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TUBES A DECHARGE ET DISPOSITIFS DE COMMANDE.
La présente invention se rapporte aux tubes à décharge et plus particulièrement aux tubes thermioniques munis d'une cathode et d'une anode, dans lesquels la décharge apparaît sous fonne d'un arc ou d'un effluve entre ces deux électrodes. Dans les dispositifs de ce type, on utilise généralement un milieu ionisable tel que la valeur de mercure ou un gaz inerte en vue de neutraliser la charge d'espace et de permettre une ionisation cumulative. Les tubes de ce genre peuvent être traversés par des courants de grande intensité, la chute de tension étant réduite au minimum.
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Afin de pouvoir commander des courants importants, on utilise généralement une grille placée entre l'anode et la cathode.Cette grille a pour rôle de commander l'amorçage de l'arc, et sous une tension alternative appliquée entre les deux électrodes, la grille permet l'amorçage du tube an même instant de chaque alternance positive de la tension appliquée, de telle sorte que le courant moyen peut rester constant au cours des périodes consécutives.Tou- tefois, on rencontre certaines difficultés quand on utilise dans ces tubes des organes de commande électro-statique et particuliè- rement dans le cas d'électrodes non classiques, ou de conditions anormales.La grille peut, par exemple, devenir émettrice;
d'autre part, dans le cas de phénomènes transitoires sur les circuits auxquels le tube est connecté, ces phénomènes peuvent être trans- férés sur la grille par induction électrostatique, et perturber par conséquent le rôle de commande de celle-ci.
Pour éliminer certaines de ces difficultés, on a déjà propo- sé de placer la grille de commande à l'extérieur du tube ;mais, dans ce cas, d'autres difficultés apparaissent qui limitent le champ d'utilisation de ces tubes.
Conformément à l'invention, on a prévu une nouvelle méthode de commande qui n'implique pas l'usage obligatoire d'une grille usuelle, c'est-à-dire d'une grille de commande électrostatique, à L'intérieur ou à l'extérieur du tube, et qui s'est montrée pratique et efficace.
L'invention a surtout pour objet un procédé nouveau de com- mande permettant de supprimer la grille classique et tel que, l' instant d'amorçage soit bien déterminé au cours des demi-périodes positives de la tension alternative anodique.
Un autre objet de l'invention consiste à simplifier la cons- truction et à utiliser un champ magnétique orienté, par rapport au tube, de telle sorte qu'il modifie la. trajectoire des électros qui provoquent l'amorçage sous forme d'arc ou d'effluves.Ce champ magnétique peut reduire ou, de préférence, éviter complètement les collisions ionisantes entre ces électrons émis par la cathode et
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les molécules de vapeur du milieu ionisable contenu dans l'enve- loppe.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivant et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d' exemple non limitatif et dans lesquels : la Fig. 1 est une vue, partie en schéma et partie en coupe, d'un tube à décharge et d'un aimant associé, la Fig. 2 est un schéma représentant les lignes équipotenti les dans le tube de la Fig. 1, les Fig. 3 et 4 reproduisent des caractéristiques de foncti nement du tube de la Fig. 1, la Fig. 5 représente une variante du tube utilisé avec un champ magnétique analogue à celui de la Fig. l, les Fig. 6 et 7 reproduisent des caractéristiques se rappel tant au tube de la Fig.5. les fig. 8,9 & 10 sont relatives à un tube modifié à électr des coaxiales commandé par un champ magnétique déphasée la Fig.
11 représente une autre variante de l'invention.
Sur cette Figure, on a également représenté le circuit magr tique modifié et le circuit d'alimentation du tube, les Figures 12,13 & 14 reproduisent des caractéristiques tube de la Fig. 11 , la Fig. 15 représente un tube analogue à celui de la Fig. : mais avec certaines variantes intéressant le dispositif de comm. magnétique.
Les Fig. 16 à 20 représentent aussi des variantes de ce di, positif.
Sur les Fig. 1 et 2, on a représenté, à titre d'exemple, u ampoule 1 munie au sommet d'une borne métallique 2 et, à la par inférieure, d'un culot 3 portant plusieurs broches 4 isolées,1' de l'autre.L'ampoule est pourvue d'un pied de lampe 5 et contie une cathode 6, une anode 7 et une électrode 8 dont le râle sera
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exposé plus loin. La catjode 6 peut être du type à chauffage indi- rect et consister en un cylindre extérieur et en un cylindre inté- rieur 9 fixé au premier par des ailettes 10. On peut recouvrir d'une matière émettrice d'électrons les surfaces comprises entre ces cylindres et les ailettes 10. Le cylindre intérieur contient uh élément chauffant 11 fixé à celui-ci par une extrémité.
