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"Dispositif de relais à arc" .
Il est connu d'utiliser des tubes à décharge comme relais sans inertie, en insérant une grille entre l'anode et la cathode.
De tels appareils à cathode chaude ou à cathode de mercure et dans lesquels le remplissage est de la vapeur de mercure sont connus sous le nom de thyratrons ou relais à arc.
Les relais à cathode chaude présentent l'incon- vénient de nécessiter un certain temps pour leur mise en service; en effet, le courant principal ne peut être établi que lorsque la cathode est en température, ce qui demande toujours un certain temps et nécessite l'emploi de relais auxiliaires temporisateurs. D'autre part, on n'a pas tou- jours, dans la pratique, la possibilité d'admettre ce délai qui, pour des unités.de grande puissance, peut atteindre 3/4 d'heure par exemple.
Ces appareils à cathode chaude sont en outre difficilement utilisables dans le casoù l'on se sert de courant continu ; effet, sauf exception, le chauffage de
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la cathode nécessite une source à très basse tension (2 à 15 volts par exemple) et présentant un point commun avec le réseau d'où l'obligation d'adjoindre une batterie d'accumulateurs spé ciale pour l'élément chauffant.
Enfin, les appareils à cathode chaude ne peuvent supporter de fortes surcharges.
Les relais à cathode de mercure présentent le grand inconvénient d'être très difficilement transportables et pratiquement inutilisables sur des véhicules: chemins de fer, bateaux, camions etc.. à cause du mouvement de la masse de mercure qu'ils contiennent.
Enfin, les appareils à vapeur de mercure de ces deux types ont le défaut commun d'avoir un fonctionnement dé- pendant fortement de la température ambiante, cel le-ci agis- sant sur la pression de la vapeur et affectant la constance des caractéristiques.
On a essayé, dans les thyratrons à,cathode chaude, de remplacer la vapeur de mercure par des gaz rares, mais,dans de tels thyratrons on est limité, d'une part, par la tension maximum entre anodes qui est bien plus faible avec des gaz com- me l'argon, le néon, l'hélium, qu'avec la vapeur de mercure; d'autre part, par l'absorption des gaz par les électrodes qui a pour effet d'abréger la durée de fonctionnement.
La présente invention vise un dispositif de relais à arc permettant d'éviter les inconvénients signalés ci-dessus.
Ce dispositif est essentiellement caractérisé par l'emploi, comme gaz de remplissage, de krypton ou de xénon, ou d'un mélange de ces deux gaz, sous une pression faible, comprise entre 0,01 et 0,5mm de mercure, en combinaison avec une ca- thode à métal alcalin.
L'avantage de l'emploi de ces deux gaz (princi- palement du xénon) consiste dans le fait qu'ils ont, aux
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basses pressions indiquées, des propriétés voisines de celles du mercure, tant au point de vue du potentiel d'ionisation que du potentiel de chute dans la colonne positive et de la résistance à la tension inverse.
La cathode en métal alcalin employée dans ce dis- positif sera de préférence du type régénérable telle que décrite dans le brevet belge n 383.361. Les cathodes de ce type présen- tent l'avantage, par leur fonctionnement en circuit fermé, de diminuer considérablement l'absorption des gaz rares et d'aug- menter la durée de fonctionnement des appareils.
Suivant la présente invention, pour de fortes in- tensités de courant, de l'ordre de 25 à 40 ampères et au-dessus, la cathode pourra être munie à l'entrée de courant correspondante et contre la partie tubulaire formant le fond de la cathode et soudée à l'entrée de courant, d'un dispositif de refroidissement par conduction calorifique, constitué par des ailettes de re- froidissement par exemple.
Ce dispositif a pour effet d'éviter les risques de fêlure du verre près de l'entrée de courant. Il active la conden- sation du métal cathodique, permettant ainsi, par une réduction de la masse de métal alcalin employé, de diminuer le volume de la cathode.
