Indicateur de charge pour courant alternatif comprenant pour chaque phase un organe
de détection des dépassements d'une charge de référence affichée
La tarification de la fourniture d'énergie s'effectue avantageusement par un système binôme dont un des termes correspond à l'énergie effectivement consommée et l'autre à la puissance de dimensionnement des installations c'est-à-dire à la charge de courant maximum qu'occasionne en certains moments l'abonné, exclusion faite des surcharges instantanées, dues par exemple aux à-coups d'enclenchement de moteurs ou à d'autres phénomènes transitoires.
La détermination du paramètre permettant d'établir ce second terme implique la mesure des maxima d'intensité de courant appelé, et également, pour réaliser une tarification judicieuse, la reconnaissance du caractère, soit régulier, soit accidentel de ces maxima.
La présente invention a pour objet un indicateur de charge quantifié pour courant alternatif mono- et polyphasé, comprenant pour chaque phase du réseau à superviser un organe de détection des dépassements d'une charge de référence affichée, comprenant pour l'ensemble des phases un compteur enregistreur et indicateur de quanta de dépassement capable, après enregistrement d'un nombre de quanta donné, de faire passer la charge de référence affichée à un niveau supérieur d'un gradin, comprenant également pour l'ensemble des phases un circuit de temporisations agencé de manière à déterminer à partir de l'instant où commence un dépassement de charge de deux durées distinctes dont l'une, dite période de sursis à l'enregistrement,
est la durée minimum que doit avoir le dépassement pour donner lieu à l'enregistrement d'un quantum de dépassement et dont
I'autre, dite période de quantification, est la durée élémentaire correspondant à l'enregistrement d'un quantum de dépassement, ce circuit de temporisation étant pourvu d'éléments capables de commander ledit compteur sur la base de l'information fournie par lesdits circuits de détection et quantifiée selon lesdites périodes.
Le gradin atteint par la charge de référence affichée permet de connaître le niveau des charges maxima régulièrement atteintes, tandis que le nombre des quanta de dépassement enregistré par le compteur après la dernière élévation d'un gradin de la charge de référence affichée correspond aux dépassements accidentels, en nombre trop restreint pour qu'il en soit tenu compte.
On connaît des dispositifs de ce genre qui, pour effectuer les trois fonctions que sont la détermination d'une période de sursis, la détermination d'une période de quantification et la commande soit directement d'un sélecteur déterminant la charge de référence affichée, soit d'un compteur commandant indirectement ce sélecteur, comportent trois organes spécifiques, le plus souvent purement électriques ou électroniques.
De ce fait, ces dispositifs présentent l'inconvénient d'être assez coûteux, peu précis et peu sûrs, s'ils utilisent des temporisateurs électriques simples dont le fonctionnement est influencé entre autres par la fréquence de répétition des phénomènes transitoires, et ils présentent l'inconvénient d'être très coûteux et malgré tout pas extrêmement précis et pas extrêmement sûrs s'ils utilisent des temporisateurs électroniques très évolués.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de ce genre précis, sûr et peu coûteux. Dans ce but, la présente invention propose un indicateur de charge du type sus-mentionné, caractérisé en ce que ledit circuit de temporisations comporte, pour remplir les trois fonctions que sont la détermination de la période de sursis, la détermination de la période de quantification, et la commande du compteur, un seul et unique organe actif consistant en un dispositif électromécanique, et en ce que ce dispositif électromécanique est un moteur synchrone dans le circuit d'alimentation duquel sont insérés les contacts de sortie desdits organes de détection groupés en parallèle,
ce moteur étant équipé de moyens démultiplicateurs dont le mobile terminal accomplit en un temps correspondant à ladite période de quantification un cycle à l'issue duquel il se trouve ramené en position initiale, ce mobile terminal étant agencé de manière que chaque interruption du circuit d'alimentation le rappelle en position initiale, ce dispositif étant également muni d'un contact de maintien qui se ferme et shunte lesdits contacts de sortie insérés dans le circuit d'alimentation du moteur après que ledit mobile terminal ait accompli une course de durée correspondant à la période de sursis choisie et qui s'ouvre à nouveau quand ledit mobile terminal se retrouve en position initiale, et d'un élément de transmission mécanique lié audit mobile terminal qui, en un point de sa course où ledit contact de maintien est fermé,
agit sur ledit compteur de manière à le faire avancer d'un pas.
Une forme particulière de l'invention est donnée à titre d'exemple en liaison avec le dessin annexé, dans lequel:
la fig. 1 représente le schéma électrique de l'indicateur de charge décrit,
la fig. 2 est une vue en perspective, synoptique et simplifiée, montrant en position de repos, le dispositif électromécanique équipant l'indicateur, et montrant également les différents éléments commandés par ce dispositif,
la fig. 3 est une vue en perspective, synoptique et simplifiée, montrant ce dispositif électromécanique en cours de fonctionnement,
la fig. 4 présente une variante d'une partie du schéma montré à la fig. 1,
la fig. 5 montre d'une manière synoptique et simplifiée, une variante d'exécution et d'assemblage de certains éléments montrés à la fig. 2,
la fig. 6 montre l'aspect extérieur de l'indicateur de charge.
Sur la fig. 1, on voit trois circuits identiques, de détection de surcharges, lesquels constituent les organes de détection. On a un de ces circuits pour chaque phase
R, S, T, du réseau à superviser, dans le cas ci-décrit un réseau triphasé. Un appareil pour réseau monophasé ne comprendrait qu'un seul de ces circuits de détection.
Chacun de ces circuits se compose d'abord d'un transformateur 1 dont l'enroulement secondaire comporte quatre prises intermédiaires, l'enroulement primaire de ces transformateurs étant branché en série sur la phase à superviser, en parallèle avec une résistance shunt de faible valeur, non représentée, réalisant l'adaptation du circuit.
Chacun de ces circuits est ensuite contrôlé par un commutateur rotatif à gradin 2, de la position duquel dépend la sensibilité du circuit de détection; ce commutateur connecte l'un des conducteurs du circuit d'abord à une barrette 41 reliée à la sortie extrême de l'enroulement secondaire du transformateur, ensuite, lorsqu'il avance pas à pas, successivement aux quatre barrettes 42 à 45 reliées chacune à l'une des prises intermédiaires de cet enroulement, puis sur le dernier gradin, à une barrette 46 non reliée extérieurement, le circuit se trouvant donc rompu dans cette dernière position du commutateur.
Une diode 4 et un condensateur 5 détectent et filtrent la tension alternative venant de l'enroulement secondaire du transformateur, une résistance ajustable 3 limitant les pointes de courant dans la diode 4. Cette résistance ajustable 3 permet également, en tenant compte de la résistance globale de décharge du condensateur 5, d'ajuster le rapport entre la tension alternative prise sur le transformateur 1 et la tension continue qui en résulte sur le condensateur 5. Un relais taré 6 est branché, par
I'intermédiaire d'un contact de repos d'un relais auxiliaire 7 directement en parallèle sur le condensateur 5; dès que la tension aux bornes de ce condensateur atteint la valeur correspondant à l'attraction du relais taré, celui-ci tire et signale par un contact 6a la présence d'une surcharge sur la phase supervisée par le circuit.
Le relais taré 6 comporte un second contact 6b, dont la fermeture provoque l'attraction du relais auxiliaire 7; celui-ci, au moyen d'un contact commutateur 7a, modifie le circuit d'alimentation du relais 6, de telle sorte qu'une résistance ajustable 8 se trouve branchée en série avec le relais 6, tandis qu'une résistance 9 se trouve branchée en parallèle avec ce relais 6.
Ainsi, dès que son attraction est achevée, le relais 6 n'est plus alimenté que par une partie de la tension du condensateur 5; cette tension partielle dépend de l'ajustage de la résistance 8, lequel est fait de telle manière que la tension subsistant sur le relais 6 soit à peine supérieure à la tension de maintien de ce relais; accessoirement du fait de la présence de la résistance 9, la résistance globale de décharge du condensateur 5 se trouve maintenue sensiblement constante. On réalise ainsi la condition selon laquelle le relais taré 6 doit retomber déjà lorsque la tension détectée revient à une valeur à peine inférieure à celle qui a provoqué son attraction. Le circuit de détection est donc à faible hystérésis .
La partie du schéma concernant spécifiquement le dispositif électromécanique est visible au haut de la fig. 1. On voit qu'elle comporte les contacts de sortie 6a de chacun des circuits de détection décrits ci-dessus. Tous les contacts 6a (un par phase à superviser) se trouvent connectés en parallèle et alimentent le temporisateur 10.
