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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX APPAREILS INDICATEURS DE DEFAUTS ELECTRIQUES.-
L'invention vise des perfectionnements apportés aux appareils destinés à déceler les défauts des circuits électriques, et plus particulièrement les appareils de cette classe qui permettent de discriminer les divers défauts : Dans ces appareils, on compare les caractéristiques électriques d'un circuit en divers de ses points, de telle sorte que, s'il se présente des conditions anormales, les sections défectueuses peuvent être éliminées sans compromettre la continuité de service des sections saines.
L'invention a pour objet de fournir un appareil sensible aux défauts des circuits électriques, dans lequel des courants porteurs ou des éléments
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analogues sont utilisés pour produire des effets qui dépendent des directions instantanées des courants, tout en restant pratiquement'indépendants des am- plitudes relatives en deux points du circuit : Cela permet d'éliminer les frais qu'entraîne l'adoption de certains dispositifs plus ou moins coûteux, tels que fils pilotes, transformateurs de potentiel et relais indiquant le sens d'écoule- ment de l'énergie.
L'invention a également pour objet de fournir un dispositif pro- tecteur perfectionné dans lequel est éliminée la nécessité d'employer plusieurs fréquences d'ondes porteuses, et dans lequel on a rigoureusement évité tout fonctionnement défectueux dû à des défauts affectant la ligne suivie par les courants porteurs.
Un autre objet de l'invention est de fournir un dispositif pro- tecteur à courants porteurs comportant des émetteurs et des récepteurs en dou- ble, obéissant tous à la même fréquence, et qu'on peut utiliser pour protéger un circuit polyphasé, les forces électromagnétiques nécessaires pour l'excita- tion de l'appareil pouvant toutes s'obtenir directement du circuit lui-même.
Ces caractéristiques, ainsi que plusieurs au@tres, apparaîtront en détail dans la description qui va suivre, et on comprendra mieux la portée de l'invention en se référant aux dessins joints dans lesquels : la Fig.1 représente schématiquement une réalisation de l'invention appliquée à une section d'un circuit électrique et dans un état supposé normal de ce circuit. la Fig. est analogue à la précédente, mais avec cette différence que les conditions y sont anormales, par sute d'un défaut, ce défaut étant ex- térieur à la section considérée.
Les Fig. 2a à 2j représentent des formes d'ondes qui permettent de comprendre le fonctionnement de l'invention, sous la forme de réalisation envisagée Fig.l et 2. la Fig. 3 est semblable à la Fig.l, sauf qu'il y existe des condi- tions anormales dues à un défaut intérieur à la section considérée.
Les Fig.3a à 3j représentent des formes d'ondes expliquant le fonctionnement de l'invention sous la forme de réalisation de la Fig.l, mais dans des conditions hypothétiques qui correspondent à la Fig.3.
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Les Fig. 2a et 3a représentent l'onde d'intensité du courant de ligne A.
Les Fig. 2b et 3b représentent l'onde d'intensité du courant de ligne B.
Les Fig. 20 et 3c représentent l'onde de tension de plaque de limi- teur en A, et celle de tension de grille du récepteur en A.
Les Fig. 2d et 3d représentent l'onde de tension de plaque de limi- teur en B, et celle de tension de grille du récepteur en B.
Les Fig. 2e et Se représentent l'onde de tension de plaque du récep- teur en A.
Les Fig. 2 f et 3f représentent pour l'onde transmise de B la ten- sion appliquée à la grille du récepteur A.
Les fig. 2g et g représentent l'onde de courant de plaque du récep- teur A.
Les Fig. 2h et 3h représentent l'onde de tension de 'plaque du récep- teur B.
Les Fig. 2i et 3i représentent pour l'onde transmise de A la tension appliquée à la grille du récepteur B.
Les Fig. 2j et 3j représentent l'intensité du courant de plaque du récepteur B.
La Fig.4 représente schématiquement, en alternatif simple pour plus de clarté, une réalisation de l'invention ponforme à la Fig.l.
La Fig.5 représente une réalisation de l'invention suivant la Fig.l, dans un système polyphasé, les appareils étant représentés seulement à une des extrémités de la section considérée,
Les Fig.6 et 7 représentent schématiquement une autre réalisation de l'invention, appliquée à une section d'un circuit électrique se trouvant dans des conditions anormales, Pour la Fig,6 le défaut est supposé extérieure à la section, tandis qu'il est supposé intérieur dans le cas de la Fig.7.
La Fig. 8 représente schématiquement une modification de l'invention dans un système polyphasé, toutes les forces électromotrices nécessaires à l'excitation des appareils porteurs de courant étant dérivées du circuit, et les @
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appareils n'étant représenté que pour une des extrémités du circuit considéré. la Fig.9 représente comment, par suite d'un défaut, le courant dans le circuit peut croître depuis sa valeur normale jusqu'à une valeur représen- tant plusieurs fois la normale.
La Fig. 10 représente le fonctionnement d'un dispositif régulateur de potentiel destiné à maintenir pratiquement constantes les tensions de gril- le et de plaque sur l'appareil à courants porteurs dans les grandes limites de variation d'intensité de courant que comporte la Fig.9. la Fig.ll représente une courbe caractéristique d'un transformateur à courant de chauffage du filament dont l'excitation est dérivée du courant du circuit. Les abaissez A y représentent la tension de courant dans le circuit et les ordonnées B l'intensité du courant de chauffage du filament,
Dans les Fig.l, @ et 3, on a représenté schématiquement une section d'un circuit électrique comportant un conducteur 15, partie en traits inter- rompus, reliant les deux sections 16 et 17.
uette ligne est pourvue de disposi- tifs appropriés de commande, tels que des interrupteurs 18 et 19. Ceux-ci sont disposés de façon à être commandés, suivant le principe de l'invention, en obé- issant à une discrimination portant sur le sens des courants instantanés en deux points, tels que les extrémités A et B de la section.
L'appareil qui permet d'obtenir ce résultat peut être du type à courants porteurs, et dans les schémas, on a supposé qu'il comprenait, aux ex- trémités de la section, des transmetteurs 20 et 21 et des récepteurs 22 et 23.
Le récepteur R, installé à chaque extrémité, est accordé sur la fréquence de l'émetteur T de l'autre extrémité, et, bien qu'on puisse utiliser plusieurs fréquences, 1'invention permet aux émetteurs 20 et 21 de fonctionner à la même fréquence, de sorte que les récepteurs 22 et 23 peuvent être réglés en conséquence.
Comme on le verra en détail par la suite, les émetteurs et les ré- cepteurs peuvent être d'un type comportant des tubes à décharge électronique à trois électrodes.
Suivant l'invention, les tensions de plaque et de grille sont déri- vées du courant du circuit au point où l'appareil (émetteur ou récepteur, ou l'un et l'autre} est placé, des moyens appropriés servant à cette fin et com- portant, par exemple, des transformateurs de courant 24 et 25.
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la tension du filament peut être dérivée du courant du'circuit ou d'une source séparée suivant qu'on le préfère. Alors que les filaments des lam- pes peuvent être soumis à la pleine tension dans les conditions normales, on doit préférer les exciter seulement à leur tension normale de fonctionnement dans le cas où l'état du circuit est anormal.
C'est ce qu'on peut faire, ainsi qu'on le verra plus loin, dans le cas d'une source séparée, par l'emploi de dispositifs obéissant à la condition anor- male du circuit, par exemple des relais de surintensité de courant commandant les circuits des filaments, ou, dans le cas d'excitation directe par le courant du circuit, par l'emploi de transformateursapprpprié-s.
Pour commander le circuit de la section A-B, c'est-à-dire ouvrir un ou plusieurs des interrupteurs 18 et 19 seulement au casoù se produit un défaut intérieur à la section, l'invention .prévoit des dispositifs électriques, repré- sentés dans le cas présent sous la forme de relais de surintensité 26 et 27 coo- pérant avec d'autres relais 8 et 29 commandés par l'action conjointe de l'émet- teur T à une des extrémités, et du récepteur R à l'autre extré-mité. Dans la ré- alisation représentée, des contacts sont disposés en série dans le circuit des bobines de déclenchement d'interrupteur 30 et 31, ce qui n'exclut pas la commande par les relais de dispositifs indicateurs ou avertisseurs appropriés, la réalisation représentée schématiquement sur les Fig.1,
2 et 3 est basée sur des principes parmi lesquels les suivants :
Si un tube oscillateur à trois électrodes est soumis à une tension de plaque alternative, il oscille par intermittences, et seulement pendant les demi- périodes durant lesquelles la plaque est positive.
Si le circuit de plaque du tube récepteur est alimenté par une source de courant alternative, aucun courant ne passe pendant la demi-période durant la- quelle la plaque est négative.
En outre, si une tension de valeur appropriée, déphasée de 1800 par rapport à l'alimentation de la plaque, est appliquée à la grille du tubey le courant de plaque peut être entièrement arrêté, puisque la grille est déviée né- gativement quand la plaque est positive.
Si maintenant on applique sur la grille une tension additionnelle ayant la fréquence de l'onde porteuse, on peut provoquer le passage d'un courant
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redressé dans le circuit de plaque, mais cela ne peut se produire que pendant la demi-période durant laquelle la plaque est positive.
Par conséquent il est possible, suivant l'invention, d'avoir deux émetteurs en différents points du circuit, qui transmettent alternativement ou simultanément, et seulement pendant certaines alternances du courant en ce point du circuit. Il est également possible de la sorte, à un récepteur disposé en cha- que point considéré, de fonctionner seulement pendant certaines demi-périodes du courant en ce point, et aussi seulement quand les émetteurs transmettent alterna- tivement.
Avant d'envisager quelques réalisations spécifiques de l'invention, il convient d'en faire mieux comprendre les principes et le mécanisme à l'aide des Fig.1, 2 et 3 et des Fig. 2a à 2j et 3a à 3j. Evidemment, ces Fig. sont sim- plement destinées à illustrer les relations relatives de phase et de fréquence des ondes et non considérées comme représentant les amplitudes réallesdes quan- tités envisagées.
Dans les conditions normales auxquelles correspond la Fig.l, les re- lais de surintensité 26 et 27, qui sont de préférence des relais à action différée seront insuffisamment excités pour fermer leurs contacts, et par conséquent les circuits des bobines de déclenchement resteront ouverts.
