Equipement de sécurité à courant alternatif pour la protection d'une installation électrique de commande, de signalisation ou de surveillance La présente invention a pour objet un équipe ment de sécurité à courant alternatif pour la pro tection d'une installation de signalisation, de sur veillance ou de commande qui doit fonctionner avec le maximum de sécurité. Cet équipement peut âtre utilisé par exemple pour la protection de tableaux lumineux industriels ou ferroviaires, d'ins:tallations d'enclenchement diverses, de dispositifs de com mande d'aiguilles, ou de passages à niveaux, etc.
On sait que les installations de ce genre doivent être efficacement protégées contre toutes perturba tions éventuelles qui peuvent provenir de courants anormaux résultant des effets d'induction, des dé fauts d'isolation, des contacts accidentels, etc. et avoir pour origine des réseaux d'alimentation, sur tout dans le cas d'installations qui comportent plu sieurs réseaux d'alimentation à puissance élevée.
Suivant la présente invention, l'équipement de sécurité à courant alternatif pour la protection d'une installation électrique de commande, de signalisation ou de surveillance, comportant au moins, un relais comprenant un circuit magnétique à trois branches dont deux sont jumelées par un pont magnétique et dont l'armature mobile est disposée en regard de l'extrémité libre de la troisième branche et dudit pont et actionne au moins un contact inséré dans le circuit d'alimentation de ladite installation,
est carac térisé en ce que les deux branches jumelées du cir cuit magnétique sont équipées de bobines électrique ment dimensionnées de manière à produire normale ment dans ces deux branches des flux égaux et de même sens lorsqu'elles sont respectivement alimen tées par les alternances d'un courant alternatif à ca ractéristiques spécifiques passant à travers deux cir cuits distincts à accumulation d'énergie qui sont constitués par des condensateurs associés à des diodes redresseuses orientées en sens inverses l'une de l'autre, l'armature du relais restant attiré tant que lesdits flux sont égaux et étant libérée lorsqu'une perturbation due à un défaut ou à un courant n'ayant pas les caractéristiques spécifiques ci-dessus provoque une inégalité de ces flux.
On décrira plus en détail ci-après, à titre d'exem ple, des formes de réalisation de l'invention, en se reportant au dessin annexé, sur lequel la fig. 1 est un schéma d'une installation connue; la fig. 2 est un schéma d'une forme d'exécution de l'équipement de sécurité; les fig. 3 et 4 sont des schémas de sources de courant à caractéristiques spécifiques, qui peuvent alimenter cet équipement de sécurité, et les fig. 5 à 7 sont relatives à des variantes et exemples d'application de cet équipement.
Sur la fig. 1, on voit la disposition qui est habituellement utilisée pour alimenter et protéger une installation quelconque N de signalisation, de surveillance ou de commande. Son courant de fonc tionnement I est fourni par une source locale S à travers un contact fermé m, n ,d'un relais dit relais de ligne L ; ce relais est excité par un circuit com portant plusieurs contacts de sécurité x, y, z qui sont normalement fermés, mais qui s'ouvrent en cas d'ap parition de défauts, perturbations, etc. Un tel agen cement est relativement compliqué et coûteux.
Une première forme d'exécution de l'équipement objet de. l'invention est représentée à !la fig. 2. Comme on le voit sur cette figure, l'installation pro tégée N est alimentée par sa source d'énergie S1 à travers le contact m, n fermé par l'attraction d'une armature A qui est attirée par un circuit magnétique M à trois branches. Ce circuit magnétique peut par exemple être conforme à celui décrit dans le brevet suisse No 341187 déposé le 15 mai 1957 par la titulaire.
Deux branches du circuit M sont reliées entre elles par un pont magnétique 12, et ces branches portent des enroulements 1 et 2 qui sont agencés pour produire normalement des flux I1 et I2 égaux et de même direction dans ces branches. Dans ces conditions normales, le pont 12 n'est parcouru par aucun flux et l'armature A reste attirée. Mais si l'un des flux I1 ou I2 tend à augmenter par rapport à l'autre, le pont 12 est parcouru par un flux différen tiel; le flux résultant qui passe par l'armature A est par conséquent diminué et l'armature A tombe en interrompant l'alimentation de l'installation N ; sa chute indique une anomalie, interdit des manouvres dangereuses et d'une façon plus générale agit dans le sens de la sécurité.
