<Desc/Clms Page number 1>
Dispositif comportant un tube à décharges connecté, en série avec une self et une capacité, à une source de courant alter- natif.
La présente invention concerne un di-spositif com- portant un tube à décharges à atmosphère gazeuse qui est connecté, en série avec une self et une capacité, à une sour- ce de courant alternatif. Par "tube à décharges à atmosphère gazeuse" on entend en l'espèce non seulement un tube à dé- charges rempli d'un ou de plusieurs gaz, mais aussi un tube à décharges rempli d'une ou de plusieurs vapeurs ou bien d'un mélange de gaz et de vapeur.
Le montage précité, qui est connu en soi, est doué d'excellentes propriétés de service, mais il ne permet l'amor- çage du tube que dans le cas où la tension d'amorçage du tube est inférieure à la tension d'amorçage de la source de courant.
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention a pour but d'éviter cet in- convénient avec certitude. Conformément à 1'invention on monte en parallèle avec le tube un organe de couplage qui n'interrompt le courant que lorsqu'il passe par zéro. De cette manière on assure, comme il va être expliqué ci-après en regard du dessin annexé, que la tension produite à la capacité s'ajoute à la tension de la source de courant al- ternatif et fasse réaliser une tension d'amorçage pour le tube à décharges à atmosphère gazeuse, dont la tension est supérieure à celle de la source de courant.
De préférence, l'organe de couplage est dimension- né et construit de telle façon que sa tension de réamorçage soit supérieure à la tension de l'amorçage initial du tube à décharges à atmosphère gazeuse. On peut y parvenir de différentes façons. Comme organe de couplage on peut utili- ser, par exemple, un tube à décharges à vapeur métallique sous pression élevée qui, comme on le sait, a la propriété que sa tension de réamorçage augmente avec une pression de vapeur croissante. Par un choix judicieux des dimensions de ce tube à décharges on peut régler à volonté la durée après laquelle s'amorce le tube à décharges principal. Ce délai peut être avantageux dans divers buts, par exemple pour chauffer les électrodes à incandescence du tube à décharges principal.
De préférence, dans le tube à pression élevée fai- sant office d'organe de couplage on prend des mesures pour maintenir la tension de réamorçage élevée pendant le fonc- tionnement du tube à décharges principal. On peut y parvenir, par exemple, en disposant cet organe de couplage de telle façon que la chaleur cédée par le tube à décharges principal soit utilisée pour le maintien de la tension de réamorçage voulue. Avec un tube à décharges principal en forme d'U on
<Desc/Clms Page number 3>
peut disposer à cet effet l'organe de couplage entre les branches du tube principal.
Une autre variété des organes de couplage inter- rompant le courant lorsqu'il passe par zéro sont des in- terrupteurs mécaniques tels que, par exemple, les interrup- teurs bien connus à liquide (à huile) et les interrupteurs à gaz sous pression. Dans certains cas le courant, lorsqu'il passe par zéro, peut également être coupé par un interrup- teur qui fait jaillir des étincelles de rupture et fonction- ne à l'air. Pour les dispositifs comportant des tubes à dé- charges à atmosphère gazeuse ces interrupteurs suffiront même en pratique dans la plupart des cas.
Lorsque, cependant, l'interrupteur ne répond pas aux conditions imposées on peut soit plonger dans l'huile s,es contacts soit loger l'inter- rupteur dans un récipient fermé rempli d'hydrogène, éventuel- lement aussi de CO2 etc., sous une pression aussi élevée que possible et, de préférence, au moins sous la pression atmos- phérique.
En tout cas il faut prendre soin que le parcours entre les contacts ouverts de l'interrupteur constitue un trajet de décharge le plus mauvais possible de façon qu'âpres le passage du courant par zéro l'amorçage ne jaillisse pas entre les contacts de l'interrupteur, mais entre les électro- des du tube à décharges à atmosphère gazeuse. A cet effet la matière, les dimensions et le pouvoir d'absorption de cha- leur des contacts de l'interrupteur, de même que leur écar- tement, la vitesse de couplage et le moyen entre les contacts de l'interrupteur, sa pression et sa conductibilité thermique etc. doivent être choisis selon des points de vue connus en soi de façon à éviter le plus possible la production des transporteurs de charges nouveaux et à drainer les charges présentes.