Dans l'exemple considéré, la cathode est de préférence sup- portée par le pied de lampe au moyen de deux fils d'amenée 12 qui zonduisent le courant anodique et le courant de chauffage.Le fil de retour est constitué par le conducteur d'amenée 13 scellé dans le pied de lampe.
L'anode est de préférence montée à l'extrémité opposée de l'enveloppe et peut être constituée par un disque métallique maintenu par des fils 14 et le fil central 15 qui porte un man- chon 16. Le fil 15 traverse le verre de l'ampoule et est connecté à la borne 2.
La pièce cylindrique 8 entourant l'anode et la cathode est munie d'un disque métallique la portant une ouverture centrale 19.
Le cylindre est maintenu par plusieurs tiges équidistantes 20 fi- xées à la pièce de serrage 21 qui entoure le pied de lampe.Les connexions partent de l'électrode 8 ou de la pièce 21 pour aboutir à l'une des broches 4. On a également prévu des connexions entre la cathode 6 et l'une des broches 4 et entre l'élément chauffant 11 et une autre broche.
L'ampoule est remplie d'un milieu ionisable approprié, pou- vant être constitué par un gaz inerte tel que l'argon , à une pres- sion comprise entre 50 et 800 microns, par exemple, ou par une va- peur métallique, celle du cesium ou du mercure par exemple.
On peut appliquer à l'anode 7 et à la cathode 6 la tension d'un alternateur 22 par l'intermédiaire d'un transformateur appro- prié 23.L'élément chauffant 11 peut être alimenté par une batte- rie 24.Il est quelquefois désirable de maintenir l'électrode 8 à un potentiel différent de celui de la cathode et, comme représen-
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té, on a prévu dans ce but une batterie 25 et un potentiomètre 26, la première étant de préférence connectée de manière à appliquer sur l'électrode une charge négative dont la tension est lue sur un appareil de mesure 27. Quand le tube décrit fonctionne, il se forme un arc ou une effluve entre la cathode et l'anode au cours de chaque alternance positive de la tension anodique, si toute- fois la polarisation négative de l'électrode 8 n'est pas trop considérable.
Conformément à la présente invention, on commande l'intensité moyenne du courant qui passe dans ce tube dans de telles conditions cette commande coopérant avec l'électrode 8 normalement polarisée en vue de déterminer, d'une façon précise, l'instant de chaque alternance positive auquel s'amorce l'arc. Dans ce but, on a prévu un champ magnétique qui traverse l'espace compris entre l'extrémité supérieure de la cathode 6 et la cloison 18 de l'électrode 8, ce champ étant dirigé de manière à traverser le tube dans une direc- tion perpendiculaire par exemple à son axe longitudinal.
Le champ magnétique peut être fourni par un aimant permanent, mais on pré- fère utiliser un électro-aimant 29 dont les pièces polaires sont dirigées vers le tube, comme représenté, et sur lequel on a dispo- sé une bobine 31 alimentée par la batterie 32, dont le sens du courant peut être quelconque, en série avec une résistance varia- ble 33.
Les instant!d'amorçage de chaque alternance positive peuvent être commandés par le champ magnétique ainsi obtenu, c'est-à-dire par l'intensité du courant traversant la bobine 31. En général,plus intense est ce champ, plus long sera l'intervalle de temps pendant lequel l'arc ne passe pas, au cours de chaque alternance positive.
Le fonctionnement du tube dans ces conditions semble être dû à la déviation des électrons émis par la cathode par rapport à leur trajectoire rectiligne normale passant par l'ouverture 19 vers l' anode 16. Il existe entre ces électrodes un champ électrique dont les lignes de force sont pratiquement rectilignes consécutivement
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à la tension fournie par l'alternateur 20.
Il est bien connu que les électrons qui traversent un champ électrique normal au champ magnétique, ne suivent pas la direction du champ électrique* La direction moyenne du mouvement de ces électrons est inclinée par rapport à celle du champ électrique d'un angle e qui est donné par l'ex- pression : tang e = H e#/M V dans laquelle H est l'intensité du champ magnétique, a la charge de l'électron, M sa masse, V sa vitesse et @ le libre parcours moyen de l'électron entre les molécules de gaz.
'Cette relation montre que, pour une pression constante du gaz, le champ Il nécessaire pour produire la déviation d'un angle voulu, dépend de la vitesse des électrons : moins la vitesse de ceux-ci est grande, moindre est le champ nécessaire pour fournir la déviation voulue. En se référant à la figure 2 qui .et en évidence les conditions électriques à l'aide de lignes équipotentiel- les immédiatement avant l'amorçage de l'arc, on constate que le volume entre la pièce transversale 18, la pièce cylindrique 8 et la cathode 6, correspond à une région de très bas potentiel.