Pour exciter comme indiqué ci-dessus les bobines 1 et 2, on fournit aux bornes a et b de l'équipement de sécurité RS un courant i qui présente des carac téristiques bien déterminées. Afin de fixer les idées, on supposera par exemple que ce courant i présente la forme de pulsations rectangulaires alternées à fai ble tension (de l'ordre d'une vingtaine de V) ayant une très basse fréquence f (de l'ordre de 4 Hz; i1 est fourni par une source qui sera décrite dans la suite.
Un tel courant i quasi continu présente un avan tage important: il permet d'éviter la transmission des effets perturbateurs par les capacités des con nexions et d'éliminer les actions des harmoniques supérieurs.
Le courant i qui arrive aux bornes a et b tra verse un filtre passe-bas qui est constitué par une bobine d'inductance H et par un condensateur C (de préférence à quatre bornes) ; ce filtre est accordé de façon à interdire tout passage de courants alter natifs perturbateurs ayant la fréquence industrielle et de ses harmoniques. La tension alternative spécifique à très basse fréquence qui apparaît aux bornes du condensateur C charge, par l'intermédiaire de diodes D1 et D2, des condensateurs C1 et C2 qui se dé chargent respectivement à travers les bobines 1 et 2 ; ces courants de décharge sont limités par des résis tances r1 et r2 .
Si le courant i comporte, à cause d'un défaut d'isolement par exemple, une composante continue, celle-ci ne peut passer que par une seule des bobines 1 ou 2, c'est-à,dire qu'elle ne peut produire que le déséquilibre des flux I1 et I2 et lorsque cette com posante continue est suffisamment prononcée, elle provoque la chute de l'armature A.
Les valeurs ohmiques des résistances r1 et r2 sont choisies de telle façon que les seuils au-dessus des quels des, courants perturbateurs, soit alternatifs à fréquence industrielle, soit continus, provoquent la chute de l'armature A, sont inférieurs à une valeur qui est imposée par les règles de sécurité, imposées pour l'utilisation donnée.
Le courant spécial i peut être produit de très diverses façons. A titre d'exemple, on décrira à l'aide des fig. 3 et 4 deux formes de réalisation de générateurs de ce courant. La fig. 3 représente un générateur G qui est ali menté par une source S2 de courant continu et dont les bornes de sortie a1 et b1 sont reliées aux bornes a et b de la fig. 2. Il comporte deux relais électro magnétiques 3 et 4. Le relais 3 est alimenté par les décharges périodiques d'un condensateur 5 chargé par la source S2 ; la cadence des charges et des dé charges de ce condensateur est déterminée par des résistances R2 et R3 qui sont réglables.
Une diode Zener Z et une résistance Rl rendent cette cadence pratiquement insensible aux variations de la tension de la source<B><U>S..</U></B> Le relais 4 qui est périodiquement excité par le contact haut du relais 3, inverse, à la basse fréquence désirée, la tension qui est fournie par la source Saux bornes de.
sortie al e<I>t</I> b1 à tra vers une inductance dei protection .6. Un tel généra teur G peut alimenter les bornes<I>a</I> et<I>b</I> de plusieurs relais tels que celui de l'équipement de sécurité RS.
Un autre générateur, qui est purement statique, est désigné par P sur la fig. 4. Alimenté par une source S3 de courant alternatif, il comporte deux thyratrons secs ou triodes à semi-conducteurs 7 et 8 dont les électrodes de commande sont périodique ment polarisées à travers des. fils p et q par un dis positif pilote bistable 9, tel qu'un montage à bascule de transistors par exemple.