<Desc/Clms Page number 4>
Dans un mode de réalisation avantageux du dispo- sitif faisant l'objet de la présente invention on exécute l'organe de couplage comme un interrupteur mécanique dont les contacts sont fermés quand le dispositif est sans cou- rant et ouverts lors du passage de courant, par exemple par voie magnétique ou thermique, éventuellement avec un certain retardement.
Pour favoriser l'amorçage facile du tube à dé- charges à atmosphère gazeuse on peut chauffer ses électro- des à incandescence avant l'amorçage ou bien les chauffer, avant l'amorçage et pendant le fonctionnement, au moyen d'un courant indépendant.
Dans le premier but, on peut relier les pôles de l'organe de couplage à chacune des extrémités des électro- des à incandescence du tube à décharges rempli de gaz, op- posées à la source de courant alternatif.
Lorsqu'un courant traverse l'organe de couplage le tube à décharges rempli de gaz est alors mis en court- circuit, mais les électrodes à incandescence se situent en série avec l'organe de couplage et sont chauffées par le courant qui les traverse. Par suite de l'interruption du courant dans l'organe de couplage le court-circuit du tube à décharges est coupé et la tension d'amorçage est appli- quée alors aux électrodes réchauffées du tube à décharges à atmosphère gazeuse qui, dans cet état, facilitent l'amorçage.
Pour le chauffage au moyen d'un courant indépendant on peut relier les électrodes à incandescence du tube à décharges à atmosphère gazeuse aux enroulements secondaires d'un transformateur dont l'enroulement primaire constitue la self. Dans ce cas on obtient l'avantage spécial qu'avant l'amorçage du tube à décharges à atmosphère gazeuse les électrodes à incandescence reçoivent un plus fort courant
<Desc/Clms Page number 5>
qu'après l'amorçage, car le courant qui traverse la self avant l'amorçage est plus fort qu'aprés l'amorçage.
La tension d'amorçage du dispositif faisant l'objet de la présente invention est fonction de l'intensité du courant qui traverse la self et la capacité, ainsi que des données électriques de ces éléments. Dans la plupart des cas'la self et la capacité sont dimensionnées corrélative- ment aux exigences du fonctionnement normal du tube à dé- charges à atmosphère gazeuse, mais dans certaines conditions la tension d'amorçage peut atteindre uhe valeur trop élevée.
Dans ce cas on peut réduire le courant qui traverse la self et la capacité, et donc aussi la tension d'amorçage ayant une valeur élevée indésirable, en montant des impédances limitatrices de courant en série avec l'organe de couplage et en parallèle avec le tube à décharges à atmosphère gazeuse.
Toutefois, pour agir sur la valeur de la tension d'amorçage on peut aussi avoir recours à d'autres moyens.
Du fait que l'interaction entre la self et la capacité agit également sur la valeur de la tension d'amorçage, on peut . également réduire la tension d'amorçage en connectant seule une partie de la self en amont de l'organe de couplage. Dans le cas contraire, où la tension d'amorçage est donc trop faible, on peut augmenter la tension d'amorçage, en donnant une plus grande valeur à la self connectée en amont de l'or- gane de couplage. Dans ce cas seule une partie de la self est connectée en amont du tube à décharges.
Dans le dispositif conforme à l'invention il y a toujours une tension d'amorçage supérieure à la tension de la source de courant, peu'. Importe que le caractère de l'impédance totale de la self et de la capacité soit inductif n
<Desc/Clms Page number 6>
ou capacitif. En principe, cependant, on peut atteindre des tensions d'amorçage plus élevées, si la capacitance 1/# C de la capacité connectée en amont de l'organe de couplage est supérieure à l'inductance ;!) L de la self connectée en amont de l'organe de couplage, 13 représentant la valeur multipliée par 2 ),il de la fréquence fondamentale de la source de courant, C la valeur de la capacité en farads et L la valeur de la self-induction en henrys pour le courant de régime traversant l'organe de couplage.
En considérant cette règle on peut même dans le but d'assurer un meilleur amor- çage, créer un circuit de caractère capacitif faisant réa- liser une tension d'amorçage principalement supérieure,malgré le caractère inductif de l'impédance connectée en amont du tube à décharges à atmosphère gazeuse et constitué par une self et une capacité.