Un contact 25 actionné par ce temporisateur 10 est branché de manière à pouvoir ponter lesdits contacts 6a, tandis qu'un autre contact 26 également actionné par le temporisateur est branché directement en série sur l'alimentation de celui-ci, de manière à pouvoir couper totalement cette alimentation. Ce temporisateur 10 comprend entre autres un moteur synchrone 11, muni d'un dispositif multiplicateur, une commande d'embrayage 12, un embrayage (13, 14, 15), et un mobile de sortie 17; le rôle de ces différents éléments sera examiné plus loin.
Organiquement parlant, les contacts 25 et 26 font aussi partie du temporisateur, de même que les contacts d'un relais font partie de ce relais. Le temporisateur 10 commande mécaniquement, par son mobile de sortie 17 un compteur-afficheur de quanta de dépassement; ce compteur comprend un premier disque-afficheur 31 avançant pas à pas sous l'action du temporisateur 10 et passant successivement par trente positions au cours d'une rotation, et un second disque-afficheur 38 qui avance d'un gradin chaque fois que le disque 31 a fait un tour complet; ce disque 38 tourne pas à pas solidairement avec le commutateur 2, mentionné ci-dessus, et qui affecte chaque circuit de détection. Ces disques 31 et 38 portent des inscriptions apparaissant derrière un guichet et constituant l'affichage de l'indicateur de charge.
Les inscriptions affichées par le disque 31 sont des chiffres successifs qui indiquent le nombre des pas accomplis par le disque, c'est-à-dire le nombre des quanta de dépassement enregistrés par ce disque. Les inscriptions affichées par le disque 38 sont des valeurs de charge, données en
Ampère, qui indiquent la charge de courant primaire, qui, dans la position correspondante du commutateur 2, provoque juste l'attraction des relais tarés 6. I1 est clair que ces disques pourraient aussi très bien être remplacés par des tambours ayant même fonction et portant les mêmes indications.
Le fonctionnement du dispositif électromécanique sera décrit en détail plus loin, succintement, il est le suivant:
Dès qu'un des contacts 6a est fermé et que le temporisateur 10 est alimenté, le mobile de sortie 17 se met à tourner; jusqu'à ce que ce mobile ait accompli une certaine course, les contacts 25 et 26 ne sont pas actionnés, le mobile 31 n'étant pas affecté non plus jusquelà par le mouvement de ce mobile 17. Le temporisateur 10 est agencé de manière telle que lorsque son courant d'alimentation est coupé, le mobile de sortie 17 revient instantanément à sa position de départ.
Ainsi, tant que le contact 25 est ouvert, si les contacts 6a se rouvrent et rompent le circuit, le mobile 17 revient à son point de départ; par contre, lorsqu'après une certaine course de ce mobile 17 le contact 25 s'est fermé, I'ouverture des contacts 6a ne coupe plus l'alimentation du temporisateur et le mobile 17 continue à tourner même si tous les contacts 6a sont à nouveau ouverts. Après la fermeture du contact 25, la course du mobile 17 actionne le disque 31, qui enregistre ainsi un quantum de dépassement de charge; lorsque la période théoriquement correspondant à ce quantum (période de quantification) est écoulée, le mobile 17 ouvre le contact 26, à ce momentlà l'alimentation du temporisateur 10 est coupée et le mobile 17 revient à sa position de départ.
Le contact 26 étant du type fin de course, il s'ouvre lorsque le mobile 17 a accompli la course voulue mais ne se referme qu'après que le mobile 17 ait regagné sa position de repos. Ainsi, le retour du mobile 17 est assurément effectué jusqu'en position de départ. L'enregistrement d'un nouveau quantum de dépassement peut donc reprendre, après le retour du mobile 17, dès que des contacts 6a se ferment à nouveau, si l'un de ceux-ci au moins est resté fermé, I'enregistrement d'un nouveau quantum commence immédiatement après le retour du mobile 17.
Durant la période où le contact 25 n'est pas encore fermé, la disparition des surcharges traduite par l'ouverture des contacts 6a annule le chemin déjà parcouru par le mobile 17; un dépassement de charge qui dure moins longtemps que la période au bout de laquelle le contact 25 se ferme (période de sursis) n'est donc pas enregistré et demeure sans aucun effet.
Lorsque trente quanta de dépassement ont été enregistrés par le disque 31, le disque 38 avance à son tour d'un pas, faisant avancer d'un pas également le commutateur 2. De ce fait, la sensibilité des circuits de détection se trouve réduite; si les surcharges enregistrées auparavant ne dépassaient que de peu la charge limite affichée par le disque 38 et restent donc maintenant presque toujours en dessous du seuil de détection des surcharges, le disque 31 n'avancera plus guère; seules de fortes surcharges accidentelles le fèront avancer parfois d'un pas et se trouveront affichées derrière le guichet correspondant.
Si, primitivement. les surcharges dépassaient de beaucoup la charge limite affichée, elles continueront à la dépasser, lorsque la sensibilité sera réduite, le disque 31 enregistrera alors au moins encore trente quanta, et le disque 38 avancera d'un pas encore. Le processus se renouvellera ainsi jusqu'à ce que le disque 38 ait atteint un gradin de sensibilité telle que la charge limite affichée soit supérieure aux charges maxima régulièrement atteintes. La position atteinte alors par le disque 38 donnera une indication valable de la charge maximum régulièrement appelée par l'abonné.
Si ces maxima sont supérieurs à la charge limite affichée lorsque la sensibilité est la plus faible, donc au gradin dc charge le plus élevé qui puisse être affiché, le disque 38 passe dans une position marquée M (ou maximum). dans laquelle les circuits de détection sont déconnectés; si le disque 38 atteint cette position M, cela signifie que l'indicateur de charge est d'un calibre trop petit et que pour connaître le courant maximum appelé par l'abonné. il y a lieu de monter un indicateur de charge dont le domaine s'étend à des courants plus élevés.
La fig. 2 montre les éléments matériels principaux qui constituent le dispositif électromécanique et les éléments commandés par celui-ci. L'organe principal de cet ensemble est le temporisateur électromécanique 10 lui-même composé de différents éléments.
Ce sont d'abord un moteur synchrone 11 équipé intérieurement d'un dispositif démultiplicateur non représenté; ce dispositif est tel que l'arbre de sortie du moteur accomplit moins de deux tours durant la période de quantification susmentionnée, puis ensuite un électroaimant 12 commandant un dispositif d'embrayage différentiel qui se compose d'une roue de champ 13 solidaire de l'arbre de sortie du moteur 11, d'un satellite 14 engrenant avec la roue 13 et supporté par une porte satellite (non visible sur la figure) solidaire d'un arbre secondaire 16, et d'une roue de champ 15 engrenant avec le satellite 14 et tournant librement sur l'arbre 16. Cette roue de champ 15 est libre lorsque l'électro-aimant 12 est désexcité et bloquée par l'armature de cet électroaimant 12, lorsque celui-ci est excité.
Ainsi, lorsque l'électro-aimant est désexcité, les mouvements de l'arbre 16 sont indépendants de ceux de l'arbre de sortie du moteur 11, tandis que losque l'électro-aimant est excité, les mouvements de l'arbre 16 dépendent de ceux de cet arbre de sortie, le satellite 14. de même que son porte-satellite solidaire de l'arbre 16. effectuant autour de l'axe longitudinal un demi-tour lorsque l'arbre de sortie du moteur et la roue de champ 13 effectuent un tour. Ce rapport de vitesse de l'arbre 16 à l'arbre de sortie du moteur Il dépend naturellement du type d'embrayage différentiel utilisé, le type le plus simple, à deux roues de champs identiques, utilisé ici, donne le rapport 1 à 2. Ce dispositif d'embrayage est connu et il n'y a pas lieu de le décrire plus en détail.
Un disque 17, qui constitue l'organe mobile 17 mentionné plus haut, est solidaire de l'arbre 16. C'est ce disque 17 qui effectue les différentes commandes faites à partir du temporisateur. Un ressort 18 rappelle l'arbre
16 et le disque 17 en position de départ dès que ce mobile 16-17 est libéré. Les éléments 11 à 18 constituent le temporisateur électromécanique dont l'ensemble est dési gné par 10; ce type de temporisateur électromécanique est connu et c'est l'agencement particulier des organes commandés par le disque 17 qui constitue la partie spécifique de ce dispositif.
La fig. 2 montre le disque 17 en position de repos.
On voit sur ce disque 17 deux pitons 22 et 23 ; au repos, le piton 22 s'appuie contre le levier 27 de l'interrupteur à bascule 26, lequel constitue le contact 26 susmentionné, fermé en position de repos. Lorsque le courant est enclenché, le disque 17 se met à tourner et, si le courant est maintenu durant un temps assez long, il effectue un parcours correspondant à la période de quantification, à la fin de ce parcours le piton 23 commute l'interrupteur 26 en poussant le levier 27 ; dès lors, le contact étant rompu, le disque 17 se trouve libéré et revient en arrière sous l'action du ressort 18, et le piton 22, regagnant sa position de départ, enclenche à nouveau l'interrupteur 26.
