BE406183A - - Google Patents
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Description
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Transformation de tensions électriques par des arcs lumineux.
La présente invention concerne un procédé pour l'amorçage périodique d'arcs lumineux dans les dispositions d'éclateurs, en particulier les directeurs de courant à arc (directeurs de courant à éclateur). Pour l'amorçage périodique d'arcs lumineux dans les dispositifs d'éclateurs, on a déjà prévu des électrodes auxil iaires. Ces électrodes auxiliaires servent, dans les dispositions connues, à provoquer une ionisation de l'air entourant l'éclateur et à atteindre une augmentation de la densité du champ électrique à une électrode ou aux deux électrodes.
De semblables électrodes auxiliaires se montrent peu appropriées dans le fonctionnement pratique des dispositifs d'éclateurs ( directeurs de courant à arc) vu que par l'ionisation provoquée par ces électrodes auxiliaires, la tension d'éclatement entre les électrodes principales ne peut pas être abaissée en-dessous d'une valeur déterminée qui cor-
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respond à la solidité él.ctrinn am - --,, -...
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manentes. Suivant la présente invention, ces inconvénients sont évités par le fait que pour l'amorçage périodique 3' arcs dans les dispositifs j'éclateurs ( directeurs de courant à arc) un arc auxiliaire est déplacé périodiquement entre les électrodes principales.
On produit ainsi la formation :l'un pont dans le dit'7,- lectrique entre les deux électrodes principales, c'est-à-dire qu'on amorce l'allumage de l'arc principal. On obtient de cette façon ce résultat qu'il ne faut qu'une tension basse pour l'étincelle d'allumage et pour le fonctionnement :le l'arc au- xiliaire. L'électrode auxiliaire peut par conséquent être facilement maintenue exempte de combustion.
L'arc auxiliaire peut être produit entre deux ou plusieurs électrodes auxiliaires ou bien entre une électrode auxiliaire et une électrode principale. Pour pouvoir employer seulement une énergie minime pour l'allumage :le l'arc auxiliaire, la distance entre les électrodes auxiliaires ou entre une électrode auxiliaire et une électrode principale doit être très minime. L'arc auxiliaire peut alors être amené par soufflage au moyen d'un courant de gaz ou par soufflage magnétique dans l'espace à couvrir entre les électrodes principales.
L'opération va d'abord être esquissée a l'aide de la fig. 1 qui représente comme exemple une disposition simplifiée.
A est la première électrode principale et B est la seconde électrode principale . (On a appelé dans la suite toujours l'électrode principale vers laquelle le percement d'allumage se produit la " première électrode principale", et l'électrode principale opposée vers laquelle l'arc auxiliaire est dirigé par soufflage la " seconde électrode principale "). L'électrode auxiliaire C est coaxiale à l'électrode A et disposée à une petite distance. Entre A et C on injecte du gaz de sorte qu'il se produit un écoulement cylindrique étroitement délimité,
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d'intensité uniforme. oLe rSlu 1 alors l'arc lumineux prend naissance par êtincP,11- &.1.:."'+",;""" , 1--"¯uJ - "-
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le courant de gaz et prend petit à petit la forme E.
A l'endroit F, l'arc lumineux vient en contact avec la seconde électrode principale B. Il est important dans cette dis- position :le l'écoulement que l'arc ne puisse pas s'échapper ou prendre une longueur excessive. Il est par conséquent avantageux de constituer également l'électrode B de manière que par le choc du courant de az il ne se produise pas d'accumulations nuisibles ni de tourbillonnements. Ceci est vrai particulièrement lorsque les deux électrodes principa- les sont disposées dans une valve à arc fermée qui est par- courue par un gaz se trouvant sous pression en vue du re- froidissement de l'arc principal ( Voir Erwin Marx "Licht- bogenstromrichter für sehr johe Spannungen und Leistungen".
