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"Procédé et dispositif pour empêcher1es retours dalluî.Tae dans 'les redresseurs à vapeur de mercure au moyen d'organes métalliques électriquement isolés intercalés dans la distance de décharge ".
Dans les redresseurs à vapeur de mercure il se' produit de temps en temps des retours d'allumage qui dérangent l'ex- ploitation et sont'accompagnés d'effets nuisibles multiples.
Un retour d'allumage qui dégénère en court-circuit franc peut détériorer les matériaux du redresseur à un tel point que la continuation de la marche soit impossible. Puisque dans un retour d'allumage le courant se rend de la cathode (primitive) ou d'une anode - à une anode qui acquiert ainsi les propriétés d'une cathode, il est évident que le retour d'allumage se pro-
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duira la plupart du temps à un moment où le potentiel de l'a- noie en question est négatif par rapport à celui de le cathode.
Or ceci est le cas, au cours d'une période du courant alterna- tif, pendant tout le temps que cette anode ne débite pas de courant utile.
Or une douille d'anode montée isolée présente généralement un potentiel intermédiaire entre celui de l'anode y afférente et celui de la cathode. Hais dès qu'un arc part d'une anode, cet arc établit le pont conducteur entre l'anode et sa douille et il égalise le potentiel des deux organes.
On a essayé d'éviter les retours d'allumage en subdivi- sant les douilles des anodes ou en leur donnant une forme spé- ciale, mais toutes ces tentatives étaient restées à peu près complètement infructueuses, vu que les douilles des anodes n'empêchent pas par elles-mêmes le passage du courant de la cathode à l'anode. Dès que la tendance à la production de retours d'allumage existe, les douilles d'anode acquièrent, ne fût ce que par suite de l'accroissement du courant cathodique, un potentiel qui est positif par rapport au potentiel des ano- des correspondantes et qui favorise la circulation d'un cou- rant.
La présente invention a pour objet un procédé et un dis- positif peur empêcher les retours d'allumage dans les redres- seurs à vapeur de mercure dont les anodes sont isolées; sui- vant ce procédé des pièces métalliques intercalées dans le parcours de la décharge et montées isolées, ou bien les douil- les mêmes des anodes, sont connectées avec une tension qui leur confère' un potentiel négatif par rapport à celui de l' a- node, tout au moins pendant la fraction de chaque période du courant alternatif pendant laquelle leurs anodes correspondan- tes ne débitent pas de courant utile.
Suivant l'invention le potentiel électrique des dites pièces métalliques sera réglé
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impérativement de telle façon qu'aux moments favorables à la production de retours d'allumage le potentiel de l'anode soit positif relativement au potentiel des dites pièces métalliques- ou de la douille.'
So'it (fig. l) a la courbe représentant la variation du potentiel d'une anode au cours d'une période- du courant al- ternatif. Si le redresseur possède par/exemple 6 anodes, cha- cuns de ces anodes conduit le courant utile de charge pendant un sixième de période. Cette durée est représentée à la fig.l par le temps t1- t2. Pendant ce temps le potentiel de l'ano- de est positif par rapport à celui de la cathode.
La droite
1-1 représente le potentiel, constant de la cathode. On voi't qu'en dehors du temps t1- t2 le potentiel de 1-? anode est négatif par rapport au potentiel de la cathode et qu'en de- hors du dit temps la production d'un retour d'allumage est possible, Mais si pendant le temps en dehors de t1- t2, on donne au contraire, par exemple à la douille de l'anode un potentiel négatif par rapport à celui de l'anode, la douille de l'anode fait l'office d'un écran empêchant un'arc de prendre naissance entre la cathode et l'anode et de causer ainsi un retour d'al- lumage, puisque par suite du sens de la tension il ne pourrait circuler entre l'anode et la douille qu'un courant dirigé dans le sens de l'anode à la douille,
et non en sens opposé.
A la fig. 1, la courbe b représente par exemple le poten- tiel de la douille de l'anode,tel qu'il doit être obtenu con- formément à l'invention. Dans le cas représenté au dessin, la position de cette courbe b par rapport à la courbe a est telle, qu'on l'obtient en réduisant d'une quantité constante e les valeurs de toutes les ordonnées de a. Un tel tracé de la courbe de potentiel b de la douille de l'anode peut être ob- tenu de la manière suivante: les douilles des anodes sont connectées électriquement avec un enroulement secondaire spé- cial, monté en étoile, du transformateur alimentant le redres-
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seur.
