Appareil conjoncteur-disjoncteur de circuit électrique. La présente invention a pour objet un appareil conjoncteur-disjoncteur de circuit électrique, comportant un conjoncteur-dis- joncteur, un mécanisme de commande pneu matique pour actionner celui-ci en vue de la fermeture du circuit, une source de fluide sous pression pour alimenter ce mécanisme de commande pneumatique et un dispositif (le man#uvre pour provoquer, par voie élec trique, l'établissement d'une communication entre cette source et le mécanisme (le com mande pneumatique afin d'obliger ce der nier à déterminer la fermeture du conjonc- teur-disjoncteur,
en combinaison avec un dispositif de sécurité pour empêcher le fonc tionnement du mécanisme de commande pneumatique tant que la pression (le fluide disponible n'a pas une valeur dépassant une limite prédéterminée, clans le but d'éviter une fermeture partielle ou incomplète du conjoncteur-disjoncteur. Cet appareil con- joncteur-disjoncteur peut s'appliquer parti culièrement aux locomotives électriques, mais il peut aussi être appliqué dans tous les cas où l'on dispose d'une source d'éner gie électrique et d'une source de fluide sous pression.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 en montre la dis position d'ensemble, certaines parties étant représentées seulement schématiquement; la fig. 2 est une coupe longitudinale d'une sou pape à action rapide.
Et) e référant à la fig. i, l'appareil re présenté appliqué à une locomotive électri que reçoit le coulant électrique par le cou- ducteur principal à trolley 4 alimentant les moteurs dle la locomotive et engendrant de l'énergie électrique, par l'intermédiaire d'un transformateiir-série 2 (indiqué schémat.i- quement), clans le circuit d'un relais à ac tion différée 3 qui commande automatique.. mect le circuit de la bobine de commande d'un conjoncteur-disjoncteur 5 disposé pour protéger le circuit renfermant.
le con ducteur 1 et dont la commande seulement est. représentée. Une source d'air comprimé 6 fournit l'air comprimé nécessaire pour pro duire la fermeture du conjoncteur-disjonc- teur 5, par le moyen d'une soupape à com mande électrique é et d'une soupape d'ad mission et de décharge à action rapide 8, une batterie électrique B fournissant l'éner gie électrique pour les circuits de commande de la bobine 4 et de la soupape 7.
Le relais à action différée 3 comporte une bobine de commande 10 reliée au secondaire du transformateur-série 2 pour agir sur un noyau verticalement mobile 11, dont l'ex trémité inférieure forme un piston 12 en mé tal ou autre matière électriquement con ductrice, flottant sur une masse de mercure 13 qui est contenue clans un récipient 14. divisé par des cloisons verticales en un com partiment médian pour recevoir le piston 12 et une paire (le compartiments extérieurs communiquant avec le compartiment mé dian par des ouvertures réservées entre l'ex trémité inférieure des cloisons et, le fond du récipient l4.
La mission du piston 12 et de la masse de mercure 13 est de compléter le circuit de commande de la bobine 4 du conjoncteur- disjoncteur dans des conditions de fonc tionnement normales. Quant au fonctionne ment du relais à action différée 3 il suffit de dire que, tandis que dans, des conditions de fonctionnement normales le circuit de la bobine 4 est fermé par la masse de mercure 13, lorsqu'un courant de surcharge prédé terminé se manifeste dans le conducteur principal 1, la bobine de commande 10 est.
suffisamment excitée pour soulever le piston 12 à une position qui permet au mercure dans le compartiment médian d'atteindre le même niveau que celui dans les comparti ments latéraux. ce qui a pour effet que le circuit auxiliaire de la bobine 4 sera inter rompu après un laps (le temps prédéterminé faction différée).
L'emploi d'un relais à action différée est avantageux en ce sens qu'il permet de réali ser une mise au point inférieure du courant et d'assurer, par suite, un plus grand degré de protection sans danger d'ouverture du conjoncteur-disjoncteur pendant des aug mentations passagères du voltage de ligne. Un laps clé temps d'ouverture correspondant à deux secondes sera amplement suffisant aux conjoncteurs-disjoncteurs de sous-sta tions pour interrompre le circuit à la suite d'un grave court-circuit.