Les relais récepteurs 8 et 29, qui sont au contraire de préférence des relais instantanés, seront désexcités, ou auront leurs contacts fermés, puisque les filaments des tubes ne sont pas suffisamment excités pour provoquer le fonc- tionnement des émetteurs 20 et 21 et des récepteurs 22 et 23.
Dans les conditions anormales provenant d'un défaut extérieur à la section considérée, les courants en circuit à chaque extrémité de la section sont pratiquement en phase, comme on le voit Fig.ga et 2b, mais les filaments des tubes sont suffisamment excité-spour provoquer le fonctionnement des émetteurs et des récepteurs.
Les connexions des tubes sont telles que, dans ces conditions, les ten- sions de la plaque d'émetteur et de la grille de récepteur, fournies par le cir- cuit même à chaque extrémité, sont pratiquement déphasées de 180 par rapport aux tensions correspondantes de l'autre extrémité, c'est-à-dire de la plaque de l'émet- teur et de la grille du récepteur de cette dernière, comme représenté Fig. 2c et 2d. -
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En outre, la tension de plaque sur le récepteur, à chaque extrémité, est pratiquement déphasée de 180 par rapport à la tension de plaque sur le ré- cepteur de l'autre extrémité, comme représenté Fig.
2e et 2h, et il y a prati- quement un déphasage de 180 entre elle et les tensions de plaque d'émetteur et de grille de récepteur à l'autre extrémité, comme représenté sur les Fig.2c et 2e, et aussi sur les fig. 2d et 2h. les émetteurs 20 et 21 sont donc en état de fonctionner pour transmet- tre seulement alternativement, et seulement pendant des demi-périodes de sens donné du courant du circuit, cômme représenté sur les Fig. 2c et 2i, et aussi sur les Fig. 2d et 2f, puisqu'aucun courant de plaque ne peut passer quand )la tension de plaque est négative,
L'onde transmise par l'émetteur, à chaque extr'émité, est appliquée à la grille du récepteur de l'autre extrémité;
cette onde se transmet par toute voie appropriée, par exemple le conducteur 15, et à travers un accouplement ap- proprié entre celui-ci et les émetteurs et récepteurs,
En outre, les récepteurs 22 et 23 sont en état de recevoir seulement de façon alternative et pendant des demi-périodes de sens donné, les courants de circuit, comme représenté Fig.2d et 2h, puisqu'aucun courant de plaque ne peut passer quand la tension de plaque du tube récepteur est négative; en conséquence le récepteur 22 n'est pas en état de fonctionner pour recevoir quand l'émetteur 2-0 est en 'état de transmettre, comme représenté Fig.2e et 2i, mais le récepteur 22 peut fonctionner pour recevoir, quand l'émetteur 2l est en état de transmet- tre, comme représenté Fig.2a, 2f et 2g.
Semblablement, le récepteur 23 n'est pas en état de recevoir, quand l'émetteur 2l est en état de transmettre, comme représenté Fig.2h et 2f, mais le récepteur 23 est en état de recevoir quand l'émetteur 20 est en état de trans- mettre, comme représenté Fig.2h, 2i .et 2j, par conséquent, les relais récepteurs 28 et 29 sont tous les deux exci- tés, et, comme ils fonctionnent pratiquement de façon instantanée, ils ouvrent leurs contacts dans les circuits des bobines de déclenchement 30 et 31, avant que les relais de retardement 26 et 27 ferment leurs contacts,
En conséquence, les interrupteurs 18 et 19 restent fermés, comme ils doivent l'être quand le défaut est extérieur à la section de circuit considérée,
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Dans des conditions anormales,
telles qu'un défaut intérieur à la section (soit X Fig.3) , On supposera d'abord que la section est alimentée à partir des deux extrémités, et qu'il continuera à exister, entre A et B, un chemin pour les ondes porteuses, les courants du circuit aux extrémités ± et
B étant pratiquement déphasés de 180 , c-omne représenté Fig. 2a et 2b, mais les tubes seront suffisamment excités pour provoquer le fonctionnement des émetteurs et des récepteurs,
Les tensions de plaque d'émetteur et de grille de récepteur dérivéa du circuit à chaque extrémité, sont pratiquement en phase avec les tensions de plaque de l'émetteur et de grille du récepteur à l'autre extrémité, conme repré- senté Fig. 3e et 3d.
En outre, la tension de plaque sur le récepteur de chaque extrémité est pratiquement en phase avec la tension de plaque sur le récepteur de l'autre extrémité, comne représenté Fig.3e et 3h, et présente pratiquement un déphasage de 180 par rapport aux tensions de plaque de l'émetteur et de grille du récep- teur à sa propre extrémité, comme représenté Fig.3c et 3e et Fig. 3h et 3d.
Les émetteurs 20 et 21 sont donc en état de transmettre seulement en même temps et seulement pendant des demi-périodes du courant, comme repré- senté Fig.3c et 3i et aussi dans les Fig.3d et 3f, car aucun courant de plaque ne peut passer quand la tension de plaque est négative.
En outre, les récepteurs 22 et 23 sont en état de recevoir seule- ment en même temps et seulement pendant des dani-périodes du courant, comme représenté Fig. 3e et 3h, puisqu'aucun courant de plaque ne peut passer quand la tension de plaque du récepteur est négative.
En conséquence, les récepteurs sont bloqués, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas en état de recevoir quand les émetteurs transmettent, comme représenté Fig.3f et 3g, et aussi dans les Fig.3h et 3i et 3j.
Par conséquent, les relais récepteurs 28 et 9 restent désexcités et leurs contacts fermés. Par Butte, aussitôt que les relais 26 et 27 ferment leurs contacts, les interrupteurs 18 et 19 sont déclenchés, comme ils doivent l'hêtre quand le défaut se présente sur la section de circuit considérée.
D'autre part, si un défaut provoque une interruption de la ligne des courants porteurs, il est évident que les récepteurs ne sont pas commandés et que les interrupteurs sont ouverts.
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Dans des conditions anormales, par exemple lorsqu'un défaut intérieur se produira en X Fig.3, on supposera que la section est alimentée seulement d'une extrémité, par exemple de la station 16; alors, l'émetteur et le récepteur ne fonctionneront qu'en A , le récepteur en A ne peut pas être commandé soit par l'émetteur en 8 (Fig.l) puisque ce dernier n'est pas mis en fonctionnement, soit par l'ématteur en A, puisque les tensions de plaque d'émetteur et de récepteur en A sont déphasées de 180 , comme représenté Fig.3c et3e, et qu'ils ne peuvent pas, par conséquent, fonctionner simultanément.
Par suite, le relais récepteur 28 n'est pas excité, mais le relais de déclenchement 6 l'est et, en fermant ses contacts, il effectue l'ouverture de l'interrupteur 18.
Cette ouverture sépare le défaut de la partie du circuit qui reste exci- tée, ainsi qu'il est désirable. Il est évident que tout homme de l'art peut com- prendre que cette condition d'alimentation par une seule extrémité peut se pro- duire, en effet, sur un c¯ircuit normalement alimenté aux deux extrémités, car le cas peut se présenter s'il y a rupture d'un conducteur au voisinage d'un in- terrupteur.
On envisagera la réalisation représentée sur la Fig.4, c'est-à-dire d'un appareil à ondes porteuses comportant un émetteur T et un récepteur R, à chacune des extrémités A et B de la section 16-17 du conducteur 15.
Les émetteurs T peuvent être identiques et de tout type approprié; ils sont heprésentés comme comportant un tube oscillateur 32, un élément d'accord tel qu'une inductance variable 33, un condensateur 34, un condensateur de blocage du circuit de plaque 35, et des dispositifs destinés à donner une tension néga- tive à la grille, dispositifsqui, en l'espèce, comportent une résistance 36 et un condensateur 37.
Les récepteurs R peuvent être identiques, et ils sont représentés com- me comportant un tube détecteur 38, un élément de réglage représenté sous forme d'un condensateur variable 39, des dispositifs limiteurs de courant représentés sous forme d'une résistance 40 insérée dans le circuit de grille.
Le circuit de plaque de l'émetteur 32 et le circuit de grille du récep- teur 38 sont accouplés au circuit conducteur d'ondes porteuses, représenté ici comme comprenant le conducteur 15 et la terre, avec l'interposition de disposi-
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tifs de réglage d'accord qui sont ici indiqués conme comportant des condensa- teurs 41 et 42, un transformateur ayant des enroulements 43,,44 et 45, et un dispositif d'accord qui est réalisé sous forme d'une réactanoe variable 45'.
Le circuit de plaque de l'émetteur est relié à l'enroulement 44, et le circuit de grille du tube récepteur est relié à l'enroulement 45.
Les émetteurs et les récepteurs peuvent être pourvus d'amplifica- teurs dont le fonctionnement est bien connu, mais que, pour plus de clarté, on a omis de représenter dans la figure.
Pour mettre en marche les émetteurs et les récepteurs au cas où l'état du circuit est anormal, on a prévu des dispositifs obéissant à un état de choses anormal, et qui sont ici des relais de démarrage et de surintensité
46 et 47. Ces relais sont disposés de façon à être excités suivant le courant passant dans le conducteur 15 aux points A et B, et, dans ce but, on peut les relier en circuit avec les transformateurs de courant 24-25.
Les relais de mise en marche 46 et 47 sont de préférence à action instantanée, et il y a avantage à régler leur fermeture à une valeur inférieure à celle du courant qui déclenche les relais 26-27, de façon que les émetteurs et lus récepteurs soient en fonctionnement positif avant que les relais de déclen- chement puissent fonctionner et fermer leurs contacts.
Les relais de déclenchement peuvent être des dispositifs à temps.
Les relais de mise en marche sont disposés de manière à relier les filaments des tubes 32 et 38 à toute source appropriée de courant électrique, telle que les barres omnibus 48 et 49, au cas où il serait désirable d'accélérer l'action du dispositif dès l'apparition d'un défaut ; le retard de temps dans le fonctionne- ment des émetteurs et des récepteurs, par suite de la période de chauffage des filaments des tubes, peut être réduit dans des proportions considérables. Pour cela, on maintient de façon normale les filaments des tubes à une température appropriée et on évite de les laisser refroidir.