C'est donc l'éloignement angulaire des pitons 22 et 23 sur le disque 17, en liaison avec la vitesse de rotation de ce disque, qui détermine la période de quantification.
La limitation mécanique de la course du disque 17 est réalisée par l'appui des pitons 22 et 23 sur le levier 27; il peut être souhaitable, afin de prévenir les risques qui pourraient résulter d'une cassure du levier 27 de prévoir un dispositif mécanique auxiliaire limitant la course du disque 17 en correspondance avec l'appui des pitons 22 et 23 sur le levier 27.
Le disque 17 est taillé à la manière d'une came; son bord comprend une partie oblique 19 qui constitue le passage d'un segment circulaire 20 de faible rayon à un segment circulaire 21 de rayon plus grand. Un interrupteur 25, du type micro-interrupteur, et qui constitue le contact 25 susmentionné, a son doigt de commande appuyé sur le bord du disque 17. En position de repos, ce doigt s'appuie sur le segment 20 et l'interrupteur 25 est ouvert; lorsque le disque tourne et que la portion 19 passe devant l'interrupteur 25, ce doigt de commande est repoussé et l'interrupteur 25 ferme son contact, ensuite ce doigt reste maintenu en arrière en s'appuyant sur le segment 21.
Le temps qui s'écoule depuis le moment où le disque partant de sa position de repos. commence de tourner, jusqu'au moment où la portion 19 passe devant le doigt de l'interrupteur 25 détermine la période de sursis susmentionnée.
La fig. 3 montre le même dispositif dans le cas où le disque a déjà parcouru une course supérieure à celle correspondant à la période de sursis et où l'interrupteur 25 a déjà été actionné. Sur cette fig. 3, les angles de rotation du disque 17 correspondant auxdites périodes de sursis et de quantification sont marqués par les côtes arquées S et Q.
On voit sur les deux fig. 2 et 3 un doigt 24 fixé sous le disque 17 qui, en un point de la course de ce disque où l'interrupteur 25 a déjà été actionné (cas de la fig. 3), engrène avec une roue d'encliquetage 28 solidaire du disque 31. Ainsi, lorsque la période de sursis est écoulée et qu'il est certain qu'un quantum de dépassement doit être enregistré, le mouvement du disque 17 commande une avance d'un pas du disque 31. Ce levier 24 est monté sous le disque 17 à la manière d'un cliquet afin de ne pas gêner le mouvement de retour de ce disque; la roue d'encliquetage 28 est assurée contre un mouvement de retour par le cliquet 29 tiré par le ressort 30.
Solidaire de la roue d'encliquetage 28 et du disque 31. une came colimaçon 32 coopère avec un levier 33 pour commander l'avance du disque 38. Chaque fois que cette came 32 accomplit un tour, le levier 33 est poussé vers l'extérieur, pivotant autour de l'arbre portant le disque 38 puis, lorsque cette came 32 achève sa révolution, le levier 33 retombe vers le centre et, en retombant, parcourt autour de l'arbre portant le disque 38, un angle égal à un gradin de ce disque; par un jeu de cliquet et de ressort 35, 36, 37 coopérant avec une roue d'encliquetage 34 solidaire du disque 38, ce mouvement de retour du levier 33 se transmet au disque 38.
La force de rappel du levier 33 est également fournie par le ressort 37 agissant sur le cliquet 35.
Il est clair que tout autre moyen de transmission du mouvement mécanique du mobile 28, 31 au mobile 38, à raison d'un pas du mobile 38 pour un tour du mobile 31 peut donner satisfaction; les disques 31 et 38 constituent en fait un compteur pas à pas à deux mobiles successifs et l'on connaît de nombreuses manières de réaliser de tels compteurs.
La fig. 2 montre également le commutateur à gradin 2, dont le rotor est solidaire du disque 38. Le couvercle de ce commutateur 2 est dessiné partiellement coupé et l'on voit à l'intérieur de ce commutateur un curseur 39 reliant électriquement une barrette de cuivre collectrice 40 successivement, suivant le gradin atteint avec chacune des barrettes de cuivre 41 à 46, la barrette 46 n'ayant pas de connexions extérieures, puisqu'elle correspond à la position M où le circuit de détection doit être rompu. Donc, lorsque le curseur a atteint cette position M, les circuits de détection ne peuvent plus fonctionner et les disques 31 et 38 ne peuvent plus être avancés.
On voit que le commutateur 2 comprend encore deux autres curseurs dont seuls la lame de liaison avec le rotor du commutateur est visible; chacun des deux curseurs balaie un groupe de barrettes analogues aux barrettes 40 à 46; on a ainsi dans le même commutateur trois organes commutateurs destinés aux trois circuits de détection branchés sur les trois phases d'un réseau triphasé. Si, comme cela est actuellement courant, I'ensemble des circuits était réalisé sous forme de circuit imprimé, les étages du commutateur 2 pourraient y être directement intégrés.
Lorsque le mobile 38 doit être remis en position initiale, il suffit, pour pouvoir le tourner à la main, d'écarter les cliquets 35 et 36, en décrochant éventuellement le ressort 37. Pour écarter les cliquets 35 et 36, il est indiqué de prévoir une clé spéciale, en forme de fourche à deux branches partiellement tronconiques, qui pénètrent frontalement de l'extérieur dans le boîtier plombé renfermant l'appareil, et dont les branches repoussent par l'avance de leur partie tronconique, l'une le cliquet 35 et l'autre le cliquet 36. A cet effet, le cliquet 35 comprend une surface de tranche 49 sensiblement cylindrique et centrée sur l'axe sur lequel pivote le levier 33.
De ce fait, la pression exercée par la clé peut bien faire pivoter le cliquet 35 sur le levier 33, ce qui est le but recherché, mais ne peut pas faire pivoter le levier 33 lui-même sur son axe, ce qui serait contraire au but recherché. La partie tronconique de l'autre branche de la clé fait pivoter le cliquet 36 en s'appuyant sur sa surface de tranche 50. On verra plus loin une variante spécialement intéressante de la remise en position initiale.
Il faut, pour que la remise en position initiale du mobile 38 se fasse sans danger, que la course du rotor du commutateur 2 soit limitée aux positions correspondant aux barrettes 41 à 46. Le commutateur à gradin 2, comme tous les commutateurs de ce type, peut être équipé d'un limiteur de course; celui-ci peut être constitué par exemple par un piton 47 monté dans le commutateur et coopérant avec une fraisure du rotor du commutateur. D'autres systèmes sont évidemment possibles, l'important est qu'ils soient suffisamment robustes.
Sur les fig. 2 et 3, on voit dessinés en traits mixtes un commutateur 48, du type micro-interrupteur, monté d'une manière analogue à l'interrupteur 25, mais situé à la périphérie du disque 17, à un endroit tel que son doigt de commande se trouve relâché lorsque le disque 17 occupe sa position de repos, mais se trouve, dès que le disque 17 a commencé de tourner, pressé par le passage de la portion oblique 19. Ce commutateur 48 est destiné à remplacer les relais 7 que l'on voit sur la fig. 1. En exécution monophasée, ce commutateur 48 est équipé d'un seul contact branché en lieu et place du commutateur 7a dans le circuit de détection; en exécution triphasée, le commutateur 48 est équipé de trois contacts commutateurs, qui sont branchés en lieu et place du contact 7a de chacun de trois circuits de détection.
En exécution monophasée, le remplacement dans l'unique circuit de détection du relais 7, avec son contact 7a, par le commutateur 48 n'entraîne aucune modification de fonctionnement. Puisque, le temporisateur 10 étant alimenté dès que le relais 6 est tiré, et le disque 17 se mettant à tourner aussitôt, le commutateur 48 est actionné sitôt après l'attraction du relais 6, la seule différence entre les deux variantes est qu'il se passe quelques secondes entre l'attraction du relais 6 et l'actionnement du commutateur 48, alors qu'il ne se passait que quelques millisecondes entre l'attraction du relais 6 et celle du relais 7.
Cette différence ne joue cependant aucun rôle puisque l'important est que le contact 7a (ou le contact 48 qui le remplace) ne se ferme qu'après que le relais 6 ait tiré, ce qui est le cas pour les deux variantes, et également que le retard de la commutation 7a sur l'attraction du relais 6 soit faible par rapport à la période de sursis, ce qui est aussi le cas pour les deux variantes.
En exécution triphasée, ce remplacement des relais 7 par le commutateur 48 modifie quelque peu les conditions de travail. En effet, avec le système premièrement décrit, chaque circuit de détection est indépendant et la commutation 7a d'un circuit ne se fait que lorsque le relais 6 de ce même circuit est tiré. En conséquence. si lorsqu'une surcharge est détectée sur une phase. une faible surcharge se présente sur une autre phase, cette surcharge est également détectée; si la première surcharge vient à disparaître, le contact 6a du circuit détectant la seconde surcharge prend directement la succession du contact 6a du circuit ayant détecté la première surcharge.