Cet enroulement secondaire spécial sera désigné par la suite sous le nom d'enroulement secondaire auxiliaire pour le différencier de l'enroulement secondaire proprement dit.
Cet enroulement secondaire auxiliaire devra avoir par exemple la même tension que l'enroulement secondaire principal qui alimente les anodes, Rais il doit être d'abord indépendant de ce dernier et n'avoir avec lui aucune liaison électrique mé- tallique.
Pour assurer, à chaque douille d'anode, à tout instant un potentiel négatif par rappord à l'anode correspondante, on intercale entre le point neutre de l'enroulement secondaire auxiliaire et celui de l'enroulement secondaire principal une tension de courant continu relativement faible et dont le sens est tel que le point neutre de l'enroulement principal soit positif par rapport au point neutre de l'enroulement auxiliaire.
Comme source de tension on peut envisager une petite commuta- trice ou un groupe convertisseur, un petit redresseur ou une batterie, en tenant compte du fait qu'il n'y a pas de débit à fournir, mais simplement des courants de charge de très faible intensité.
Cet exemple d'exécution du nouveau procédé sera décrit d'une manière détaillée en se référant à la fig. 2.
Dans celle-ci,
Nw désigne un réseau triphasé.
Pl l'enroulement primaire du transformateur ? ali- mentant le redresseur Q,
Q1 l'enroulement secondaire principal du transforma- teur T,
Q2 l'enroulement secondaire auxiliaire du même trans- formateur T,
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ait as sont les anodaa h1- h6 les douilles d'anode correspondantes et k la cathode du redresseur G.
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Comme l'explique la fig. 2, le point neutre O1 de l' en- roulement Q1 est réuni avec le point neutre O2 de l'enroule- ment O2 par l'intermédiaire de la batterie B de telle sorte que le pôle positif de cette batterie soit relié à O1. De O1 par le conducteur négatif du réseau à courant continu Ng; de k par le conducteur positif du dit réseau. Dans l'exemple décrit, les douilles h1- h6 des anodes sont isolées élec- triquement. Tant que la tension aux bornes de l'enroulement Q1 est'égale à la tension aux bornes de l'enroulement Q2, le potentiel de la douille de l'anode est constamment inférieur, de la valeur e de la tension de la batterie, au potentiel des anodes correspondantes.
Il ne peut dès lors pas se produire de retour d'allumage.
Le dessin montre encore, intercalées dans les conducteurs reliant les douilles des anodes aux bornes de l'enroulement auxiliaire Q@, des résistances W1- W6, qui peuvent être ohmiques, inductives ou capacitives. Leur rôle est le suivant : par l'introduction de la tension e le potentiel de la douille se trouve, il est vrai, abaissé au-dessous du potentiel de l'anode, mais puisque la douille est frappée sur les ions émis par la cathode, il s'établit en dehors du temps t1- t2 (fig. 1), constamment un cou- rant de sens inverse passant par la douille, lequel courant augmente le potentiel de celle-ci et arrive dans certains cas à compenser l'effet de la tension e.
L'insertion des résistances W1-W6 permet de maintenir ce courant inverse assez faible pour que son influence sur le potentiel de la douille soit absolument négligeable.
Un inconvénient du dispositif qui vient d'être décrit réside dans la nécessité d'une tension auxiliaire de courant continu. On n'a pas toujours à sa disposition une source de courant spéciale de faible tension, et une telle
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source constitue dans tous les cas une certaine complication de l'installation. Or, cette source de tension spéciale peut être évitée complètement si l'on fait en sorte que Ici tension de l'enroulement secondaire auxiliaire soit plus grande que celle de l'enroulement secondaire principal et si l'on sup- prime la connexion électrique entre le point neutre de l'enrou- lement secondaire auxiliaire et le point neutre de l'enroule- ment secondaire principal.
