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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET d'INVENTION -Sooiété d'Electricité & de Mécanique- PROCEDES THOMSON-HOUSTON, VAN den KERCHOVE & CARELS, Sté Ame, à BRUXELLES, DISPOSITIFS DE PROTECTION POUR TUBES à DECHARGE .-
La présente invention se rapporte à des dispositifs de protection pour tubes à décharge à cathode chaude et plus partiou- lièrement pour tubes à vapeur métallique.
En vue d'obtenir à la fois un bon rendement et une longévité admissible des tubes à cathode chaude, il faut que l'émis- sion de la cathode et la tension de vapeur soient suffisamment élevées pour réunir les conditions nécessaires au fonctionnement du oirouit avant applioation de la charge. Si la tension normale anode-cathode est appliquée au tube avant que la tension de vapeur et la températu- redu tube n'aient atteint la valeur appropriée, une grande partie de
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matière émettrice se trouve perdue et les propriétés de la cathode sont considérablement diminuées. Cet effet est particulièrement constaté dans'les tubes à vapeur dont le fonctionnement dépend du degré d'ionisation de la vapeur.
Dans les tubes de ce type, si la tension normale est appliquée entre anode et cathode à un moment où la température de la cathode et la tension de vapeur sont relative- ment faibles, la cathode se trouve désagrégée par le bombardement d'ions positifs,
Un des objets de l'invention consiste à éviter cette désagrégation pendant la période d'amorçage, et à prévoir un circuit tel que la 'charge soit appliquée progressivement.
Un autre objet de l'invention consiste en une mé- thode perfectionnée et des moyens permettant de connecter un tube à plusieurs anodes dans un circuit de débit.
Conformément à 1 'invention, on a prévu des cir- cuits spéciaux utilisant des tubes à plusieurs' anodes ou plusieurs tubes à une seule anode, ainsi que des moyens'permettant de connec- ter progressivement la tension de fonctionnement aux circuits anoui- ques, dès que chaque tube a âtteint un degré prédéterminé de conduck tibilité. Cette méthode de connexion des circuits anodiques assure une protection supplémentaire, en ce sans que la totalité de la charge n'est pas appliquée au tube en une seule fois.
Les disposi- tifs employés pour appliquer progressivement cette charge peuvent être sensibles soit à la température de la cathode, soit à la ten- sion de vapeur ou à une condition électrique particulière du tube à décharge, soit à un certain état électrique d'un circuit, associé,
Dans une des formes de réalisation de l'invention, on utilise un commutateur électromagnétique placé dans un circuit auxiliaire, de manière à assurer la connexion de la source à ten- sion normale, au tube à décharge, dès que le courant atteint une valeur prédéterminée dans cette source auxiliaire.
On conçoit que, lorsque la température de la cathode et la tension de vapeur aug- mentent consécutivement à la faible tension de mise en route appli- quée, le courant augmente dans le circuit auxiliaire d'amorçage.
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L'accroissement de ce oourant dans ce ci .'cuit dé- pend des caractéristiques du tube. Dans les tubes à vap@ur, la Ta-
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leur du courant transmis par le tube pour une tension a¯>pliquée don- née peut 'être utilisée pour fournir des indications sur la tempéra- ture relative de la oathode, puisque l'ionisation de la vapeur et le nombre des éleotrons émis par la cathode sont fonctions de la température de cette dernière.
On peut donc fixer la va.eur du oourant ou de la température de la cathode à laquelle ci appliquera la tension normale de fonctionnement, Quand cette condition est sa- tisfaite;, on peut alors introduire progressivement la c@arge dans le circuit.
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On comprendra mieux les oaraotéristiqvJs nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description sui-
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Tante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplen nt à titre d'exemple non limitatif et qui représentent sahématiqu.ent deux circuits conformes à l'invention.
Sur la figure 1, le transformateur 1 est alimenté
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par une source 2 à courant alternatif et fournit de 11( !ergie au circuit d'utilisation 3 à courant continu, par l'lntern)d1aire de relai rleotromagnétiques 4 et 5 et d'une valve 6 redressant les deux alternances. Le transformateur 1 est muni d'un pri,:1aire 7$ d'une secondaire 8 alimentant la cathode 6. d'un enroulement 9 à basse tension et d'un enroulement 10 à tension normale. Le relais électromagnétique 4 comporte un enroulement 11 et deux paires de contacts 12 et 13 qui sont fermés par l'armature 14 normalement sollicitée vers la position de fermeture des contacta 13.
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Le relais 5 est pourvu d'un enrQule#eL 15 apà- remétrique, d'un enroulement de maintien 16 et de trois contacts 17 18 et 19 disposa}de telle manière qu'11 puissent 3tre interconnec- tés par 'Ua armature ZOP cons6outivement b. l'a11mentat:î)Xl de l'en- roulement 15.Le redresseur 6 peut être d'un type courait bien connu des techniciens; on utilise de préférence un tube à vaJ U1' compor- tant une cathode 21 et des anodes 22 et 23.