Les lignes de répartition du potentiel indiquent que pratiquement la totalité'de la chute de tension dans le tube est limitée à l'espace compris entre la pièce transversale 18 et l'anode 16*
Il va de soi que la distribution représentée du potentiel n'est pas absolument rigoureuse; mais seulement approchée, puisque la représentation ne tient pas compte des effets dus aux charges d'ions positifs dans la région comprise entre l'anode et la pièce transversale 18. Mais on voit que les élec- trons ne peuvent pas atteindre une grande vitesse dans l'espace compris entre la cathode et la pièce 18, par conséquent, ils peuvent être infléchis d'un très grand angle par des champs magnétiques relativement faibles.
La figure montre également que les électrons qui traversent normalement l'ouverture pratiquée dans l'écran 18 et se dirigent vers l'anode, peuvent être infléchis par le champ magnétique transversal dans les régions où les champs électrique et magnétique les ramènent à la cathode.
Quand le potentiel de l'électrode 8 et de son écran n'est que légèrement négatif ou très légèrement positif par rapport à la cathode, une grande partie d'électrons déviés est probablement captée par l'électrode, et à
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Ce point de vue elle constitue une barrière aux électrons. Mais si l'électrode 8 est assez négative, les électrons retournent directement à la cathode. Dans les deux cas, le courant électronique passant vers la région comprise entre l'anode et l'écran 18 est diminué d'intensité et la tension d'amorçage est augmentée, Cette expression désignant la tension anodique nécessaire pour provoquer l'amor- gage de l'arc ou de l'effluve dans le tube donné.
Par conséquent, lorsqu'une force magnétomotrice, produite dans le noyau 21 sous l'action de la bobine 31, crée un champ magnétique qui coupe de préférence l'espace compris entre l'extrémité supérieure de la cathode 6 et l'écran 18, les électrons sont déviés et peuvent être collectés par l'électrode 8 ou retourner à la cathode, suivant le signe et la valeur de la polarisation de l'électrode. Au moyen du potentiomètre 26, cette polarisation peut être ré- glée d'une manière précise. En faisant varier la valeur de la résistance 33 dans le circuit de la bobine, ainsi que la valeur et le signe de la polarisati on, on peut régler le nombre d'électrons passant par l'ouverture 19 pour atteindre l'a- node.
Moindre est ce nombre d'électrons, moindre est la probabilité pour qu'il apparaisse dans le tube une ionisation cumulative.
Il y a lieu de noter que la partie cylindrique de l'électrode 8 constitue un écran qui protège le trajet de la décharge contre l'action des charges électriques apparaissant à l'intérieur de l'ampoule. Si on supprimait cet écran, les électrons quittant la cathode pourraient être infléchis vers les parois de l'ampoule, mais ils seraient ensuite réfléchis sous l'action de la charge négative existant sur le verre. Les électrons suivaient alors les parois, se dirigeraient vers l'anode et pourraient éventuellement atteindre celle-ci, ce qui annulerait plus ou moins l'effet du champ magnétique agissant avec la cham- bre de déviation, de telle sorte que pour accroître la tension d'amorçage du tube, il serait nécessaire d'augmenter l'intensité du champ magnétique.
Il est préférable de réaliser les conditions suivantes pour l'établissement d'un tube conforme à l'invention :
1 - chambre de déviation relativement grande.
2 - blindage suffisant pour que le champ électrique soit faible à l'intérieur de la chambre;
3 - parois conductrices pour la chambre;
4 - chambre partiellement limitée par la cathode.
Le terne chambre de déviation définit l'espace compris entre
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le bord supérieur de la cathode et la surface inférieurede l'écran 18 et limité par l'électrode cylindrique 8. Quand les conditions ci-dessus sont réunies, on constate qu'on peut avec succès obtenir l'effet de commande, par des champs transversaux relativement faibles sur tous les tubes à sommande électrostatique, sous réserve que l'électrode constituant la chambre de déviation soit correcte- ment polarisée, ce qui dépend de sa forme, de ses dimensions et de sa position par rapport aux autres électrodes.
Les figures 3 et'4 représentent plusieurs caractéristiques de fonctionnement d'un tube de la figure 1. Dans la figure 3, les courbes sont relevées pour différentes valeurs du champ magnétique aux instants précédant immédiatement l'amorçage de l'arc, les tensions de plaque étant portées en volts, en ordonnées, et la tension de l'électrode 8 en volts en abscisses. En prenant par exemple la courbe qui correspond à 20 Gauss, on voit que, pour un potentiel de l'ordre de -3 volts appliqué à l'électrode 8, la tension maxima d'anode, qui peut être appliquée au tube avant l'amorçage, est de l'ordre de 275 volts.