La bobine 4 est logée dans une poche 20 solidaire du bâti (le support 27 du conjonc-. teur-disjoncteur et entoure un noyau magné- tisable 21 disposé pour attirer une détente 22 pivotée en 23 et qui agit, à la façon d'un loquet, pour maintenir le levier d'actionne- ment 24 du conjoncteur-disjoncteur clans une position dans laquelle. celui-ci ferme le circuit cru'il commande \position de ferme ture du circuit.
Un puissant. ressort- 25 est relié à la détente 22 et agit. en opposition à l'action électromagnétique de la bobine 4, ce qui a pour effet. que, lors de la désexcita- tion de la bobine 4 par l'action du relais 3, le ressort 25 actionne rapidement. la détente 22 pour la déclencher et permettre au levier 24 ainsi libéré d'effectuer l'ouverture du conjoncteur-disjoncteur.
Le levier 24 du conjoncteur-disjoncteur 5 est. pivoté en 26 sur le bâti de support. <B>27</B> et agit par la tige 28 sur la partie mobile de contact, clé préférence noyée clans un bain d'huile, du conjoncteur-disjoncteur 5. Entre le point de connexion de la tige 28 et le pivot <B>2</B>6 est articulée au levier 24, une tige 29 so lidaire d'un piston 30 logé dans un cylindre 31 et. pouvant être refoulé à sa position in férieure par l'action d'un ressort à boudin 32.
De l'air sous pression est admis, par un tuyau 33, sous le- piston 30 pour vaincre l'action clé refoulement. du ressort 32 et sou lever la tige 28 de commande du conjonc- teur-disjoncteur 5 à sa position supérieure ou de fermeture chi circuit, à la condition que la, pression d'air disponible soit d'une valeur prédéterminée convenable pour as surer la fermeture complète du conjoncteur- disjoncteur 5 ou de ses contacts.
Si cette eond'ition est remplie, le levier 24 étant tourné à la position représentée, la. détentè 22 s'enclanchera au levier 24 pour main- tenir le conjoncteur-disjoncteur 5 dans sa position de fermeture aussi longtemps que la bobine 4 sera excitée.
Le tuyau 33 relie le cylindre 31 à la sou pape d'admission et de décharge à action rapide 8, reliée à son tour par un tuyau à la soupape à commande électrique 7, con nectée par un tuyau et un raccord en T 34 avec un robinet à trois voies 35 permettant de relier ces parties soit par un tuyau 36 à un réservoir principal d'air comprimé (non représenté), soit à un réservoir auxiliaire d'air comprimé 37 pouvant être chargé d'air sous pression au moyen d'une pompe à main 3S par l'intermédiaire d'une soupape de re tenue 39 permettant le passage de l'air de la pompe au réservoir auxiliaire 37.
Le robinet à trois voies 35 peut occuper la position représentée en a pour permettre l'écoulement d'air comprimé du réservoir auxiliaire 37 aut cylindre pneumatique 31 de fermeture du conjoncteur-disjoncteur 5, out bien le robinet à trois voies peut être tourné à la position indiquée en m pour établir une communication entre le tuyau de réservoir d'air principal 36 et le méca nisme de commande pneumatique du con- joncteur-disjoncteur 5.
Quand la locomotive a été hors service et disconnectée (le la ligne d'alimentation pour quelque temps, la pres sion d'air dans le réservoir principal peut être très faible ot même entièrement nulle, par suite du fait que le compresseur d'air actionné par moteur électrique et destiné à charger le réservoir principal n'a pas fonc tionné et a cessé de maintenir la pression d'air dans le réservoir principal, et dans ces circonstances, la pompe à main 38 habituel lement prévue est actionnée par le levier de man#uvre 45 pour refouler de l'air du cy lindre de pompe 46 à travers la soupape (le retenue 39 dans le réservoir auxiliaire 37 et de là, par le robinet à trois voies 35, au rac cord en T 34, d'où la tuyauterie pneumatique se divise en deux branches, l'une d'elles ren fermant le dispositif à soupape,
à commande électrique 49 comprenant une bobine de com mande 50 et une soupape normalement fer- mée 51 actionnée par cette bobine, puis se continuant par le tuyau 52 pour se relier à un cylindre de déverrouillage du trolley 53 afin de provoquer, ainsi que cela est d'ail leurs bien connu, le relèvement du trolley en contact avec la ligne d'alimentation pour occasionner l'actionnement du compresseur d'air devant charger le réservoir principal, tandis que l'autre branche renferme la sou pape à commande électrique 7 qui com prend aussi une bobine de commande 54 et une soupape normalement fermée 55, puis la soupape d'admission et de décharge à ac tion rapide 8 et se continue par le tuyau 33 se reliant au cylindre 31 de commande pneu matique du conjoncteur-disjoncteur 5.
