<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION
Eclateur pour dispositifs de dérivation dé surtension. Société dite :
EMI1.1
SIE#NS-SC}roaKERTVERKE Akt1engesellschaft
Cette invention a pour objet un éclateur pour dispositifs de dérivation de surtension. Elle résout le problème d'augmenter la sensibilité de ces éclateurs pour des phénomènes compensateurs à haute fréquence.
On connaît des dispositions appliquées aux écla- teurs qui rendent ces derniers plus sensibles à l'aide de bobines de self ou de condensateurs en cas de rapides variations de tension. Mais ces dispositions connues présentent l'inconvénient qu'il faut des appareils spéciaux qu compliquent la construction de l'éclateur.
L'invention résout le problème par une disposition simple. Elle consiste dans l'utilisation de surfaces d'électrodes composées, cette composition ayant pour effet que la surface des électrodes produit une forme ou parcours
<Desc/Clms Page number 2>
de champ uniforme à la fréquence normale, mais par contre une forme ou parcoursde champ déformée en cas de phénomè- nes compensateurs à haute fréquence. Par suite de cette déformation de champ, la tension d'amorçage ou de fore tion- nement de l'éclateur est fortement abaissée en cas de hautes fréquences.
On peut rationnellement composer les électrodes de conducteurs et semi-conducteurs de telle façon que diverses parties de la surface des électrodes soient reliées à l'arrivée de courant par des trajets de courant de résistance très différente, ce qui produit l'effet que le courant de @ charge capacitif de l'éclateur existant avant l'éclatement produit, aux phénomènes compensateurs à haute fréquence., de beaucoup plus grandes chutes de tension dans les trajets de courant ou parties d'électrodes semi-conducteurs que dans ceux qui sont conducteurs et qu'il se produit de ce fait de fortes différences de potentiel locales sur la surface des électrodes. Les parties d'électrodes bonnes conductrices doivent présenter des formes qui donnent lieu à la formation d'actions de pointes.
Il est également possible de composer les électrodes de deux ou un plus grand nombre de parties en métal bon conducteur, dont une seulement a un contact direct avec la ligne d'arrivée, tandis que les autres sont complètement séparées les unes des autres et de la ligne d'arrivée par des semi-conducteurs. De ce fait, les parties bonnes conduc- trices séparées les unes des autres par les semi-conducteurs prennent des potentiels différents lors de variations de tension à haute fréquence, ce qui fait qu'il est produit le long de la surface des électrodes des décharges partielles, qui abaissent la tension d'éclatement.
Les électrodes peuvent en soi avoir des formes quelconques. Dans le dessin annexé, on a représenté, à titre d'exemple, des dispositions de sphère et plaque. La. tension
<Desc/Clms Page number 3>
de sphère donné par la distance explosive.
Suivant la. fig. 1, la majeure partie 10 du segment de sphère qui forme l'électrode, est en une matière semi-conductrice, par exemple en charbon, ardoise, silite,. masse d'amiante moulée à la presse ou analogue. Une broche 11 est insérée dans un alésage de l'électrode. Cette broch est en métal bon conducteur. 12 est l'électrode opposée en forme de plaque. Avec une tension alternative de 50 périodes à la seconde, le ehamp n'est pas déformé. Le champ'est aussi uniforme que si la partie d'électrode 10 était également en métal bon conducteur. Mais, s'il se produit une onde de surtension d e très haute fréquence, la'disposition sphère-plaque se transforme en plaque-pointe, dont la tension d'amorçage ou defonctionnement est inférieure avec une distance explosive restant, égale.
La transformation du champ a pour cause qu'avec la haute fréquence le courant de charge capacitif, qui passe par le semi-conducteur 10 de la sphère provoque une très haute chute de tension, ce qui : fait que le potentiel de la surface de la partie sphérique.
10 est abaissé bien au-dessous du potentiel de la pointe 11, qui est placée en face de la plaque 12.
On est en mesure, par le choix de la résistance
EMI3.1
spécifique de la matière semi-conductvice, de rendre la dé- formation du champ plus ou moins forte aux très hautes fréquences. Il est par exemple possible de faire en sorte que le champ ne soit pas déformé en cas de phénomènes de compensation de fréquences moyennes, par exemple à 1000 périodes à la seconde, mais par contre qu'ils soit fortement déformé en présence d'ondes de surtension.