Quand le champ magnétique atteint une valeur d'environ 40 Gauss, comme le montre la dernière courbe de cette figure, et en admettant le même potentiel sur l'électro- de 8 (-3 volts), la tension d'amorçage atteint 700 volts.
La figure 4 montre le rôle des variations de température du mercure condensé pour un tube à vapeur de mercure, sur l'intensité du champ et le potentiel d'anode provoquant l'amorçage du tube. pour une température de condensation de l'ordre de 40 C et en admettant que le potentiel maximum soit de 650 volts sur l'anode, un champ magnétique d'environ 35 gauss évite l'amor- çage d'un tube ayant les caractéristiques représentées dans cette figure.
La figure 5 représente à titre de variante, un tube commandé par un champ magnétique analogue à celui de la figure 1. Dans celle-ci, il est évident qu'il existe une réluctance magnétique considérable, par suite de l'espace compris entre le cylindre 8 et chaque pièce polaire et cette réluctance constitue une perte qui doit être compensée par l'utilisation d'un champ magné- tique de plus grande intensité.
Dans le tube de la figura 5, on a prévu deux ailettes 35 en matière magnétique, qui s'étendent de la surface intérieure de l'ampoule adjacente aux pièces polaires, vers la surface de la cathode 36 cons- tituée par un cylindre, plus long que le cylindre correspondant 6 de la fig.1, car il s'étend au-delà des ailettes intérieures 37 représentées en pointillé et constitue une chambre de déviation de volume relativement considérable à l'ex-
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trémité supérieure de la cathode.
Les ailettes 35 sont munies de rebords à leurs extrémités extérieures qui s'appliquant sans jeu sur la paroi interne d l'ampoule} leurs extrémités internes sont fixées directement au cylindre 36. les ailettes 35 peuvent servir à supporter une pièce cylindri que 52 ouverte au sommât, mais fermée à l'autre extrémité par un écran 38 pou: vu d'une ouverture centrale 39' le cylindre 52 se prolonge vers le haut de préférence au-delà de la surfa e de l'anode 40. Celle-ci peut être montée à l'intérieur de l'enveloppe, de la même manière que celle décrite sur la figurE 1.
Le cylindre 52 est alors supporté par le pied de lampe 41 au moyen de plu- sieurs tiges équidistantes 42 qui se terminent en 43 par une pièce de fixation
La cathode 36 est de préférence du type à chauffage indirect, analogue à celle des figures 1 et 2, et elle peut être chauffée par un élément chauffant 44 alimenté par une batterie 45. L'ampoule peut contenir une certai- ne quantité de mercure ou d'un gaz inerte à une pression suffisante pour sup- porter une décharge par arc ou par effluve.
Le champ magnétique est créé par un noyau 46 aimanté par une bobine 47 alimentée par une batterie 48, une résistance variable 49 étant in- traduite dans le circuit. La tension peut être appliquée entre l'anode 40 et la cathode 36 au moyen d'un alternateur 50 par l'intermédiaire d'un transfor- mateur élévateur réglable 51. Il y a lieu de noter qu'on n'a pas prévu de bat- terie de polarisation et de potentiomètre comme dans la figure 1, pour la rai- son que le cylindre 52 est connecté à la cathode et est maintenu au potentiel de Celle-ci*
Comme dans le cas de la figure 1, le tube de la figure 3 se prête plus facilement à la commande magnétique.
La relation entre la tension nécessaire pour 'provoquer l'amorçage et l'intensité du champ magnétique qui s'oppose à l'effet de la tension d'amorçage, est représenté dans la figure 6 par une courbe dans laquelle les tensions anodiques correspondant à l'amorçage constituent les ordonnées, les intensités dunchamp en gauss étant indiquées en abscisses. pour un champ d'environ 26 gauss, appliqué à la chambre de déflectio formée par l'extrémité supérieure du cylindre 36, une tension anodique d'envi- ron 560 volts est nécessaire pour provoquer l'amorçage. Des intensités moindres permettent l'amorçage de l'arc ou d'effluves pour des gansions anodiques moin- dres.
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Dans la figure 7, on a représenté la relation entre le courant de sortie moyen du tube et l'intensité du champ magnétique. Il y a lieu de noter qu'on peut réaliser, par un champ magnétique relativement faible corres- pondant à des courants de l'ordre de 1 à 2 ampères, une commande positive de ce courant. Comme indiqué dans cette figure, il est à présumer que, lorsque le champ magnétique dépasse 37 gauss, aucun courant ne traverse le tube, de telle sorte que ce point constitue une valeur critique au-delà de laquelle le courant ne passe plus. On remarquera que les ailettes 35 favorisent le passage des li- gnes de force magnétiques à l'extérieur du tube, sans pertes appréciables dans la chambre de déflection.
