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----------------------------------------------------------------------------- La présente invention se rapporte à des dispositifs permettant
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dtenenerer des courants à haute fréquence à l'usage de l'industrie à pâtir de sources à basse tension à courant continu ou à courant alternatif à basse fré- quence, et telle Irise particulièrement des circuits et pppareils caractérisée par leur bas prix de revient, l'économie de leur exploitation, leur simplicité, rendement élevé, sécurité, faible encombrement et faible poids.
Il est bien connu que, dans l'utilisation des courants alterna- tifs, il existe des fréquences optima spécialement adaptées à certaines appli- cations@ Par exemple, la fréquence 360 est souvent employée pour l'émaillage, la fréquence 1. 000 à 2.000 pour la fusion des métaux, la fréquence 900 à 2.000 pour la fabrication de certains alliages, la fréquence 4.800 pour la fabrica-
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-tion des lames de rasoir, la fréquence 5.000 pour la production de l'ozone, la fréquence 30.000 pour certaines méthodes de soudure des conduites, les fré- quences 40.000 à 50.000 pour les petits fours à induction et la fréquence
50. 000 pour les appareils de stérilisation du lait.
Divers types d'appareils ont été proposés et utilisés pour la production de courants à haute fréquence, parmi lesquels on peut citer les machines électriques rotatives, les équipements comportant des tubes à vide élevé et ceux comportant des tubes à vapeur ou à gaz* On a toutefois rencontre des difficultés lorsqu'il s'agissait de fréquences de l'ordre de plusieurs kilocycles* Dans aucun des systèmes précités et utilisés jusqu'alors on n'a pu résoudre d'une façon satisfaisante les problèmes de frais d'exploitation, de rendement et de durée du matériel utilisé, mais la principale difficulté ren- contrée est surtout la dépense initiale relativement élevée.
Conformément à la présente invention, on fait appel à l'asso- ciation connue en soi d'un ou plusieurs arcs électriques et d'un ou plusieurs circuits oscillants. Nais pour réaliser des sources d'énergie applicables dans l'industrie et susceptibles de fonctionner régulièrement et économiquement, la présente invention indique plusieurs moyens nouveaux relatifs aux circuits, à l'obtention d'oscillations entretenues aux dispositifs à décharge oscillante, aux moyens d'amorçage de ces dispositifs etc.. Le tube utilisé conformément à l'invention consiste essentiellement en deux électrodes, montées à faible dis- tance dans un gaz inerte, de préférence l'hydrogène sous pression relativement élevée.
On peut faire varier la pression conformément à la puissance désirée, les électrodes étant généralement espacées d'une longueur invariable pour ob- tenir le maximum de rendement à la puissance voulue, et l'oxygène et la vapeur d'eau peuvent être extraits du tube avant l'introduction du gaz inerte, ce qui permet d'obtenir une puissance uniforme, un rendement élevé et une longue vie utile, On peut également prévoir des moyens permettant de modifier la distance entre les électrodes*
Le montage le plus approprié, pour une installation donnée, dépend de la nature du circuit de consommation, de la forme d'onde et de la fréquence désirées.
En dehors des tubes à arc, l'équipement comporte essentiellement des bobines de réactance et des résistances Insérées dans le circuit d'alimen- tation à courant continu, ou alternatif monophasé ou polyphasé; il eomporte
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aussi des capacités et d'autres bobines de réactance associées aux tubes à arc dans les circuits à haute fréquence* La puissance, sous la tension désirée est généralement prélevée sur le secondaire du transformateur pouvant constituer des inductances, ou dans certains cas (par exemple pour les fours à induction) la puissance est directement prélevée sur les bobines du four.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante dit aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels
La fig.1 est un schéma du circuit comportant un seul tube con- forme à l'invention;
La fig.2 représente des courbes mettant en évidence la nature du courant fourni par le montage de la fig.l;
La fig.3 est une vue schématique d'un circuit à haute fréquence conforme à l'invention comportant deux tubes;
La fig.4 représente schématiquement un circuit à haute fréquence établi suivant l'invention, alimenté par une ligne polyphasée et offrant plu- sieurs circuits de débit;
La fig.5 représente une variante de la fig.4, mais ne comportant qu'un eu! circuit de sortie;
La flg.6 reproduit des courbes se rapportant aux circuits des fig.4 et 5;
La fig.7 est une variante de sla fig.5, mais comportant un dis- positif de déphasage dans les circuits oscillants; ,La fig.8 représente une variante se rapportant au circuit de sortie de la fig.7;
La fig.9 est un circuit à haute fréquence comportant un circuit d'emorçage du tube.