Le potentiel de l'enroulement au- xiliaire et des douilles d'anodes avec lesquelles il est con- necté parait tout d'abord indéterminé, mais dès qu'un arc jaillit d'une anode par dessus la douille pour aller à la cathode, il confère à cette douille le potentiel de son anode qui, à cet instant, débite justement du courant utile. Pen- dant le temps t1- t2 (fig.l) l'anode et sa douille ont . le même potentiel.
Les douilles des anodes qui ne débitent pas ont par contre à ce moment un potentiel qui diffère de celui de leurs anodes respectives, puisque la tension de l'enrou- lement Q2 est supérieure à celle de l'enroulement Q1, et il y a lieu d'observer que le potentiel des douilles s'établit à une valeur au-dessous de celui des anodes.
La fi . 3 montre les courbes des potentiels pour ce cas, a est de nouveau la courbe du potentiel de l'anode et b celle de la douille correspondante. Pendant le temps t1- t2 les deux courbes coïncident, puisque l'arc qui forme la charge shunte l'anode et sa douille.
Pendant le reste de la période, les courbes différent l'une de l'autre, la courbe de potentiel de la douille res- tant au-dessous de celle de l'anode. L'écart le plus grand se produit à l'instant t3 du maximum négatif de la courbe a et la différence m n correspond au double de la différence des tensions des enroulements Q1 et Q2.
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La fige 4 montra, à titre explicatif, un exemple d'exécution du cas considéré.
La signification des lettres est la même qu'à la fig.2. La différence consiste en ce que le nombre de spires de l'enroulement Q2 estdplus grand que celui de l'enroulement Q1, de telle sorte que les douilles des anodes sont alimentées par une tension supérieure à celle des-,anodes et en ce que le point neutre O2 n'est pas, connecté avec O1. Le potentiel de l'enroulement dépend alors entièrement de l'anode qui à cet instant est justement en train de débiter du courant- - utile. En supposant, par exemple, qu'un arc jaillisse de l'anode a1 par dessus la douille hl à la cathode K,la douille' hl prend le potentiel de l'anode a1. La situation des poten- tiels des autres douilles est alors déterminée par la gran- deur-et le sens des tensions existant entre les douilles.
Il est facile de comprendre que dans le cas considéré il 'doit exister entre l'anode a4 et sa douille h4 une tension., qui résulte de la différence de deux tensions, à savoir de la différence entre la tension existant dans l'enroulement Q2 entre les bornes l'et 4' et la tension régnant dans l'enroulement Q1 entre les bornes 1 et 4. La tension entre l'et 4' étant plus grande que celle entre 1 et 4 et le potentiel des bornes 4 et 4' étant négatif par rapport à 1 et 1', le potentiel de la douille h4 doit être négatif par rapport au potentiel de l'anode a4.
Jusqu'ici on a supposé que l'arc (du courant utile) partant de l'anode établissait une connexion électrique entre l'anode et la douille y afférente, et portait par conséquent cette douille à un potentiel approximativement égal à celui de son anode. Or avec certaines formes et dimensions des douilles, il peut arriver que l'arc ne touche pas du tout la douille et qu'on n'a aucune sécurité quant à l'établissement du potentiel de la douille. L'égalité des potentiels des deux organes peut alors être assurée en conférant aux douilles
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une certaine activité, ce qui se fait en lesfaisant travail- ler, comme des anodes, sur une résistance de charge.
Dans ce but on intercale entre le point neutre o2 de l'enroulement Q2 alimentant les douilles, et la cathode, une résistance de charge (relativement élevée).
Un faible courant passe alors des bouilles à la ca- thode sous la forme d'un arc qui se joint à l'arc partant de l'anode. De cette manière en assure l'établissement du s@unt électrique entre l'anode et la douille. liais dans le procédé qui vient d'être décria pour la suppression des retours d'allumage, il est indispensable de tenir compte de l'influence que de très faibles courants de sena inverse exercent sur le potentiel des douilles. Il faut donc s'attendre à ce qu'il existe toujours de très faibles courants de sens inverse. Ces courants ont tendance à rele- ver le potentiel de la douille et agissent par conséquent à l'encoptre de la fixation de ce potentiel à une valeur néga- tive par rapport à l'anode.