La soupape d'admission et de décharge à action rapide 8 est disposée pour assurer une fermeture complète de la partie de contact mobile dut conjoncteur-disjoncteur 5. Cette soupape est représentée en détail par la fig. 2. Elle comporte une boîte cylindrique 60 ayant une ouverture d'entrée 61, une ou verture (le sottie d'alimentation 62 à relier au tuyau 33 (fig. 1) et une ouverture d'échap pement 63.
Dans un siège cylindrique 64 est. engagée une douille stationnaire 65, en laiton ou autre matière semblable, servant (le glace à un tiroir cylindrique creux cou lissant 66. formant soupape, reposant sur un siège (le soupape annulaire 67, tin ressort à houdiii 6S étant logé à l'intérieur de ce tiroir à. soupape pour le maintenir dans sa post... lion inférieure de fermeture.
Le fonctionnement. (le cette soupape 8 est, le suivant: De L'air est admis par l'ouver- fitre d'entrée 61à une chambre 70, comme indiqué par les flèches en traits pleins, pour Çottlever le tiroir à soupape 66 de son siège 67 et permettre le passage d'air dans une chambre de sortie 71. d'où part l'ouverture (le sortie d'alimentation 62.
Si la pression de cet air est d'une valeur suffisamment éle vée pour assurer la fermeture complète de la partie (le contact, du conjoncteur-disjanc- ieur 5, le tiroir à soupape 66 sera instantané- ment soulevé à sa position la plus élevée pour permettre le passage de l'air en pleine pression par l'ouverture 62 au cylindre 31 de fermeture du conjoncteur-disjoncteur 5.
Par contre, si la pression clair est relative ment faible et n'est capable d'effectuer qu'une fermeture partielle du conjoncteur- disjoncteur 5, le tiroir à soupape 66 ne sera pas soulevé à sa position supérieure, mais sera seulement soulevé à une position inter médiaire laquelle est déterminée par les ef forts relatifs exercés par l'air sous pression et le ressort de rappel 68, ce qui aura pour effet que l'air suivant la direction des flèches en traits interrompus passera de la chambre 71 par le passage annulaire 72 se trouvant au sommet du tiroir à soupape 66 et de là à l'extérieur par le conduit vertical 73 et les orifices d'échappement 63.
De cette manière, pal la décharge de l'air à l'extérieur, la pres sion d'air sera rapidement dissipée et. l'ac- tionnement du conjoncteur-disjoncteur 5 sera empèché. Bien entendu, la soupape 8 pourrait être remplacée par tout autre dis positif remplissant les mêmes fonctions.
En supposant qu'on désire faire mouvoir le conjoncteur-disjoncteur 5 de sa position initialement ouverte à sa position de ferme ture représentée, le conducteur du train ap puie sur un bouton à pression 75 disposé à un point quelconque convenable éloigné du conjoncteur-disjoncteur 5, de préférence à proximité du commutateur-régulateur (le marche ordinaire, pour fermer un circuit du pôle positif de la batterie B par le con ducteur 'i6, un conducteur de ligne 77 sur le train, l'interrupteur à commande manuelle 78, le bouton (le man#uvre 75, le conducteur 79, la bobine de commande 54 de la sou pape de fermelure 7, et les conducteurs 80,
S1 pour rejoindre le pôle négatif de la bat- lerie. La soueape 7 est ainsi amenée à s'ou vrir pour acdmettre de l'air sous pression soit du réservoir principal, soit du réservoir auxiliaire 37, comme représenté, au cylin dre de commande pneumatique 31 pour ef fectuer un mouvement ascendant du piston 30 à la position représentée et, par suite, la fermeture dut conjoncteur-disjoncteur 5 avec enclanchement du levier de commande 24 par la détente 22, comme décrit plus haut.