Editeur Julius Springer, Berlin 1932 et Elektrotechnische Zeitschrift 1933, brochure 17, page 396). Lorsque l'arc @lu- mineux auxiliaire touche l'électrode B, il peut se produire entre les électrodes A et B un arc lumineux indépendant (arc principal), dans l'hypothèse qu'entre A et B il règne une différence de tension suffisamment grande.
L'emploi de l'invention dans une valve à arc fermée- est représentéà la fig. 2. La figure représente une coupe dans les électrodes opposées. G et H sont les deux électro- des principales, Jest l'électrode auxiliaire qui est dispo- sée coaxialement à l'électrode principale J. Elle est fixée dans cet exemple à l'aide de la matière isolante Q à l'an- neau métallique R. L'anneau métallique peut être fait en fer et être employé pour l'éléyation du champ magnétique de déviation pour l'arc principal. L'électrode auxiliaire J doit être reliée par une ligne d'amenée au circuit auxiliaire.
Cette ligne d'amenée n'est pas représentée. Le gaz pour le mouvement :le l'arc auxiliaire arrive par le canal K sur l'électrode H ( écoulement auxiliaire L). Il y a en outre d'une manière connue l'écoulement de gaz principal M qui se
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et sort par les deux tuyères N se trouvant dans les électro- des principales, Il est particulièrement important que ces deux écoulements ne se troublent pas l'un l'autre. L'écoule- ment auxiliaire doit être établi en conséquence ou réglé en .de conséquence, par exemple par la nature/l'ouverture de tuyère entre l'électrode auxiliaire et l'électrode principale et la nature de 1'amenée de gaz.
A la fig. 3 on a indiqué à plus grande échelle des exemples de moyens à envisager à cet effet suivant la présente inventicn. Sur la fig. 3a l'électrode principale G est décalée vers l'avant par rapport à l'électro- de auxiliaire J; sur la fig. 3b l'électrode auxiliaire J est au contraire déplacée vers l'avant par rapport à l'électrode principale. La question de savoir lequel des deux moyens est correct dépend de la tension de fonctionnement de la val- ve et de son intensité de courant vu que de ces données dépend dent l'écoulement d'air principal M ainsi que la distance des électrodes. En outre on a disposé à la fig. 3 devent l'ouver- ture p proprement dite, en forme de tuyère, une cambre col- lectrice de gaz U.
Les fig, 1, 2 et 3 représentent seulement, comme on !la déjà dit, des exemples de réalisation. A la place 3'une tuyère en forme d'anneau pour l'écoulement :le gaz auxi- liaire, on peut employer aussi tous les autres genres de tuyères. Cn peut par exemple disposer sur une électrode prin- cipale deux ou plusieurs tuyères qui sont dirigées sur la seconde Electrode. Dans le voisinage de l'ouverture de sortie de gaz on peut disposer de nouveau des électrodes auxiliaires entre lesquelles l'arc auxiliaire est produit par une étin- celle. Le dispositif peut, suivant la présente invention, être établi de telle façon que dans le cas de la disposition de plusieurs tuyères, l'étincelle saute alternativement aux diffé- rentes tuyères.
L'écoulement du gaz doit faire en sorte que d'une part le point de pied de l'arc sur la seconde électrode principale H (fig.2) s'applique dans le voisinage de l'ouverture de tuyère
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et que le point de pied de l'arc sur l'électrode principale G puisse émigrer de son point de maissance dans le voisinage de l'électrode principale J, sans entrave, vers l'ouverture de tuyère N se trouvant au milieu.
Il a été exposé précédemment que pour le lancement de l'arc auxiliaire vers la seconde électrode principale, on emploie un jet de gaz particulier et que l'écoulement principal de gaz qui est employé d'une manière connue pour le refroidissement et l'extinction de l'arc principal, doit être aussi indépen dant que possible de ce courant de gaz auxiliaire. Il est toutefois possible également d'autre part :le réunir en un seul ces deux courants de gaz séparés. Pour obtenir ce résultat, dans une valve à arc fermée, une disposition d'électrode peut par exemple être établie comme le représente la fig. 1 à gauce. A cette disposition d'électrode doit alors être opposée pour l'extinction :le l'arc une disposition d'électrode telle que celle représentée à la fig. 2 en bas ( électrodes H et S).