S'il se trouve par exemple, en admettant que la période sursis ait été fixée à 60 secondes, que la première surcharge sur la première phase ait duré 50 secondes et que la seconde surcharge sur la seconde phase, ayant commencé à la 45me seconde de la première surcharge, dure 20 secondes, le temps total durant lequel le temporisateur aura été alimenté sera de 65 secondes, temps supérieur de 5 secondes à la période sursis; ainsi, un quantum de dépassement sera enregistré. Dans le cas où les trois contacts 7a sont remplacés par trois contacts du commutateur 48, si une surcharge existe sur une phase, la commutation 7a est faite directement dans les trois circuits de détection.
Si donc, une surcharge ayant été détectée sur une phase et le commutateur 42 ayant été actionné, une seconde surcharge vient à se présenter sur une seconde phase et si cette seconde surcharge est trop faible pour faire tirer le relais 6 lorsque la commutation 7a est déjà faite, le contact 6a du circuit de la seconde phase ne pourra pas prendre immédiatement la succession du contact 6a du circuit de la première phase, car le relais 6 du circuit de la seconde phase ne sera pas tiré. Reprenant l'exemple susmentionné, si la surcharge sur la première phase disparaît au bout de 50 secondes, le temporisateur cessera d'être alimenté et le disque 17 reviendra à son point de départ, à ce moment-là le commutateur 48 sera relâché et le relais 6 du circuit de la seconde phase tirera du fait de la faible surcharge existant sur cette phase.
Cependant cette surcharge bénéficiera à nouveau d'une période de sursis de 60 secondes, puisque le temporisateur sera revenu à son point de départ, et si cette seconde surcharge ne dure que 20 secondes, aucun quantum de dépassement ne sera enregistré. Si la surcharge sur la seconde phase avait, par contre, été suffisamment forte pour que, même dans l'état où la commutation 7a est faite, le relais 6 puisse tirer, le cheminement de la mesure des surcharges détectées aurait été le même que dans le système premièrement décrit.
Cette caractéristique peut, suivant les cas, être avantageuse ou non de sorte que, dans l'exécution triphasée. le remplacement des trois relais 7 par le commutateur 48 pourra, suivant les cas être indiqué ou non. Pour l'exécution monophasée, c'est uniquement des considérations de construction ou de coût qui détermineront l'emploi d'une solution ou de l'autre.
Une variante d'exécution est aussi prévue en ce qui concerne le circuit de détection. Cette variante peut s'appliquer aussi bien lorsque la commutation 7a est faite par un relais propre 7 que lorsqu'elle est faite par ledit commutateur 47. La fig. 4 montre cette variante dans ce dernier cas.
On voit sur cette fig. 4 que le transformateur à prises intermédiaires I a été remplacé par un transformateur 57 sans prise intermédiaire, la résistance ajustable 3 est devenue la résistance fixe 58, l'ajustage précédemment fait par la résistance 3 est fait maintenant par cinq résistances ajustables 60-64 dont l'une ou l'autre est mise en série dans le circuit suivant la position du commutateur 2, maintenant branché différemment. Ces cinq résistances 60 à 64 déterminent chacune dans une position du commutateur 2, la tension du condensateur 5 pour lequel le relais 6 tire.
Aussi ce n'est plus le rapport de la tension aux bornes du condensateur 5 et du courant primaire qui varie suivant la position du commutateur 2, mais c'est, ce rapport restant fixe, la valeur de la tension aux bornes du condensateur 5 capable de faire tirer le relais 6 ; la commutation se fait donc dans la partie continue du circuit de détection et non plus dans la partie alternative. L'hystérésis du relais 6 se règle comme auparavant à l'aide de la résistance ajustable 8. Du fait de la présence des résistances 60-64 le condensateur 5 ne se trouve plus directement en parallèle avec le relais 6 lorsque celui-ci tire: pour maintenir un fonctionnement favorable de ce relais, un second condensateur 59 esl. branché directement en parallèle avec lui. Ce condensateur 59 n'est cependant pas absolument nécessaire.
Ce système permet, au moyen des résistances 60-64 un ajustage individuel de chaque gradin de détection, il n'exige donc pas comme l'autre un transformateur de précision ou tout au moins présentant une grande précision dans le rapport des enroulements secondaires. Il permet donc, tout en maintenant une bonne qualité de fonctionnement, d'utiliser un transformateur moins coûteux, il permet aussi de modifier l'échelle des gradins de charge sans devoir changer le transformateur.
On voit sur la ligne 4 que le relais 7 a été supprimé, la commutation 7a étant faite par un contact du commutateur 48.
Une variante d'exécution est également possible concernant la détermination de la période de quantification par le disque 17. Elle consisterait à supprimer le commutateur 26 et les pitons 22 et 23 et à dimensionner le démultiplicateur munissant le moteur 11 de manière telle que le disque 17 fasse exactement un tour durant une période de quantification, la portée 21 étant prolongée jusqu'à proximité de l'endroit où se trouve, en position de repos, le doigt du contact 25, de façon à assurer le pontage des contacts de commande jusqu'à la fin du cycle. Le ressort 18 devrait également être remplacé par un dispositif de remise à zéro à came, couvrant juste l'arc de cercle correspondant à la-période de sursis.
Cette variante aurait l'avantage que, si une panne de courant intervient après écoulement de la période de sursis, mais avant que l'enregistrement ait eu lieu, le processus reprendrait dès la fin de la panne et l'enregistrement aurait lieu quand même, ce qui n'est pas le cas avec le système précédemment décrit dans lequel, en cas de panne, le disque 17 retombe toujours à zéro, quelle que soit la position atteinte au début de la panne.
Une variante d'exécution est encore possible concernant la remise en position initiale des mobiles afficheurs 31 et 38. Cette variante réalise la remise en position initiale sans retenue possible, c'est-à-dire qu'une seule opération fait revenir le mobile 31 à zéro et le mobile 38 en position minimum sans que l'on puisse les arrêter dans une position intermédiaire. Cette opération est dite + remise au minimum , c'est la seule remise en position initiale possible avec la variante montrée fig. 5.
Sur cette figure on voit que les cliquets 29, 35 et 36 sont remplacés par des cliquets 65, 66 et 67 ayant d'autres formes, de même, le ressort 37 est remplacé par un ressort 72 beaucoup plus fort que le ressort 37. On voit aussi que l'axe du mobile 18 est muni d'un ressort de rappel 79, que l'axe du mobile 31 est muni d'un dispositif de rappel à glissement constitué par le ressort spiral 75 et la cuvette fixe 76. Le ressort 75 étant tel qu'il permet également un mouvement élastique axial du mobile 31. On voit enfin que la roue d'encliquetage 28 présente, dans l'encoche où entre le cliquet 61 en position zéro du mobile 31, une fraisure 74, portant sur une demi-épaisseur de la roue, et qui joue un rôle important expliqué plus loin.
Expliquons d'abord le fonctionnement du dispositif 75-76. Lorsque le mobile 31 se trouve pour la première fois à zéro, le ressort spiral est peu tendu, presque toutes ces spires sont vers l'extérieur et l'extrémité extérieure du ressort 75 est arrêtée par un rebord 77 dans une des cannelures intérieures 78 présentées par la cuvette 76.
Lorsque le mobile 31 se met à tourner, le ressort 75 se tend davantage, il peut faire deux ou trois tours jusqu'à ce que presque toutes ses spires se trouvent vers l'intérieur, à ce moment-là le rebord 77 n'est plus pressé très fortement contre les cannelures 78 et lorsque le mobile 31 tourne, le rebord 77 avance d'une ou plusieurs cannelures, jusqu'à ce que la pression contre ces cannelures ait de nouveau augmenté; ainsi, le mobile 31 peut faire autant de tours que l'on veut, le ressort 75 n'est jamais surtendu, il maintient cependant toujours assez de force de rappel pour que, sitôt que l'on supprime l'action du cliquet 65. le mobile 31 puisse être rappelé au moins d'un tour.
On a vu d'autre part que le ressort 75 permettait de mouvoir élastiquement axialement le mobile 31 ; pour effectuer ladite remise au minimum, il suffit d'opérer une pression axiale sur le mobile 31 : à ce moment, la roue 28 sort du plan d'action du cliquet 65 qui se déplace vers le centre à côté du plan de la roue 28, celle-ci se trouve libérée et sous l'action du ressort 75 elle revient en arrière. Ce retour en arrière peut se faire jusqu'à zéro, puis l'appui du levier 33 contre le décrochement de la lame colimaçon 32 l'arrête; le mobile 31 se trouve ainsi remis à zéro.