Ce générateur peut être placé à une grande distance de ses bornes d'alimen tation S3 , ou bien de ses bornes ide sortie a.-,<I>et</I><B>b2;</B> entre ces dernières bornes, on -peut brancher un condensateur 10 pour assurer le filtrage des har moniques.
Lorsque l'équipement de sécurité conforme à la fig. 2 risque d'être perturbé non seulement par des signaux continus ou alternatifs provenant des ré seaux industriels, mais .aussi par des signaux para sites à très basse fréquence, on peut l'améliorer par un artifice complémentaire suivant Les générateurs du genre G ou P, au lieu de fournir des alternances identiques positives et néga tives, fournissent des alternances très différentes, par exemple en amplitude.
Les deux enroulements 1 et 2 de la fig. 2 sont alors inégaux ; chacun d'eux peut comporter deux parties reliées en série, mais dis posées sur les deux branches qui sont parcourues par les flux<B>(ID,</B> et (1#2 . Les nombres des spires et les sens d'enroulement des parties ainsi obtenues sont choisis pour équilibrer les .ampère-tours résultants ainsi que les .deux flux (Dl et (D2 malgré la dissymétrie des alternances. du signal i.
Dans ce cas, toute alimentation intempestive par un signal à très basse fréquence, mais ne présentant pas la même dissymétrie que le signal i, produit la chute de l'armature A.
Avec un tel montage qui sera décrit plus en dé tail dans la suite, on peut commander par le même signal deux relais de sécurité, et sélectionner à vo lonté leurs actions par simple inversion des alter nances inégales qui sont fournies par le générateur commun. On voit qu'un tel ensemble est pratique ment équivalent à un relais. polarisé.
Il est à noter que les montages décrits ci-dessus sont d'une s6cu- rité totale, en particulier, .aucune rupture d'un élé ment ou conducteur quelconque et aucun court-cir cuit dans ces montages ne fait perdre les .protections qui sont imposées dans la technique .des. installations de sécurité. On peut agencer et grouper ces relais de sécurité pour contrôler et .indiquer à distance, avec la même sécurité, .les positions d'un organe mobile quelconque, tel qu'un aiguillage ferroviaire par exemple, une barrière fermant un passage à niveau, etc.
Lorsqu'une telle installation à objet mobile doit pouvoir supporter en permanence et sans donner de fausses indications, unie tension perturbatrice tolérée ayant une valeur de seuil .déterminée, cette tension pouvant accidentellement provenir par exemple d'un réseau voisin de distribution, on peut l'agencer par exemple suivant la fig. 5. Sur ce schéma, on voit deux relais identiques Ml et M2 à trois branches magnétiques.
Chacun de ces relais comporte trois bobines désignées par 11, 12 et 13. Les bobines 12 et 13 ont des ampère-tours en opposition et créent dans la branche de droite un flux résultant qui, nor malement, est égal et de même sens, que le flux qui est créé par la bobine 11 dans la branche médiante. Lorsque cet équilibre normal des flux est obtenu et maintenu, les armatures es relais sont attirées et maintenues dans la position haute.
L'armature Al du relais de sécurité Ml ,actionne un ou plusieurs jeux de contacts mi<B><I>,</I></B> ni qui comman dent un récepteur approprié quelconque désigné par <B>NI.</B> Ce récepteur peut être un organe de signali sation, de sécurité, d'alarme, etc. L'armature A2 du relais M2 actionne un ou plusieurs autres contacts m2, n2 qui commandent un autre ,récepteur N2.
Les bobines des deux relais Ml et M2 sont ali mentées par une source P, qui peut être conforme aux générateurs des fig. 3 ou 4, par l'intermédiaire de quatre condensateurs C3 à Ce qui sont sélective ment chargés par les deux .alternances de la source P par l'intermédiaire de diodes, redresseuses dl à d4.
En analysant plus en détail les circuits de la fig. 5, on constate que, lorsque la borne d'entrée a est positive, le condensateur C6 est chargé en série avec une résistance r @au moyen ide la diode d2, et que le condensateur C3 est chargé directement au moyen de la diode d3. Lorsque la borne .d'entrée c est positive,
c'est le condensateur C5 qui est chargé directement par la ,diode dl et c'est le conden sateur C4 qui est chargé en série avec ladite résis tance r par la diode d4.
