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Publication number: BE362627A
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Description


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  Il APPAREIL PROTECTEUR CONTRE LES SURTENSIONS, POUR GRANDES   QUANTITES   D'ENERGIE   @   
L'invention est relative à un limiteur de sur- tensions à grand débit . Un tel appareil doit avoir la pro-   @   priété de réagir   instantanément,   d'assurer instantanément l'écoulement d'une grande quantité d'énergie et de s'étein- dre automatiquement peu après la décharge afin d'être aus- sitôt prêt à fonctionner de   nouveau.   

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   Suivant l'invention toutes ces conditions se trou- vent remplies en utilisant, comme limiteur de surtensions, un appareil a vapeur métallique dans le vide agissant comme soupape, et dont l'anode et la cathode sont intercalées entre deux points de tension. 



   Au dessin annexé sont représentés schématiquement plusieurs exemples d'exécution de l'objet de l'invention. 



   Les Fig. Ia et Ib montrent l'application de limi- teurs de tension entre une ligne et la terre comme pro- tection contre les surtensions dans les deux sens.' 
La Fig. 2 explique leur emploi sur des réseaux polyphasés. 



   Les Fig. 3a et 3b montrent le montage en série et le montage en parallèle de limiteurs entre deux points de   tension.   



   La Fig. 4 montre l'allumage d'un limiteur à vapeur métallique au moyen d'une armature métallique à la cathode, à l'aide d'un éclateur auxiliaire et d'un diviseur de tension en série entre deux points de tension, et 
La Fig. 5 montre un limiteur à vapeur métallique à cathode liquide et anode liquide. 



   Le limiteur de surtensions représenté à la Fig. Ia se compose d'un réoipient en verre dans lequel a été fait le vide, et qui renferme une électrode en mercure K et une anode A en graphite ou en métal. Les enroulements de chauf- fage W1 et W2 auprès de l'anode et de la cathode, sont   alimentés   par un transformateur T, et servent à réduire la densité de la vapeur, devant l'anode et à augmenter au con- traire celle de la vapeur au-dessus de la cathode. Le dôme D recueille le mercure condensé, qui fait ensuite retour à la cathode. La vapeur métallique en s'élevant crée à la 

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 naissance'du bras renfermant l'anode, en 0, un certain vide ; il exerce ainsi une action aspirante sur l'espace contenant l'anode et y fait le vide. 



   L'anode A d'un limiteur sera supposée, comme l'in- dique la Fig. Ia, reliée par exemple avec une ligne aérien- ne L, et la cathode K avec la terre. Tant que la tension entre la ligne L et la terre est normale, il ne circule entre A et K aucun courant. Si la tension de L vient à s'é- lever au-dessus de la valeur normale, il peut se produire une déoharge automatique - si la température à la cathode K a été choisie correctement - et il s'établira entre A et K un arc qui fera s'écouler la surtension à la terre. Si ensuite la tension existant entre la ligne L et la terre change de sens, l'arc s'éteint. Un réallumage de l'arc entre la cathode et l'anode, c'est-à-dire un flux de cou- rant dans le sens allant de la terre à la ligne L ne peut pas se produire, attendu qu'il faudrait pour cela une ten- sion beaucoup plus élevée.

   Suivant le choix de la tempéra- ture à la cathode K et à l'anode A, le rapport entre les deux tensions peut être   d'environ   1:10, c'est-à-dire par exemple 7 kV de tension d'allumage pour l'arc entre A et K, et 70 RV de tension d'allumage pour l'arc entre K et A. Au moyen d'un second limiteur II suivant la Fig. Ib, la dé- charge peut être rendue possible également dans le sens allant de la terre à la ligne L . 



   Le chauffage de la cathode K pour assurer le dé- gagement de vapeur pour l'allumage et le chauffage de l'a- node A pour diminuer la densité de la vapeur nécessitent peu d'énergie et sont faciles à établir .Ce chauffage peut s'effectuer soit par induction soit par résistances   @   

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 depuis l'extérieur du réoipient ou à l'intérieur de celui- ci. Pour les résistances on emploiera   préférablement à   cet effet des métaux inattaquables par le mercure, tels que le   tungstène,   le molybdène, le tantale, l'alliage chrôme-   nickel,   le fer,   etc...   L'anode fixe peut être munie le cas échéant d'un dispositif de chauffage supplémentaire par induction ou par résistance, à   l'intérieur   de l'anode. 



  Pour le mercure de la cathode, aussi bien que pour l'anode solide, on peut aussi adopter un chauffage par plongée; dans ce dernier cas, l'anode se fait creuse. La cathode peut également se chauffer au moyen d'un bain liquide, ou par rayonnement, ou par flammes directes. 



   Dans les limiteurs à récipient en verre, l'amenée du courant aux anodes et la traversée des conducteurs d'a- menée des enroulements de chauffage peuvent s'effectuer au moyen de fils ou ae capsules en mêlai scellés au ohalu- meau . Le refroidissement du dôme de vapeur D peut être assuré au moyen d'une circulation de liquide ou d'air tra- versant sa double enveloppe. A la place d'anodes solides en graphite ou en métal, on pourrait aussi employer des anodes liquides . La cathode peut tout aussi bien être une cathode solide amalgamée, par exemple une cathode   amalga-   mee en cuivre. Dans les conducteurs aboutissant à l'anode ou à la cathode sont intercalées des résistances   obliques   R, dans le but de limiter les surintensités et d'empêcher un court-circuit direct par l'arc.