Les électrons déviés par le champ magnétique retour- nent à la cathode et par conséquent ne peuvent créer de charge'nuisibles sur les pièces conductrices du tube*
La figure 8 représente, à titre de variante, un exemple de l'application de l'invention aux tubes à électrodes coaxiales dans lesquelles le champ magnétique est également dirigé suivant l'axe commun des électrodes.
On voit sur cette figure une enveloppe cylindrique en verre 101 terminée; à sa partieinférieure, par un support rentrant 102 portant les cylindres métalli- ques 103 qui supportent eux-mêmes la monture et assurent le passage des conduc- teurs d'amenée, comme on l'expliquera ci-après. Ces électrodes sont analogues à celles qui font l'objet de la demande de brevet N 318.750 déposée le 15 Mars 1935 par la Société demanderesse-, Elles consistent en une cathode 104 à chauf- fage indirect et deux anodes opposées 105 en métal nervure. La cathode peut consister en une chambre métallique de laquelle partent un certain nombre de disques métalliques placés transversalement 106, recouverts d'une matière émet- trice d'électrons, et fixés à la chambre métallique de toute manière connue.
Des tiges métalliques 107 (fig.9) s'étendant longitudinalement au travers des disques, de manière à les espacer et à les supporter. La chambre cathodiquela contient un élément chauffant 108.
Autour de cette monture de cathode, on a prévu des écrans ther- miques 109,110 et 111. L'écran intermédiaire 110 peut être fixé à la monture par cieux bandes métalliques 116 dont une seule est représentée et se fixe soli- danent autour de chaque extrémité de l'écran 110. Elles sont soudées ou fixées de toute manière appropriée à une grande plaque métallique ou cloison 117 dont le rôle sera indiqué par la suite.
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s'étend sur toute la partie métallique du tube et divise 1'enveloppe cylindrique en deux sections séparées. La cloison est maintenue dans sa position centrale par des rebords 119 fournissant la rigidité.
La largeur de cette cloison est de préférence inférieure au diamètre intérieur'de l'enveloppe et elle est munie d'une bordure métallique 120 en fil de nickel, pour éviter tout déplacement la- têral et pour permettre en même temps sa dilatation pendant l'opération de vi- dage.
Entre l'écran calorifique 111 et les anodes 105, on a prévu un autre écran métallique 122 constitué par deux pièces semi-cylindriques fixées à la cloison 117, concentriquement par rapport à la cathode. La pièce 122 est munie de deux ouvertures allongées 125 d'une dimension légèrement supérieure à celle prévue dans les écrans calorifiques et alignées entre la cathode et les anodes respectives. Ces ouvertures ne sont pas an face des ouvertures 119 prévues dans les écrans calorifiques. L'écran métallique 122 s'étend sur toute la lon- gueur du tube et sensiblement sur la gême longueur que les anodes.
Toute la structure intérieure du tube est sensiblement conforme à la demande de brevet précitée N 318.750.
Sur la figure 8, on a représenté également un circuit d'alimen- tation du tube, dans lequel les deux conducteurs d'amenée sont reliés au secon- daire d'un transformateur élévateur 129, la cathode du tube étant connectée au point milieu du secondaire du transformateur, par l'intermédiaire d'un circuit d'utilisation 130 représenté sous tonne d'une résistance et d'un ampèremétrè 131.
L'élément chauffant la cathode, est alimenté de préférence par un transformateur' abaisseur 137 relié aux câbles flexibles 138 connectés eux-mêmes à la cathode et à l'extrémité libre de l'élément chauffant. pour soumettre ce tube à là comrnande magnétique, on a prévu un solénoïde 133 monté sur le tube et produisant un champ magnétique suivant l'axe longitudinal du tube. On appellera comme ci-dessus "chambre de déviation" l'es- paoe entourant la cathode et dans lequel la direstion des électrons est modifiée par l'action du champ magnétique. Les électrons ainsi déviés retournent à la cathode,, puisque les écrans sont de préférence au potentiel de celle-ci, et l'effet de collision ionisante des électrons avec les atomes de gaz se trouve annulé.
Si on supprime un nombre suffisant d'éleotrons de la zone dans laquelle ils provoqueraient les collisions d'ionisation, le passage de l'arc ou de le±-
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moyen diminuerait corrêlativament.