On constate également que le condensateur C5 se décharge par un courant moyen il qui .traverse en série les bobines 13 et 11 du relais Ml ; Cs se dé charge par un courant analogue 12 traversant la bo bine 12 du même relais,;
C3 se décharge par un cou rant i3 à travers les bobines 11 et 13 du relais M2, et C4 par un courant i4 à travers la bobine 12 de ce relais M2, Les directions des flux magnétiques qui sont ainsi engendrés sont indiquées par des flèches correspondantes,
et il est à noter que si les alternan ces du courant qui .sont fournies aux bornes d'en- trée a et c sont égales entre elles, les deux armatures A1 et A2 restent en position basse du fait de l'inégalité des flux résultants qui apparaissent dans les deux branches bobinées des relais Mi et M2 .
En service normal, cette égalité des alternances n'est pas réalisée. En effet, par un câble 6 à deux conducteurs, la source P est reliée, comme repré senté, en série .avec un inverseur qui est constitué par deux lames de contact 5 actionnées par l'objet mobile c'est-à-dire par exemple par un aiguillage contrôlé à distance. Suivant la position de l'aiguille,
les lames 5 occupent soit .la position haute dans la quelle les alternances de la source P allant de a vers c sont bloquées, par une diode d et part conséquent réduites par une inductance ou une ré sistance ra <I>,</I> soit la position basse dans laquelle les ialternances allant ide c vers a passent directe ment par la diode d sans être réduites.
I.1 en résulte que le courant alternatif qui est fourni par la source P aux bornes a et c est rendu fortement dissymétrique. Suivant le sens de cette dissymétrie, c'est-à-dire .suivant .la position atteinte par l'appareil contrôlé, qui est solidaire des lames 5,
l'un des relais Ml et M2 est .alimenté de façon que .son armature soit attirée aussi longtemps que ladite dissymétrie présente une valeur appro priée, tandis, que l'armature de l'autre reste en posi tion basse. Cela produit la coupure de l'un ou de l'autre des circuits des récepteurs <B>NI</B> ou N2, ce qui indique clairement la .position de .l'appareil com mandé.
Il est à noter que si, par accident, cet appareil n'atteint pas, l'une de ses positions normales de fin de -course, les lames 5 restent hors contact comme représenté ;
les deux relais Ml et M2 sont dans ce cas complètement désexcités @et les deux circuits de <B>NI</B> et N2 sont .coupés. simultanément. Cela peut don ner un signal d'alarme ou :provoquer une action de sécurité appropriée, telle qu'un signal d'arrêt im pératif par exemple.
Si dans une telle installation apparaît une .ten sion perturbatrice ayant une fréquence différente de celle de la source P, mais inférieure au seuil d7in- s.ents.ibilité qui est rendu assez élevé par le choix d'une inductance appropriée H insérée dans le cir cuit ,d'alimentation,
cette tension perturbatrice reste sans effet. Si par contre elle dépasse ledit seuil, elle provoque la chute de l'armature A1 ou A2 qui était normalement maintenue dans sa position haute, car étant nécessairement symétrique,
la tension pertur batrice finit paT surmonter la dissymétrie bien déter- minée des courants, d'excitation de ce relais qui est indispensable à l'attraction de son armalture.
Une tension perturbatrice continue provoque, suivant sa polarité, soit une augmentation, soit une diminution de cette dissymétrie indispensable et finit aussi par produire la chute de ladite armature.
On voit ainsi que l'équipement suivant la fig. 5, qui est agencé ,dans le sens de la sécurité complète, assure le contrôle à distance du fonctionnement d'un appareil mobile quelconque à deux positions.
Cette distance peut être assez grande, car la faible fré quence qui est utilisée réduit les effets gênants de capacité et de réactance du câble 6 qui relie les relais. à l'inverseur 5 installé sur l'appareil contrôlé.