En lâchant (le nouveau le bouton 75, la soupape 7 se referme pour intercepter l'ar rivée d'air au cylindre 3i, mais le conjonc- teur-disjoncteur 5 est maintenu clans sa po sition de fermeture par la coopération (le la détente 22 avec le levier 24 en combinai son avec la bobine de commande 4 qui, dans les conditions de fonctionnement normales, est maintenue excitée par le courant d'un cir cuit renfermant le conducteur de liane 77 sur le train, le conducteur 82, le piston 12, la masse (le mercure 13 du relais à action différéo 3, le conducteur 83, la bobine de commande 4, le conducteur 84 et le conduc teur 81 allant su Môle négatif de la bat terie B.
Lorsqu'une condition de surcharge pré déterminée survient clans le conducteur principal 1, c'est-à-dire dans le circuit ren fermant le conjoncteur-disjoncteur 5 et dont fait partie ledit conducteur, le relais à action différée 3 est actionné comme décrit plus haut pour faire interrompre la connexion électrique de la masse de mercure 13 avec le conducteur 83, produisant ainsi la dés- excitation de la bobine de commande 4 et permettant au ressort 25 de déclancher la détente 22, de sorte que le conjoncteur-dis- joncteur 5 peut s'ouvrir sous l'action du ressort 32 logé clans le cylindre 31 au-dessus du piston 30,
l'air se trouvant au-dessous du piston 30 pouvant s'échapper par le passage annulaire 72. par le conduit. 90 de la douille 6:, (fig. 2) et, par l'orifice 91 du tiroir creux 66 vers l'ouverture d'échap- pement 63.
Electrical circuit breaker device. The present invention relates to an electrical circuit breaker-contactor apparatus, comprising a contactor-circuit breaker, a pneumatic control mechanism for actuating the latter with a view to closing the circuit, a source of pressurized fluid to supply this pneumatic control mechanism and a device (the maneuver to cause, by electrical means, the establishment of a communication between this source and the mechanism (the pneumatic control in order to force the latter to determine the closing the contactor-circuit breaker,
in combination with a safety device to prevent the operation of the pneumatic control mechanism as long as the pressure (the available fluid does not have a value exceeding a predetermined limit, in order to avoid a partial or incomplete closing of the contactor- circuit breaker This circuit breaker device can be applied particularly to electric locomotives, but it can also be applied in all cases where there is a source of electric power and a source of fluid. under pressure.
The accompanying drawing represents, by way of example, one embodiment of the object of the invention. Fig. 1 shows the overall arrangement, some parts being shown only schematically; fig. 2 is a longitudinal section of a fast acting valve.
And) e referring to FIG. i, the apparatus re presented applied to an electric locomotive which receives the electric flow by the main trolley coupler 4 supplying the engines of the locomotive and generating electric energy, by means of a series transformer 2 (indicated schematically), clans the circuit of a deferred action relay 3 which automatically controls .. mect the circuit of the control coil of a contactor-circuit breaker 5 arranged to protect the enclosing circuit.
driver 1 and whose command only is. represented. A source of compressed air 6 supplies the compressed air necessary to produce the closing of the contactor-circuit breaker 5, by means of an electrically controlled valve and an inlet and discharge valve. fast-acting 8, an electric coil B supplying the electrical energy for the control circuits of the coil 4 and of the valve 7.
The delayed action relay 3 comprises a control coil 10 connected to the secondary of the series transformer 2 to act on a vertically movable core 11, the lower end of which forms a piston 12 made of metal or other electrically conductive material, floating. on a mass of mercury 13 which is contained in a container 14. divided by vertical partitions into a middle compartment to receive the piston 12 and a pair (the outer compartments communicating with the middle compartment by openings reserved between the former lower end of the partitions and, the bottom of the container 14.