Le déplacement vers le centre du cliquet 65 est limité par le piton fixe 73 qui sert également à fixer le ressort 72 rappelant le cliquet 65; lorsque celui-ci revient vers le centre il soulève, par un piton 69 qui lui est solidaire et qui agit sur une surface de tranche 68 du cliquet 67, ce cliquet 67 qui se dégage ainsi de la roue d'encliquetage 34. Le cliquet 65 présente également une surface de tranche 70 de profil circulaire qui, lorsque ce cliquet 65 est déplacé vers le centre, est centré sur l'axe du mobile 38 ; dans cette position déplacée cette surface 70 soulève par un piton 71 le cliquet 66 qui se dégage aussi de la roue d'encliquetage 35; comme cette surface est alors concentrique à l'axe de mobile 38, ce dégagement est indépendant de la position du levier 33.
Le mobile 38 revient donc, sous l'action du ressort 74 en position minimum où il se trouve arrêté par la butée du commutateur 2 (on pourrait aussi, pour ménager ce commutateur 2, prévoir une autre butée positionnée à l'endroit voulu). C'est ainsi qu'est assurée la remise au minimum des deux mobiles 31 et 38 par la seule pression exercée sur le mobile 31.
Une fois revenu à zéro, ce mobile 31 tend à reprendre sa position axiale normale, il peut déjà le faire partiellement lorsque la pointe du cliquet 65 pénètre dans la fraisure 74. Le cliquet reste cependant en position déplacée et la roue 28 reste à demi abaissée jusqu'à ce qu'un nouvel enregistrement soit effectué par le doigt 24, à ce moment le cliquet 65 est ramené vers le bord par le flanc de la fraisure 74 et reprend sa position normale de même que la roue 28 et les cliquets 66 et 67.
Lorsque la roue 28 passe par sa position zéro au cours d'une révolution normale, le cliquet 65 est maintenu normalement par la partie inférieure de la denture de la roue d'encliquetage 28 et ne peut entrer dans la fraisure 74.
il faut encore que le nez 24 ait son bord inférieur légèrement plus bas que le cliquet 65 afin que, si l'on presse durant l'action du doigt 24, on ne puisse l'empêcher d'agir avant d'avoir décroché le cliquet 65.
Si l'on presse suffisamment, les deux pointes du cliquet 65 et du doigt 24 se décrocheront et la remise au minimum se fera immédiatement, si l'on pressait juste assez pour décrocher le cliquet 65, mais par le doigt 24, le mobile 38 reviendrait instantanément au minimum, par contre, le mobile 31 ne reviendrait à zéro que lorsque le doigt 24 aurait passé, soit quelques secondes plus tard, mais il y reviendrait forcément puisque le cliquet 65 serait décroché. De préférence, on pressera sur le mobile 31 par le centre de celui-ci, au moyen d'un outil en forme de clé qui sera seul à pouvoir être introduit dans le boîtier de l'appareil, de manière à effectuer cette fonction; cet outil sera conformé de manière qu'on ne puisse en l'utilisant, retenir le mobile 31.
De préférence encore, la pression ne sera pas exercée directement par l'outil, mais au moyen de celui-ci, par l'intermédiaire d'une serrure du type serrure de sûreté.
La fig. 6 montre l'aspect extérieur d'un indicateur de charge. Elle illustre bien la manière dont un tel indicateur de charge peut s'intégrer dans un tableau de tarification d'énergie électrique. On voit, découpés dans un boîtier 51 renfermant l'appareil, un guichet supérieur 52 derrière lequel apparaît une portion du disque 38 affichant le gradin de référence des maxima d'intensité et un guichet inférieur 53 derrière lequel apparaît une portion du disque 31 affichant le nombre des quanta de dépassement enregistrés depuis que le gradin affiché derrière le guichet supérieur 52 a été atteint.
Les ouvertures 54 et 55 permettent l'introduction d'un tournevis, ou autre outil analogue, par lequel on peut effectuer la remise en position initiale des disques;
I'ouverture 54 permet de tourner le disque 38, l'ouverture 55 permet de tourner le disque 31.
Les deux ouvertures 56 permettent l'introduction de la clé spéciale susmentionnée qui écarte les cliquets 35 et 36 afin de permettre un mouvement en arrière du disque 38. Le disque 21 par contre ne peut jamais tourner qu'en avant, ce qui n'a pas d'importance puisqu'il suffit de lui faire faire un tour complet pour le remettre à zéro. Si ce tour complet a eu l'effet non désiré de faire avancer d'un gradin le disque 38, il suffit d'utiliser la clé spéciale pour ramener après coup ce disque en arrière d'un gradin.
Les ouvertures 54, 55 et 56 sont de préférence, en temps normal, recouvertes par des bouchons-pression qui empêchent l'entrée de la poussière.
Dans le cas de la variante selon la fig. 5, les ouvertures 54, 55 et 56 n'existent pas, elles sont remplacées par une ouverture spéciale ou une entrée de serrure par où se fait, au moyen d'une clé particulière, l'unique opération de remise au minimum; cette entrée spéciale peut se situer latéralement ou frontalement.
Charging indicator for alternating current comprising a component for each phase
for detecting exceedances of a displayed reference load
The pricing of the energy supply is advantageously carried out by a two-part system, one of the terms of which corresponds to the energy actually consumed and the other to the sizing power of the installations, i.e. to the current load. maximum caused at certain times by the subscriber, excluding instantaneous overloads, due for example to jolts in the switching on of motors or to other transient phenomena.
The determination of the parameter making it possible to establish this second term involves the measurement of the maximum intensity of the current demanded, and also, in order to achieve judicious pricing, the recognition of the character, either regular or accidental, of these maxima.
The present invention relates to a quantified load indicator for single- and polyphase alternating current, comprising for each phase of the network to be supervised a device for detecting the overshoot of a displayed reference load, comprising for all the phases a counter overshoot quanta recorder and indicator capable, after recording a given number of quanta, of passing the displayed reference load to a higher level by one step, also comprising for all the phases a timing circuit arranged with so as to determine from the moment when an overshoot of two distinct durations begins, one of which, called the registration deferral period,
is the minimum duration that the overrun must have to give rise to the recording of an overrun quantum and of which
The other, called the quantization period, is the elementary duration corresponding to the recording of an overrun quantum, this timing circuit being provided with elements capable of controlling said counter on the basis of the information supplied by said circuits. detection and quantified according to said periods.
The step reached by the displayed reference load makes it possible to know the level of maximum loads regularly reached, while the number of exceeding quanta recorded by the meter after the last increase of one step of the displayed reference load corresponds to accidental exceedances. , too small a number to be taken into account.
Devices of this type are known which, in order to perform the three functions of determining a suspension period, determining a quantization period and controlling either directly a selector determining the displayed reference load, or of a meter indirectly controlling this selector, have three specific components, most often purely electric or electronic.
As a result, these devices have the drawback of being quite expensive, imprecise and insecure, if they use simple electrical timers whose operation is influenced, among other things, by the frequency of repetition of the transient phenomena, and they have the 'disadvantage of being very expensive and despite everything not extremely precise and not extremely safe if they use very advanced electronic timers.
The aim of the present invention is to provide a device of this kind which is precise, safe and inexpensive. To this end, the present invention provides a charge indicator of the aforementioned type, characterized in that said timing circuit comprises, in order to fulfill the three functions of determining the suspension period, determining the quantization period. , and the control of the counter, a single active member consisting of an electromechanical device, and in that this electromechanical device is a synchronous motor in the power supply circuit of which the output contacts of said detection members grouped in parallel are inserted ,
this motor being equipped with reduction means, the mobile terminal of which completes in a time corresponding to said quantization period a cycle at the end of which it is returned to the initial position, this mobile terminal being arranged so that each interruption of the circuit of power supply recalls it to the initial position, this device also being provided with a holding contact which closes and bypasses said output contacts inserted in the motor power supply circuit after said mobile terminal has completed a travel of duration corresponding to the period of suspension chosen and which opens again when said terminal mobile is in the initial position, and a mechanical transmission element linked to said terminal mobile which, at a point of its travel where said holding contact is closed,
acts on said counter so as to move it forward by one step.
A particular form of the invention is given by way of example in conjunction with the appended drawing, in which:
fig. 1 shows the electrical diagram of the charge indicator described,
fig. 2 is a perspective view, synoptic and simplified, showing in rest position, the electromechanical device fitted to the indicator, and also showing the various elements controlled by this device,
fig. 3 is a perspective view, synoptic and simplified, showing this electromechanical device in operation,
fig. 4 shows a variant of part of the diagram shown in FIG. 1,
fig. 5 shows in a synoptic and simplified manner, an alternative embodiment and assembly of certain elements shown in FIG. 2,
fig. 6 shows the external appearance of the charge indicator.