Dans certaines applications de l'équipement de sécurité décrit, la probabilité :de fortes tensions per turbatrices de fréquence industrielle est faible. Dans ces cas, on peut simplifier l'équipement de sécurité en admettant une valeur de seuil plus basse. Les simplifications consistent essentiellement à supprimer la source spéciale P de basse fréquence, ainsi que l'inductance H.
Lorsqu'un tel équipement simplifié, .désigné par R, est utilisé comme relais de digne, il peut être agencé suivant la fig. 6. Ses bornes d'entrée a et b sont alimentées directement par une source s de tension alternative dissymétrique, de préfé rence de valeur réduite et ayant la fréquence indus trielle.
Les grandes alternances de cette tension chargent un condensateur C7 au moyen l'une diode d5 branchée en série avec une résistance appropriée <I>r2.</I> Ce condensateur C7 se décharge sur la bobine 12. Les petites alternances de sens contraire chargent au moyen d'une diode do un condensateur C$ qui se décharge sur les bobines 11 et 13.
La valeur de la résistance r3 est choisie suivant les ampère-tours des bobines 11, 12 et 13 pour que, dans les conditions l'alimentation normales, l'armature A soit attirée. C'est le cas aussi longtemps qu'une tension pertur batrice symétrique reste inférieure à un certain seuil qui peut être relativement bas. Une tension pertur- batrice continue produit le même effet que dans les relais Ml et M2 de la fig. 5.
Pour assurer le contrôle à distance d'un appareil à deux positions l'une manière analogue à celle de la fig. 5, on peut brancher suivant la fig. 7 deux relais de ligne simplifiés RI et R2 du type représenté à la fig. 6 en parallèle mais en inversant, comme re présenté, l'alimentation d e leurs bornes a et c ; elles sont alimentées ,par une source S normale de tension de valeur réduite, symétrique et .ayant la fréquence industrielle par exemple.
Cette source agit en série avec un inverseur 5 qui, comme dans la fig. 5, est placé sur l'objet mobile pour rendre dissy métrique le courant d'alimentation des deux relais RI et R2 suivant la position de l'appareil contrôlé. Là aussi, les armatures de ces deux relais tombent sélectivement lorsqu'une tension perturbatrice conti nue ou alternative dépasse le seuil d'insensibilité. On voit qu'un tel ensemble est pratiquement équivalent à un. relais polarisé.
AC safety equipment for the protection of an electrical control, signaling or monitoring installation The present invention relates to an alternating current safety equipment for the protection of a signaling or monitoring installation. or control which must operate with maximum safety. This equipment can be used, for example, for the protection of industrial or railway light panels, various interlocking installations, switch control devices, or level crossings, etc.
It is known that installations of this type must be effectively protected against any possible disturbances which may arise from abnormal currents resulting from induction effects, insulation faults, accidental contacts, etc. and originate from the supply networks, especially in the case of installations which include several high-power supply networks.
According to the present invention, the alternating current safety equipment for the protection of an electrical control, signaling or monitoring installation, comprising at least one relay comprising a magnetic circuit with three branches, two of which are twinned by a bridge magnetic and the movable armature of which is placed opposite the free end of the third branch and of said bridge and actuates at least one contact inserted in the supply circuit of said installation,
is charac terized in that the two twinned branches of the magnetic circuit are equipped with coils electrically dimensioned so as to produce normally in these two branches equal flows and in the same direction when they are respectively supplied by the alternations of an alternating current with specific characteristics passing through two distinct energy storage circuits which are constituted by capacitors associated with rectifying diodes oriented in opposite directions to each other, the armature of the relay remaining attracted as that said flows are equal and being released when a disturbance due to a fault or to a current not having the specific characteristics above causes an inequality of these flows.
Embodiments of the invention will be described in more detail below, by way of example, with reference to the accompanying drawing, in which FIG. 1 is a diagram of a known installation; fig. 2 is a diagram of an embodiment of the safety equipment; figs. 3 and 4 are diagrams of current sources with specific characteristics, which can supply this safety equipment, and figs. 5 to 7 relate to variants and examples of application of this equipment.
