d'un fil, de 0.5 au minimum pour  produire le     déclenelieinent    du disjoncteur.  



  Pour parer à     l'inconvénient    provenant de  ce que, s'il     ST   <I>a.</I>     rupture    simultanée de deux  phases, ce qui rend nul le couple total du  système, le     disjoncteur    reste enclenché, on  prévoit que l'appareil qui est buté vers les  couples négatifs, pourra posséder un petit  couple positif qui sera. suffisant pour donner  le     contact    de     déc.lene>Iiement    quand le couple  total dû aux courants sera nul.

        Il ressort de l'examen des courbes de la  fi     g.    ? qu'on peut faire varier la sensibilité  du relais, c'est-à-dire la valeur inférieure du       déséquilibrage    qui donnera le déclenchement,  en donnant à l'angle     (P    la valeur convenable.

    On peut pratiquement faire varier     l'angle,     soit en agissant sur des     résistances    addition  nelles placées dans le     cir,uit    des enroulements  à résistance ohmique comme les résistances  réglables 5, 6 et 7 représentées sur la figure  schématique 1 soit en agissant sur la réluc  tance magnétique des     électros        Îi,    champ tour  nant par l'un quelconque     clés    moyens en  usage courant.  



  La,     fig.    3 montre une des formes sous     ]e.;-          quelles    ce type clé relais peut être réalisé. Un  disque métallique S peut tourner autour d'un       axe    vertical 9 passant par son centre sous  l'influence des champs tournants produits  par trois     électros    dont deux seuls sont visi  bles sur la figure en 10 et 11. Chacun de ces       électros    porte deux genres d'enroulements,  une bobine centrale 12, 13 appelée plus     haut     enroulement de self et des bobines polaires  1.4, 15 ou enroulements à résistance ohmique.

    Dans le circuit de     ces    derniers sont placées  les résistances réglables 16, 17 qu'on     ma-          nceuvre    au moyen du bouton 18 qui porte  une aiguille se déplaçant sur un cadran 19  gradué en valeurs du     déséquilibrage    mini  mum     faisant    fonctionner l'appareil.

   Le cir  cuit magnétique des électro-aimants est fermé       #        iiu        -dessus        du        disque        par        des        lamelles        de        fer     20. 21, 22. Un doigt rigide 23 monté sur  l'axe bute normalement sur la butée 24 et  quand le     déséquilibrage    se produit la rota  tion du disque fait appuyer le doigt 23 sur  les lamelles de contact 25 qui produisent di  rectement ou indirectement le déclenchement  du disjoncteur.  



  Les relais de     déséquilibrage    décrits plus  haut peuvent servir, comme il a,     6116    dit, à la  protection d'un feeder, soit contre la rupture  d'un fil, soit contre     le    court circuit entre deux  fils, soit enfin contre la. mise à la terre .d'un fil  dans le cas où le courant de capacité est suf  fisamment important; il n'a été mentionné    plus haut que le cas d'un     feeder    fermé d'une  seule section.  



  Si le feeder     est    sectionné en un ou plu  sieurs endroits, les relais instantanés n'in  troduiront pas de discrimination entre la,  section accidentée et les sections situées en  amont. On doit alors prévoir l'emploi de re  lais     temporis.és,    par exemple, en donnant au  disque une course utile assez grande et en le  freinant au moyen d'aimants; le temps de  fonctionnement du relais sera alors inverse  ment     proportionnel    au couple actif. Or ce  couple actif dépend à la fois, du degré de       déséquilibra.ge    et de la valeur absolue des  intensités.  



  'Si l'on considère une usine U alimentant  plusieurs     sous-tations        8'1   <B>8, 8,</B>     (fig.    4) et un  court-circuit entre phases se produisant au  point A, les deux relais R et R' qui encadrent  la. sous-station     S;s    la plus voisine du     court-          circuit    sont parcourus par des intensités .dont  les degrés de     déséquilibrage    sont d'autant  plus différents que le courant pris par la  sous-station     8'3    est plus important.