Il va sans dire que l'idée sur laquelle est basée l'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un seul tube à décharges à atmosphère gazeuse, mais que le dispo- sitif conforme à l'invention peut comporter aussi plusieurs tubes à décharges qui sont connectés en série entre eux ou/et reliés à des transformateurs dont les enroulements primaires sont connectés en série.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode d'exécution, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant bien entendu partie de l'invention.
La fig. 1 représente le schéma des connexions d'un mode d'exécution du dispositif conforme à l'invention, et la fig. 2 montre le diagramme vectoriel des tensions qui se produisent aux éléments de couplage du dispositif. n ---
<Desc/Clms Page number 7>
Sur la fig. 1 le chiffre de référence 1 désigne un tube à décharges à atmosphère gazeuse qui est relié aux bornes de la source de courant alternatif 4 à travers la self 2 et la capacité 3. Si la tension de la source de courant 4 est inférieure à la tension d'amorçage du tube 1 il faut des artifices spéciaux pour la mise en service.
Conformément à la présente invention on monte à cet effet parallèlement au tube 1 un organe de couplage 5 qui inter- rompt le courant lorsqu'il passe par zéro.
Lors du passage de courant entre les pôles de l'organe de couplage 5 les éléments 2 et 3 sont connectés en série à la source de potentiel 4, la somme des tensions se produisant à la capacité 3 et la self 2 correspondant à la tension de la source de courant 4 (ci-après appelée ten- sion du réseau).
Comme le montre la fig. 2, sur laquelle les vec- teurs doivent être considérés de la manière usuelle comme tournant dans le sens de la flèche, le vecteur de tension IR, qui représente la chute de tension aux résistances ohmiques du circuit électrique fermé 5--2-5(résistances qu'on peut négliger le plus souvent en pratique), et en même temps aussi le courant I en phase avec cette chute de tension est en avance d'un peu moins de 90 sur le vecteur En de la tension du réseau. Le vecteur de la tension EL se produisant à la self 2 est en avance de 90 sur le vecteur de courant I, tandis que le vecteur EC de la tension se produisant à la capacité 3 est en retard de 90 sur le vec- teur de courant I. La somme des vecteurs de IR EL et EC cor- respond au vecteur En de la tension du réseau.
Lorsque l'organe de couplage 5 coupe le courant au moment où le courant passe par zéro, moment qu'on peut
<Desc/Clms Page number 8>
s'imaginer en considérant les projections des vecteurs sur une ligne droite perpendiculaire au sens du vecteur de courant I, par exemple sur une ligne droite parallèle au vecteur EC, il se produit ce qui suit:
Le vecteur En de la tension du réseau continue à tourner de droite à gauche. Le vecteur de tension IR dispa- raît immédiatement, parce qu'après l'interruption le courant I est;devenu zéro et le reste. De même la tension EL se pro- duisant à la self 2 disparaît parce qu'alors la variation du courant dans le temps est également devenue zéro. Par contre, la tension EC se produisant à la capacité subsiste, mais elle ne tourne plus comme vecteur.
EC et En se réunissent alors de sorte qu'il se produit aux extrémités ouvertes du circuit électrique une tension dont la valeur maximum corres- pond à la somme de ces deux tensions, et qui fait amorcer le tube 1 avec une complète certitude.
Comme on le comprendra il est nécessaire, pour ce phénomène, que l'interruption dans l'organe de couplage 5 ait lieu lorsque le courant passe par zéro ou du moins à peu près. De préférence, on construit et dimensionne donc l'organe de couplage de telle façon que sa. tension de réamor- çage soit supérieure à la tension de l'amorçage initial du tube à décharges à atmosphère gazeuse 1. Comme organe de cou- plage de ce genre on peut utiliser, par exemple, soit un tube à décharges à vapeur métallique sous pression élevée soit les interrupteurs bien connus à liquide ou à gaz sous pression.
Dans la plupart des cas des interrupteurs avec des contacts qui fonctionnent à l'air et produisent un arc de couplage ré- pondent déjà aux conditions imposées. Afin d'éviter une com- mande spéciale on peut exécuter l'organe de couplage comme interrupteur mécanique à fonctionnement automatique, dont
<Desc/Clms Page number 9>
les contacts sont fermés quand le dispositif est sans courant et ouverts (et maintenus ainsi) lors du passage de courant, éventuellement avec un certain retardement par exemple par voie magnétique soit par liaison avec le champ magnétique de la self 2 soit par voie thermique, ce qui peut s'effectuer, par exemple., au.moyen d'un interrupteur bimétallique traversé par le courant.
