Le sélectif : comment ça marche?

Le principe du fonctionnement du « sélectif »

Le relais sélectif est un composant majeur d’un système de téléphonie dit « sélectif » comportant un poste central relié à une ligne téléphonique extérieure sur laquelle sont placés en dérivation des postes secondaires (voir le schéma ci contre). Tous les postes secondaires sont munis d’un relais téléphonique sélectif (dit sélecteur) pour recevoir les appels. La sonnerie du poste secondaire sélectionné par le poste central est actionnée par le sélecteur sans que les sonneries des autres postes fonctionnent ; l’opérateur du poste secondaire décroche son appareil, il est alors en communication avec le poste central.

Un peu de technique

Le relais sélectif comporte un électroaimant polarisé dont l’armature reçoit des impulsions alternées de courant continu (inversion de polarité) émises par le poste central qui font progresser pas à pas une roue-code qu’un ressort antagoniste tend constamment à ramener au repos. La sélection du relais est établie pour un total de 17 impulsions groupées en 3 trains envoyés successivement avec un intervalle entre chaque train : par exemple : 2-2-13, 4-2-11,13-2-2… (utilisation des nombres 2 à 13). Chaque série de 17 impulsions correspond à un poste secondaire. On peut réaliser 78 combinaisons différentes.

Chaque relais sélectif n’arrive à la position d’appel qu’après avoir reçu trois séries d’impulsions déterminées. Trois goupilles d’arrêt sont positionnées sur la roue-code. Après la première série d’impulsions, la première goupille du relais sélectionné est engagée par un levier qui bloque la roue alors que les roues des autres relais reviennent au repos. Pendant la deuxième série d’impulsions la roue code continue son mouvement et met la deuxième goupille en prise. La troisième série agit de même, de telle façon que la troisième goupille vient à son tour s’engager dans le levier ; le sélecteur a alors atteint la position 17 pour laquelle le circuit de sonnerie local est fermé. Un poste téléphonique et un seul est ainsi sonné en toute sécurité Une 18ème impulsion émise ensuite ramène au repos le sélecteur du poste appelé. Chaque sélecteur peut être programmé pour n’importe quel indicatif par le déplacement des deux premières goupilles de la roue-code, la troisième étant fixe à la 17ème position, On peut aussi lancer un appel général en émettant un seul train sans interruption de 17 impulsions.

poste secondaire

La tension de la batterie d’appel située au poste central doit être dimensionnée pour assurer le fonctionnement du poste secondaire le plus éloigné. A titre d’exemple, pour une ligne téléphonique présentant une résistance en boucle de 1000 ohms desservant 30 postes secondaires la tension de la batterie d’appel doit au minimum être de 78 volts.

Rendons à Cesar…

Ce type de relais était utilisé dès les années 1910 dans les chemins de fer américains pour permettre l’appel sélectif des diverses stations échelonnées sur une ligne. Les postes téléphoniques étaient placés en dérivation sur une ligne téléphonique à deux fils.

Un rapport présenté à la CIGRÉ (Conférence Internationale des Grands Réseaux Électriques) en 1925 mentionne l’utilisation de ce sélecteur par la Compagnie Western Electric dans un système de téléphonie à courants porteurs sur lignes à haute tension de 110.000 volts pour joindre des postes à haute tension en dérivation sur la ligne.

Le relais présenté dans le chapitre Technique, de fabrication “Le Matériel Téléphonique” (LMT), brevet Westinghouse, date des années 1930. Il était utilisé dans les systèmes téléphoniques à appels sélectifs des réseaux électriques, par exemple en 1936 par la Société Générale Force et Lumière (SGFL) à Grenoble. Ces systèmes permettaient d’appeler depuis les dispatchings, les centrales hydrauliques et les postes situés le long des vallées alpines. Les techniciens des télécommunications de l’époque appelaient ce matériel le « sélectif américain ».

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Le livre « Télétransmissions par ondes porteuses dans les réseaux de transport d’énergie à haute tension », 1946

 

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L’ouvrage « Télétransmissions par ondes porteuses dans les réseaux de transport d’énergie à haute tension,  Dunod, 1946,  111 pages, écrit par André Chevallier, ingénieur et professeur à l’ESE, fil conducteur de la série d’articles sur les CPL,  est aussi un texte de référence pour les télécommunications de l’époque et pour l’usage qui en est fait en appui de l’exploitation et de la protection d’un réseau de transport d’électricité, toujours d’actualité. 

En voici l’introduction en extrait, le livre est consultable à l’association ESTEL

INTRODUCTION (nous sommes en 1946 !)

