CH397836A - Alternating current safety equipment for the protection of an electrical control, signaling or monitoring installation - Google Patents

Alternating current safety equipment for the protection of an electrical control, signaling or monitoring installation

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CH397836A
CH397836A CH772962A CH772962A CH397836A CH 397836 A CH397836 A CH 397836A CH 772962 A CH772962 A CH 772962A CH 772962 A CH772962 A CH 772962A CH 397836 A CH397836 A CH 397836A
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CH
Switzerland
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safety equipment
coils
relay
current
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Application number
CH772962A
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French (fr)
Inventor
Devy Robert
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Forges Ateliers Const Electr
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L7/00Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks
    • B61L7/06Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks using electrical transmission
    • B61L7/068Protection against eddy-currents, short-circuits, or the like, for electric safety arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Relay Circuits (AREA)

Description

  

  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.

 

Claims (1)

REVENDICATION Equipement de sécurité à courant alternatif pour la protection d'une ,installation électrique de com mande, de signalisation ou de surveillance, compor tant au moins un relais comprenant un circuit ma gnétique à trois branches dont deux sont jumelées par un pont magnétique et dont d'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, CLAIM Alternating current safety equipment for the protection of an electrical control, signaling or monitoring installation, comprising at least one relay comprising a three-branch magnetic circuit, two of which are twinned by a magnetic bridge and of which movable armature is arranged opposite the free end of the third branch and said bridge and actuates at least one contact inserted in, le circuit d'alimentation de ladite installation, caractérisé en ce que les deux branches jumelées du circuit magnétique sont équi pées de bobines. électriquement -dimensionnées de manière à produire normalement dans ces deux bran ches des, flux égaux et de même sens lorsqu'elles. sont respectivement alimentées par les alternances d'un courant alternatif à caractéristiques spécifiques pas sant à travers deux circuits distincts. the power supply circuit of said installation, characterized in that the two twin branches of the magnetic circuit are fitted 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 circuits. 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 res tant attirée 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 spéci fiques ci-dessus provoque une inégalité de ces flux. SOUS-REVENDICATIONS 1. with energy storage which are constituted by capacitors associated with. rectifier diodes oriented in opposite directions to each other, the armature of the relay being attracted as long as said flows are equal and being released when a disturbance due to a fault or to a current not having the specific characteristics fiques above causes an inequality of these flows. SUB-CLAIMS 1. Equipement de :sécurité suivant la revendica tion, alimenté par une tension alternative à fréquence industrielle, caractérisé en ce que les alternances du courant fourni aux bobines sont rendues dissymé triques en insérant entre la source de tension symé trique et les d'eux circuits à accumulation d'énergie une diode (a# shuntée par une résistance (r,,). 2. Equipement : Safety equipment according to the claim, supplied by an alternating voltage at industrial frequency, characterized in that the alternations of the current supplied to the coils are made asymmetrical by inserting between the symmetrical voltage source and the storage circuits of them energy a diode (a # shunted by a resistor (r ,,). 2. Equipment: de sécurité suivant la revendica tion et la sous revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une réactance (H) en série avec la source de tension symétrique. 3. Equipement de sécurité suivant la revendica tion, alimenté par une tension pulsatoire symétrique à basse fréquence, caractérisé en ce que les alter nances du courant fourni aux bobines sont rendues dissymétriques en insérant dans les; safety device according to claim and sub-claim 1, characterized in that it comprises a reactance (H) in series with the symmetrical voltage source. 3. Safety equipment according to the claim, supplied by a symmetrical pulsating voltage at low frequency, characterized in that the alternations of the current supplied to the coils are made asymmetrical by inserting them; circuits à accu- mulation d'énergie, des résistances de valeurs inégales. 4. Equipement d e sécurité suivant la revendica tion et la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une réactance (H) montée en série avec un condensateur (C), l'ensemble de ces deux organes étant alimenté par la source de tension sy métrique : energy storage circuits, resistors of unequal values. 4. Safety equipment according to claim and sub-claim 3, characterized in that it comprises a reactance (H) connected in series with a capacitor (C), all of these two members being supplied by the source. sy metric tension: et ledit condensateur alimentant les circuits à accumulation d'énergie. 5. Equipement de sécurité suivant la revendica tion et les sous-revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un inverseur (5) dis posé de manière à inverser la polarité :de la diode (d) et, .d'autre part, un deuxième relais à trois, branches dont les bobines sont alimentées à travers deux autres circuits à accumulation d'énergie dont les diodes redresseuses (d; and said capacitor supplying energy storage circuits. 5. Safety equipment according to claim and sub-claims 1 and 2, characterized in that it comprises, on the one hand, an inverter (5) arranged so as to reverse the polarity: of the diode (d ) and, .on the other hand, a second relay with three branches, the coils of which are supplied through two other energy storage circuits including the rectifying diodes (d; <B><I>i,</I></B> d,) sont montées en sens opposés à celles (dl, d2) des deux premiers circuits, ces deux relais étant connectés en parallèle. <B><I>i,</I> </B> d,) are mounted in opposite directions to those (dl, d2) of the first two circuits, these two relays being connected in parallel.
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