In fig. 1, we see three identical circuits for detecting overloads, which constitute the detection members. We have one of these circuits for each phase
R, S, T, of the network to be supervised, in the case described above a three-phase network. A single-phase network device would only include one of these detection circuits.
Each of these circuits consists first of all of a transformer 1 whose secondary winding has four intermediate taps, the primary winding of these transformers being connected in series on the phase to be supervised, in parallel with a low value shunt resistor , not shown, carrying out the adaptation of the circuit.
Each of these circuits is then controlled by a rotary step switch 2, on the position of which depends the sensitivity of the detection circuit; this switch connects one of the conductors of the circuit first to a strip 41 connected to the extreme output of the secondary winding of the transformer, then, when it advances step by step, successively to the four bars 42 to 45 each connected to one of the intermediate taps of this winding, then on the last step, to a bar 46 not connected externally, the circuit therefore being broken in this last position of the switch.
A diode 4 and a capacitor 5 sense and filter the alternating voltage coming from the secondary winding of the transformer, an adjustable resistor 3 limiting the current peaks in the diode 4. This adjustable resistor 3 also allows, taking into account the overall resistance discharge of capacitor 5, to adjust the ratio between the alternating voltage taken on transformer 1 and the resulting direct voltage on capacitor 5. A calibrated relay 6 is connected, by
The intermediary of a rest contact of an auxiliary relay 7 directly in parallel with the capacitor 5; as soon as the voltage at the terminals of this capacitor reaches the value corresponding to the attraction of the calibrated relay, the latter pulls and signals through a contact 6a the presence of an overload on the phase supervised by the circuit.
The calibrated relay 6 comprises a second contact 6b, the closing of which causes the attraction of the auxiliary relay 7; this, by means of a switch contact 7a, modifies the supply circuit of relay 6, so that an adjustable resistor 8 is connected in series with relay 6, while a resistor 9 is found connected in parallel with this relay 6.
Thus, as soon as its attraction is complete, relay 6 is only supplied with part of the voltage of capacitor 5; this partial voltage depends on the adjustment of resistor 8, which is done in such a way that the voltage remaining on relay 6 is barely greater than the holding voltage of this relay; incidentally due to the presence of resistor 9, the overall discharge resistance of capacitor 5 is kept substantially constant. This achieves the condition according to which the calibrated relay 6 must drop already when the detected voltage returns to a value barely lower than that which caused its attraction. The detection circuit is therefore low hysteresis.
The part of the diagram relating specifically to the electromechanical device is visible at the top of fig. 1. It can be seen that it comprises the output contacts 6a of each of the detection circuits described above. All contacts 6a (one per phase to be supervised) are connected in parallel and supply timer 10.
A contact 25 actuated by this timer 10 is connected so as to be able to bridge said contacts 6a, while another contact 26 also actuated by the timer is connected directly in series to the supply thereof, so as to be able to cut off. totally this diet. This timer 10 comprises among others a synchronous motor 11, provided with a multiplier device, a clutch control 12, a clutch (13, 14, 15), and an output mobile 17; the role of these different elements will be examined below.
Organically speaking, contacts 25 and 26 are also part of the timer, just as the contacts of a relay are part of that relay. The timer 10 mechanically controls, by its output mobile 17, an overrun quanta counter-display; this counter comprises a first display disc 31 advancing step by step under the action of the timer 10 and passing successively through thirty positions during a rotation, and a second display disc 38 which advances one step each time the disc 31 has made a complete revolution; this disk 38 rotates step by step integrally with the switch 2, mentioned above, and which affects each detection circuit. These discs 31 and 38 bear inscriptions appearing behind a window and constituting the display of the charge indicator.
The inscriptions displayed by the disc 31 are successive figures which indicate the number of steps taken by the disc, that is to say the number of overshoot quanta recorded by this disc. The inscriptions displayed by disk 38 are load values, given in
Amps, which indicate the primary current load, which, in the corresponding position of switch 2, just causes the attraction of the calibrated relays 6. It is clear that these discs could also very well be replaced by drums having the same function and carrying the same indications.
The operation of the electromechanical device will be described in detail later, briefly, it is as follows:
As soon as one of the contacts 6a is closed and the timer 10 is energized, the output mobile 17 starts to rotate; until this mobile has completed a certain travel, the contacts 25 and 26 are not actuated, the mobile 31 not being affected either by the movement of this mobile 17. The timer 10 is arranged in such a way. that when its supply current is cut, the output mobile 17 instantly returns to its starting position.
Thus, as long as the contact 25 is open, if the contacts 6a reopen and break the circuit, the mobile 17 returns to its starting point; on the other hand, when, after a certain travel of this mobile 17, the contact 25 has closed, the opening of the contacts 6a no longer cuts off the supply to the timer and the mobile 17 continues to rotate even if all the contacts 6a are on. new open. After closing the contact 25, the travel of the mobile 17 actuates the disk 31, which thus records a load overrun quantum; when the period theoretically corresponding to this quantum (quantization period) has elapsed, the mobile 17 opens the contact 26, at this moment the power supply to the timer 10 is cut off and the mobile 17 returns to its starting position.
The contact 26 being of the limit switch type, it opens when the mobile 17 has completed the desired travel but does not close until the mobile 17 has returned to its rest position. Thus, the return of the mobile 17 is assuredly carried out to the starting position. The recording of a new exceeding quantum can therefore resume, after the return of the mobile 17, as soon as the contacts 6a close again, if at least one of these has remained closed, the recording of a new quantum begins immediately after the return of the mobile 17.
During the period when the contact 25 is not yet closed, the disappearance of the overloads reflected by the opening of the contacts 6a cancels the path already traveled by the mobile 17; an overshoot which lasts less than the period after which the contact 25 closes (suspension period) is therefore not recorded and remains without any effect.
When thirty overshoot quanta have been recorded by disk 31, disk 38 in turn advances one step, also advancing switch 2. As a result, the sensitivity of the detection circuits is reduced; if the overloads recorded previously only slightly exceeded the limit load displayed by the disc 38 and therefore now almost always remain below the overload detection threshold, the disc 31 will hardly advance any further; only strong accidental overloads will sometimes cause it to take a step forward and be displayed behind the corresponding counter.
If, originally. the overloads greatly exceeded the displayed limit load, they will continue to exceed it, when the sensitivity is reduced, the disc 31 will then record at least another thirty quanta, and the disc 38 will advance one more step. The process will be repeated in this way until the disc 38 has reached a level of sensitivity such that the limit load displayed is greater than the maximum loads regularly reached. The position then reached by the disc 38 will give a valid indication of the maximum load regularly called by the subscriber.
If these maxima are greater than the limit load displayed when the sensitivity is the lowest, therefore at the highest load step that can be displayed, the disc 38 passes into a position marked M (or maximum). in which the detection circuits are disconnected; if the disc 38 reaches this position M, this means that the load indicator is of too small a caliber and that to know the maximum current drawn by the subscriber. it is necessary to fit a charge indicator whose range extends to higher currents.
Fig. 2 shows the main hardware elements which constitute the electromechanical device and the elements controlled by it. The main organ of this assembly is the electromechanical timer 10 itself made up of different elements.
They are first of all a synchronous motor 11 equipped internally with a reduction device, not shown; this device is such that the output shaft of the motor performs less than two turns during the aforementioned quantification period, then an electromagnet 12 controlling a differential clutch device which consists of a field wheel 13 integral with the output shaft of the motor 11, of a satellite 14 meshing with the wheel 13 and supported by a planet carrier (not visible in the figure) integral with a secondary shaft 16, and a field wheel 15 meshing with the satellite 14 and rotating freely on the shaft 16. This field wheel 15 is free when the electromagnet 12 is de-energized and blocked by the armature of this electromagnet 12, when the latter is energized.
Thus, when the electromagnet is de-energized, the movements of the shaft 16 are independent of those of the output shaft of the motor 11, while when the electromagnet is energized, the movements of the shaft 16 depend on those of this output shaft, the satellite 14. as well as its planet carrier integral with the shaft 16. making a half turn around the longitudinal axis when the output shaft of the motor and the gear wheel. field 13 take a turn. This speed ratio of the shaft 16 to the output shaft of the engine It naturally depends on the type of differential clutch used, the simplest type, with two wheels with identical fields, used here, gives the ratio 1 to 2 This clutch device is known and there is no need to describe it in more detail.
A disc 17, which constitutes the movable member 17 mentioned above, is integral with the shaft 16. It is this disc 17 which performs the various commands made from the timer. A spring 18 recalls the shaft
16 and the disc 17 in the starting position as soon as this mobile 16-17 is released. Elements 11 to 18 constitute the electromechanical timer, the whole of which is designated by 10; this type of electromechanical timer is known and it is the particular arrangement of the members controlled by the disc 17 which constitutes the specific part of this device.
Fig. 2 shows the disc 17 in the rest position.