The mission of the piston 12 and of the mass of mercury 13 is to complete the control circuit of the coil 4 of the contactor-circuit breaker under normal operating conditions. As for the operation of the delayed action relay 3 it suffices to say that, while under normal operating conditions the circuit of the coil 4 is closed by the mass of mercury 13, when a predetermined overload current is manifested. in the main conductor 1, the control coil 10 is.
sufficiently energized to raise the piston 12 to a position which allows the mercury in the middle compartment to reach the same level as that in the side compartments. which has the effect that the auxiliary circuit of coil 4 will be interrupted after a lapse of time (the predetermined time deferred action).
The use of a delayed action relay is advantageous in the sense that it allows a lower current adjustment to be achieved and therefore a greater degree of protection without danger of opening the contactor. - circuit breaker during transient increases in line voltage. A key opening time corresponding to two seconds will be more than sufficient for substation circuit breakers to interrupt the circuit following a serious short-circuit.
The coil 4 is housed in a pocket 20 integral with the frame (the support 27 of the contactor-circuit breaker and surrounds a magnetizable core 21 arranged to attract a trigger 22 pivoted at 23 and which acts, in the manner of a latch, to keep the operating lever 24 of the circuit breaker in a position in which the latter closes the circuit and controls the closed position of the circuit.
A powerful. spring 25 is connected to the trigger 22 and acts. in opposition to the electromagnetic action of the coil 4, which has the effect. that, when the coil 4 is de-energized by the action of the relay 3, the spring 25 operates rapidly. the trigger 22 to trigger it and allow the lever 24 thus released to open the contactor-circuit breaker.
The lever 24 of the circuit breaker 5 is. pivoted at 26 on the support frame. <B> 27 </B> and acts by rod 28 on the movable contact part, key preferably submerged in an oil bath, of contactor-circuit breaker 5. Between the connection point of rod 28 and the pivot < B> 2 </B> 6 is articulated to the lever 24, a rod 29 so lidaire of a piston 30 housed in a cylinder 31 and. can be pushed back to its lower position by the action of a coil spring 32.
Pressurized air is admitted through a pipe 33 under the piston 30 to overcome the key discharge action. of the spring 32 and lift the control rod 28 of the contactor-circuit breaker 5 to its upper or closed position on the circuit, provided that the available air pressure is of a predetermined value suitable for ensuring the complete closing of the circuit breaker 5 or its contacts.
If this eond'ition is met, the lever 24 being rotated to the position shown, the. Holder 22 will engage with lever 24 to keep contactor-circuit breaker 5 in its closed position as long as coil 4 is energized.
The pipe 33 connects the cylinder 31 to the quick-acting inlet and discharge valve 8, in turn connected by a pipe to the electrically operated valve 7, connected by a pipe and a T-fitting 34 with a three-way valve 35 enabling these parts to be connected either by a pipe 36 to a main compressed air tank (not shown), or to an auxiliary compressed air tank 37 which can be charged with pressurized air by means of a 3S hand pump via a holding valve 39 allowing air to pass from the pump to the auxiliary tank 37.
The three-way valve 35 can occupy the position shown in a to allow the flow of compressed air from the auxiliary tank 37 to the pneumatic cylinder 31 for closing the contactor-circuit breaker 5, or the three-way valve can be turned to position indicated in m to establish communication between the main air reservoir pipe 36 and the pneumatic control mechanism of the circuit breaker 5.
When the locomotive has been out of service and disconnected from the power line for some time, the air pressure in the main tank may be very low or even completely zero, due to the air compressor being activated. by electric motor and intended to charge the main tank has not operated and has ceased to maintain the air pressure in the main tank, and in these circumstances, the hand pump 38 usually provided is actuated by the control lever. operation 45 to force air from the pump cylinder 46 through the valve (the retainer 39 in the auxiliary tank 37 and from there, through the three-way valve 35, to the T-connector 34, from where the pneumatic piping is divided into two branches, one of them enclosing the valve device,
electrically controlled 49 comprising a control coil 50 and a normally closed valve 51 actuated by this coil, then continuing through the pipe 52 to connect to an unlocking cylinder of the trolley 53 in order to cause, as is their well-known garlic, the raising of the trolley in contact with the supply line to cause the actuation of the air compressor to load the main tank, while the other branch contains the electrically controlled valve 7 which com also takes a control coil 54 and a normally closed valve 55, then the fast-acting intake and discharge valve 8 and continues through pipe 33 connecting to the pneumatic control cylinder 31 of the contactor-circuit breaker 5 .