La fig. 2 représente un autre exemple de réalisation. Ici, la pièce sphérique 13, de même que la broche 14 sont en métal bon conducteur. Mais les pièces 13 et 14 sont séparées l'une de l'autre par un semi-conducteur
EMI3.2
tE A¯........-.......:1-- . ¯¯¯ a" -
<Desc/Clms Page number 4>
du courant de charge capacitif de l'éclateur qui passe par le. broche 14 et sort de la surface 16 de la broche placée en face de la plaque 12 n'a pas à traverser de matière de résistance, tandis que par contre le courant de charge sortant de la surface 17 de la pièce sphérique 13 doit traverser la matière de résistance 15.
Or, en conséquence, en cas de variations'de tension de haute fréquence, le po-tentiel de la surface sphérique 17 est abaissé beaucoup au-dessous du potentiel de la surface antérieure 16 entourée par elle de la broche 14, bien que les deux surfaces 16 et 17 soient en matière également bonne conductrice. La forte différence de potentiel locale qui se produit entre les parties de surface 16 et 17 séparées par 15 a pour résultat qu'il se produit entre elles une décharge partielle qui a de son coté une action ionisante sur le trajet d'éclatement vers la plaque et accélère cet éclatement.
On peut aussi construire en plusieurs parties les deux électrodes placées en face 1'une de l'autre. C'est ainsi nue la plaque 12 peut par exemple être composée de conducteurs et semi-conducteurs ou qu'une électrode opposée de forme sphérique composée de façon appropriée peut 4tre disposée.
Un développement rationnel de la construction suivant la fig, 8 consiste à séparer à chaque fois l'une de l'autre deux parties de surface métalliquement conductri- ce de l'électrode par une fente multiple, quorme, par insertion d'entretoises conductrices, une plus large surface intersticielle. Cette construction est particulièrement appropriée à des éclateurs à grande distance explosive.
On évite de cette manière une trop grande largeur d'une fente séparée et par 10,une forte déformation de champ indésirable à tension de fréquence normale. D'autre part, une disposition de ce genre diminue beaucoup plus fortement, en cas de choc de tension de haute fréquence, ,la. tension de décharge en choc qu'une disposition à fente étroite
<Desc/Clms Page number 5>
simple. De ce fait, la précision d'amorçage ou de fonction nement et la valeur de protection de l'éclateur sont beauco améliorées.
Les entretoises conductrices, qui sont insérées dans la fente et assurent sa subdivision, peuvent être reliées entre elles et avec les parties conductrices des électrodes en passant par de très fortes résistances, de sorte qu'elles prennent un potentiel intermédiaire. Elles peuvent aussi être disposées isolées.
Cette formé de réalisation est illustrée @ à ti- tre d'exemple dans la fig. 3.
L'électrode se compose de la tige ou broche *étallique 21 et de la section d'une coquille en segment sphérique également bonne conductrice 22. 23 est la calotte sphérique en matière isolante qui porte la coquille sphérique 22. une fente ou intervalle est ménagé entre la surface 24 de la broche 21 et la coquille sphérique 22. La tige ou broche 21 n'est reliée à la coquille sphérique 22 que par la forte résistance 25, en passant par laquelle le courant de charge de l'électrode passe à la coquille sphérique 22.
Dans l'intervalle ou fente annulaire, on insère une entre- toise annulaire 26 en métal bon conducteur qui peut être reliée à la forte résistance 25. Il se forme de cette façon deux fentes annulaires 27 et 28. Avec une tension de fré- quenoe normale le champ de l'électrode s'étend aussi, à peu près non déformé, au voisinage des fentes 27 et 28. Mais, lors de la sollicitation de l'éclateur par une tension de choc de haute fréquence, le champ est très fortement déformé.
En outrer il peut se décharger entre la surface 24 de la broche et la coquille sphérique 22 des étincelles qui amor- cent ensuite, comme étincelles d'allumage, la décharge plus large subséquente. La tension de décharge en choc est de ce fait très fortement abaissée.