In fig. 1 shows the arrangement which is usually used to supply and protect any signaling, monitoring or control installation N. Its operating current I is supplied by a local source S through a closed contact m, n, of a relay called the line relay L; this relay is energized by a circuit comprising several x, y, z safety contacts which are normally closed, but which open in the event of faults, disturbances, etc. Such an arrangement is relatively complicated and expensive.
A first embodiment of the object of equipment. the invention is shown in! FIG. 2. As can be seen in this figure, the protected installation N is supplied by its energy source S1 through the contact m, n closed by the attraction of an armature A which is attracted by a magnetic circuit M with three branches. This magnetic circuit may for example be in accordance with that described in Swiss patent No. 341187 filed on May 15, 1957 by the holder.
Two branches of the circuit M are interconnected by a magnetic bridge 12, and these branches carry windings 1 and 2 which are arranged to normally produce equal flows I1 and I2 and in the same direction in these branches. Under these normal conditions, the bridge 12 is not traversed by any flow and the reinforcement A remains attracted. But if one of the flows I1 or I2 tends to increase with respect to the other, the bridge 12 is traversed by a differential flow; the resulting flow which passes through the reinforcement A is consequently reduced and the reinforcement A falls by interrupting the supply of the installation N; its fall indicates an anomaly, prohibits dangerous maneuvers and more generally acts in the sense of safety.
To excite coils 1 and 2 as indicated above, a current i which has well-defined characteristics is supplied to terminals a and b of the safety equipment RS. In order to fix the ideas, we will suppose for example that this current i has the form of alternating rectangular pulsations at low voltage (of the order of about twenty V) having a very low frequency f (of the order of 4 Hz; i1 is provided by a source which will be described below.
Such a quasi-direct current i presents a significant advantage: it makes it possible to avoid the transmission of disturbing effects by the capacitors of the connections and to eliminate the actions of the higher harmonics.
The current i which arrives at the terminals a and b passes through a low-pass filter which consists of an inductance coil H and a capacitor C (preferably with four terminals); this filter is tuned so as to prevent any passage of disturbing alternating currents having the industrial frequency and its harmonics. The specific very low frequency alternating voltage which appears at the terminals of the capacitor C charges, via diodes D1 and D2, the capacitors C1 and C2 which are discharged respectively through the coils 1 and 2; these discharge currents are limited by resistors r1 and r2.
If the current i comprises, because of an insulation fault for example, a continuous component, this one can pass only one of the coils 1 or 2, that is, to say that it cannot produce only the imbalance of the flows I1 and I2 and when this continuous component is sufficiently pronounced, it causes the fall of the reinforcement A.
The ohmic values of resistors r1 and r2 are chosen in such a way that the thresholds above which of the disturbing currents, either alternating at industrial frequency, or direct, cause the fall of the armature A, are lower than a value which is imposed by the safety rules, imposed for the given use.
The special current i can be produced in a variety of ways. By way of example, it will be described with the aid of FIGS. 3 and 4 two embodiments of generators of this current. Fig. 3 shows a generator G which is supplied by a direct current source S2 and whose output terminals a1 and b1 are connected to terminals a and b of FIG. 2. It comprises two electromagnetic relays 3 and 4. The relay 3 is supplied by the periodic discharges of a capacitor 5 charged by the source S2; the rate of charges and discharges of this capacitor is determined by resistors R2 and R3 which are adjustable.
A Zener diode Z and a resistor Rl make this rate practically insensitive to variations in the voltage of the source <B> <U> S .. </U> </B> Relay 4 which is periodically energized by the high contact of the relay 3, reverses, at the desired low frequency, the voltage which is supplied by the source S at the terminals of.
output al e <I> t </I> b1 through a protection inductor. 6. Such a generator G can supply the terminals <I> a </I> and <I> b </I> of several relays such as that of the safety equipment RS.
Another generator, which is purely static, is designated by P in FIG. 4. Powered by a source S3 of alternating current, it comprises two dry thyratrons or semiconductor triodes 7 and 8 whose control electrodes are periodically polarized through. wires p and q by a positive bistable pilot device 9, such as a rocker assembly of transistors for example.