Pour régler l'intensité du champ magnétique, on utilise, dans l'exemple considéré, une inductance variable sous forme d'un moteur Selsyn 134 dont le primaire est alimenté par un système triphasé 135, une des phases de celui-ci pouvant alimenter le transformateur 129. Le secondaire 136 est connec- té à la bobine 133. Du fait de la rotation de l'induit 136 dans le champs pro- duit par la bobine'133, .on peut commander d'une façon précise le déphasage du courent passant à la bobine 133 et par conséquent celui de la force magnéto- motrice produite à l'intérieur du tube.
La figure 10 met en évidence le rôle de cette commande magné- tique. La courbe relevée concerne un tube à vapeur de mercure dans lequel la température de l'ampoule, c'est-à-dire celle du mercure condensé, est mainte- nue aux environs de 40 C. Comme le montre cette courbe, si on utilise un champ de l'ordre de 45 gauss, un potentiel anodique de 70 volts environ est suffisant pour amorcer le tube et par conséquent un courant redressé dans le circuit d'utilisation 130. D'autre part, quand l'intensité du champ est rédui- te à 20 gauss, il suffit de 30 volts pour amorcer la tube. On conçoit que ces variations du champ magnétique sont obtenues dans l'exemple considéré du fait du déphasage entre le champ magnétique et la tension anodique.
Les figures 11 à 20 sopt relatives à des variantes des systèmes de commande de champ magnétique, ainsi qu'aux formes modifiées de réalisation de ce champ
Le tube de la figure 11 est identique à celui de la figure 1 et ne sera donc pas décrit à nouveau. Une tension alternative peut être appliquée entre l'anode 207 et la cathode 206 par un alternateur 243 et un transformateur réglable, non représenté. On peut alimenter l'élément chauffant de la cathode par une batterie 220 ou toute autre source appropriée. L'électrode 208 peut être connectée directement à la cathode, comme indiqué, par le conducteur 221, ou bien elle peut avoir une polarisation négative au positive par rapport à la cathode, fournie de préférence par une batterie, non représentée.
Le circuit magnétique .232, analogue à celui décrit précédemment, est excité'par le courant qui provient d'une batterie 226 ou toute autre source convenable. Une bottine 225 est alimentée par une source à courant alternatif 227. Les bobines 223 et 224 sont enroulées en sens inverse sur le noyau et connectées ensemble par la prise 228 montés sur le curseur d'un potentiomètre 229 branché en dérivation
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sur la source 226. Le courant qui traverse la bobine 225 est réglable par un potentiomètre 230.
On'conçoit que le déplacement de la prise 228 sur le potentio- mètre fasse varier la force magnéto-motrice du système. Quand la prise est déplacée vers l'extrémité gauche.de la résistance 329, la force magnétomotrice a un certain sens, et son déplacement vers l'autre extrémité du potentiomètre engendre une force magnétomotrice de sens contraire. Les positions intermé- diaires de cette prise permettent d'obtenir une force magnétomotrice différen- tielle d'un sens ou de l'autre, On peut donc obtenir une force magnétomotrice d'un sens quelconque, fournie par les bobines 223 et 224, qui se superpose à la força magnétomotrice alternative produite par la bobine 225; par un réglage approprié des potentiomètres, on peut obtenir la prépondérance relative de la force magnétomotrice continue ou alternative.
En faisant varier l'intensité du champ magnétique, on peut dé- vier un nombre plus ou moins grand d'électrons émis par la cathode, et on peut donc déterminer, d'une manière précise, par le réglage convenable du champ magnétique, l'instant de chaque alternance anodique positive pour lequel s'a- morce l'arc. Comme indiqué plus haut, le champ magnétique résultant peut être constitué par la somma des courants alternatif et continu. Les caractéristiques des figures 12, 13 et 14 représentent l'efficacité du champ magnétique continu fonctionnant indépendamment du champ alternatif, et l'efficacité du champ com- posite sur l'amorçage de l'arc.
Sur la figure 12, on voit un certain nombre de courbes repré- sentant la tension d'anode en volts, en ordonnées, au moment de l'amorçage, avec l'intensité du ohamp magnétique continu en gauss représentée en absçises, pour différentes températures du milieu gazeux. Donc, pour une courbe donnée, par exemple pour la température de 40 0, et une tension anodique d'environ 500 volts, l'intensité du champ magnétique de l'ordre de 30 gauss empêche l'a- morçage de l'arc! pour des intensités inférieures à 30 gauss, il y a amorçage.
Les figures 13 et 14 représentent l'effet combiné des champs alternatif et continu. Dans la figure 13, on¯a représenté les tensions en or- données et les degrés en abscisses. La courbe b représente la force magnétomo- trice appliquée au tube par le courant provenant de la bobine 225 de la figure 11, les gauss étant en ordonnées et les degrés en abscisses. La courbe b peut être considérée comme représentant le flux de commande alternatif. La courbe c n
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est relevée avec les gauss en ordonnées et les degrés en abscisses et elle re- présente le flux critique pour obtenir la suppression de l'arc. On peut obte- nir les données de la courbe c en partant des caractéristiques'statiques de la figure 12.