   Si les  relais R et R' sont réglés pour un     déséqui-          librage    suffisamment élevé, le relais     R.    dé  clenchera le disjoncteur avant le     relais    R'  et les temps de fonctionnement des deux re  lais     diffèreront    d'autant plus qu'ils auront  été réglés pour un plus grand déséquilibra".  



  On peut d'ailleurs donner aussi aux divers  relais des     temporisations    différentes en fai  sant varier la course du disque par un ré  glage préalable de façon à ce que les relais  soient d'autant plus rapides qu'ils sont plus  éloignés de la station génératrice.  



  Indépendamment de l'application envi  sagée pour la protection des     feeders,    le relais  de     déséquilibrage    peut servir utilement à la  protection des machines - (moteurs syn  chrones et asynchrones, commutatrices, alter  nateurs, transformateurs etc.).  



  En     particulier,    les moteurs asynchrones  à forte intensité de démarrage ne peuvent  être protégés par     relais        ordinaires    à     maximum     que si on les désensibilise soit d'une manière  permanente, soit pendant la période     do    dé-           marra-e.    Le relais de     déséquilibrase    n'étant  pas affecté par la,     valeur    absolue des inten  sités tant qu'elles restent équilibrées     décletc-          chera    le disjoncteur dans le cas d'un défaut  du moteur, tel que rupture d'une phase,

       court-          circuit    entre deux phases ou à     l'intérieur     d'une même phase il sera. également actionné  par tout     déséquilibrage    suffisamment grand  provenant du     cirouit    extérieur s'il n'est pas  plus     temporisé    que le relais qui précède.  



  Dans le cas de la protection d'un moteur,  le montage électrique     pourra    se faire suivant  le schéma de la     fig.    à relative à un moteur  triphasé. Deux transformateurs d'intensité       T,    et     T2    sont traversés aux primaires par les  courants des deux phases et le branchement  des secondaires au relais     R    s'effectue en re  constituant la, troisième phase.  



  Le relais de     déséquilibrage    peut     s'appli.-          quer    également à. la     protection        différentielle     de, alternateurs,     transformateurs    ou     feeders.     



  La fia. 6 représente, à titre d'exemple,  le montage qu'on peut faire pour la. protection  d'un alternateur triphasé par     système    diffé  rentiel avec relais de     déséquilibrage..    L'alter  nateur<B>A</B> est figuré schématiquement par ses  trois phases A,,     A2    et 11 ;, les deux extrémi  tés de chacune d'elles étant sorties à l'exté  rieur do la machine.

   Sur chaque phase, on  branche les primaires de deux transforma  teurs     d'intensité,        up_    à l'entrée T,,     T;,    et     T.,    et  un sur     chaque    .-ortie     Z ,,        T'.    et     T'.;.    Les ,     se-          eondaires    sont montés     deux        â.    deux T, et T',,       T,    et     T'@,        To    et     T';

      de façon à débiter l'un  sur l'autre et  < 3 donner     une    différence de po  tentiel nulle entre les points a et b,     c    et d,  <I>e et f,</I> et, par conséquent, aussi, entre<I>a</I> et     e,     c et e,<I>e et</I>     es,    lorsque les courants sont     équi-          lihr:is.    Les points a, c et c sont reliés aux  trois bornes du relais de     déséquilibraye    R.  



  Chaque paire de transformateurs<I>T" T',,</I>       T.,,        T%    et<I>T.;.</I>     T';    peut être remplacés par un       transformateur    unique comportant deux pri  maires en opposition l'un par     rapport    à     l'au-          fre    et un secondaire dont le débit sera. pro  portionnel à. la différence (les     intensités    pri  maires.

      Le     relais    fonctionnera donc     quand,    par  suite d'un défaut clans l'une des phases ou       entre    deux d'entre elle:, il se produira. à l'une  des extrémités un     déséquilibrage    des courants  qui n'existera pas à l'autre, c'est-à-dire quand  un défaut aura lieu dans les enroulements de  l'alternateur.  