Dans la fig.1, on a représenté en 10 un circuit d'alimentation à courant continu à basse tension ou un circuit de basse fréquence à courant monophasé, relié à un circuit oscillant 11 à travers une inductance 12, et le tutte 13 comportant deux électrodes analogues et peu écartées 14 et 16 dans l'atmosphère d'hydrogène, par exemple, remplissant l'ampoule 16 à haute pres- sion.
Le circuit oscillant 11 est en série avec le tube 13 et il com- @
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-porte un transformateur 17 constituant l'inductance du circuit et une capacité 18. On a représenté en 19 un circuit d'utilisation connecté au secondaire 20 du transformateur 17.
Dans la fig.3, on a représenté en 21 un circuit d'entrée à cou- rant continu ou à courant alternatif connecté à un circuit oscillant 22 compor- tant deux tubes à arc 23 et 24, ainsi qu'un transformateur 25 et une capacité 26.
Un pôle du circuit d'entrée 21 est relié à travers 1'inductance 27 à la con- nexion commune des tubes, c'est-à-dire aux électrodes 28 et 29. L'autre pôle du circuit 21 est relié, par la partie 30 de la résistance 31, à l'inductance 25, et à l'autre électrode 32 du tube 23, et par la partie 33 de la résistance 31, à la capacité 26 et à l'autre électrode 34 du tube 24. Un circuit de sortie à haute fréquence 35 est relié au secondaire 36 du transformateur ou Inductance 25, Au lieu de deux tubes à deux électrodes 23 et 24, on peut employer un tube à trois électrodes, une électrode commune étant connectée à la bobine 27 et les deux autres correspondant respectivement aux électrodes 32 et 34.
Dans la fig.4, on a représenté en 37 un circuit triphasé d'ali- mentation à basse fréquence dont les trois phases 38-39-40 sont connectées res- pectivement, par les résistances 41,42 et 43, aux circuits oscillants 44, 45 et 46 qui comportent respectivement l'un des tubes 47-48-49, chacun d'eux étant muni de deux électrodes 60 et 51, l'un des transformateurs 52-53-54 constituant les inductances et l'une des capacités 55-56-57. Une électrode (par exemple l'électrode 50 de chaque tube) est reliée à l'une des phases 38 à 40, et l'au- tre électrode 51 de chaque tube, par un conducteur commun 58 et une terre, au point neutre 59 du circuit d'alimentation triphasé 37. Trois circuits de sor- tie à haute fréquence 60,61 et 62 sont respectivement connectés aux secondai- res 63, 64 et 65 des transformateurs 52, 53 et 54.
Le montage de la fig.5 est analogue à celui de la fig.4 en ce sens que les phases 38-39-40 du circuit d'alimentation 37 sont connectées, par les résistances 41,42 et 43 aux circuits oscillants 56, 67, 68. Ces derniers comportent respectivement l'un des tubes à arc 47, 48 et 49 et l'une des capa- cités 55,56 ou 57 et une inductance commune constituée par le transformateur 69; on n'a prévu qu'un seul circuit de sortie 70 connecté au secondaire 71 du transformateur 69.
Dans les formes de réalisation représentées par les fige 4 et 5, les paires d'électrodes 50-51 des tubes 47 à 49 sont disposées de préférence
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de telle sorte que l'espace entre électrodes soit relativement grand pour des raisons qu'on exposera plus loin, ,Dans la Fig.7, le montage est analogue à celui de la Fig.5, un circuit alternatif triphasé 37 alimentant par ses phases 38 à 40 et les résis- tances 41 à 43 trois circuits à haute fréquence 72 à 74 qui comportent respec- tivement les tubes 76 à 77, las capacités 78 à 80 et le transformateur commun 81 constituant une inductance et comportant un seul circuit de sortie 82 con- necté au secondaire 83.
Dans la fig.7 toutefois, l'espace entre électrodes 84 et 84a est de préférence relativement petit; d'autre part, pour produire, dans le circuit de sortie à haute fréquence 82, des oscillations qui se chevauchent et aient la fréquence et la phase désirées, on emploie un transformateur de mise en phase 85 des circuits oscillants 72 à 74. Ce transformateur est cons- titué par un circuit magnétique à trois branches 85, et par les enroulements de phase 8 à 88 connectés respectivement en série dans les circuits oscillants 72 à 74.