On peut arriver à ce résultat de té@te manière convenable, par exem pe en utilisant des résistances de "by-pass" 50 et 51 reliées aux bornes des - contacts des relais de démarrage 46 et 47 respectivement, ces résistances étant réglées de façon à laisser passer le courant nécessaire quand les contacts des relais de mise en marche sont ouverts.
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On peut, de la sorte, faire fonctionner les tubes de façon continue à la température du filament et à un degré d'émissivité inférieur à la normale, en obtenant ainsi les avantages réunis d'une mise en service plus rapide et d' une plus longue durée du tube, de façon continue, à la température normale de marche du filament.
Pour dériver les tensions appropriées aux électrodes, c'est-à-dire des tensions qui conviennent pour la plaque et la grille de l'émetteur et du récepteur, avec les relations de phases instantanées existant entre les courants aux deux points A et B, on procède comme déjà décrit dans les commentaires con- sacrés aux Fig. 2a à 2j d'une part, et 3a à 3j, d'autre part. Dans ce but, on fait appel à des dispositifs appropriés, par exemple dans le cas de la Fig,l au transformateur 67 ayant un enroulement 52 relié en srie avec le conducteur 15, par l'intermédiaire de dispositifs appropriés, tels que des transformateurs de courant 24-25, les polarités en B étant soigneusement inversées par rapport aux polarités en A.
Les tensions de plaque et de grille s'obtiennent au moyen d'enroule- ments secondaires 53 et 54 des mêmes transformateurs 67. la tension de plaque du tube émetteur 32 est celle de la section d'enroulement 53, et il peut être em- ploye un by-pass ou un condensateur de filtrage 55 relié aux bornes de cet en- roulement. la tension de plaque du récepteur 38 est celle même de la section d'en roulement 54. la tension de grille négative locale, distincte de la tension de grille transmise ou appliquée au tube récepteur, est celle qu'on prélève entre les points 55 et 57 de la section d'enroulement 53. la tension de grille incidente qui est appliquée au tube récepteur 38 est celle de l'enroulement 45 du transformateur de couplage.
Les enroulements des relais récepteurs 2-8-29 sont reliés dans le circuit de plaque des tubes ré- -cepteurs 38, et on peut faire usage d'un by-pass ou d'un condensateur de cou- plage 58 qu'on relie aux bornes des enroulements de relais, pour assurer le fonc- tionnement stable des relais. la capacitance de ce condensateur peut être choisie, si on le désire, telle qu'il s'établisse un léger retard dans la chute du relais, ce qui permet aux relais 28-29, à l'instant où cesse la surintensité de ne pas fermer leurs
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contacts jusqu'à ce que les relais 26-27 aient ouvert leurs contacts.
Les appareils sensibles aux défauts et destinés à protéger un circuit électrique doivent fonctionner sur une très large amplitude de variation des intensités de courant du circuit. De préférence, ils doivent être capables de fonctionner à des intensités de l'ordre de la pleine charge, mais susceptibles de supporter sans détérioration des charges plus élevées, et de fonctionner en- core de manière satisfaisante, dans certains cas, avec des intensités de courant atteignant vingt fois la normale.
Avec des amplitudes aussi élevées dans les variations de courant, il est évident que la tension de l'enroulement 52 du transformateur 67 varie dans des proportions excessives, et qu'il pourrait en résulter une détérioration &es émetteurs et des récepteurs, Pour éviter ce danger, l'invention prévoit des mo- yens permettant de maintenir pratiquement constantes les tensions des électrodes sur une zone de variations très étendue du courant du circuit. comme on le voit sur la figure, ces moyens peuvent comporter un tube à décharge régulateur de ten- sion 59, capable de commander des quantités d'énergie relativement élevées, et se montant aux bornes de l'enroulement 52. Ce tube peut être à remplissage de gaz hélium, par exemple.
On comprendra mieux le fonctionnement de ce tube en examinant les formes d'ondes représentées Fig.9 et 10. la Fig.9représente, de gauche à droite, la loi d'accroissement de l'intensité du circuit, depuis la va- leur normale jusqu'à une intensité atteignant plusieurs fois la normale; elle montre également comment les tensions varieraient, sur les tubes émetteurs et récepteurs, si on n'avait pas fait appel au dispositif de protection 59* la Fig.IO représente le fonctionnement du dispositif de protection qui livre pas- sage à la décharge sous une tension correspondant, par exemple à deux fois la pleine charge.
Au-dessus du point d'éclatement, l'impédance du tube à décharge décroît à mesure que le courant croit, et la tension, sur les tubes émetteurs et récepteurs, au lieu de suivre la loi de variation indiquée par la ligne pointil- lée, est débarrassée de ses pointes et suit la ligne représentée en traits conti- nus, de sorte que le phénomène prend la forme plus ou moins rectangulaire, avec pointe ne dépassant pas une limite bien définie.
Cette caractéristique est particulièrement appropriée à l'applica- tion des principes mêmes de la présente invention, d'autant plus que la forme d'onde et l'amplitude sont d'importance secondaire. De plus grande importance
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sont les instants exacts auxquels commence et s'achève la transmission, c'est- à-dire les instants où le courant de ligne passe par la valeur zéro,
Afin de s'opposer au fonctionnement impropre du dispositif de commande de courant 18-19, au cas où se décèle un défaut extérieur à la section 16-17 & protéger, et au cas où ce défaut est voisin d'une extrémité de cette section (par exemple une terre en Y dans la section adjacente et près de la station 16) il est fait appel à des dispositifs commandant la route suivie par les courants porteurs,
de manière à confiner pratiquement les ondes porteuses transmises à la section dans laquelle elles prennent naissance. Les moyens em- ployés dans l'exemple envisagé comportent des bouchons 60-61 montés sur le che- -min de l'onde porteuse, près des extrémités de la section, mais extérieurement à la partie de la section qui est encadrée par les points de couplage. Ces bou- chons offrent une impédance élevée pour les fréquences porteuses, mais ne pré- sentent pas d'impédance appréciable pour les courants à fréquences industrielles Ils peuvent comporter de simples bobines de choc ayant un nombre approprié de spires, où comne on l'a représenté ils peuvent comporter chacun une inductance reliée en parallèle 62 et une capacité 63 accordée pratiquement pour la fréquen- ce de l'émetteur voisin.
Ce dispositif empêche que les défauts, s'ils sont pro- duits ailleurs que sur la section protégée, ne dérivent et courtacircuitent les courants porteurs ou le courant débité de l'émetteur adjacent, ce qui aurait pour résultat d'empêcher les courants porteurs de parvenir aux récepteurs éloi- gnés, et par conséquent, d'empêcher de provoquer l'ouverture du circuit.
Le bouchon idéal serait évidemment celui qui laisserait passer les courants industriels utiles, tout en arrêtant entièrement les courants por- teursayant la fréquence pour laquelle il est accordé, Cet idéal n'est possible que théoriquement, mais il n'est pas strictement nécessaire au bon fonctionne- ment de l'invention. L'essentiel est de réaliser une impédance du bouchon, par rapport à l'impédance de la route normale des courants porteurs, suffisants pour empêcher un défaut d'une section adjacente de dériver une partie des cou- rants porteurs assez considérable pour priver le récepteur du courant de com- mande nécessaire à son fonctionnement.
Dans la Fig.5, on a représenté une réalisation de l'invention ap- pliquée à l'extrémité d'une section d'un circuit triphasé comportant des con- ducteurs 150, 151 et 152. L'autre extrémité de la section est équipée de même
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manière, à la différence près que les appareils à ondes porteuses sont reliés aux transformateurs de courant, dans les conducteurs respectifs, en sens des polarités inverses de celles qu'indiquent les Fig. 2c, 2d, 2e et 2h. Dans cette réalisation, les émetteurs T et les récepteurs R sont accouplés à deux des conducteurs, 150 et 152, qui constituent la route offerte aux courants por- teurs, chacun des conducteurs étant pourvu d'un bouchon 60, suivant les princi- pes ci-dessus.
Bien que l'invention ait pour objet d'éviter, pour la protection d'un circuit électrique, la nécessité d'utiliser des conducteurs spéciaux ou des fils pilotes, l'invention a une portée plus grande et se prête à d'autres applications. Au cas où il existerait, entre les deux stations extrêmes de la section considérée, des conducteurs tels que des circuits téléphoniques ou des circuits de commande, on peut accoupler l'appareil à ondes porteuses à ces cir- cuits plutôt que de les relier aux conducteurs eux-mêmes de la ligne si on trouve à cette manière de faire une économie ou des avantages quelconques, soit au point de vue de l'accouplement, soit au point de vue des organes de couplage soit au point de vue des bouchons et accessoires.
En outre, si plusieurslignes parallèles sont protégées de cette façon, les routes respectives offertes aux courants porteurs peuvent se réduire simplement au nombre strictement nécessaire de conducteurs, par des moyens approprié-sdont il existe des exemples dans l'industrie pour la trans- mission des courants porteurs.
De plus, l'invention peut s'appliquer précisé- ment de la même manière, au moyen d'ondes hertziennes émises dans l'espace, ces ondes agissant alors en véritables courants porteurs, le récepteur R de la Fig.5 peut être constitué comme représenté Fig. 4, tandis que l'émetteur T comporte, en plus de l'oscillateur 32, un am- plificateur composé d'un tube triode 64, d'un limiteur de courant, représenté sous la forme d'une résistance 65 dans le circuit de grille, d'un condensateur 66 de couplage de grille, d'un condensateur 68 de blocage de plaque, d'un cir- cuit de fuite de grille 69 et d'une bobine de choc 70 pour la grille.
Des bo- bines de choc 71 peuvent être prévues pour écarter les courants porteurs de haute fréquence des enroulements du transformateur 67, la tension de plaque du tube amplificateur se dérive de la section d'enroulement 63 du transformateur
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Dans le circuit considéré, la protection doit être assurée contre sept manifestations distinctes de défauts possibles, mais qu'on peut en der- nières analyse ramener à trois seulement. la première due aux défauts inté- ressant les trois conducteurs du système tripnasé; la seconde aux défauts de phase à phase entre n'importe quel groupe de deux conducteurs;
enfin, la troi- sième, due à une terre se déclarant -sur un conducteur de phase quelconque. la sévérité des conditions qui accompagnent la manifestation d'un défaut peut va- rier dans de très grandes limites, suivant qu'il s'agit d'une terre ou d'un dé- faut intéressant plusieurs phases. Dans le casd'une terre, celle-ci peut être d'intensité si réduite par rapport au courant de charge, surtout si le réseau a son neutre relié à la terre par l'intermédiaire d'un dispositif limiteur, qu'elle ne suffise pas à provoquer un renversement du courant à l'un des points où est placé un appareil sensible à l'action du défaut.