Il y a lieu de noter que la courbe c est constituée par deux par- titis analogues au-dessus et au-dessous de l'axe zéro, la partie supérieure de la courbe représentant le flux critique pour une force magnétomotrice d'un cer- tain sens, et la moitié inférieure de la courbe représentant les mêmes condi- tions quand la force magnétomotrice est en sens opposé.
On conçoit que, lorsque le flux qui traverse le noyau 222 est plus grand que les valeurs du flux représentées par la moitié supérieure de la courbe c pour une direction donnée du flux continu, ou supérieur aux valeurs représentées par la moitié inférieure de la courbe c pour la direction opposée du flux continu, l'arc ou l'effluve ne se produit pas tant que le flux, à. l'in- térieur du noyau, est plus grand que les valeurs énoncées. D'autre part, si le flux dans le noyau est moindre que les valeurs représentées par l'une ou l'au- tre des moitiés de la courbe c, suivant la sens du flux, l'arc ou l'effluve peut s'amorcer et continuer à jaillir pendant le reste de l'alternance posttive d'anode.
Par conséquent, lorsque la courbe b, qui représente le flux de commande alternatif de la bobine 225, coupe l'une ou l'autre des moitiés de la courbe c, l'arc ou l'effuve peut s'amorcer, puisque le flux de comnande al- ternatif devient inférieur au flux nécessaire pour empêcher l'arc de s'amorcer.
On voit donc qu' en commandant la position pour laquelle la courbe b coupe la courbe c, on peut réaliser une commande positive de l'amorçage de l'arc ou des effluves. On peut facilement obtenir un tel dispositif de commande par simple déplacement de la courbe b vers la haut ou vers la bas, jusqu'à ce que soit atteint le oint convenable d'intersection, et on peut obtenir pratiquement ce déplacement vertical en additionnant ou en soustrayant le flux continu du flux alternatif.
Dans la figure 11, lorsqu'on déplace la prise 228 du potentio- mètre 229, des flux de valeurs plus ou moins grandes traversent donc le noyau 222, et l'effet de variation du flux continu s'ajoute au flux alternatif qui traverse la bobine 225 pour modifier le déplacement vertical de la courbe b et faire varier par conséquent la position pour laquelle cette courbe coupe la courbe c.
On peut également obtenir un certain effet de réglage en maintenant
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fixe la prise 228 et en déplaçait celle du potentiomètre 230 qui modifie alors la valeur de la force magnétomotrice fournie par le courant alternatif, tandis que le champ continu reste le marne. On voit que, du déplacement de la courbe b verticalement, grâce à un champ continu superposé positif ou négatif, il résul- te le déplacement de la courbe b vers la gauche ou vers la droite et par consé- quent une variation du déphasage par rapport à la courbe d'anode a.
Donc, par l'utilisation d'un champ composite représentant les flux continu et alternatif traversant le noyau 222, on peut obtenir un mode de commande de la phase pour l'amorçage de l'arc ou de l'effluve dans le tube 201.
De légères variations de la valeur de ces flux continu ou alter- natif, produisent de petites variations du point pour lequel l'arc s'amorce au cours de chaque alternance positive de plaque' Cette méthode de commande par déphasage appliquée à un tube contrôlé par un aimant est si continue et pro- gressive qu'on peut facilement réaliser pendant la totalité de cette alternance un réglage de l'instant de 1'alternance positive d'anode pour lequel s'amorce 11 arc.
La figure 14 représente graphiquement les avantages de cette mé- thode de contrôle par déphasage. Dans cette figure, la courbe représente en ordonnées le courant en ampères, les intensités du champ étant indiquées en abscisses. Dans les conditions de fonctionnement, à gauche de l'axe vertical, le champ continu a le sens opposé de celui de droite. On peut obtenir ce résultat par un déplacement approprié du curseur 828 du potentiomètre 229. Cette courbe a été relevée à partir de données obtenues quand le noyau 222 était tra- versé à la fois par un champ alternatif d'environ 16 gauss ajouté au champ con- tinu.
Quand ce dernier change de sens et que le champ alternatif reste le marna, on obtient une commande continue du courant de sortie entra moins 35 gauss de champ continu et plus 38 gauss*
On voit que le mode de commanda décrit constitue un nouveau procédé de réglage magnétique de décharges électriques*
La figure 15 montre une autre forme de commande dans laquelle un flux continu est ajouté algébriquement à un flux alternatif, en vue d'obte- nir un déphasage entre le champ magnétique et la tension alternative appliquée à l'anode. Dans cette figure, le tube 201 peut être identique à celui de la figure 11; et il ne sera donc pas décrit plus longuement.