L'arc auxiliaire est alors, comme on l'a déjà décrit plus haut, allumé en D et refoulé par le mouvement de l'air vers la seconde électrode principale. Le même écoulement de l'air traverse alors l'électrode annulaire H et la contre-électrode S et est éteint d'une manière connue.
Un autre exemple de la réunion du courant de gaz auxiliaire et du courant principal est le suivant :
Si on place en face l'une de l'autre deux dispositife d'électrode tels que ceux représentés à la fig. 2 en bas, on peut dans un de ces dispositifs faire pénétrer le courant de gaz par la tuyère N dans la chambre d'arc proprement dite* (L'écoulement degaz posa(%)-le alors la sans oppose de celui représenté à la fig. 2 à la partie inférieure). L'électrode an- nu.aire H serait employé dans ce cas comme électrode d'allumage et la contre-électrode S comme électrode principale. L'étincelle d'allumage éclate donc entre ces deux électrodes et l'arc
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trode principale.
Le canal de gaz doit alors naturellement être produit de talle façon que non seulement le soufflage de lancement de l'arc auxiliaire mais aussi l'extinction de l'arc principal s'effectuent de façon irréprochable.
Pour la valeur :le la vitesse d'écoulement qui déplace l'arc lumineux auxiliaire, il faut tenir compte du point de vue suivant.
La vitesse avec laquelle l'arc est entraînée par l'é- coulement de gaz est exposée à des variations suivant les circonstances. La vitesse absolue de l'écoulement de gaz auxiliaire doit être prise tellement élevée que ces variations se font sentir seulement dans une mesure minime à l'instant de l'allumage ;le l'arc principal.
L'arc auxiliaire ferme un circuit auxiliaire particulier dont la tension est prise 3' une grandeur telle que l'arc n'est pas soufflé même en cas de grande vitesse d'écoulement. Pour la stabilisation de l'arc auxiliaire, on peut intercaler des résistances ohmiques ou inductives dans le circuit. Comme source ;le tension on peut employer des prises de oourart sur le transformateur principal directement ou par l'intermédiaire de transformateurs ; on peut monter toutefois aussi avec isolement des sources de tensicn particulières. Dans le fonctionnement polyphasé, il est avantageux dans certains cas de disposer le circuit auxiliaire du côté de la tension continue ie sorte qu'on peut employer une source de tension commune pour les circuits auxiliaires de plusieurs phases.
L'dllumage :le l'arc auxiliaire peut être produit par le fait que la tension du circuit auxiliaire est choisie d'une hauteur telle que chaque fois il se produit à l'instant désiré un éclatement d'étincelle. Il sera toutefois avantageux également, fréquemment, d'employer deux sources de courant séparées pour l'amorçage et pour le fonctionnement :le l'arc auxiliaire.
Un exemple d'un semblable montage monophasé est représenté à
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'1 ...A ... A à #'t-t- .L -- ¯. ¯.0- .L * * -' - 1""
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doit être redressée, S la résistance de charge de ce circuit, C et D sont les deux électrodes principales et E l'électrode auxiliaire. (La capacité entre les électrodes C et E doit être aussi petite que possible jour que pour l'allumage de l'arc une énergie minime seulement soit nécessaire). Le transformateur F est la source de tension pour le circuit auxiliaire qui est raccorde par l'intermédiaire de la résistance G et de l'arc entre C et E.
Par l'intermédiaire de l'édateur H, des surten- sions de haute fréquence, .qui sont produites dans l'installation J ( par exemple une installation d'allumage du genre qui est fabriqué par la firme Bosch A.G. pour des moteurs normaux à combustion interne) sont envoyées dans le circuit auxiliaire, en mesure. Par les tensions superposées se produisant périodiquement, on produit des étincelles d'éclatement entre les électrodes C et E :le sorte que l'arc auxiliaire peut se former de la manière désirée.