Liais cette influence des cou- rants inverse peut être paralysée de diverses façons. On peut par exemple disposer à l'intérieur de la'douille proprement dite de l'anode une douille auxiliaire plus étroite, dont le potentiel est, de la manière décrite maintenu plus pas- que celui de l'anode. La douille extérieure protège à la façon d'un écran la.douille auxiliaire d'une irradiation par l'arc, de telle sorte qu'une élévation de potentiel une fois établie ne peut plus se produire comme conséquence d'un courant in- verse.
Un autre moyen consisterait à employer deux douilles, l'une intérieure et l'autre extérieure, et à recouvrir l'une de ces douilles ou toutes les deux d'un revêtement diélectrique lequel devrait aussi entourer depuis son entrée le conducteur relié à la douille. ,Ce revêtement isolant empêcherait des cou- rants de sens inverse de se développer par dessus les douilles.
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Enfin il est utile d'éviter complètement l'intro- duction de conducteurs dans l'intérieur du redresseur, parce que les points d'introduction donnent facilement lieu à des dé- rangements . Cette modification peut être réalisée en logeant les anodes d'une manière connue dans la partie supérieure de bras faisant saillie hors du redresseur et.constituée par des matériaux non métalliques, mais isolants . La douille est alors disposée en-dessous de l'anode circulairement autour du bras ,et est connectée directement avec la borne respective de l'en-
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roulement 2. Les résistances W1 ... W6 peuvent moi être suez primées, car avec ce dispositif aucun courant ne peut plus , passer par l'intermédiaire de la douille.
Aux lieu et place des douilles d'anodes on peut - aussi utiliser d'autres dispositifs qui, chargés à un poten . fiel s'opposant au passage du courant à l'anode, empêchent le courant de sens inverse. Comme dispositifs' équivalents dans cet ordre d'idées on peut envisager par exemple des -grilles,des treillis,des bagues etc:.. en un mot des pièces métalliques isolées quelconques, intercalées dans la distance de décharge.
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"'----""-100II¯-..."'- RESUME. ¯...,¯....¯..r¯¯....
1. Le procédé pour empêcher les retours d'allumage dans des redresseurs à vapeur de mercure ayant des douilles d'anodes isolées est caractérisé en ce que l'on applique, soit à des pièces métalliques intercalées dans la distance de décharge et montées isolées, soit aux douilles des anodes elles-mêmes, des tensions qui mleur confèrent tout au moins pendant la fraction de chaque période du courant alternatif où les anodes correspondantes ne débitant pas de courant utile un potentiel qui est négatif par rapport à celui de l'anode.
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2) Les douilles des anodes (ou leurs équivalents)sont connectées avec un enroulement secondaire auxiliaire spécial, monté en étoile, du transformateur alimentant le redresseur, enroulement dont la tension peut être égale à celle de l'enrou- lement secondaire principal alimentant les anodes et entre les points neutres de ces deux enroulements on applique une ten- sion de courant continu dont le sens est dirigé du point neutre de l'enroulement principal au point neutre de l'enrou- lèsent auxiliaire.
3 ) La tension de l'enroulement secondaire auxiliaire est supérieure à celle de l'enroulement secondaire princi- pal, mais alors les points neutres des deux enroulements se- condaires ne sont pas reliés entre eux.
4 ). Les douilles des anodes sont reliées avec l'enrou- lement secondaire auxiliaire par l'intermédiaire de résis- tances d'un type quelconque (obliques, inductives ou capa:ci... tives).
5 ) Le point neutre de l'enroulement secondaire auxi- liaire est relié à la cathode du redresseur par l'intermé- diaire d'une résistance. ci ) A l'intérieur de chaque douille d'anode est ren- fermée une autre douille d'anode plus étroite (ou une grille) qui est isolée de la douille extérieure et isolée de l'ancde, et dont le potentiel est réglé de la manière indiquée plus haut.
7 ) Les deux douilles emboîtées l'une dans l'autre, ou tout au moins l'une d'entre elles, reçoivent un revêtement diélectrique qui peut aussiêtre étendu au conducteur* amenant la tension à la douille d'anode dans le cas où ce conducteur se trouve l'intérieur du redresseur.
8 ). Le récipient du redresseur est pourvu de bras cylindriques, en Matière isolante renfermant les anodes embras- sés par.les pièces Métalliques mises sous tension, ces der- nières pouvant être reliées directement à l'enroulement auxi- liaire.