En conséquence, en fai- sant état de toutes ces conditions et considérations, on a prévu des transforma- teurs de courant 140, 141 et 142, chacun commandant une des phases de la ligne, deuk relais démarreurs en cas de défaut entre phases 460 et 461, un relais dé- marreur 462 agissant en cas de défaut à la terre, deux relais 260 et 261 dé- clenchant en cas de défaut entre phases, un relais de déclenchement 262 en cas de défaut à la terre, et un relais récepteur 281. Les relais de mise en marche ont leurs contacts reliés en parallèle entre eux, et en série avec le circuit de filament du tube, qui est alimenté à partir des barres 48. Les relais de déclenchement ont leurs contacts reliés en parallèle entre eux, et en série avec les contacts du relais récepteur 281. dans le circuit de la bobine de dé- clenchement 30.
Ce relais récepteur 281 est supposé du type polarisé, comportant: un enroulement polarisant 72 disposé de façon à être relié aux,barres 48, à travers les contacts de l'un quelconque des relais démarreurs et d'un enroule- ment coopérant 73, relié dans le circuit de débit ou de plaque du récepteur 38, de manière à obéir à la commande du récepteur R. Le relais récepteur 281, peut par exemple, être du type qui fait l'objet du brevet belge No 304.780 du 4
Juillet 1922 de la Société demanderesse.
Pour obtenir des tensions appropriées aux électrodes des tubes émetteurs et récepteurs dans toutes les conditions anormales des circuits, on a soin de pourvoir le transformateur 67 d'un autre enroulement primaire 52',
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accouplé magnétiquement de façon convenable avec les autres enroulements. Te point central 74 de cet enroulement constitue un point neutre pour une des ex- trémités des transformateurs de courant 240, 241 et 242.Entre le point 74 et le point 75, qui peut être considéré comme le point neutre de l'autre côté des transformateurs de courant, sont reliés en série les enroulements des relais de mise en marche 462 et 262, pour défaut à la terre et de déclenchement, et l'en- roulement de transformateur 52 aux bornes duquel est relié le tube à décharge
59.
Avec ces dispositions, l'enroulement de transformateur 52 et le tube à dé- charge 59 sont, en cas de terre, excités directement par un courant représentait la somme vectorielle des intensités, c'est-à-dire d'intensité proportionelle à celle du courant traversant la terre, tandis qu'ils sont excités par transfor- mation si le défaut intéresse plusieurs phases.
Bien que le courant primaire pour lequel le tube à décharge commence à fonctionner varie suivant la nature du défaut, il résultera toujours de son fonctionnement un réglage de toutes les tensions des électrodes à la valeur maximum appropriée* Pour obtenir une plus grande sensibilité aux défauts provenant de terre, on peut donner à l'en- roulement 52 plus de spires qu'à l'enroulement 52',ou dans le même but on peut régler les relais de mise en marche et de déclenchement en cas de terre, pour une sensibilité plus grande que les relais correspondant aux défauts d' entre phases. comme ci-dessus, les relais de mise en marche sont réglés de façon à fonctionner à des valeurs des courants primaires inférieures à celles qui déterminent le fonctionnement des relais de déclenchement.
.En cas de défaut sur le circuit à l'intérieur ou à l'extérieur de la section, un ou plusieurs des relais de mise en marche pour défauts entre phases, et pour défauts à la terre sont excités, et par conséquent ils assurent l'excitation de l'émetteur et du récepteur à chacune des extrémités. Si le dé- faut est sur la section même, le récepteur à chacune des extrémités n'agit pas pour exciter l'enroulement 73 du relais récepteur 281, et les contacts de celui- ci restent fermés puisqu'il exige pour son fonctionnement les actions concor- dantes des deux enroulements du relais,
En conséquence, quand un des relais de déclenchement, à chacune des extrémités, ferme'ses contacts, il y a ouverture du disjoncteur correspon- dant.
Si le défaut est extérieur à la section, le récepteur agit pour exciter
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l'enroulement 73,.dont les contacts s'ouvrent et s'opposent à l'ouverture des disjoncteurs. Si on retient les explications données à propos des Fig.1, 2 et
3, on observe que la section est déconnectée, en cas de défaut intérieur, non seulement quand le chemin des ondes porteuses reste intact, mais aussi quand le défaut intéresse les conducteurs de phases auxquels l'appareil à ondes por- teuses est accouplé.
Les Fig.6 et 7 représentent schématiquement une réalisation de l'invention destinée à servir pour le cas où il se produirait des conditions anormales dues respectivement à un défaut extérieur et à défaut intérieur.
Dans ce cas, les polarités des connexions de l'émetteur et du récepteur, aux extrémités de la section correspondant aux directions des courants des circuits, sont telles que, si le courant est dans le même sens à chaque extrémité, les deux émetteurs émettent simultanément, tandis que les récepteurs sont incapables de recevoir, comme représenté Fig.3a à 3j.
Les relais de déclenchement sont omis et la commande des bobines' de déclenchement 30 et 31 est simplement confiée aux relais de récepteurs 28 et 29 respectivement. Dans le cas où il se produirait un défaut sur la section considé-rée, par exemple en X Fig. 7, les émetteurs fonctionnent alternativement et les récepteurs, à chacune des extrémités, peuvent recevoir seulement si l'émetteur, à l'autre extrémité, émet à ce moment, comme représenté Fig.2a à 2j Par conséquent, les relais récepteurs 28-29 sont actionnés et ferment leurs con- tacts, ce qui entraîne l'ouverture des interrupteurs 18 et 19.
Lesdétails des dispositions données aux appareils à ondes porteuses et autres dispositifs uti- -lisés pour la réalisation de l'invention, représentés Fig.6 et 7 sont parfai- tement évidents, si on se réfère aux indications données à propos des Fig. 4 et 5.
Dans les cas où l'on considère qu'il faut attribuer à la continui- té du service une importance primordiale, et tenir un compte moindre lies sec- tionnements de circuit par suite de non fonctionnement ou de défectuosité des appareils, on peut employer les dispositions représentées Fig. 6 et 7, car,dans ce cas, un dé-faut de fonctionnement des appareils à ondes porteuses ou de la ligne n'entraînera pas l'ouverture du circuit pour les défauts qui seraient extérieurs à la section considérée.
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Il est évident qu'avec ces dispositions la réception efficace de l'onde porteuse provoque l'ouverture du circuit, au lieu d'empêcher cette ou- verture de se produire..
Dans la variante de l'invention représentée sur la Fig.8, la récep- tion de l'onde porteuse a pour effet d'arrêter, au lieu de mettre en marche comme on l'a vu jusqu'ici, le passage du courant dans le relais récepteur 28', qui en fait est un relais à surintensité, Dans ce cas, on a recours à des moyens appropriés, par exemple un récepteur R à deux lampes comportant le tube récep- teur 38 et un tube de commande 76.
Une telle disposition est naturellement plus sensible qu'un récepteur à lampe unique. En conséquence, on a prévu ici un en- roulement secondaire additionnel 54' sur le transformateur 67, puisqu'il est nécessaire d'employer deux tensions de plaque entièrement distinctes. le tube
38 est représenté came étant le récepteur ordinaire à tension de grille néga- tive déjà décrit, cette tension négative de grille étant prise entre les points
56 et 57 de l'enroulement 53-54. Cette tension est de sens opposé à celui de la tension aux bornes de l'enroulement 54'. Corne dans la Fig.5, les filaments sont reliés à la prise 56 du transformateur 67.
Les connexions complètes sont seulement représentées pour une extré- mité de la section, mais il est aisé de comprendre que les appareils employés à l'autre extrémité sont les mêmes, excepté en ce qui concerne les connexions pour inversion de polarité indiquées précédemment. Dans la disposition repré- sentée on peut observer que le tube à décharge 59 est relié, comme dans la Fig.
5, aux bornes seulement de l'enroulement 52 de défaut à la terre. On doit noter comme déjà indiqué, que le tube à décharge 59 est excité pour les défauts de toutes natures qui peuvent se produire, d'autant plus que l'enroulement prévu pour les défauts de phases 52', et l'enroulement 52 prévu pour les défauts à la terre sont associés avec le même circuit magnétique. En conséquence, tandis . que le courant primaire, ou courant de circuit, auquel le-tube à décharge entre en fonctionnement, varie suivant la nature du défaut le tube à décharge régle toujours les tensions de plaque et de grille, en leur donnant les valeurs ap- propriées qui correspondent aux spires des divers enroulements.
Dans la ré alisation considérée de l'invention, la tension de plaque du tube de oonmande, c'est-à-dire la tension aux bornes de la section 54 de
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l'enroulement du transformateur dépend de l'intensité du circuit, et la gril- le du tube de commande est normalement soumise au potentiel du filament. Par suite, le tube de commande 76 produit un courant de plaque ou de débit, pen- dant les alternances positives de sa tension de plaque.
Le relais récepteur
28' s'amorce donc pour une sur intensité et il agit en fait comme un relais de surcharge aussi longtemps que la grille est au potentiel du filament,
Quand l'onde porteuse incidente transmise de l'émetteur de l'autre extrémité de la section atteint la grille du tube récepteur 38, à l'instant où sa tension de plaque est positive, comme dans le cas de défauts extérieurs à la section, ce tube laisse passer le courant de plaque.
Ce courant, traver- sant une résistance 77 applique une tension négative au tube de commande 76 et arrête son courant de plaque qui tend à passer dans l'enroulement du relais récepteur 28, pendant les alternances positives du courant du circuit. la ré- ception de l'onde porteuse, en arrêtant le passage du courant de plaque dans le tube de commande, empêche le relais récepteur 28 de fonctionner, Au cas d'un défaut sur la section, comme le tube récepteur est bloqué quand les émet- teurs sont en état de travailler à l'émission, ainsi qu'on l'a déjà indiqué, aucun courant de plaque du récepteur n'est disponible pour dévier le potentiel de grille du tube de commande 76 en un point où le courant de plaque de ce tu- be est coupé. En conséquence, le relais récepteur 28 est excité et l'interrup- teur 18 s'ouvre.