We see on this disc 17 two pitons 22 and 23; at rest, the pin 22 bears against the lever 27 of the toggle switch 26, which constitutes the aforementioned contact 26, closed in the rest position. When the current is switched on, the disc 17 starts to rotate and, if the current is maintained for a long enough time, it makes a journey corresponding to the quantization period, at the end of this journey, the pin 23 switches the switch 26 by pushing lever 27; therefore, the contact being broken, the disc 17 is released and comes back under the action of the spring 18, and the pin 22, returning to its starting position, again engages the switch 26.
It is therefore the angular distance between the pegs 22 and 23 on the disc 17, in conjunction with the speed of rotation of this disc, which determines the quantization period.
The mechanical limitation of the stroke of the disc 17 is achieved by pressing the eyebolts 22 and 23 on the lever 27; it may be desirable, in order to prevent the risks which could result from a breakage of the lever 27, to provide an auxiliary mechanical device limiting the travel of the disc 17 in correspondence with the support of the eyebolts 22 and 23 on the lever 27.
The disc 17 is cut in the manner of a cam; its edge comprises an oblique part 19 which constitutes the passage from a circular segment 20 of small radius to a circular segment 21 of larger radius. A switch 25, of the microswitch type, and which constitutes the aforementioned contact 25, has its control finger pressed against the edge of the disc 17. In the rest position, this finger rests on the segment 20 and the switch 25. is open; when the disc rotates and the portion 19 passes in front of the switch 25, this control finger is pushed back and the switch 25 closes its contact, then this finger remains held back by resting on the segment 21.
The time that elapses since the moment the disc leaves its rest position. begins to rotate, until the moment when the portion 19 passes in front of the finger of the switch 25 determines the aforementioned suspension period.
Fig. 3 shows the same device in the case where the disc has already traveled a course greater than that corresponding to the period of suspension and where the switch 25 has already been actuated. In this fig. 3, the angles of rotation of the disk 17 corresponding to said periods of reprieve and quantization are marked by the arcuate ribs S and Q.
We see in the two fig. 2 and 3 a finger 24 fixed under the disc 17 which, at a point in the travel of this disc where the switch 25 has already been actuated (case of FIG. 3), meshes with a ratchet wheel 28 secured to the disc 31. Thus, when the suspension period has elapsed and it is certain that an overrun quantum must be recorded, the movement of the disc 17 controls an advance of one step of the disc 31. This lever 24 is mounted under the disc 17 in the manner of a pawl so as not to hinder the return movement of this disc; the ratchet wheel 28 is secured against a return movement by the pawl 29 pulled by the spring 30.
Solid with the latching wheel 28 and the disc 31. a spiral cam 32 cooperates with a lever 33 to control the advance of the disc 38. Each time this cam 32 completes one revolution, the lever 33 is pushed outwards , pivoting around the shaft carrying the disc 38 then, when this cam 32 completes its revolution, the lever 33 falls back towards the center and, while falling, traverses around the shaft carrying the disc 38, an angle equal to a step of this disc; by a set of pawl and spring 35, 36, 37 cooperating with a latching wheel 34 integral with the disc 38, this return movement of the lever 33 is transmitted to the disc 38.
The return force of the lever 33 is also provided by the spring 37 acting on the pawl 35.
It is clear that any other means of transmitting the mechanical movement of the mobile 28, 31 to the mobile 38, at the rate of one pitch of the mobile 38 for one revolution of the mobile 31 can be satisfactory; the disks 31 and 38 in fact constitute a step-by-step counter with two successive moving parts and many ways of making such counters are known.
Fig. 2 also shows the step switch 2, the rotor of which is integral with the disc 38. The cover of this switch 2 is drawn partially cut off and we see inside this switch a slider 39 electrically connecting a collector copper bar 40 successively, depending on the step reached with each of the copper bars 41 to 46, the bar 46 having no external connections, since it corresponds to the position M where the detection circuit must be broken. Therefore, when the cursor has reached this position M, the detection circuits can no longer operate and the disks 31 and 38 can no longer be advanced.
It can be seen that the switch 2 also comprises two other sliders of which only the connecting strip with the rotor of the switch is visible; each of the two cursors sweeps a group of bars similar to bars 40 to 46; there are thus in the same switch three switching members intended for the three detection circuits connected to the three phases of a three-phase network. If, as is currently common, all the circuits were produced in the form of a printed circuit, the stages of switch 2 could be directly integrated therein.
When the mobile 38 must be returned to its initial position, it suffices, in order to be able to turn it by hand, to move aside the pawls 35 and 36, possibly unhooking the spring 37. To move the pawls 35 and 36 aside, it is indicated to provide a special key, in the form of a fork with two partially frustoconical branches, which penetrate frontally from the outside into the leaded case containing the device, and whose branches push back by the advance of their frustoconical part, one the pawl 35 and the other the pawl 36. To this end, the pawl 35 comprises a wafer surface 49 which is substantially cylindrical and centered on the axis on which the lever 33 pivots.
Therefore, the pressure exerted by the wrench may well cause the pawl 35 to pivot on the lever 33, which is the desired goal, but cannot rotate the lever 33 itself on its axis, which would be contrary to the desired goal. The frustoconical part of the other branch of the key causes the pawl 36 to pivot, resting on its edge surface 50. A particularly interesting variant of the return to the initial position will be seen below.
In order for the moving part 38 to be returned to its initial position without danger, the travel of the rotor of the switch 2 must be limited to the positions corresponding to the bars 41 to 46. The step switch 2, like all switches of this type , can be fitted with a stroke limiter; the latter can be constituted for example by a stud 47 mounted in the switch and cooperating with a countersink in the rotor of the switch. Other systems are obviously possible, the important thing is that they are sufficiently robust.
In fig. 2 and 3, we see drawn in phantom lines a switch 48, of the micro-switch type, mounted in a manner similar to the switch 25, but located at the periphery of the disc 17, at a location such as its control finger is released when the disc 17 occupies its rest position, but is found, as soon as the disc 17 has started to rotate, pressed by the passage of the oblique portion 19. This switch 48 is intended to replace the relays 7 that the we see in fig. 1. In single-phase execution, this switch 48 is equipped with a single contact connected in place of the switch 7a in the detection circuit; in three-phase execution, the switch 48 is equipped with three switching contacts, which are connected in place of the contact 7a of each of three detection circuits.
In single-phase execution, the replacement in the single detection circuit of relay 7, with its contact 7a, by switch 48 does not entail any modification of operation. Since, the timer 10 being energized as soon as the relay 6 is pulled, and the disk 17 starting to rotate immediately, the switch 48 is actuated immediately after the attraction of the relay 6, the only difference between the two variants is that it A few seconds pass between the pulling of relay 6 and the actuation of switch 48, while only a few milliseconds passed between the pulling of relay 6 and that of relay 7.
However, this difference does not play any role since the important thing is that the contact 7a (or the contact 48 which replaces it) does not close until after the relay 6 has pulled, which is the case for both variants, and also that the delay of the switching 7a on the attraction of the relay 6 is small compared to the suspension period, which is also the case for the two variants.
In three-phase execution, this replacement of the relays 7 by the switch 48 modifies the working conditions somewhat. Indeed, with the system first described, each detection circuit is independent and the switching 7a of a circuit takes place only when the relay 6 of this same circuit is pulled. Consequently. if when an overload is detected on one phase. a low overload occurs on another phase, this overload is also detected; if the first overload disappears, the contact 6a of the circuit detecting the second overload directly takes over from the contact 6a of the circuit which detected the first overload.
If it happens, for example, assuming that the suspension period was set at 60 seconds, that the first overload on the first phase lasted 50 seconds and that the second overload on the second phase, having started at the 45th second of the first overload lasts 20 seconds, the total time during which the timer will have been energized will be 65 seconds, 5 seconds longer than the suspended period; thus, an overrun quantum will be recorded. In the case where the three contacts 7a are replaced by three contacts of the switch 48, if an overload exists on one phase, the switching 7a is made directly in the three detection circuits.
If therefore, an overload having been detected on one phase and the switch 42 having been actuated, a second overload occurs on a second phase and if this second overload is too low to pull the relay 6 when the switching 7a is already done, the contact 6a of the circuit of the second phase cannot immediately take over from the contact 6a of the circuit of the first phase, because the relay 6 of the circuit of the second phase will not be pulled. Returning to the above example, if the overload on the first phase disappears after 50 seconds, the timer will cease to be powered and the disk 17 will return to its starting point, at this time the switch 48 will be released and the relay 6 of the second phase circuit will draw due to the low overload existing on this phase.
However, this overload will again benefit from a suspension period of 60 seconds, since the timer will have returned to its starting point, and if this second overload only lasts 20 seconds, no overrun quantum will be recorded. If the overload on the second phase had, on the other hand, been sufficiently strong so that, even in the state in which the switching 7a is made, the relay 6 can pull, the path of the measurement of the detected overloads would have been the same as in the system first described.