On peut effectuer l'alimentation de lenroulement
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7 par un interrupteur approprié 24, DU fait que l'armatiJr8 14 du relais 4 est sollicitée vers la position de fermeture cas contacts
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13, l'enroulement 9 qui fournit la tension réduite de mise en route est connecté par leur intermédiaire à l'anode 23 du tube 6. L'autre extrémité de ltenroulement 9 à basse tension est reliée à la catho- de 21 du tube à décharge 6, par l'intermédiaire de l'enroulement série du relais 15 et d'une résistance appropriée 25. Comme on le
Terra par la suite, l'enroulement 15 du relais 5 est alimenté après un certain temps, pour actionner l'armature 20 et relier entre eux les contacts 17, 18 et 19.
Les contacts 17 et 18 sont connectés res- pectivement à l'anode 22 du tube à décharge et à une extrémité de m'enroulement secondaire 10. Le contact 19 du relais 5 est relié, par l'enroulement de maintien 16, à l'enroulement 11 du relais 4 qui est lui-même connecté à l'autre extrémité de l'enroulement 10 à haute tension du transformateur 11.
En cas de fermeture d'un oir.. cuit comprenant l'enroulement normal 10 du transformateur 1, par l'intermédiaire des contacts 18 et 19 du relais 5, il y a alimen- tation de l'enroulement 11 et de l'enroulement 16, de façon à main- tenir l'armature du relais 5 en position de fermeture et attirer l'armature du relais 4, de manière à ce que les contacts 12 se fer- ment, provoquant ainsi la oonnexion de l'anode 23 du tube à déohar- ge 6 à loutre borne de l'enroulement 10.
Le fonctionnement de l'appareil représenté fig.1 est le suivant : Le transformateur 1 étant alimenté, le relais 4, par l'armature 14 et des contacts 13, connecte l'enroulement 9 à basse tension à la cathode 21 et à l'anode 23, par un circuit de charge auxiliaire. Celui-ci comporte une borne de l'enroulement 9, l'espace entre l'anode 23 et la cathode 21, la résistance 25, l'en- roulement 15 et l'autre borne de l'enroulement 9.
Quand le courant dans le circuit auxiliaire atteint une certaine valeur prédétermi- née, une intensité appropriée étant choisie en conformité avec la valeur de la tension appliquée, avec la température de la cathode, et avec la tension de vapeur, le relais 5 est aotionné par l'enrou- lement 15 dont l'armature 20 connecte entre eux les contacts 17 et
19 et la borne 18 à tension normale de façon à relier cette derniè- re à l'anode 22 de la valve 6.
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A ce moment de la période d'amorçage, on voit que de l'énergie est fournie au circuit d'utilisation 3 par une moitié seulement de l'enroulement 10. Pour la clarté de l'exposé, on sup- posera que la tension Instantanée aux bornes de l'enroulement 10 soit telle que le courant parte d'une moitié de l'enroulement 10 et traverse l'armature 20, le contact 17, la valve 6 entre l'anode 22 et la cathode 21, pour arriver au circuit d'utilisation 3 et rave* nir au point milieu de l'enroulement 10.
Quand l'armaturs 20 du relais 5 relie les contacte 17 et 19 et la borne 18, l'enroulement de maintien 16 et l'enrou- lement 11 du relais 4 sont alimentés par l'enroulement 10 du trans- formateur, l'armature 14 est soulevée et déconnecte ainsi les con- tacts 13 en reliant les contacts 12. Il en résulte l'ouverture du circuit auxiliaire et la connexion de l'anode 23 de la valve 6 à l'autre moitié de l'enroulement 10.
Quand le relais 4 a fonctionné, les anodes 22 et 23 sont reliées au circuit de débit, les deux circuits anodiques fournissant du courant au circuit d'alimentation 3. Tant que les conditions normales de tension prévalent, les enroulements de main- tien 16 et 11 des relais 5 et 4 respectivement maintiennent le tir- cuit dans cette condition. On conçoit aisément que, dès que le transformateur cesse d'être alimenté, les deux relais 4 et ± repren- nent automatiquement leurs positions de repos et, après réalimenta- tion du transformateur, le même cycle d'opérations se poursuit auto- matiquement.
D'après ce qui précède, il est évident que les tensions normales de fonctionnement ont été progressivement appli- quées aux anodes. permettant ainsi d'obtenir une augmentation gra- duelle du courant d'utilisation fourni par la valve. Tous les tech- niaiens comprendront qu'on peut utiliser ce circuit particulier aussi bien avec des tubes à vide que des tubes à vapeur.
A titre de variante, on décrira maintenant l'appa- reil analogue de la fig.2 qui ne comporte qu'un seul relais au lieu de deux. Cette figure représente sohématiquement un circuit compor- tant un tube à. décharge 51 à plusieurs anodes 52 et 53 et une ca-
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thode 54 fournissant du courant continu au circuit de débit 55. La source d'alimentation est représentée par une ligne 56 à courant alternatif et par un transformateur 57. Le transformateur 57 com. porte un enroulement primaire 59, un enroulement 60 fournissant au tube 51 du courant à tension réduite, ainsi que des enroulements 61 et 62 avec un point neutre 63 destinés à fournir l'énergie au tube 51 sous tension normale.