Lorsqu'à l'instant de l'allumage la tension entre les électrodes principales est élevée , l'arc principal est amoré sans difficulté de façon sûre lorsque l'arc auxiliaire est'soufflé entre les électrodes principales. Si la tension entre les électrodes principales est au contraire relativement petite, comme cela peut être le cas dans les installations polyphasées, il faut pour obtenir un allumage certain de l'arc printipal tenir compte des points de vue suivants :
La polarité des électrodes auxiliaires dans le circuit auxiliaire doit avantageusement être choisie de telle façon que le point de pied de l'arc passe facilement sur la seconde électrode principale.
Ceci est normalement le cas lorsque le point de pied est anode,, En outre il faut qu'il y ait entre la partie de l'arc auxiliaire qui touche la seconde électrode principale etcette électrode principale une différence de tension qui est 3'une grandeur telle que la zône de chute d' électrode ( dans l'exemple représenté la chute d'anode) peut se
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former dans une mA:1]V'c> "'n.p.p--",.I..
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à ce qu'après la naissance de l'arc principal, l'arc auxiliai- re-soit amené à s'éteindre aussi vite que possible pour qu'il ne se produise pas, par cette source de chaleur, de dérangements dans l'écoulement du gaz et que sur l'électrode auxiliaire la combustion d'électrode soit limitée fortement.
Ceci peut s'obtenir par exemple par un choix correct du sens du courant dans le circuit principal et le circuit auxiliaire.
Si on utilise un soufflage magnétique pour réduire la combustion des électrodes principales, la combustion sur les électrodes auxiliaires peut également être maintenue petite par le fait que la aviation magnétique agit sur l'arc auxiliaire et oblige le point de pied de lt arc à effectuer un mouvement de rotation. Une semblable déviation magnétique pour l'arc principal et l'arc auxiliaire est obtenue par exemple dans la disposition de la fig. 2 par le fait -lue la pièce de fer mentionnée R enferme une électrode auxiliaire J.
Si lamorçage et le fonctionnement de l'arc auxiliaire doivent se faire à partir d'une source de courant commune, il est avantageux dans certains cas que cette source de tension possède une forme de courbe fortenent distordue avec un accroissement rapide de tension ou une courbe de tension ondulée abrupte d'un côté, Ceci peut être atteint par exemple par intercalation de transformateurs fortenant saturés ou de bobines d'in- ductance ainsi que par des transformateurs qui sont magnétisés d'avance par du courant continu, dans le circuit auxiliaire.
Dans le cas de montages de directeurs de courant poly- phasés et d'emploi d'une source de tension commune pour l'ali- mentation des arcs auxiliaires de plusieurs valves, on peut, suivant la présente invention, par le choix approprié de la fréquence de ces sources :le tension auxiliaires, faire en sorte qu'au moment d'allumage une tension suffisamment élevée est chaque fois disponible pour l'établissement de l'arc auxiliaire.
Cette condition est par exemple toujours remplie dans le cas
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2..i::litE: fréquence 3a #ern f'oa-f-#-*# --- j)'
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de tension continue comme source de tension auxiliaire. L'allumage de l'arc auxiliaire peut également être provoqué par la tension :le fonctionnement du circuit auxiliaire à des in stants voulus, par exemple par l'emploi d'un répartiteur. Pour la variation de l'instant d'allumage, il faut déplacer éventuellement la position de phase du répartiteur ainsi que celle de la tension auxiliaire en commun.
Ce procédé :l'allumage n'est pas seulement utilisable pour la transformation de tensions mais aussi pour tous les autres cas où un arc lumineux doit être amorcé entre deux électrodes à des instants voulus.
Revendications.