This generator can be placed at a great distance from its power supply terminals S3, or from its output terminals a.-, <I> and </I> <B> b2; </B> between these latter terminals , we can connect a capacitor 10 to ensure the filtering of the har monics.
When the safety equipment according to fig. 2 risk of being disturbed not only by direct or alternating signals coming from industrial networks, but also by very low frequency parasite signals, it can be improved by a complementary device according to G or P type generators , instead of providing identical positive and negative half-waves, provide very different half-waves, for example in amplitude.
The two windings 1 and 2 of fig. 2 are then unequal; each of them can comprise two parts connected in series, but placed on the two branches which are traversed by the flows <B> (ID, </B> and (1 # 2. The numbers of turns and the directions of winding of the parts thus obtained are chosen to balance the resulting .ampere-turns as well as the .two flows (D1 and (D2 despite the asymmetry of the half-waves of signal i.
In this case, any untimely power supply by a very low frequency signal, but not exhibiting the same asymmetry as the signal i, produces the fall of the armature A.
With such an assembly, which will be described in more detail below, it is possible to control two safety relays by the same signal, and to select their actions at will by simple inversion of the unequal alternations which are supplied by the common generator. It can be seen that such an assembly is practically equivalent to a relay. polarized.
It should be noted that the assemblies described above are completely safe, in particular, no rupture of any element or conductor whatsoever and no short-circuit in these assemblies causes the loss of the protections which are imposed in the .des technique. security installations. These safety relays can be arranged and grouped to control and .indicate from a distance, with the same safety, the positions of any movable member, such as a railway switch for example, a barrier closing a level crossing, etc. .
When such an installation with a moving object must be able to withstand permanently and without giving false indications, a tolerated disturbing voltage having a determined threshold value, this voltage possibly coming accidentally for example from a neighboring distribution network, it is possible to 'arrange for example according to FIG. 5. In this diagram, we see two identical relays M1 and M2 with three magnetic branches.
Each of these relays has three coils designated by 11, 12 and 13. Coils 12 and 13 have opposing ampere-turns and create in the right branch a resulting flux which, normally, is equal and in the same direction, as the flow which is created by the coil 11 in the mediating branch. When this normal balance of flows is obtained and maintained, the armatures and relays are attracted and held in the high position.
The armature Al of the safety relay M1 activates one or more sets of contacts mi <B> <I>, </I> </B> ni which controls any suitable receiver designated by <B> NI. </ B> This receiver can be a signaling, security, alarm, etc. device. The A2 armature of relay M2 actuates one or more other m2, n2 contacts which control another, N2 receiver.
The coils of the two relays M1 and M2 are supplied by a source P, which may conform to the generators of FIGS. 3 or 4, via four capacitors C3 to C which are selectively charged by the two .alternances of the source P via diodes, rectifiers dl to d4.
By analyzing in more detail the circuits of FIG. 5, it can be seen that when the input terminal a is positive, the capacitor C6 is charged in series with a resistance r @ by means of the diode d2, and that the capacitor C3 is charged directly by means of the diode d3. When the input terminal c is positive,
it is the capacitor C5 which is charged directly by the diode d1 and it is the capacitor C4 which is charged in series with the said resistor r by the diode d4.
It is also noted that the capacitor C5 is discharged by an average current il which passes in series the coils 13 and 11 of the relay M1; Cs is discharged by an analogous current 12 passing through the coil 12 of the same relay;
C3 is discharged by a current i3 through the coils 11 and 13 of relay M2, and C4 by a current i4 through the coil 12 of this relay M2, The directions of the magnetic fluxes which are thus generated are indicated by corresponding arrows ,
and it should be noted that if the alternations of the current which are supplied to the input terminals a and c are equal to each other, the two plates A1 and A2 remain in the low position due to the inequality of the resulting flows which appear in the two coiled branches of the Mi and M2 relays.