Une disposition comportant les caractéristiques décrites ci-dessus offre divers avantages en ce sens que l'emploi des deux tubes permet de dis- poser d'un effet amplificateur qui assure des intensités de courant plus gran- des, pour une valeur plus faible des courants de signalisation. En outre, le courant du relais récepteur est nul quand l'onde porteuse est reçue, c'est-à- dire quand les courants primaires, aux extrémités de la section, sont en phase et que la ligne ne présente pas de défaut, Aucune variation de phase ne peut se produire dans ces conditions, Quand il se produit un défaut tel que les courants aux extrémités de.la section sont déphasés de 180 , le courant du re- lais est au maximum, Si la différence de phase n'est pas exactement égale à 180 , il peut y avoir une légère réduction dans le courant du relais,
mais le relais 28 ne manquera pas de fonctionner, pour des intensités de courant nota-
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blement inférieures aux valeurs envisagées pour le fonctionnement normal. Par suite, il y a certitude de fonctionnement sans aucun risque de fonctionnement défectueux, si la différence de phase des courants passant à travers le défaut n'est pas exactement égale à 180 .
Dans la disposition représentée Fig.8 Le fonctionnement peut commencer cornue indiqué jusqu'ici, par l'excitation des filaments des tubes, à partir de la barre omnibus 48, leur commande se faisant par les relais de mise en route. Cependant, il résulte de ce qui a été exposé ci-dessus que le fila- ment peut être directement excité par le courant du circuit. les moyens dont on dispose peuvent comporter, couine représenté Fig.8, un transformateur de fi- lament 78 ayant des enroulements primaires 79; 80 et 81 reliés en série avec le conducteur du circuit, à travers des dispositifs appropriés tels que des transformateurs de courant 240, 241 et 242, et un enroulement secondaire 82 auquel sont reliés les circuits de filament.
Dans le dispositif représenté, les filaments des tubes sont reliés en parallèle aux bornes de l'enroulement
82, mais il est évident qu'on peut faire des prises convenables sur l'enroule- ment, pour obtenir toutes tensions de filament qu'on désire ou nécessaires pour les tuoes à utiliser.
En empruntant le courant d'alimentation des filaments directement au primaire ou au circuit, comme on le fait dans le cas des circuits de plaque et de grille, il est non seulement possible d'obtenir un système d'un fonctionnement plus simple et plus sûr, mais on peut également éviter toute ques- tion visant la différence entre les excitations des filaments aux extrémités de la section, quelles que soient les conditions d'un défaut extérieur à cette sec- tion, jarce que les courants sont pratiquement identiques,
L'enroulement primaire 81 prévu pour défauts à la terre sur le transformateur de filament 78, est branché de façon à s'exc-iter proportionnel- lement à la somme vectorielle des intensités de courant dans les conducteurs de phases 150, 151 et 152.
A cet effet, on peut le brancher entre les points neutres, comme on l'a fait pour l'enroulement 52 prévu pour un défaut à la terra sur le transformateur plaque-grille. Les enroulements primaires 79 et 80, prévus pour défauts de phases, sont branchés de manière à s'exciter res- @@cpivement pour les courants dans deux des conducteurs de phase. Dans ce but, on peut les relier en série avec les transformateurs de courant 240 et 242, en
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réalisant des connexions analogues à celles qui ont été faites pour les sections de l'enroulement 52' prévu pour défauts de phases du transformateur 67.
En proportionnant convenablement le nombre des spires dans les enroulements pri- maires, on peut exciter les filaments des tubes de façon à amener les émetteurs et les récepteurs en fonctionnement, dans des conditions anromales du circuit provoquant un courant qui dépasse une valeur déterminée à l'avance.
Par exemple, le transformateur 78 peut fournir une intensité de courant suffisante pour fai- re fonctionner les tubes, quand le courant primaire est de l'ordre du courant de pleine charge, mais entre cette valeur et la surcharge maximum qu'on a en vue, et qui peut être vingt fois égale au courant normal, il est essentiel que l'ex- citation du filament demeure constante,
Comme l'effet d'échauffement ou l'intensité du courant secondaire est, bien plus que la forme d'onde, la considération la plus importante à envi- sager, on a fait appel à un transformateur disposé de manière à se saturer pour une valeur de l'intensité du circuit déterminée à l'avance, transformateur qui offre une caractéristique pratiquement plate, comme celle représentée Fig.ll. la ligne en traits interrompus peut servir à représenter, par exemple,
la va- leur du courant primaire ou du courant du circuit pour laquelle l'excitation du filament, et par conséquent sa faculté d'émission est suffisante pour faire fonctionner l'émetteur et le récepteur.
Il est évident que le relais 28' doit avoir de préférence :les caractéristiques d'un dispositif à retard, en raison du temps très court né- cessaire pour amener les filaments à la température d'émission. En conséquence'9- le relais n'enclenchera pas au passage des parasites, des ondes à front raide ou autres perturbations instantanées passant sur le circuit. Avec cette dispo- sition qui exclut l'emploi de relais de déclenchement à surcharge, il est es- sentiel que le fonctionnement des émetteurs précède celui des récepteurs.
Le but poursuivi est que le relais 28' reste ouvert en cas d'un défaut extérieur à la section,
Si on n'obtient pas une séquence appropriée, le relais 28' peut faire un contact transitoire, mais cela n'a pas d'importance, si on utilise des relais séparés de déclenchement : il est simplement essentiel si on n'uti- lise pas de tels relais, d'éviter ce défaut de séquence déterminant un fonc-
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tionnement transitoire.
On doit observer que la séquence est gouvernée par les caractéristiques du circuit de filament, qui peuvent être parfaitement contrôlables et qu'on peut déterminer favorablement, par exemple en choisissant les tubes dont les filaments offrent une constante de temps thermique favora- ble ou en retardant l'échauffement des filaments des aubes récepteurs, ou en accélérant au contraire réchauffement des filaments des tubes émetteurs :: ré- sultats que l'on peut obtenir par des moyens approprié-s quelconques,
Bien qu'on ait décrit seulement, à titre d'exemple, diverses réa- lisations de l'invention, il est bien entendu que l'on n'entend pas se limiter aux dispositions particulières.indiquées, et que toutes les variantes ayant môme principe et même objet rentraient dans le domaine du présent brevet.
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IMPROVEMENTS MADE TO ELECTRICAL FAULT INDICATOR DEVICES.
The invention relates to improvements made to devices intended to detect faults in electrical circuits, and more particularly to devices of this class which make it possible to discriminate the various faults: In these devices, the electrical characteristics of a circuit are compared in various ways. its points, so that, if abnormal conditions arise, the defective sections can be eliminated without compromising the continuity of service of the sound sections.
The object of the invention is to provide an apparatus sensitive to faults in electrical circuits, in which carrier currents or elements
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analogues are used to produce effects which depend on the instantaneous directions of the currents, while remaining practically independent of the relative amplitudes at two points of the circuit: This makes it possible to eliminate the costs involved in adopting certain devices more or less. less expensive, such as pilot wires, potential transformers and relays indicating the direction of energy flow.
Another object of the invention is to provide an improved protective device in which the need to employ several carrier wave frequencies is eliminated, and in which any faulty operation due to faults affecting the line followed by carrier currents.
Another object of the invention is to provide a protective device with carrier currents comprising transmitters and receivers in duplicate, all obeying the same frequency, and which can be used to protect a polyphase circuit, the forces. electromagnetic elements necessary for the excitation of the apparatus which can all be obtained directly from the circuit itself.
These characteristics, as well as several others, will appear in detail in the description which follows, and the scope of the invention will be better understood by referring to the accompanying drawings in which: FIG. 1 diagrammatically represents an embodiment of the invention. invention applied to a section of an electrical circuit and in a supposedly normal state of this circuit. Fig. is similar to the previous one, but with the difference that the conditions are abnormal there, due to a fault, this fault being outside the section considered.
Figs. 2a to 2j represent waveforms which make it possible to understand the operation of the invention, in the embodiment envisaged in FIGS. 1 and 2. FIG. 3 is similar to Fig. 1, except that there are abnormal conditions due to a defect inside the section considered.
Figs. 3a to 3j show waveforms explaining the operation of the invention in the embodiment of Fig. 1, but under hypothetical conditions which correspond to Fig. 3.
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Figs. 2a and 3a represent the intensity wave of the line current A.
Figs. 2b and 3b represent the intensity wave of the line current B.
Figs. 20 and 3c represent the limiter plate voltage wave in A, and the receiver gate voltage wave in A.
Figs. 2d and 3d represent the limiter plate voltage wave in B, and the receiver gate voltage wave in B.
Figs. 2e and Se represent the receiver plate voltage wave in A.
Figs. 2 f and 3f represent for the wave transmitted from B the voltage applied to the grid of receiver A.
Figs. 2g and g represent the plate current wave of receiver A.
Figs. 2h and 3h represent the voltage wave of the receiver plate B.
Figs. 2i and 3i represent for the wave transmitted from A the voltage applied to the gate of receiver B.
Figs. 2j and 3j represent the intensity of the plate current of receiver B.
Fig.4 shows schematically, in a simple alternative for greater clarity, an embodiment of the invention conforms to Fig.l.
Fig.5 shows an embodiment of the invention according to Fig.l, in a polyphase system, the devices being shown only at one end of the section considered,
Fig. 6 and 7 schematically represent another embodiment of the invention, applied to a section of an electrical circuit in abnormal conditions, For Fig, 6 the fault is assumed to be external to the section, while it is assumed to be interior in the case of Fig. 7.
Fig. 8 schematically represents a modification of the invention in a polyphase system, all the electromotive forces necessary for the excitation of the current carrying devices being derived from the circuit, and the @
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devices being shown only for one end of the circuit considered. Fig. 9 shows how, following a fault, the current in the circuit can increase from its normal value to a value several times the normal.