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¯+¯+¯+¯+¯+¯+¯+¯-¯+¯¯+¯+¯+¯+¯ 1/ Procédé pour l'amorçage périodique d'arcs dans les agencements 3'éclateurs, en particulier les directeurs de courant $. arc, caractérisé en ce que périodiquement un arc auxiliaire est déplacé entre leélectrodes principales.
Claims (1)
- 2/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arc auxiliaire est produit périodiquement par passage d'étincelle entre un : électrode auxiliaire et une des électrodes principales ou entre plusieurs électrodes auxiliaires, 3/ Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'arc auxiliaire est soufflé par un jet de gaz '( jet de gaz auxiliaire) entre les électrodes principales.4/ Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'arc auxiliaire est soufflé par soufflage magnétique entre les électrodes principales.5/ Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le jet de gaz nécessaire pour le soufflage de l'arc auxiliaire ( jet de gaz auxiliaire) est disposé et réglé de telle façon qu'il ne trouble pas !L'écoulement du gaz principal nécessaire pour l'extinction de l'arc principal. <Desc/Clms Page number 10> EMI10.16/ Proche suivant les rèi'efi':.d.dfttone 1 à 3, caractéri en ce Que le jet de gaz pour le déplacement de l'arc auxiliaire est envoyé entre l'électrode principale et l'électrode au- xiliaire ou entre les électrodes auxiliaires.7/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant les re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'électrode au- xiliaire est disposée en forme d'anneau autour d'une des électrodes principales, coaxialement à cette dernière.8/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivantlés re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'écoulement de gaz auxiliaire est établi de telle façon que l'arc auxiliaire ne peut échapper au jet de ga.: par une variation de sa posi- tion.9/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant les EMI10.2 revendications 1 et 2', caract13rls< en ce que 1'<±caule:nmt de gaz auxiliaire se fait sous la forme d'un cylindre creux à intensité uniforme sur tout le pou rtou r, en délimitation étroite, et à grande vitesse, de l'espace entre l'électrode auxiliaire et la première Électrode principale vers la seconie électrode principale.10/ Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce quel'écoulement :le gaz auxiliaire est injecté d'une ou :le plusieurs tuyères dans l'intervalle entre les électrodes principales, EMI10.3 1]/ DisL-ositif pour la rc:al.is.,tlon à iroccdu suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la seconde élec traie principale est établie de telle façon, pour ce qui concerne la forme de la surface, que l'écoulement de gaz est reçu sans accumulation ni tourbillonnement.12/ Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la vitesse 3' écoulement du gaz est prise d'une grandeur telle que des variations dans la vitesse avec laquelle l'arc est entraîné par l'écoulement n'impliquent que de minimes variations :le l'instant d'allumage pour l'arc princiral. <Desc/Clms Page number 11>13/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'écoulement de gaz reçoit la direction désirée ainsi qu'une vitesse uniforme et élevée par les moyens indiques aux dessins, par exemple par le mode d'amenée du gaz, la forme des tuyères au point de sortie entre l'électrode auxiliaire et l'électrode prin- cipale, par une chambre collectrice devant les ouvertures de sortie, par la saillie de l'électrode auxiliaire ou de l'électrode principale.14/Dispositif pour la réalisation du procédé suivantlés re- vendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce qu'en vue d'empê- cher une perturbation réciproque de l'écoulement: de gaz pour l'arc principal et de l'écoulement de gaz auxiliaire, le rap- port des vitesses de ces deux écoulements est réglé de telle façon que l'arc auxiliaire atteint la seconde électrode prin- cipale dans le voisinage de la tuyère et que le point de pied de l'arc sur la première électrode principale n' est pas gêné dans son émigration vers la tuyère par des ombres de vent 15/ Procédé suivant les revendications 1 et 2,caractérisé en ce que le jet de gaz pour le déplacement de l'arc auxiliai- re est employé en même temps four le refroidissement et l' ex- tinction de l'arc principal.16/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant.les re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans les diositi connus d'extinction d'arc, les pôles conjugués sont employés comme électrodes principales et l'une des électrodes annulaire% corame électrode auxiliaire.