L’interconnexion des grands centres producteurs français d’énergie électrique, possédant des régimes économiques différents, a rendu possibles entre eux des échanges d’énergie. Elle permet aussi par des boucles et doublements de lignes d’assurer la permanence du service, sans qu’il soit besoin de prévoir des réserves tournantes trop grandes.

L’exploitation de telles réseaux pose des problèmes de fourniture d’énergie, de répartition de charge, de contrôle d’exécution des programmes, de rétablissement de liaisons entre réseaux en cas d’incidents sur les lignes de transport, qui ne peuvent être résolus que par des organismes qualifies, connaissant à chaque instant l’état de fonctionnement des réseaux et ayant à leur disposition des moyens d action efficaces.

Ces organismes appelés « Dispatchings » ou Centres répartiteurs doivent posséder des téléphones les reliant aux usines génératrices et aux postes de transformation de leur zone de contrôle, ainsi que aux autres centres répartiteurs.

Ils doivent connaître à chaque instant les puissances produites dans la zone, la puissance réactive fournie par leurs centrales. Ils doivent connaître, en cas de rupture de liaison entre deux réseaux, la fréquence et les tensions entre les deux réseaux pour en ordonner le couplage. Ils doivent pouvoir assurer le réglage à distance des machines motrices pour annuler des écarts de fréquence, de puissance ou de fréquence-puissance.

Ils peuvent avoir besoin d’assurer le débouclage de certaines lignes ou de délester, en cas d’incidents graves, une partie de leur clientèle. Il est donc nécessaire qu’ils aient à leur disposition des commandes à distance et qu’ils connaissent en retour la position des disjoncteurs ou des sectionneurs.

Il est intéressant pour eux d’apprécier la stabilité d’un transport, qui leur est donnée par la valeur de l’angle des rotors des machines synchrones situées aux deux extrémités d’une longue ligne. Ils doivent pouvoir suivre, en cas de rupture de synchronisme, les oscillations entre groupes et pouvoir ainsi déterminer les machines qui ont tendance à la reprise de synchronisme et celles qui le perdent.

La permanence du service exige que les lignes soient munies de systèmes de protection permettant d’éliminer rapidement les sections de ligne défectueuses et de maintenir en service les lignes saines.

La connaissance des différents termes de mesure, la téléphonie, la protection, les commandes, la signalisation, exigent des transmissions dont les qualités primordiales sont la rapidité et la sécurité. Ces diverses télétransmissions doivent s’effectuer entre des points séparés par des distances qui peuvent être courtes, mais aussi pouvant atteindre 500 à 700 kilomètres.

Les moyens permettant de réaliser ces transmissions sont les conducteurs des lignes aériennes téléphoniques ou de câbles aériens ou souterrains, les ondes libres, les ondes dirigées sur les lignes à haute tension.

La solution qui consiste à utiliser des conducteurs de lignes ou de câbles téléphoniques présente l’avantage d’éviter les transformations nécessaires à l’attaque d’ondes porteuses : d’où une économie de matériels. Mais les lignes [téléphoniques] aériennes ne présentent pas la sécurité voulue. Elles sont soumises aux intempéries. Elles risquent d’être détruites par les intempéries. Elles demandent de plus un entretien continu. Par contre les câbles [téléphoniques] satisfont aux conditions de sécurité demandées, mais ils conduisent à des frais d’établissement extrêmement élevés.

Les ondes libres pourraient être utilisées, mais elles nécessitent, même avec des aériens directifs, pour obtenir des liaisons sûres, des puissances d’émissions relativement élevées, donc des installations importantes et un personnel spécialisé.

La solution qui consiste à utiliser la ligne haute tension elle-même comme milieu de propagation d’ondes de haute fréquence, est une solution qui satisfait à la fois aux conditions de sécurité et aux conditions économiques. La sécurité « mécanique » est du même ordre de grandeur que celle obtenue avec un câble souterrain. L’énergie est transmise au récepteur par un milieu conducteur au lieu d’être rayonnée. Les puissances d’émission, pour un même résultat sont infiniment moins grandes que dans l’emploi d’ondes libres.

D’une façon générale quand les distances sont courtes, la transmission par ondes porteuses sur la ligne haute tension est utilisée.

En France, comme en Amérique, en Allemagne en Russie et au Japon, ce moyen de transmission connaît un développement considérable.

En France, toutes les lignes à 220 kilovolts et à 150 kilovolts en sont équipées ainsi que de nombreuses lignes à 90 et 60 kilovolts. Il existe à l’heure actuelle, en France, environ 500 liaisons à haute fréquence. Le nombre en croit de façon constante.

Il semble que cette technique se soit développée simultanément en Amérique, en Allemagne, au Japon, en France. Marius Latour, dès 1920, en a été le promoteur en France, mais les matériels vraiment industriels n’ont été mis en service que vers 1928.

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