This feature may or may not be advantageous, depending on the case, so that in the three-phase execution. the replacement of the three relays 7 by the switch 48 may or may not be indicated, depending on the case. For single-phase operation, it is only construction or cost considerations that will determine the use of one solution or the other.
An alternative embodiment is also provided with regard to the detection circuit. This variant can be applied just as well when the switching 7a is performed by an own relay 7 as when it is performed by said switch 47. FIG. 4 shows this variant in the latter case.
We see in this fig. 4 that the intermediate tap transformer I has been replaced by a transformer 57 without an intermediate tap, the adjustable resistor 3 has become the fixed resistor 58, the adjustment previously made by the resistor 3 is now made by five adjustable resistors 60-64 of which one or the other is put in series in the circuit according to the position of switch 2, now connected differently. These five resistors 60 to 64 each determine, in a position of switch 2, the voltage of capacitor 5 for which relay 6 pulls.
Also it is no longer the ratio of the voltage at the terminals of the capacitor 5 and of the primary current which varies according to the position of the switch 2, but it is, this ratio remaining fixed, the value of the voltage at the terminals of the capacitor 5 capable to pull relay 6; switching therefore takes place in the DC part of the detection circuit and no longer in the AC part. The hysteresis of relay 6 is set as before using adjustable resistor 8. Due to the presence of resistors 60-64, capacitor 5 is no longer directly in parallel with relay 6 when the latter pulls: to maintain favorable operation of this relay, a second capacitor 59 esl. connected directly in parallel with him. This capacitor 59 is however not absolutely necessary.
This system allows, by means of resistors 60-64, an individual adjustment of each detection step, it therefore does not require, like the other, a precision transformer or at least having a high precision in the ratio of the secondary windings. It therefore makes it possible, while maintaining good operating quality, to use a less expensive transformer, it also makes it possible to modify the scale of the load steps without having to change the transformer.
It can be seen on line 4 that relay 7 has been removed, switching 7a being made by a contact of switch 48.
An alternative embodiment is also possible concerning the determination of the quantization period by the disc 17. It would consist in eliminating the switch 26 and the eyebolts 22 and 23 and in dimensioning the reduction gear providing the motor 11 in such a way that the disc 17 makes exactly one revolution during a quantization period, the range 21 being extended to the vicinity of the place where the finger of the contact 25 is located in the rest position, so as to ensure the bridging of the control contacts until at the end of the cycle. The spring 18 should also be replaced by a cam reset device, covering just the arc of a circle corresponding to the suspension period.
This variant would have the advantage that, if a power failure occurs after the expiration of the suspension period, but before the recording has taken place, the process would resume as soon as the failure ended and the recording would take place anyway, which is not the case with the system described above in which, in the event of a failure, the disk 17 always drops back to zero, regardless of the position reached at the start of the failure.
A variant embodiment is still possible concerning the return to the initial position of the mobile displays 31 and 38. This variant achieves the return to the initial position without possible restraint, that is to say that a single operation makes the mobile 31 return. to zero and the mobile 38 in the minimum position without being able to stop them in an intermediate position. This operation is said to be + reset to a minimum, it is the only return to the initial position possible with the variant shown in fig. 5.
In this figure it can be seen that the pawls 29, 35 and 36 are replaced by pawls 65, 66 and 67 having other shapes, likewise, the spring 37 is replaced by a spring 72 much stronger than the spring 37. It is also also sees that the axis of the mobile 18 is provided with a return spring 79, that the axis of the mobile 31 is provided with a sliding return device constituted by the spiral spring 75 and the fixed cup 76. The spring 75 being such that it also allows axial elastic movement of the mobile 31. Finally, it can be seen that the latching wheel 28 has, in the notch where the pawl 61 enters in the zero position of the mobile 31, a countersink 74, bearing on half the thickness of the wheel, and which plays an important role explained later.
Let us first explain how device 75-76 works. When the mobile 31 is for the first time at zero, the spiral spring is not tight, almost all of these turns are outwards and the outer end of the spring 75 is stopped by a flange 77 in one of the inner grooves 78 presented. through the bowl 76.
When the mobile 31 starts to turn, the spring 75 tightens more, it can make two or three turns until almost all of its turns are inward, at this time the rim 77 is not more strongly pressed against the grooves 78 and when the mobile 31 rotates, the rim 77 advances one or more grooves, until the pressure against these grooves has again increased; thus, the mobile 31 can make as many turns as one wants, the spring 75 is never overstressed, it however always maintains enough return force so that, as soon as the action of the pawl 65 is eliminated. the mobile 31 can be recalled for at least one turn.
We have seen on the other hand that the spring 75 makes it possible to move the mobile 31 elastically axially; to carry out said reset to the minimum, it suffices to apply an axial pressure on the mobile 31: at this moment, the wheel 28 leaves the action plane of the pawl 65 which moves towards the center next to the plane of the wheel 28 , the latter is released and under the action of the spring 75 it comes back. This backward movement can be done to zero, then pressing the lever 33 against the release of the spiral blade 32 stops it; mobile 31 is thus reset to zero.
The movement towards the center of the pawl 65 is limited by the fixed stud 73 which also serves to fix the spring 72 returning the pawl 65; when the latter returns to the center it lifts, by a pin 69 which is integral with it and which acts on an edge surface 68 of the pawl 67, this pawl 67 which is thus released from the latching wheel 34. The pawl 65 also has a wafer surface 70 of circular profile which, when this pawl 65 is moved towards the center, is centered on the axis of the mobile 38; in this displaced position, this surface 70 lifts by a pin 71 the pawl 66 which also disengages from the latching wheel 35; as this surface is then concentric with the axis of mobile 38, this clearance is independent of the position of lever 33.
The mobile 38 therefore returns, under the action of the spring 74 to the minimum position where it is stopped by the stop of the switch 2 (one could also, to spare this switch 2, provide another stop positioned at the desired location). This is how the return to the minimum of the two mobiles 31 and 38 is ensured by the sole pressure exerted on the mobile 31.
Once returned to zero, this mobile 31 tends to resume its normal axial position, it can already do so partially when the point of the pawl 65 enters the countersink 74. The pawl however remains in the displaced position and the wheel 28 remains half lowered. until a new registration is made by the finger 24, at this moment the pawl 65 is brought back towards the edge by the side of the countersink 74 and resumes its normal position as well as the wheel 28 and the pawls 66 and 67.
When the wheel 28 passes through its zero position during a normal revolution, the pawl 65 is normally held by the lower part of the teeth of the ratchet wheel 28 and cannot enter the countersink 74.
it is also necessary that the nose 24 has its lower edge slightly lower than the pawl 65 so that, if one presses during the action of the finger 24, one cannot prevent it from acting before having released the pawl 65.
If you press enough, the two points of the pawl 65 and of the finger 24 will unhook and the reset to the minimum will be done immediately, if you press just enough to release the pawl 65, but by the finger 24, the mobile 38 would instantly return to the minimum, on the other hand, the mobile 31 would return to zero only when the finger 24 would have passed, that is to say a few seconds later, but it would necessarily return to it since the pawl 65 would be unhooked. Preferably, the mobile 31 will be pressed through the center thereof, by means of a key-shaped tool which alone will be able to be inserted into the housing of the device, so as to perform this function; this tool will be shaped so that when using it, it is not possible to retain the mobile 31.
More preferably, the pressure will not be exerted directly by the tool, but by means of the latter, via a lock of the safety lock type.
Fig. 6 shows the external appearance of a charge indicator. It is a good illustration of how such a load indicator can be integrated into an electric energy pricing table. We see, cut in a housing 51 enclosing the device, an upper window 52 behind which appears a portion of the disc 38 displaying the reference step of the intensity maxima and a lower window 53 behind which appears a portion of the disc 31 displaying the number of exceeded quanta recorded since the step displayed behind the upper window 52 was reached.
The openings 54 and 55 allow the introduction of a screwdriver, or other similar tool, by which the disks can be returned to their initial position;
The opening 54 allows the disc 38 to be rotated, the opening 55 for the disc 31 to be rotated.
The two openings 56 allow the introduction of the aforementioned special key which separates the pawls 35 and 36 in order to allow a backward movement of the disc 38. The disc 21 on the other hand can never rotate except forwards, which has no effect. not important since it is enough to make it make a complete turn to reset it. If this complete turn has had the unwanted effect of moving the disc 38 forward one step, it suffices to use the special key to retract this disk back one step afterwards.
The openings 54, 55 and 56 are preferably, under normal circumstances, covered by pressure plugs which prevent the entry of dust.
In the case of the variant according to FIG. 5, the openings 54, 55 and 56 do not exist, they are replaced by a special opening or a keyhole through which is done, by means of a particular key, the single reset operation to the minimum; this special entrance can be located laterally or frontally.