-17/Dispositif pour la réalisation du procédé suivant les re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce 'que la capacité ent re l'électrode auxiliaire et l'électrode principale est maintenue petite pour que le passage d'étincelle ne nécessite qu'une énergie minime.18/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que EMI11.1 rr..- .:J -.....- - - <Desc/Clms Page number 12> 19.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qdune source d'énergie commune est employée pour l'amorçage et l'alimentation de l'arc auxiliaire.20. - Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la polarité de l'électrode auxiliaire dans le circuit auxiliaire est choisie de telle façon que le point de pied passe facilement sur la seconde électrode principale.21.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le potentiel de la seconde électrode principale diffère de celui de l'arc auxiliaire soufflé, à. l'endroit où ce dernier touche la seconde électrode principale, au point que la z8ne de chute nécessaire existe.22.- Procédé suivant les revendications 1 et 2,, caractérisé en ce que l'arc auxiliaire partant de l'électrode auxiliaire est amené à disparaître aussi rapidement que possible après la naissance de l'arc principal.23.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le sens du courant dans le circuit principal et le circuit secondaire est choisi de telle façon que la partie de l'arc auxiliaire existant entre l'électrode auxiliaire et la seconde électrode principale est éteinte par l'arc principal.24.- Dispositif pour la réalisation du procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'en cas d'emploi d'une déviation magnétique pour l'arc principal, l'électrode auxiliaire est disposée de telle façon que ce soufflage magnétique de l'électrode principale agit également sur l'électrode auxiliaire.25.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tension du circuit auxiliaire est rendue d'une élévation telle que l'arc auxiliaire n'est pas éteint par soufflage même en cas de fort écoulement de gaz.26. - Dispositif pour la réalisation du procédé, suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans le circuit auxiliaire sc.nt intercalées des résistances ohmiques ou in- <Desc/Clms Page number 13> 27.- Dispositif pour la réalisation du procédé suivant les revendicationslet 2 , caractérisé en ce que l'arc auxiliaire est alimenté par une source de courant qui est montée avec isolement.28. - Dispositif pour la réalisation du procédé, suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tension pour l'arc auxiliaire est emprunté à des prises de courant du transformateur principal, directement ou avec intercalation de transformateurs.29.- Dispositif pour la réalisation du procédé, suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la source de tension pour l'arc auxiliaire possède une forme de courbe fortement distordue avec accroissement rapide de tension ou une courbe de pension d'onde abrupte d'un côté.30.- Dispositif pour la réalisation du procédé, suivant les revendications 1,2 et 29, caractérisé en ce que pour la source de tension du circuit auxiliaire on emploie des tramformateurs à forte saturation ou des transformateurs à magnétisation préalable par courant continu.31. - Procédé suivant les revendications 1 et 2; caractérisé en ce que dans le cas de montages de directeurs de courant polyphasés, l'allumage se fait à partir des électrodes de même potentiel.32. Procédé suivant les revendications 1 et 31, caractérisé en ce que dans le cas de montages polyphasés les sources de tension pour l'amorçage et pour le fonctionnement de l'arc auxiliaire et d'autres parties des circuits auxiliaires sont employées en commun pour plusieurs phases ou valves.33.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en- ce qu'en cas de montages polyphasés, la source de tension pour l'alimentation de l'arc auxiliaire est mise en fonctionnement avec un nombre de périodes s'écartant de la fréquence du réseau.34.- Procédé suivant les revendications 1, 2 et 33, caractéri- <Desc/Clms Page number 14> sé en ce qu'en cas de montages polyphasés , la tension auxiliaire de fréquence différente est appliquée par l'intermédiaire d'un répartiteur l'une après l'autre aux différentes valves.35.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'en cas de modification de l'instant d'allumage par rapport à la position de phases du réseau principal, la position de phases des tensions pour l'allumage ou pour le fonctionnement de l'arc auxiliaire est modifiée également.
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