Au lieu du circuit de sortie 82 connecté au secondaire de l'inductance 81, on peut prévoir le circuit 89 comme le montre la Fig.8, de telle sorte que le dit circuit 89 soit relié à l'enroulement 90 de la quatrième branche 91 du transformateur de mise en phase 85 de la Fig.7.
Les variantes de l'invention des Fig.1, 3, 4, 5 et 7 peuvent com- porter des dispositifs (non représentés) destinés à faciliter l'amorçage des oscillations. Sur la Fig.?, on a représenté en 92 un circuit d'alimentation à courant continu ou alternatif connecté par un interrupteur 93, une inductance 94 et une résistance 95, à un circuit oscillant 96 comportant en série un tube 97, une capacité 98 et un transformateur 99. Un pôle du circuit d'entrée 92 est relié à la capacité 98 et à une des électrodes 100 du tube, l'autre pôle étant connecté au transformateur 99 et à l'autre électrode 101, Un circuit de sortie 102 est connecté au secondaire 103 du transformateur 99.
Le tube 97 comporte l'électrode auxiliaire 104 destinée à faci- liter l'amorçage des oscillations. Le circuit qui excite l'électrode auxiliaire 104 comporte un dispositif thermostatique 105 constitué par un élément mobile 106 soumis à l'échauffement, par exemple une lame bimétallique connectée à l'électrode auxiliaire et prévue pour mettre l'électrode en contact et hors contact avec l'une des électrodes principales telles que l'électrode 100.
L'électrode auxiliaire 104 est reliée, par une résistance 107, au pôle opposé du circuit d'alimentation 92, et la résistance 107 est connectée au circuit 92
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par l'interrupteur 108, de préférence à travers l'élément chauffant 109 du thermostat 105 d'où il résulte que l'interrupteur 108 commande le fonction- nement de l'élément 109 et l'insertion de la résistance 107 dans le circuit de l'électrode auxiliaire. De préférence, le point commun à la résistance 107 et à l'élément chauffant 109 se trouve à l'extrémité 110 de la pièce mobile 105 du thermostat, opposée à 1'extrémité de ce dernier élément auquel est connectée l'électrode auxiliaire 104.
Au cours du fonctionnement du système de la Fig.l, en supposant que le circuit 10 soit un circuit d'alimentation à courant alternatif à basse tension, l'onde de la tension du circuit d'alimentation 10 á la forme représen- tée en 111 de la fig.2. Pour chaque alternance de la tension d'alimentation, le tube devient conducteur quand la tension de rupture est atteinte. Les oscilla- tions représentées schématiquement par la courbe 112 de la Fig.2 s'amorcent dans le circuit oscillant 11 et sont induites dans le circuit de sortie 19.
Le tube 13 conduit alternativement du courant dans un sens ou dans l'autre dès que la tension de rupture est atteinte pour chaque alternance de la tension d'alimentation. Dans le cas où le circuit d'entrée 10 est à courant continu, le tube conduit le courant quand cette tension est atteinte et fournit de la puissance au circuit oscillant 11 dans lequel apparaît un train contint d'oscillations à haute fréquence.
Au cours du fonctionnement du système représenté sur la Fig.3, en supposant que le circuit 21 soit un circuit de distribution d'énergie à courant continu, au moment où la tension est appliquée aux tubes 23 et 24, l'un d'eux (le tube 23 par exemple) s'amorce et la capacité 26 est portée à un potentiel suffisant pour provoquer l'amorçage de l'autre tube 24. La capacité 26 se dé- charge alors par le circuit oscillant 22.
L'inductance 25 prolonge le courant de décharge de la capacité 26 et rend négative la tension des tubes 23 et 24: d'où il résulte l'extinction des arcs et les tubes se trouvent de nouveau en circuit ouvert. Le tube 23 s'amorce de nouveau, la capacité 26 se charge et le tube 24 s'amorce ensuite* Ce cycle se répète de manière à engendrer des oscillations à haute fréquence dans le circuit 22, qui sont ensuite induites dans le circuit de sortie 35. Dans le cas où le circuit 21 est constitué par une ligne de distribution alternative à basse tension et basse fréquence, le fonctionnement est pratiquement le même à cette exception près que les oscil- lations à haute fréquence se reproduisent pour chaque alternance de la tension d'alimentation.