Fig. 10 shows the operation of a potential regulator device intended to keep the grid and plate voltages on the carrier current apparatus practically constant within the large limits of variation of current intensity which is included in Fig. 9. Fig.ll shows a characteristic curve of a current transformer for heating the filament, the excitation of which is derived from the current of the circuit. The lower A y represent the current voltage in the circuit and the ordinates B the intensity of the heating current of the filament,
In Figures 1, @ and 3, there is schematically shown a section of an electrical circuit comprising a conductor 15, part in broken lines, connecting the two sections 16 and 17.
This line is provided with appropriate control devices, such as switches 18 and 19. These are arranged so as to be controlled, according to the principle of the invention, obeying a discrimination relating to the direction. instantaneous currents at two points, such as the A and B ends of the section.
The apparatus which makes it possible to obtain this result may be of the carrier current type, and in the diagrams it has been assumed that it comprises, at the ends of the section, transmitters 20 and 21 and receivers 22 and 23 .
The receiver R, installed at each end, is tuned to the frequency of the transmitter T at the other end, and although several frequencies can be used, the invention allows the transmitters 20 and 21 to operate at the same. frequency, so that receivers 22 and 23 can be adjusted accordingly.
As will be seen in detail hereinafter, the emitters and receivers can be of a type comprising electronic discharge tubes with three electrodes.
According to the invention, the plate and gate voltages are derived from the current of the circuit at the point where the apparatus (transmitter or receiver, or both} is placed, suitable means serving for this purpose. and comprising, for example, current transformers 24 and 25.
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the filament voltage can be derived from the current in the circuit or from a separate source as preferred. While the lamp filaments may be subjected to full tension under normal conditions, it should be preferred to energize them only to their normal operating voltage in the event that the circuit condition is abnormal.
This can be done, as will be seen later, in the case of a separate source, by the use of devices obeying the abnormal condition of the circuit, for example overcurrent relays. of current controlling the circuits of the filaments, or, in the case of direct excitation by the current of the circuit, by the use of suitable transformers.
In order to control the circuit of the section AB, that is to say to open one or more of the switches 18 and 19 only in the event that a fault occurs inside the section, the invention provides for electrical devices, shown in the present case in the form of overcurrent relays 26 and 27 cooperating with other relays 8 and 29 controlled by the joint action of the emitter T at one end, and of the receiver R at the other end. In the embodiment shown, contacts are arranged in series in the circuit of the switch tripping coils 30 and 31, which does not exclude the control by the relays of appropriate indicating or warning devices, the embodiment shown schematically on Fig. 1,
2 and 3 is based on principles including the following:
If a three-electrode oscillator tube is subjected to an alternating plate voltage, it oscillates intermittently, and only during the half-periods when the plate is positive.
If the receiving tube plate circuit is powered by an AC current source, no current will flow during the half-period that the plate is negative.
Furthermore, if a voltage of appropriate value, out of phase by 1800 with respect to the plate power supply, is applied to the grid of the tubey the plate current can be entirely stopped, since the grid is negatively deflected when the plate is positive.
If now we apply to the grid an additional voltage having the frequency of the carrier wave, we can cause the passage of a current
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rectified in the plate circuit, but this can only occur during the half-period in which the plate is positive.
Consequently it is possible, according to the invention, to have two emitters at different points of the circuit, which transmit alternately or simultaneously, and only during certain alternations of the current at this point of the circuit. It is also possible in this way, for a receiver arranged at each point considered, to operate only during certain half-periods of the current at that point, and also only when the transmitters transmit alternately.
Before considering some specific embodiments of the invention, the principles and mechanism should be better understood with the aid of Figs. 1, 2 and 3 and Figs. 2a to 2d and 3a to 3d. Obviously, these Figs. are intended merely to illustrate the relative phase and frequency relationships of the waves and not considered to represent the real amplitudes of the quantities considered.
Under the normal conditions to which Fig. 1 corresponds, the overcurrent relays 26 and 27, which are preferably delayed action relays, will be insufficiently energized to close their contacts, and therefore the trip coil circuits will remain open.
Receiver relays 8 and 29, which are on the contrary preferably instantaneous relays, will be de-energized, or have their contacts closed, since the filaments of the tubes are not sufficiently energized to cause the operation of the transmitters 20 and 21 and of the receivers. 22 and 23.
Under the abnormal conditions resulting from a fault external to the section considered, the currents in circuit at each end of the section are practically in phase, as seen in Fig.ga and 2b, but the filaments of the tubes are sufficiently excited-spour cause the transmitters and receivers to function.
The connections of the tubes are such that, under these conditions, the voltages of the emitter plate and the receiver grid, supplied by the circuit itself at each end, are practically out of phase by 180 with respect to the corresponding voltages. of the other end, that is to say of the emitter plate and the receiver grid of the latter, as shown in Fig. 2c and 2d. -
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Further, the plate voltage on the receiver at each end is substantially 180 out of phase with the plate voltage on the receiver at the other end, as shown in FIG.
2e and 2h, and there is practically a phase shift of 180 between it and the emitter plate and receiver gate voltages at the other end, as shown in Figs. 2c and 2e, and also on the fig. 2d and 2h. the transmitters 20 and 21 are therefore in a state of operation to transmit only alternately, and only for half-periods of the given direction of the current of the circuit, as shown in FIGS. 2c and 2i, and also in Figs. 2d and 2f, since no plate current can flow when) the plate voltage is negative,
The wave transmitted by the transmitter at each end is applied to the receiver grid at the other end;
this wave is transmitted by any suitable channel, for example the conductor 15, and through a suitable coupling between the latter and the transmitters and receivers,
In addition, the receivers 22 and 23 are able to receive only alternately and for half-periods of a given direction, the circuit currents, as shown in Fig. 2d and 2h, since no plate current can flow when the plate voltage of the receiving tube is negative; accordingly, receiver 22 is not operative to receive when transmitter 2-0 is in a transmitting state, as shown in Figs. 2e and 2i, but receiver 22 may operate to receive, when transmitter 2l is in a transmitting state, as shown in FIGS. 2a, 2f and 2g.
Similarly, the receiver 23 is not in a state to receive, when the transmitter 21 is in a state to transmit, as shown in Figs. 2h and 2f, but the receiver 23 is in a state to receive when the transmitter 20 is in state. to transmit, as shown in Fig. 2h, 2i. and 2j, therefore, the receiving relays 28 and 29 are both energized, and, as they operate practically instantaneously, they open their contacts in the circuits trip coils 30 and 31, before time delay relays 26 and 27 close their contacts,
Consequently, the switches 18 and 19 remain closed, as they should be when the fault is outside the circuit section considered,
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Under abnormal conditions,
such as a fault inside the section (i.e. X Fig. 3), it will first be assumed that the section is supplied from both ends, and that there will continue to exist, between A and B, a path for the carrier waves, the circuit currents at the ± and
B being practically out of phase by 180, c-omne represented in FIG. 2a and 2b, but the tubes will be sufficiently excited to cause the operation of the transmitters and receivers,
The emitter plate and receiver gate voltages, branched from the circuit at each end, are nearly in phase with the emitter plate and receiver gate voltages at the other end, as shown in Fig. 3rd and 3d.
Further, the plate voltage on the receiver at each end is nearly in phase with the plate voltage on the receiver at the other end, as shown in Fig. 3e and 3h, and exhibits substantially a phase shift of 180 from the voltages. transmitter plate and receiver grille at its own end, as shown in Fig.3c and 3e and Fig. 3h and 3d.
The transmitters 20 and 21 are therefore able to transmit only at the same time and only during half-periods of the current, as shown in Figs. 3c and 3i and also in Figs. 3d and 3f, since no plate current is can pass when the plate voltage is negative.
Further, the receivers 22 and 23 are able to receive only at the same time and only during dani-periods of the current, as shown in FIG. 3rd and 3h, since no plate current can flow when the receiver plate voltage is negative.
As a result, the receivers are blocked, that is, they are not in a state to receive when the transmitters are transmitting, as shown in Fig.3f and 3g, and also in Fig.3h and 3i and 3j.
Consequently, the receiving relays 28 and 9 remain de-energized and their contacts closed. By Butte, as soon as the relays 26 and 27 close their contacts, the switches 18 and 19 are tripped, as they should be when the fault occurs on the circuit section considered.
On the other hand, if a fault causes an interruption of the carrier current line, it is obvious that the receivers are not controlled and that the switches are open.
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Under abnormal conditions, for example when an internal fault will occur in X Fig.3, it will be assumed that the section is supplied only from one end, for example from station 16; then, the transmitter and the receiver will only work in A, the receiver in A cannot be controlled either by the transmitter in 8 (Fig.l) since the latter is not put into operation, or by the emitter in A, since the emitter and receiver plate voltages at A are 180 out of phase, as shown in Figs.3c and 3e, and therefore cannot operate simultaneously.
As a result, the receiving relay 28 is not energized, but the tripping relay 6 is and, by closing its contacts, it opens the switch 18.
This opening separates the fault from the part of the circuit which remains energized, as is desirable. It is obvious that any person skilled in the art can understand that this condition of feeding from one end only can occur, in fact, on a circuit normally fed at both ends, because the case can arise. if there is a break in a conductor in the vicinity of a switch.
Consideration will be given to the embodiment shown in Fig. 4, that is to say of a carrier wave apparatus comprising a transmitter T and a receiver R, at each of the ends A and B of the section 16-17 of the conductor 15 .
The transmitters T can be identical and of any suitable type; they are represented as comprising an oscillator tube 32, a tuning element such as a variable inductor 33, a capacitor 34, a blocking capacitor of the plate circuit 35, and devices intended to give a negative voltage to the circuit. grid, devices which, in this case, comprise a resistor 36 and a capacitor 37.
The receivers R may be identical, and they are shown as comprising a detector tube 38, an adjustment element shown in the form of a variable capacitor 39, current limiting devices shown in the form of a resistor 40 inserted in the grid circuit.
The emitter plate circuit 32 and the receiver gate circuit 38 are coupled to the carrier wave conductor circuit, shown here as comprising conductor 15 and earth, with interposed devices.
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Tuning regulating devices which are here indicated as comprising capacitors 41 and 42, a transformer having windings 43,, 44 and 45, and a tuning device which is designed as a variable reactant 45 ' .