  On pourra, protéger de la, même manière  un feeder en employant soit le schéma. de  connexions de la. fis. 7, par équilibre d'inten  sité, soit celui de la,     fig.    8 par équilibre     cle     tension.  



  Dans la     fig.    7, les transformateurs T et  T' de même     phase    et placés à chacune des  extrémités de la ligne ,ont, montés deux à  deux en série. Les relais R et R' de chaque       extrémité    sont: branchés sur les trois fils pi  lotes, auxquels     peut    être ajouté un fil neu  tre N.  



  Dans la     fig.    8, les secondaires des trans  formateurs T et     Z''    de chaque phase sont  montés en opposition, soit qu'ils débitent  chacun sur une résistance r, soit qu'ils res  tent en circuit     ouvert,    le point neutre des fils       pilotes    1, ? et 3     étant    dans les relais R et     R'.     Ce point neutre peut être mis à la terre ou  réuni à. un quatrième fil pilote.  



  L'avantage de ce dispositif sur les pro  tections différentielles employées ordinaire  ment est que le relais fonctionne non seule  ment si. un défaut se produit sur la lime de       feeders,    mais aussi     s'il    a lieu sur les fils  pilotes.  



  D'autre part, on peut apporter au relais       décrit    plus haut une modification en ce qui  concerne le réglage de la sensibilité qui, au  lieu d'être fait d'une façon continue comme  il a été dit, peut     cure    obtenu au moyen d'une  fiche due l'on place à volonté dans l'une     des     trois ou quatre positions (ou plus) réservées       à.        ert    effet.  



  Chaque position     correspond    à l'introduc  tion d'une     résistance        déterminée    en parallèle  sur chacun     de,s    enroulements de self des  électron; chaque position de la.

   fiche corres  pond alors à une valeur du     déséquilibrage         qui donne le fonctionnement du     relais.    Ce     dès-          équilibrage    peut être exprimé par le rapport  
EMI0005.0004  
   comme il était dit ou     .mieux    par  le degré de     déséquilibrage   
EMI0005.0007  
   dans  lequel les intensités Il et la représentent les  intensités inverses et synchrones provenant  de la décomposition du système triphasé dés  équilibré en deux systèmes équilibrés, l'un  synchrone au système primitif et de même  sens que lui, et l'autre de sens inverse.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Relais de protection de circuits poly phasés, dans lequel le signe du couple actif produit par des électro-aimants sur un équi page mobile, ne dépend que du déséquilibrage entre les courants du circuit, caractérisé en ce que chacun des életro-aima.nts porte deux en- roulements disposés pour être parcourus res- pectivement par des courants, dont l'un dé pend du courant qui passe dans l'un des fils du circuit et l'autre de celui qui passe dans l'un des fils restants du circuit.
    SOUS-REVENDICATIONS' 1 Relais suivant la revendication, dans des circuits triphasés, avec trois électro=aimants agissant sur un même organe métallique constituant l'équipage mobile, caractérisé en ce que chaque phase du circuit à pro- téger se partage entre -deux dérivations dont l'une, plus réactive, constitue l'un des enroulements de l'un des électro-aimants et l'autre, moins réactive, un des enroule ments d'un électro-aimant voisin, de telle sorte que le déphasage entre les deux cou rants d'un même électroaimant soit le même, en valeur et en signe,
    pour les trois électro-aimants. \? Relais suivant la revendication,et la sous- revendication 1, comportant des dispositifs de réglage des constantes du relais et en particulier des résistances réglables en série avec l'un des enroulements de chaque élec tro-aimant et permettant de faire varier le déss,équilibrage pour lequel le relais fonc tionne de façon qu'on puisse employer le relais soit comme relais de déséquilibre, soit comme relais de rupture, soit pour les deux fonctions ensemble.
    3 Relais suivant la revendication et les sous- revendications 1 et 2, comportant un dis positif de temporisation permettant de réaliser le fonctionnement .dans un ordre déterminé de plusieurs relais montés en cascade.
CH108593D 1923-02-22 1924-02-20 Relais de protection de circuits polyphasés. CH108593A (fr)

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