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Au cours du fonctionnement du circuit représenté sur la Fig,4, la tension étant appliquée par les phases 38 à 40 du circuit triphasé 37 par l'intermédiaire des résistances 41 à 43, les capacités 55 à 57 se chargent, les tubes 47 à 49 s'amorcent et l'énergie à haute fréquence apparaît dans les circuits oscillants 44 à 46. Cette puissance est absorbée par les trois circuit 60 à 62 induativement couplés aux Inductances 52 à 54 des circuits oscillants.
Le fonctionnement du circuit de la Fig.5 est analogue à celui de la Fig.4 à cette exception près que, dans la Fig.5, où les circuits oscillants 66 à 68 comportent l'inductance commune 69, la puissance est délivrée par le circuit de sortie 70 connecté au secondaire 71 de l'inductance 69,
Avec les circuits des Fig.4 et 5, dans lesquels l'espace entre les électrodes 50 et 51 est relativement élevé, les oscillations dans un tube quel- conque, au cours d'une alternance ,ne persistent pas sur plus de 60 de l'al- ternance de la tension d'alimentation, comme le montre la Fig.6s les courbes 113 à 115 sont celles des phases d'alimentation, et les courbes 116 à 118 collée des circuits correspondants à haute fréquence.
Par conséquent, dans les dispo- sitifs des Fig.4 et 5, il n'est nullement nécessaire de mettre en phase les circuits à haute fréquence, car un tube seulement engendre des oscillations à un Instant donné* Toutefois, par un réglage approprié de l'espacement des élec- trodes, les trains d'oscillations 116 à 118 peuvent chevaucher légèrement ou sont séparés de quelques périodes entre les oscillations successives.
Le fonctionnement du circuit de la Fig.7 est analogue à celui de la Fig.5 en ce sens que la puissance à haute fréquence est produite dans les trois circuits oscillants et est fournie à un seul circuit de sortie. Dans la fig.7 toutefois, les bobines du transformateur 85 sont disposées de telle sorte que l'amorçage d'un tube quelconque 75 à 77 fournisse une tension positive sur l'un des autres tubes.
Il en résulte que tous les tubes soumis à une tension suffisante pour s'amorcer fonctionnent audmême instant ou ne s'amorcent qu'à la période suivante. pour le fonctionnement en triphasé représenté Fig.7, deux tubes seulement laissent passer le courant à un Instant donné, mais il y á chevauchement Par conséquent, au cours du fonctionnement du circuit de la fig.7, on obtient de la haute fréquence monophasée dans le circuit 82 de la fig.7 ou le circuit 89 de la fig.8 à partir du circuit d'alimentation triphasé,
Au cours du fonctionnement du système de la Fig.9, en supposant que les interrupteurs 93 et 108 soient dans les positions représentées,
la fer-
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-meture de l'interrupteur 93 applique la tension provenant du circuit d'entrée 92 sur la bobine 94 et la résistance 95 aux électrodes principales 100 et 101* L'interrupteur 108 est ensuite fermé pour relier l'élément chauffant 109 du thermostat 105 au circuit 92 par la résistance 107, de manière à appliquer le courant à cet élément chauffant, ce qui provoque le déplacement de la lame bi- métallique 106. L'électrode auxiliaire 104 se déplace alors et vient en contact avec l'électrode principale 100. On ouvre alors l'interrupteur 108 et on coupe le courant de chauffage sur l'élément 109.
Le courant traverse alors le circuit d'amorçage par l'éleotrode principale 100, l'électrode auxiliaire 104 et la résistance 107, Quand la lame 106 se refroidit, l'électrode d'amorçage 104 por- tée par la dite lame, quitte l'électrode principale 100 et l'arc se forme en- tre les électrodes 100 et 104. Le courant dans le circuit d'amorçage continue à passer tant que l'arc dure et les électrodes 100 et 104 scat bientôt indandes- centes. L'arc passe alors de l'électrode 104 à l'électrode 101, établissant ainsi un chemin de retour à faible résistance, car il n'est pas nécessaire que le courant passe plus longtemps dans la résistance 107. Les oscillations de haute fréquence apparaissent dans le circuit 96 et le circuit d'utilisation 102 se trouve alimenté.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisa- tion de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces tomes particulières données simplement à titre d'exemple 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'invention.