   Si, au lieu d'un redresseur à. récipient en verre, on emploie un redresseur à récipient en métal, il est nécessaire d'y raccorder, dans le voisinage du pôle mis à la terre, une pompe à vide élevé. Le vide a l'intérieur de la cnambre de .L'anode pourrait aussi être obtenu en imposant à la vapeur un guidage approprie. La 

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 solution. la plus   simple   consiste à employer l'appareil soellé en verre ayant subi une   conne   formation préala- ble, et qui, ne travaillant q'ailleurs qu'au moment des décharges, ne dégage par conséquent que peu de gaz, et pos- sède une longue durée de service . 



   La Fig. 2 est un   schéma   de montage pour plusieurs limiteurs intercalés en parallèle entre une ligne tripha- sée et la terre, et dont les anodes respectives sont raccor- ,dées individuellement aux différentes'phases, tandis que toutes leurs cathodes sont mises à la terre.On peut égale- ment   brancher   entre deux points de tension plusieurs limi- teurs en série   (Fig.3a)   ou en parallèle, ou employer dans ce dernier cas un redresseur à deux anodes disposé suivant la Fig. 3b . Les limiteurs peuvent aussi être montés en série-parallèle entre deux points de tension. 



   L'allumage de l'arc entre la cathode et l'anode peut être effectué au moyen d'une armature métallique M adaptée isolée au récipient de la cathode au niveau de la surface du mercure   (Fig.4)   et qui, au moment de la   nais-.   sance de la surtension, se trouve mise en circuit avec une partie de celle-oi. La tension d'allumage est dans ce cas appliquée à l'armature d'allumage par l'intermédiaire d'une distanoe explosive ou éclateur...auxiliaire Z avec di- viseur de tension ohmique, inductif ou capacitif , cet      éclateur auxiliaire Z et les résistances du diviseur de tension SI S2,étant branchées en série entre les deux points de tension, par exemple entre la ligne L et la terre. Ce dispositif dispense de l'application d'un   chauf-   fage 'spécial du mercure cathodique. 



   La Fig. 5 montre un limiteur à anode liquide A et cathode liquide K. L'anode doit être refroidie pour permettre la formation de l'arc entre anode et cathode. 



  Cette réfrigération peut êtreobtenue au moyen d'une   circu-   

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 lation de liquide ou d'une circulation d'air . L'enroule- ment de chauffage   W3   du bras renfermant l'anode a pour but d'empêcher la vapeur de mercure de pénétrer dans la chambre de   l'anode .   



   Au lieu   d'emprunter   la tension pour le chauffage de l'anode, et de la cathode, par l'intermédiaire d'un transformateur série, à. la ligne sur laquelle le limiteur est branché du coté anode ou du coté cathode, on peut prod.uire également la tension de chauffage au moyen d'un di- viseur de tension ohmique, inductif ou capacitif.

Claims

RESUME --------------------- 1 - Limiteur de surtensions à grand débit, carac- térisé en ce qu'en appareil à vapeur métallique dans le vide est intercalé par son anode et sa cathode entre deux points de tension.

2 - La cathode et l'anode sont des électrodes li- quides .

3 - La cathode utilisée est une électrode en métal amalgamé .

4 -Les anodes solides sont chauffées au moyen d'un dispositif de chauffage par induction, par résistance ou par plongée . l'intérieu.r de l'anode .

5 - Variante du parag. 4 dans laquelle la chambre anodique est chauffée au moyen d'éléirents de chauffage placés extérieurement ou intérieurement.

6 - Dans le limiteur suivant parag. 2, la chambre de l'anode est refroidie au moyen d'air ou de liquide.

7 - Le bras dans lequel est logée l'anode est muni d'un enroulement de chauffage dans le but d'empêcher le. va- peur de mercure de passer de la cathode à l'anode. <Desc/Clms Page number 7>

8 - Limiteur suivant parag. I, dans lequel, pour produire la vapeur de mercure nécessaire à l'allumage de l'arc, la cathode est munie d'un chauffage direct ou in- direct réchauffant le mercure cathodique.

9- L'énergie thermique pour le chauffage est empruntée à un diviseur de tension ohmique, inductif ou capacitif, ou à un transformateur série, lequel transforma- teur ,est monté en série avec la ligne à laquelle l'appa- reil à. vapeur métallique est relié par l'anode ou la cathode .

10 - Limiteur de surtensions suivant parag. I avec chambre de condensation au-dessus de la cathode, dans le- quel les chambres des anodes sont reliées à la chambre de condensation de telle manière que la vapeur s'élevant au-dessus de la cathode exerce à la naissance des dites chani- bres anodiques un effet d'aspiration et fasse le vide dans les chambres d'anodes.

11 - L'allumage de l'arc a lieu par l'intermédiai- re d'unearmature métallique qui est adaptée isolée à la cathode au niveau de la surface du meroure et qui, au mo- ment où surgit une surtension, est mise en circuit avec une fraction de cette surtension.

12 - La tension d'allumage est appliquée à l'or- mature par l'intermédiaire d'une distance explosive auxi- liaire et d'un diviseur de tension ohmique, capacitif ou in- ductif intercalé en série avec la dite distance explosive entre les points de tension.

13 - Montage de limiteurs de surtensions dans le- quel deux limiteurs sont intercalés en parallèle entre deux.points de tension, de telle façon que l'anode de l'un et la cathode de l'autre sont raccordées au même point <Desc/Clms Page number 8> de tension.

14 - Les cathodes de limiteurs affectés séparément aux différentes phases d'une même ligne sont raccordées à un point de tension commun (la terre).

15 - Plusieurs limiteurs sont intercalés entre deux points de tension soit en parallèle, soit en série, soit en série-parallèle.

16 - Dans les conducteurs d'amenée aux anodes ou aux cathodes sont intercalées des résistances ohmiques .