Le relais électromagnétique unique 58 comporte deux paires de contacts fixes 64-65 et 66-67. Les contacts infé- rieurs 64 et 65 sont connectés aux bornes extérieures des enroule- ments 61 et 62 respectivement. Le contact fixe 66 est relié à l'a- node 53, et le contact fixe 67 à une bobine 68 du relais 58 et, de 1à, à une borne d'un enroulement 60. Le point 69 porte des contacts 70 et 71 et glisse sur le prolongement inférieur 72 du noyau 73 du relais 58,,Le pont 69 est prévu de manière à établir un air- cuit électrique entre les contacts 70 et 71.
Quand l'armature 73 est soulevée par suite de l'ac- tion électromagnétique de la bobine 68, on voit que la partie supé- rieure de son prolongement 72 glisse dans un manchon disposé dans le pont 69 jusqu'à ce que le collier réglable 74 monté sur le pro- longement 72 de l'armature, porte sur le manchon; ensuite, le pont 69 s'élève tandis que se séparent les contacts 66, 70 et 67 et 91.
A l'extrémité inférieure du prolongement 72, on a prévu deux contacts mobiles 75 et 75@ isolés l'un de l'autre et du prolongement 72 par une pièce 76. Les contacts 75 et 75@ sont connectés respectivement aux anodes 52 et 53 par l'intermédiaire des conducteurs 77 et 78. Des conducteurs flexibles sont prévus de façon à permettre un mouvement vertical des contacts 75 et 75', de telle manière qu'ils portent sur les contacts fixes intérieurs 64 et 65. On a disposé une bobine voltmétrique 79 en vue de contribuer à soulever l'armature 73 sous réserve qu'il lui soit appliqué une tension minima prédéterminée, par l'intermédiaire de la source 56.
Le fonctionnement de l'appareil représenté fig.2 sera décrit en supposant d'abord qu'il est initialement non alimen- té. La fermeture du circuit 56 provoque l'alimentation du relais 58
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qui dans sa position de repos relie l'enroulement à basse tension 60 à l'anode 53 de la valve 51. A cet instante le circuit d'alimenta- tion comporte l'enroulement 60 à basse tension, la bobine 68, les contacts 67 et 71, le pont 69 les contacts 66 et 70, les conduc- teurs 78, l'anode 53 et la cathode 54. Dès que la source 56 débite, le circuit de chauffage (non représenté) se trouve alimenta.
Quand il y a augmentation de la tension de vapeur et de la température de la cathode, consécutivement à l'applica- tion à l'anode 53 de la faible tension qui provient de l'enroulement 60, il y a accroissement progressif du courant qui traverse la valve* Quand oe oourant atteint une valeur prédéterminée, la bobine 68 noue lève son armature.
Si on applique des tensions supérieures à une certaine valeur prédéterminée, l'enroulement 79 sensible à la ten- sion ajoute son effet à celui produit par la bobine 68 et continue à soulever l'armature 72, déconnectant ainsi le circuit de mise en route pour relier aux anodes de la valve les enroulements 61 et 62 correspondant au fonctionnement normal, Par le réglage de la posi- tion du collier 74 sur le prolongement 72 de l'armature 73, on peut assurer l'ouverture du circuit d'amorçage et la fermeture du oir- cuit d'alimentation à tension normale pour les anodes, simultané- ment ou successivement.
Si la source à oourant alternatif ne fournit pas une tension suffisante, on conçoit que le mouvement d'ascension de l'armature ne se complète pas et la tension normale de fonctionne- ment ne se trouve pas appliquée à la valve, Dans la forme particu- lière de l'invention représentée Fig.2, on voit que le relais 58 est à la fois sensible au degré de conductibilité de la.valve 51 et à la tension du circuit d'alimentation 56, Cet appareil peut être tendu sensible à une autre oondition électrique particulière du circuit auxiliaire.
Dès que la circuit 56 oesse d'être alimenté, l'ap- pareil retourne automatiquement à sa position initiale. Toute ré- alimentation du circuit entraîne le même cycle d'opérations.
On conçoit qu'on puisse utiliser, comme dans le
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cas précédent@, un ou plusieurs tubes a une seule anode, au lieu de la valve biplane représentée fig.2, Dans le cas où l'on désire em- ployer deux valves monoplanes identiques, les cathodes de ces valves devront être connectées ensemble et l'anode de l'une des valves se- ra connectée au contact 75 par le conducteur 78, et l'anode de l'au- tre valve au contact 75' par le conducteur 77. On conçoit également que la bobine 79 de l'appareil de connexion 58 puisse être sensible à une autre condition électrique dtun élément quelconque du circuit.
Bien qu'on ait représenté et décrit deux formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données simplement à titre d'exem- ple et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'in- vention.