The transmitter plate circuit is connected to coil 44, and the receiver tube grid circuit is connected to coil 45.
Transmitters and receivers may be provided with amplifiers, the operation of which is well known, but which, for the sake of clarity, has not been shown in the figure.
To start the transmitters and the receivers in the event that the state of the circuit is abnormal, devices have been provided which obey an abnormal state of affairs, and which are here starting and overcurrent relays.
46 and 47. These relays are arranged so as to be excited according to the current flowing in the conductor 15 at the points A and B, and, for this purpose, they can be connected in circuit with the current transformers 24-25.
The starting relays 46 and 47 are preferably instantaneous, and it is advantageous to set their closing to a value less than that of the current which trips the relays 26-27, so that the transmitters and receivers are in positive operation before the trip relays can operate and close their contacts.
Trip relays can be time devices.
The start relays are arranged so as to connect the filaments of the tubes 32 and 38 to any suitable source of electric current, such as the bus bars 48 and 49, in the event that it is desirable to accelerate the action of the device. as soon as a defect appears; the time delay in the operation of transmitters and receivers, due to the heating period of the filaments of the tubes, can be reduced considerably. To do this, the filaments of the tubes are maintained in the normal way at an appropriate temperature and they are not allowed to cool.
This can be achieved in a suitable manner, for example by using "bypass" resistors 50 and 51 connected to the terminals of the contacts of the starting relays 46 and 47 respectively, these resistors being adjusted in such a way. to allow the necessary current to flow when the start-up relay contacts are open.
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In this way, the tubes can be operated continuously at the temperature of the filament and at a lower than normal degree of emissivity, thus obtaining the combined advantages of faster commissioning and higher long duration of the tube, continuously, at the normal operating temperature of the filament.
To derive the appropriate voltages at the electrodes, i.e. voltages that are suitable for the plate and the gate of the emitter and receiver, with the instantaneous phase relationships existing between the currents at the two points A and B, the procedure is as already described in the comments on FIGS. 2a to 2j on the one hand, and 3a to 3j, on the other hand. For this purpose, appropriate devices are used, for example in the case of Fig. 1 the transformer 67 having a winding 52 connected in series with the conductor 15, by means of suitable devices, such as power transformers. current 24-25, the polarities in B being carefully reversed compared to the polarities in A.
The plate and gate voltages are obtained by means of secondary windings 53 and 54 of the same transformers 67. the plate voltage of the emitter tube 32 is that of the winding section 53, and it can be taken up. folds a bypass or a filter capacitor 55 connected to the terminals of this winding. the plate voltage of the receiver 38 is that of the rolling section 54 itself. the local negative grid voltage, distinct from the grid voltage transmitted or applied to the receiver tube, is that which is taken between points 55 and 57 of the winding section 53. The incident gate voltage which is applied to the receiver tube 38 is that of the winding 45 of the coupling transformer.
The windings of the receiving relays 2-8-29 are connected in the plate circuit of the receiving tubes 38, and one can use a bypass or a coupling capacitor 58 which is connected. across the relay windings to ensure stable operation of the relays. the capacitance of this capacitor can be chosen, if desired, such that a slight delay is established in the fall of the relay, which allows the relays 28-29, at the moment when the overcurrent stops not close their
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contacts until relays 26-27 have opened their contacts.
Devices sensitive to faults and intended to protect an electrical circuit must operate over a very large amplitude of variation of the current intensities of the circuit. Preferably, they should be capable of operating at currents of the order of full load, but capable of withstanding higher loads without deterioration, and still operating satisfactorily, in some cases, with currents of. current reaching twenty times normal.
With such high amplitudes in the current variations, it is evident that the voltage of the winding 52 of the transformer 67 varies in excessive proportions, and that it could result in damage to the transmitters and receivers. , the invention provides means making it possible to keep the voltages of the electrodes practically constant over a very wide zone of variations in the current of the circuit. as can be seen in the figure, these means may comprise a voltage regulating discharge tube 59, capable of controlling relatively high amounts of energy, and mounting at the terminals of the winding 52. This tube may be at filling with helium gas, for example.
The operation of this tube will be better understood by examining the waveforms represented in Figs. 9 and 10. Fig. 9 represents, from left to right, the law of increasing the intensity of the circuit, from the normal value. up to an intensity several times normal; it also shows how the voltages would vary, on the emitting and receiving tubes, if the protection device 59 had not been used * Fig. 10 shows the operation of the protection device which delivers passage to the discharge under a corresponding voltage, for example twice the full load.
Above the burst point, the impedance of the discharge tube decreases as the current increases, and the voltage, on the emitting and receiving tubes, instead of following the law of variation indicated by the dotted line. , is stripped of its points and follows the line shown in solid lines, so that the phenomenon takes the more or less rectangular form, with the point not exceeding a well-defined limit.
This feature is particularly suited to the application of the very principles of the present invention, especially since waveform and amplitude are of secondary importance. Of greater importance
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are the exact instants at which transmission begins and ends, i.e. the instants when the line current passes through the value zero,
In order to oppose the improper operation of the current control device 18-19, in the event that a fault is detected outside section 16-17 & protect, and in the event that this fault is near one end of this section (for example a Y-shaped earth in the adjacent section and near station 16) devices controlling the route followed by the carrier currents are used,
so as to practically confine the carrier waves transmitted to the section in which they originate. The means employed in the example considered comprise plugs 60-61 mounted on the path of the carrier wave, near the ends of the section, but outside the part of the section which is framed by the points. coupling. These plugs offer a high impedance for the carrier frequencies, but do not present appreciable impedance for the currents at industrial frequencies. They can comprise simple shock coils having an appropriate number of turns, where as is the case. shown, they can each comprise an inductance connected in parallel 62 and a capacitor 63 granted practically for the frequency of the neighboring transmitter.
This device prevents faults, if they are produced elsewhere than on the protected section, from diverting and short-circuiting the carrier currents or the current delivered from the adjacent emitter, which would have the result of preventing the carrier currents from reach distant receivers, and consequently prevent opening the circuit.
The ideal plug would obviously be the one which would allow useful industrial currents to pass, while entirely stopping the carrying currents having the frequency for which it is tuned. This ideal is only possible theoretically, but it is not strictly necessary for the correct one. operation of the invention. The main thing is to achieve a plug impedance, relative to the impedance of the normal carrier current route, sufficient to prevent a fault in an adjacent section from bypassing a portion of the carrier currents large enough to deprive the receiver. of the control current necessary for its operation.
In FIG. 5, there is shown an embodiment of the invention applied to the end of a section of a three-phase circuit comprising conductors 150, 151 and 152. The other end of the section is equipped with the same
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In this way, with the difference that the carrier wave devices are connected to the current transformers, in the respective conductors, in the direction of the polarities opposite to those indicated in Figs. 2c, 2d, 2e and 2h. In this embodiment, the transmitters T and the receivers R are coupled to two of the conductors, 150 and 152, which constitute the route offered to the carrying currents, each of the conductors being provided with a plug 60, according to the principles above. -above.
Although the object of the invention is to avoid, for the protection of an electrical circuit, the need to use special conductors or pilot wires, the invention has a greater scope and lends itself to other applications. . If there are conductors such as telephone circuits or control circuits between the two end stations of the section considered, the carrier wave apparatus can be coupled to these circuits rather than to the conductors. themselves of the line if one finds in this manner to make savings or any advantages, either from the point of view of the coupling, or from the point of view of the coupling members or from the point of view of the plugs and accessories.
Furthermore, if several parallel lines are protected in this way, the respective routes offered to the carrier currents can simply be reduced to the strictly necessary number of conductors, by appropriate means of which there are examples in the industry for the transmission of carrier currents.
In addition, the invention can be applied in precisely the same way, by means of radio waves emitted into space, these waves then acting as true carrier currents, the receiver R of FIG. 5 can be formed. as shown in Fig. 4, while the emitter T comprises, in addition to the oscillator 32, an amplifier composed of a triode tube 64, a current limiter, represented in the form of a resistor 65 in the circuit of gate, a gate coupling capacitor 66, a plate blocking capacitor 68, a gate leakage circuit 69 and a shock coil 70 for the gate.
Shock coils 71 may be provided to divert high frequency carrier currents from the windings of transformer 67, the plate voltage of the amplifier tube is derived from the winding section 63 of the transformer.
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In the circuit considered, protection must be ensured against seven distinct manifestations of possible faults, which can in the last analysis be reduced to only three. the first due to faults involving the three conductors of the three-phase system; the second to phase-to-phase faults between any group of two conductors;
finally, the third, due to an earth declaring itself - on any phase conductor. the severity of the conditions which accompany the manifestation of a fault can vary within very wide limits, depending on whether it is an earth or a fault involving several phases. In the case of an earth, this can be of such reduced intensity compared to the load current, especially if the network has its neutral connected to the earth by means of a limiting device, that it is not sufficient. not to cause a reversal of the current at one of the points where a device sensitive to the action of the fault is placed.
Consequently, taking into account all these conditions and considerations, current transformers 140, 141 and 142 have been provided, each controlling one of the phases of the line, two starter relays in the event of a fault between phases 460 and 461, a starter relay 462 acting in the event of an earth fault, two relays 260 and 261 tripping in the event of a phase-to-phase fault, a tripping relay 262 in the event of an earth fault, and a receiving relay 281 The start relays have their contacts connected in parallel with each other, and in series with the tube filament circuit, which is fed from the bars 48. The trip relays have their contacts connected in parallel with each other, and in series with the contacts of the receiver relay 281. in the circuit of the tripping coil 30.
This receiving relay 281 is assumed to be of the polarized type, comprising: a polarizing winding 72 arranged so as to be connected to the bars 48, through the contacts of any one of the starter relays and of a cooperating winding 73, connected in the flow or plate circuit of the receiver 38, so as to obey the command of the receiver R. The receiver relay 281, can for example, be of the type which is the subject of Belgian patent No 304.780 of 4
July 1922 of the plaintiff Company.
To obtain appropriate voltages at the electrodes of the emitting and receiving tubes under all abnormal circuit conditions, care is taken to provide the transformer 67 with another primary winding 52 ',
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suitably magnetically coupled with the other windings. The central point 74 of this winding constitutes a neutral point for one of the ends of current transformers 240, 241 and 242. Between point 74 and point 75, which can be considered as the neutral point on the other side of the current transformers, the windings of the start-up relays 462 and 262, for earth fault and tripping, are connected in series, and the transformer winding 52 to the terminals of which the discharge tube is connected
59.