Son élément chauffant
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sur la figure 11, l'électrode 208 est connecté à la cathode, dans ce cas au point milieu du secondaire du transformateur 237, mais on comprend que, si on le désire, cette électrode puisse être polarisée à toute valeur désirée par rapport à la cathode.
Pour obtenir le champ magnétique nécessaire, le noyau 231 est muni de pièces polaires dont la direction est telle qu'elles coupent la chambre de déviation constituée par l'intervalle compris entre la cathode 206 et la cloison 216. La branche inférieure horizontale du noyau 231 comporte un inter- valle représenté sous forme de pièces polaires dans l'entrefer desquelles on fait passer un flux continu réglable qui peut être fourni par un électro-aimant 232 prévu de manière à pouvoir tourner en vue d'assurer la commande du tube, Intimant étant excité par une bobine 233 connectée à une source de courant con- tinu, non représentée.
Si on ie désire, on peut remplacer l'électro-aimant 232 par un aimant permanent.
Une bobine 234 est enroulée sur l'une des branches verticales du noyau 231 et alimentée par l'intermédiaire d'un transformateur 235 connecté à une source de courant alternatif 236. Cette dernière peut également être pré- vue de manière à fournir le courant alternatif destiné au tube 201.
On conçoit que ce tube possède une caractéristique critique analogue à celle décrite pour la figure 11, de telle sorte que, lorsque le flux dans le noyau 231 tombe au-dessous d'une certaine valeur critique, l'arc ou l'effluve s'amorce et le tube déviant conducteur- On peut modifier à volonté la flux dans le noyau 231 par la seule rotation de l'aimant 232 qui ajoute ou soustrait son flux. Si on le désire, on peut évidemment connecter l'aimant 232 à un appareil en rotation, de telle sorte que, lorsque la vitesse de l'appareil dépasse une certaine limite, le flux dans le noyau =;il a une valeur telle que le tube 201 s'amorce, ce qui peut mettre en action des relais ou tous autres dispositifs de commande permettant de diminuer la vitesse de la machine.
Les figures 16 à 20 inclusivement montrent diverses formes de commande dans lesquelles on agit sur la réluctance du circuit magnétique, Dans ces figures, le tube est représenté schématiquement et on a conservé les mêmes numéros de références que pour les électrodes des figures 11 à 15.
En se reportant à la figure 16, on voit que la noyau 222 est
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dans sa branche inférieure et, dans celui-ci, on insère une armature 238 en métal magnétique servant à faire varier la réluctance du circuit magnétique.
On peut superposer évidement toute variation de réluctance à une variation' d'intensité de courant électrique traversant la bobine 223, de manière à obte- nir la commande lé l'amorqage de l'arc dans le tube 201. En supposant que l'ar- mature 238 soit insérée de manière à fermer l'entrefer.' comme on l'a indiqué par les lignes pointillées, et que le champ magnétique qui traverse la chambre du tube soit juste suffisant pour empêcher 1'amorçage , le simple fait de retira*
1'armature permet de rendre le tube conducteur.
Dans la figure 17, la réluctance du circuit magnétique est modi- fiée par un disque 239 en matière magnétique, qui peut porter des pièces en matière non magnétique (non représentées). Dans ce cas, le tube devient conduc- teur quand on introduit la pièce dans l'entrefer.
La figure 18 représente l'application de l'invention à un circuit magnétique dans lequel on a prévu non seulement un entrefer 240 en dérivation sur l'entrefer normal, mais encore des parties 241 de plus petite section et capables d'être saturées par la force magnétomotrice produite par la bobine
223.
' On peut commander la longueur de l'entrefer 240 par une armature mobile, comme on l'a déjà dit à propos de la figure 16, ou par la rotation d'un disque, comme dans la figure 17.
La figure 19 représente un circuit magnétique analogue à celui décrit figure 16, avec cette différence que l'entrefer auxiliaire a une forme telle qu'on peut obtenir toute variation de réluctance voulue par le déplace- ment de 1'armature 238.
La figure 20 montre un circuit magnétique dans lequel le flux continu peut s'orienter dans toutes les directions à l'intérieur du noyau 222, du fait de la rotation d'une armature 242 portant un électro-aimant ou un ai- mant permanent. Dans ce cas, le tube est conducteur quand la rotation de cette armature provoque une décroissance du flux au-dessous d'une certaine valeur critique.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réali- sation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces for- mes particulières, données simplement à titre d'exemple non limitatif et que par conséquent toutes les variantes ayant marna principe et marna objet que les
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dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l' invention.