Il peut être avantageux d'ajouter au métal alcalin du carborundum en grains qui facilite la formation de la tache cathodique au point de permettre l'entretien de la décharge avec des courants aussi faibles que 100 milliampères,
Le thyratron objetde la présente invention peut en outre être muni des dispositifs suivants qui en améliorent le fonctionnement;
Une résistance en matière agglomérée, minérale par exemple, sous forme de bâton, est disposée dans l' appareil.
Une de ses extrémités, pénêtrant dans la chambre cathodique est placée à une petite distance de la matière métallique
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constituant la cathode; par son autre extrémité, le bâton est fixé à une sortie de courant.
Cette résistance a pour objet de réduire eonsidérable- ment la tension d'amorçage; en effet, dès que la tache cathodi- que est amorcée entre le bain de la cathode et l'extrémité du bâton, une chute de potentiel ohmique s'établit dans ce bâton; cette chute, calculée pour être plus grande que celle existant dans legaz, allonge progressivement la décharge issue de la cathode et, finalement, c'est l'extrémité du bâton connecté à la sortie de cour&nt qui sert d'anode d'entretien.
Dans le cas où l'appareil fonctionne sur un réseau de faible tension, 110 volts par exemple, étant donné la faible énergie nécessaire à l'entretien, on peut recourir en outre l'emploi d'un vibreur pour l'amorçage.
Dans le cas de tensions élevées, il est nécessaire d'uti. liser un dispositif d'écran d'anode, ou de disposer les anodes et leurs grilles le plus loin possible de la cathode, à l' extrémité de bras coudés par exemple. Pour réduire alors la tension des grilles, la demanderesse utilise un bâton de forte résistance analogue au bâton indiqué plus haut, réuni électri- quement à la grille par une de ses extrémités et qui vient aboutir, par son autre extrémité libre, dans le corps de l' ampoule, au voisinage de la cathode.
Les deux figures ci-jointes, données à titre d'exemple et qui ne peuvent en aucune manière restreindre la portée de l'invention, serviront à mieux faire comprendre le dispositif qui en fait l'objet.
Dans la figure 1, 1 est le corps de l'ampoule pou- vant avoir un assez gros volume, de manière à former réserve de gaz dans le cas d'un appareil à basse pression haute ten- sion. Le remplissage de l'ampoule consiste en un mélange de krypton et de xénon sous une pression très faible, de O,lmm par exemple. Le corps d'ampoule est muni d'un ou de plusieurs
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bras coudés ou non (2) selon le nombre de phases et la tension à redresser ou contrôler. Chaque bras comporte une anode (4) et une ou plusieurs électrodes de contrôle ou grilles (3).
Un récipient cathodique (7) avec électrode alcaline, en potas- sium par exemple, munie de son capot de refroidissement (8)sera le pôle négatif.
En 5 est figuré le bâton résistant servant à réduire la tension d'amorçage. Ce bâton résistant traverse la barrière thermique (9) de la cathode etvient aboutir dans le voisinage de l'ouverture des bras dans le corps d'ampoule (1) ; le sommet de ce bâton, recouvert d'un capuchon métallique (10) est conne à une sortie de courant (6), l'autre extrémité aboutissant à environ 10 à l5mm du bain de potassium pâteux constituant le métal cathodique, auquel on a ajouté une forte quantité de carbe- -rundum en grains.
La figure 2 représente un bras coudé muni du dispo- sitif servant à abaisser la tension des grilles d'anode. Le bâton résistant est figuré en 11 et 12 ; est lui-même coudé pour suivre les contours du coude. Ce bâton est très résistant pour ne pas augmenter outre mesure l'énergie empruntée au cir- cuit grille. Une résistance totale de l'ordre de 1 à 2 mégohms convient dans bien des cas; 1 amorçage de la grille se fait alors vers 40 à 50 volts, parfois moins.
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