With these arrangements, the transformer winding 52 and the discharge tube 59 are, in the case of earth, directly excited by a current represented the vector sum of the intensities, that is to say of the intensity proportional to that current flowing through the earth, while they are excited by transformation if the fault involves several phases.
Although the primary current for which the discharge tube begins to operate varies according to the nature of the fault, its operation will always result in setting all the electrode voltages to the appropriate maximum value * To obtain greater sensitivity to faults originating from of earth, we can give the winding 52 more turns than the winding 52 ', or for the same purpose we can adjust the starting and tripping relays in case of earth, for a sensitivity larger than the relays corresponding to phase-to-phase faults. as above, the start relays are set to operate at values of the primary currents lower than those which determine the operation of the trip relays.
. In the event of a fault on the circuit inside or outside the section, one or more of the switching on relays for phase-to-phase faults and for earth faults are energized, and therefore they ensure the excitation of the transmitter and the receiver at each end. If the fault is on the section itself, the receiver at each end does not act to energize the winding 73 of the receiver relay 281, and the contacts of the latter remain closed since it requires actions for its operation. of the two relay windings,
Consequently, when one of the trip relays at each end closes its contacts, the corresponding circuit breaker opens.
If the fault is outside the section, the receiver acts to excite
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the winding 73, whose contacts open and oppose the opening of the circuit breakers. If we retain the explanations given in connection with Figs. 1, 2 and
3, it is observed that the section is disconnected, in the event of an internal fault, not only when the path of the carrier waves remains intact, but also when the fault concerns the phase conductors to which the carrier wave apparatus is coupled.
FIGS. 6 and 7 schematically represent an embodiment of the invention intended to be used in the event that abnormal conditions occur due respectively to an external fault and an internal fault.
In this case, the polarities of the connections of the transmitter and receiver, at the ends of the section corresponding to the directions of the currents of the circuits, are such that, if the current is in the same direction at each end, the two transmitters simultaneously transmit , while the receivers are unable to receive, as shown in Fig.3a to 3j.
The trip relays are omitted and control of the trip coils 30 and 31 is simply left to the receiver relays 28 and 29 respectively. In the event that a defect occurs on the section considered, for example in X Fig. 7, the transmitters operate alternately and the receivers at each end can receive only if the transmitter at the other end is transmitting at that time, as shown in Fig. 2a to 2j Therefore, the receiving relays 28-29 are actuated and close their contacts, which causes the opening of switches 18 and 19.
The details of the arrangements given to the carrier wave apparatus and other devices used for carrying out the invention, shown in Figs. 6 and 7, are perfectly obvious, if one refers to the indications given in connection with Figs. 4 and 5.
In cases where it is considered that the continuity of service should be given prime importance, and less account should be taken of circuit breakings due to non-functioning or defective devices, the arrangements shown in Fig. 6 and 7, because, in this case, a fault in the operation of the carrier wave devices or of the line will not lead to the opening of the circuit for faults which would be outside the section considered.
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It is obvious that with these arrangements the efficient reception of the carrier wave causes the opening of the circuit, instead of preventing this opening from occurring.
In the variant of the invention shown in Fig. 8, the reception of the carrier wave has the effect of stopping, instead of starting, as we have seen so far, the flow of current. in the receiver relay 28 ', which is in fact an overcurrent relay. In this case, appropriate means are used, for example a two-lamp receiver R comprising the receiver tube 38 and a control tube 76.
Such an arrangement is naturally more sensitive than a single lamp receiver. Accordingly, an additional secondary winding 54 'is provided here on transformer 67, since it is necessary to employ two entirely separate plate voltages. the tube
38 is shown cam being the ordinary negative gate voltage receiver already described, this negative gate voltage being taken between the points
56 and 57 of the winding 53-54. This voltage is in the opposite direction to that of the voltage at the terminals of the winding 54 '. Horn in Fig. 5, the filaments are connected to the socket 56 of the transformer 67.
The complete connections are only shown for one end of the section, but it is easy to understand that the devices employed at the other end are the same, except for the connections for reverse polarity indicated above. In the arrangement shown it can be seen that the discharge tube 59 is connected, as in FIG.
5, at the terminals only of the ground fault winding 52. It should be noted, as already indicated, that the discharge tube 59 is excited for faults of all kinds which may occur, especially since the winding provided for phase faults 52 ', and the winding 52 provided for earth faults are associated with the same magnetic circuit. As a result, while. that the primary current, or circuit current, at which the discharge tube enters into operation, varies according to the nature of the fault the discharge tube always regulates the plate and grid voltages, giving them the appropriate values which correspond to the turns of the various windings.
In the considered embodiment of the invention, the plate voltage of the control tube, that is to say the voltage at the terminals of section 54 of
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the winding of the transformer depends on the current of the circuit, and the grill of the control tube is normally subjected to the potential of the filament. As a result, control tube 76 produces plate or flow current during positive half-waves of its plate voltage.
The receiver relay
28 'therefore initiates for overcurrent and it actually acts as an overload relay as long as the grid is at the potential of the filament,
When the incident carrier wave transmitted from the emitter of the other end of the section reaches the grid of the receiver tube 38, at the instant when its plate voltage is positive, as in the case of faults outside the section, this tube allows the plate current to pass.
This current, through a resistor 77 applies a negative voltage to the control tube 76 and stops its plate current which tends to flow through the winding of the receiver relay 28, during the positive half-waves of the circuit current. the reception of the carrier wave, by stopping the passage of the plate current in the control tube, prevents the receiver relay 28 from functioning, In the event of a fault on the section, as the receiver tube is blocked when the transmitters are able to work on transmission, as already indicated, no receiver plate current is available to deflect the gate potential of control tube 76 at a point where current plate of this tube is cut. As a result, the receiving relay 28 is energized and the switch 18 opens.
An arrangement comprising the characteristics described above offers various advantages in that the use of the two tubes makes it possible to have an amplifying effect which ensures greater current intensities, for a lower value of the currents. signaling. In addition, the receiving relay current is zero when the carrier wave is received, that is to say when the primary currents, at the ends of the section, are in phase and the line has no fault, None phase variation cannot occur under these conditions, When a fault occurs such that the currents at the ends of the section are out of phase by 180, the relay current is at maximum, If the phase difference is not not exactly equal to 180, there may be a slight reduction in the relay current,
but relay 28 will not fail to operate, for current intensities such as
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significantly lower than the values envisaged for normal operation. As a result, there is certainty of operation without any risk of faulty operation, if the phase difference of the currents flowing through the fault is not exactly equal to 180.
In the arrangement shown in Fig.8 The operation can start retort indicated so far, by the excitation of the filaments of the tubes, from the bus bar 48, their control being done by the starting relays. However, it follows from what has been stated above that the filament can be directly excited by the current of the circuit. the means available may comprise, as shown in FIG. 8, a filament transformer 78 having primary windings 79; 80 and 81 connected in series with the circuit conductor, through suitable devices such as current transformers 240, 241 and 242, and a secondary winding 82 to which the filament circuits are connected.
In the device shown, the filaments of the tubes are connected in parallel to the terminals of the winding
82, but it is obvious that suitable taps can be made on the winding, to obtain any filament tensions which are desired or necessary for the tuoes to be used.
By borrowing the current to feed the filaments directly from the primary or the circuit, as is done in the case of plate and grid circuits, it is not only possible to obtain a system of simpler and safer operation. , but one can also avoid any question relating to the difference between the excitations of the filaments at the ends of the section, whatever the conditions of a defect outside this section, since the currents are practically identical,
Primary winding 81, provided for earth faults on filament transformer 78, is wired to energize proportional to the vector sum of the currents in phase conductors 150, 151, and 152.
For this purpose, it can be connected between the neutral points, as was done for the winding 52 provided for an earth fault on the plate-grid transformer. The primary windings 79 and 80, intended for phase faults, are connected so as to energize respectively for the currents in two of the phase conductors. For this purpose, they can be connected in series with current transformers 240 and 242, in
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making connections analogous to those made for the sections of winding 52 'provided for phase faults of transformer 67.
By suitably proportioning the number of turns in the primary windings, the filaments of the tubes can be excited so as to bring the emitters and receivers into operation, under abnormal conditions of the circuit causing a current which exceeds a value determined at the advanced.
For example, the transformer 78 can provide a sufficient current intensity to operate the tubes, when the primary current is of the order of the full load current, but between this value and the maximum overload which one has in view. , and which can be twenty times equal to the normal current, it is essential that the excitation of the filament remains constant,
As the heating effect or the intensity of the secondary current is, more than the waveform, the most important consideration to be considered, a transformer was used so arranged as to saturate for one. value of the current of the circuit determined in advance, transformer which offers a practically flat characteristic, like that represented in Fig.ll. the dashed line can be used to represent, for example,
the value of the primary current or the current of the circuit for which the excitation of the filament, and consequently its transmission capacity is sufficient to operate the emitter and the receiver.
It is evident that the relay 28 'should preferably have: the characteristics of a delay device, because of the very short time required to bring the filaments to the emission temperature. As a result'9- the relay will not engage when interference, steep-edged waves or other instantaneous disturbances pass through the circuit. With this arrangement, which excludes the use of overload tripping relays, it is essential that the operation of the transmitters precedes that of the receivers.
The aim is for relay 28 'to remain open in the event of a fault outside the section,
If an appropriate sequence is not obtained, relay 28 'can make a transient contact, but this does not matter if separate trip relays are used: it is simply essential if one is not using no such relays, to avoid this sequence fault determining a func-
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transient tation.
It should be observed that the sequence is governed by the characteristics of the filament circuit, which can be perfectly controllable and which can be determined favorably, for example by choosing tubes whose filaments offer a favorable thermal time constant or by retarding heating of the filaments of the receiving vanes, or on the contrary by accelerating the heating of the filaments of the emitting tubes: results which can be obtained by any suitable means,
Although various embodiments of the invention have been described only by way of example, it is understood that it is not intended to be limited to the particular arrangements indicated, and that all the variants having the same principle and even object fell within the scope of this patent.