Les électrodes du tube à décharges 1 peuvent être, par exemple, des électrodes à chauffage spontané. Toutefois, l'amorçage facile du tube peut être favorisé dans une très gran- de mesure en portant les électrodes à la température d'émis- sion avant l'amorçage. A cet effet les pôles de l'organe de couplage 5 peuvent être reliés à chacune des extrémités des électrodes à incandescence du tube à décharges à atmosphère gazeuse opposées à la source de courant alternatif ou bien on peut relier les électrodes à incandescence aux enroulements secondaires d'un transformateur, dont l'enroulement primaire est constitué par la self 2.
Comme .on l'a déjà dit plus haut on peut réduire une tension d'amorçage ayant éventuellement une valeur excessive en montant en série avec l'organe de couplage 5 et en parallèle avec le tube 1 une impédance qui délimite le courant traversant l'organe de couplage 5.
Comme le montre la fige 2 une réduction de EL im.- plique une réduction de EC et, partant, une réduction de la tension d'amorçage maximum se composant de EC et Fil. Par consé- quent, pour régler la valeur de la tension d'amorçage on peut aussi insérer en amont de l'organe de couplage 5 seulement une partie de la self 2. Dans ce cas l'extrémité supérieure de l'or- gane de couplage-5 peut donc être reliée au point 7 de la self 2. Lorsqu'au contraire une augmentation de la tension d'amorçage
<Desc/Clms Page number 10>
est désirable on peut l'obtenir en augmentant EL.
Dans ce cas on relie l'organe de couplage 5 .au point 6 de la self 2, tandis que le tube à décharges 1 est relié en 7, la partie de la self 2 située à gauche du point 7 représentant alors naturellement la valeur de la self nécessaire pour le fonc- tionnement normal du tube à décharges 1.
La fige 2 représente le cas où les marnes parties de la capacité 3 et de la self 2 sont montées en amont du tube à décharges 1 et de l'organe de couplage 5 et où la to- talité de l'impédance de ces éléments a un caractère capaci- tif, c'est-à-dire que EC est supérieur à EL. Toutefois, une tension d'amorçage supérieure à la tension du réseau se pro- duit aussi dans le cas d'un caractère inductif. Toutefois, avec un caractère capacitif on peut principalement atteindre des tensions d'amorçage supérieures.
Or, dans un mode d'exé- cution avantageux de l'invention on peut toujours produire cette tension d'amorçage principalement supérieure en donnant à la capacitance de la capacité montée en amont de l'organe de couplage une valeur supérieure à celle de l'inductance de la self montée en amont de l'organe de couplage. On peut y parvenir, par exemple, en reliant le pôle supérieur de l'organe de couplage 5 en un point convenable 7 de la self 2.
Dans un mode d'exécution les divers éléments du dis- positif montré sur la fig. 1 étaient conçus comme suit;
Le tube à décharges 1 était un tube à décharges à vapeur de sodium contenant du néon sous une faible pression et ayant une puissance de 100 watts, la tension d'amorçage étant de 400 volts, la tension de régime ayant une valeur de 165 volts et le courant de régime ayant une intensité de 0.6 ampère.
La capacité 3 avait une valeur de 4,.7 uF, la self 2 une réactance de 445 ohms pour le courant de régime et la fré-
<Desc/Clms Page number 11>
quence du réseau, la source de courant 4 ayant une tension ef- fective de 220 volts et une fréquence de 50 par sec. L'inter- rupteur 5 était un interrupteur bimétallique comportant des contacts à l'air. Les contacts de couplage étant fermés, un courant de 0.95 ampère traverse les éléments 3, 2 et 5 de sorte qu'il se produit à la capacité 3 une tension d'environ 635 volts.
En cas d'interruption des contacts de couplage lorsque le courant passe par zéro, on a pu mesurer à ces contacts des pointes de tension d'environ 1200 volts et dans l'oscillogramme il se produisait après l'interruption une tension de condensa- teur ayant une valeur constante à laquelle était superposée la tension sinusoïdale du réseau.