In normal service, this equality of alternations is not achieved. Indeed, by a cable 6 with two conductors, the source P is connected, as shown, in series with an inverter which consists of two contact blades 5 actuated by the moving object, that is to say by for example by remotely controlled switching. Depending on the position of the needle,
the blades 5 occupy either .the high position in which the alternations of the source P going from a to c are blocked, by a diode d and consequently reduced by an inductance or a resistance ra <I>, </I> or the low position in which the alternations going from ide c to a pass directly through the diode d without being reduced.
I.1 results in that the alternating current which is supplied by the source P to the terminals a and c is made highly asymmetrical. According to the direction of this asymmetry, that is to say. Following .the position reached by the controlled device, which is integral with the blades 5,
one of the relays M1 and M2 is supplied so that its armature is attracted as long as said asymmetry has an appropriate value, while the armature of the other remains in the low position. This cuts off either of the <B> NI </B> or N2 receiver circuits, clearly indicating the position of the controlled device.
It should be noted that if, by accident, this device does not reach one of its normal end-of-travel positions, the blades 5 remain out of contact as shown;
the two relays M1 and M2 are in this case completely de-energized @and the two circuits of <B> NI </B> and N2 are cut. simultaneously. This can give an alarm signal or: cause an appropriate safety action, such as an emergency stop signal for example.
If in such an installation a disturbing voltage appears having a frequency different from that of the source P, but lower than the threshold d7in- s.ents.ibility which is made sufficiently high by the choice of an appropriate inductor H inserted in the cir cooked, feeding,
this disturbing voltage has no effect. If, on the other hand, it exceeds said threshold, it causes the fall of the reinforcement A1 or A2 which was normally kept in its high position, since it is necessarily symmetrical,
the disturbing batrix voltage ends up overcoming the well-determined dissymmetry of the currents, excitation of this relay which is essential to the attraction of its armament.
A continuous disturbing voltage causes, depending on its polarity, either an increase or a decrease in this essential asymmetry and also ends up producing the fall of said armature.
It can thus be seen that the equipment according to FIG. 5, which is arranged, in the sense of complete security, provides remote control of the operation of any two-position mobile device.
This distance can be quite large, because the low frequency which is used reduces the troublesome effects of capacitance and reactance of the cable 6 which connects the relays. to the inverter 5 installed on the controlled device.
In certain applications of the safety equipment described, the probability of: high voltages interfering with industrial frequency is low. In these cases, the safety equipment can be simplified by admitting a lower threshold value. The simplifications consist essentially in eliminating the special low frequency source P, as well as the inductance H.
When such simplified equipment, designated by R, is used as a reliable relay, it can be arranged according to FIG. 6. Its input terminals a and b are supplied directly by a source s of asymmetrical alternating voltage, preferably of reduced value and having industrial frequency.
The large halfwaves of this voltage charge a capacitor C7 by means of a diode d5 connected in series with an appropriate resistance <I> r2. </I> This capacitor C7 is discharged on the coil 12. The small half cycles of opposite direction charge by means of a diode of a capacitor C $ which discharges on coils 11 and 13.
The value of resistor r3 is chosen according to the ampere-turns of coils 11, 12 and 13 so that, under normal supply conditions, armature A is attracted. This is the case as long as a symmetrical disturbing batrix voltage remains below a certain threshold which may be relatively low. A continuous disturbing voltage produces the same effect as in relays M1 and M2 of fig. 5.
To ensure the remote control of a two-position device in a similar way to that of fig. 5, it is possible to connect according to fig. 7 two simplified line relays RI and R2 of the type shown in FIG. 6 in parallel but by reversing, as shown, the power supply to their terminals a and c; they are supplied by a normal voltage source S of reduced value, symmetrical and having the power frequency for example.
This source acts in series with an inverter 5 which, as in FIG. 5, is placed on the moving object to make the supply current of the two relays R1 and R2 dissymmetric depending on the position of the controlled device. Here too, the armatures of these two relays selectively drop when a direct or alternating disturbing voltage exceeds the insensitivity threshold. We see that such a set is practically equivalent to one. polarized relay.