The quick-acting inlet and discharge valve 8 is arranged to ensure complete closure of the movable contact portion of the contactor-circuit breaker 5. This valve is shown in detail in FIG. 2. It comprises a cylindrical box 60 having an inlet opening 61, an orifice (the feed fool 62 to be connected to the pipe 33 (fig. 1) and an exhaust opening 63.
In a cylindrical seat 64 is. engaged a stationary bush 65, made of brass or other similar material, serving (the mirror for a hollow cylindrical slide smoothing neck 66. forming a valve, resting on a seat (the annular valve 67, a houdiii 6S spring being housed inside of this valve drawer to keep it in its lower closing position.
The operation. (This valve 8 is the following: Air is admitted through the inlet 61 to a chamber 70, as indicated by the arrows in solid lines, to lift the valve spool 66 from its seat 67 and allow the passage of air into an outlet chamber 71. from which the opening (the supply outlet 62.
If the pressure of this air is of a sufficiently high value to ensure the complete closure of the part (the contact, of the contactor-circuit breaker 5, the valve spool 66 will be instantly raised to its highest position. to allow the passage of air at full pressure through the opening 62 to the cylinder 31 for closing the contactor-circuit breaker 5.
On the other hand, if the clear pressure is relatively low and is only able to effect a partial closing of the contactor-circuit breaker 5, the valve spool 66 will not be raised to its upper position, but will only be raised to a height. intermediate position which is determined by the relative forces exerted by the pressurized air and the return spring 68, which will have the effect that the air following the direction of the arrows in dashed lines will pass from the chamber 71 through the passage annular 72 located at the top of the valve spool 66 and from there out through the vertical duct 73 and the exhaust ports 63.
In this way, when the air is discharged to the outside, the air pressure will be quickly dissipated and. the operation of contactor-circuit breaker 5 will be prevented. Of course, the valve 8 could be replaced by any other positive device fulfilling the same functions.
Assuming that it is desired to move the contactor-circuit breaker 5 from its initially open position to its closed position shown, the driver of the train presses a pressure button 75 disposed at any suitable point remote from the contactor-circuit breaker 5 , preferably near the switch-regulator (ordinary operation, to close a circuit of the positive pole of battery B by driver 'i6, a line conductor 77 on the train, the manually operated switch 78, the button (the maneuver 75, the conductor 79, the control coil 54 of the closing valve 7, and the conductors 80,
S1 to reach the negative pole of the battery. The soueape 7 is thus caused to open to acdmit pressurized air either from the main reservoir or from the auxiliary reservoir 37, as shown, to the pneumatic control cylinder 31 to effect an upward movement of the piston 30 to the position shown and, consequently, the closing of the contactor-circuit breaker 5 with engagement of the control lever 24 by the trigger 22, as described above.
On releasing (the new button 75, valve 7 closes again to intercept the air inlet to cylinder 3i, but contactor-circuit breaker 5 is kept in its closed position by cooperation (the trigger 22 with the lever 24 in combination with the control coil 4 which, under normal operating conditions, is kept excited by the current of a circuit enclosing the liana conductor 77 on the train, the conductor 82, the piston 12, the earth (the mercury 13 of the delayed action relay 3, the conductor 83, the control coil 4, the conductor 84 and the conductor 81 going to the negative pole of the battery B.
When a predetermined overload condition occurs in the main conductor 1, that is to say in the circuit which closes the contactor-circuit breaker 5 and of which said conductor is a part, the delayed action relay 3 is actuated as described above. up to interrupt the electrical connection of the mass of mercury 13 with the conductor 83, thus producing the de-energization of the control coil 4 and allowing the spring 25 to release the trigger 22, so that the contactor-circuit breaker 5 can open under the action of the spring 32 housed in the cylinder 31 above the piston 30,
the air below the piston 30 being able to escape through the annular passage 72 through the duct. 90 of the sleeve 6 :, (fig. 2) and, through the orifice 91 of the hollow drawer 66 towards the exhaust opening 63.