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NOUVEAU REDRESSEUR A HAUTE TENSION PERFECTIONNE*
La présente invention a trait à un nouveau redresseur à haute ten- sion qui peut trouver des applications très intéressantes, notamment dans les dispositifs d'alimentation des tubes à rayons X et des appareils de télévision.
Il est très fréquent que les générateurs de haute tension continue comportant un tube redresseur aient leur borne négative mise à la terre; la cathode du tube est alors réunie à la borne à haute tension et son circuit de chauffage doit être isolé, d'une façon adéquate, du sol et de toutes les par- ties de l'appareillage dont le potentiel par rapport au sol est faible. Dans le cas des générateurs donnant une tension supérieure à 5000 volts, le transfor- mateur qui fournit le courant de chauffage à la cathode doit posséder un très fort isolement et son prix de revient peut grever lourdement le coût total de
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l'installation.
L'invention a précisément pour objet un système redresseur électro- nique dans lequel la cathode est isolée du sol, ce qui dispense de l'emploi de moyens d'isolement coûteux, jusqu'alors indispensables. Dans une forme de réali- sation préférée de l'invention, ce but est atteint par l'emploi d'un tube à ca- thode auxiliaire, complètement séparée de la cathode principale. La première sert à chauffer la seconde par effet de bombardement. Dans ces conditions, on peut met- tre la cathode auxiliaire à la terre et l'alimenter au moyen d'une source de cou- rant de chauffage, mise également à la terre, si on le désire. Cette cathode auxi- liaire est connectée de telle façon que, au moins une partie de la tension redres- sée soit appliquée entre elle et la cathode principale.
Grâce à ce procédé, tout se passe comme si le tube était du type à décharge autonome.
L'invention sera mieux comprise si on se réfère à la description suivante et aux dessins qui l'accompagent, donnés à titre d'exemple non limitatif, et dans lesquels la Fig.l représente, sous une forme schématique, un mode de réa- lisation de l'invention et les Fig. 2 à 6 des diagrammes de tensions et courants illustrant le fonctionnement de l'appareil.
On voit aux deux extrémités du schéma de la Fig.l, d'une part la source de courant alternatif, représentée sous forme d'un transformateur 10; d'au- tre part, en 11, le circuit d'utilisation qui doit être alimenté par la tension continue redressée, On supposera que certaines parties du dispositif 11, qui peut être un appareil à rayons X ou de télévision, sont portées à un potentiel élevé, ce qui nécessite leur isolement. On a représenté la borne négative de l'appareil 11, mise à la terre, comme c'est habituellement le cas.
La tension d'alimentation fournie par la source 10 est redressée au moyen d'un tube électronique 14, qui comporte une anode 15, reliée à la source par le conducteur 16 et une cathode disposée pour coopérer avec l'anode. Comme on le voit sur la Fig.l, cette cathode est constituée par une pièce annulaire 17 en un métal approprié; elle est supportée par la paroi du tube, de toute manière convenable. Au centre de la pièce angulaire se trouve un disque 18 fixé à celle- ci par des supports filiformes 19 dont la faible section a pour but d'éviter la déperdition de chaleur par conduction, la partie centrale de la cathode étant l'élément actif. Le disque 18 est, par exemple, en tungstène ou tout autre métal similaire; il peut être thorié ou recouvert d'une autre matière à haut pouvoir émissif.
Dans l'utilisation normale du tube, la cathode est reliée à la
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borne positive du système par une connexion 22.
L'ondulation de la tension redressée est atténuée au moyen d'un filtre composé des condensateurs 24 et 25 et de la bobine de self induction 26.
Du fait que la cathode est réunie directement à la borne positive à haute tension de l'appareil, elle doit être très bien isolée par rapport à la terre, ainsi que tous les éléments qui lui sont associés. Cette nécessité présen- tait des difficultés considérables dans la réalisation du circuit de chauffage, Par exemple, l'emploi d'un élément chauffant et résistant, tel qu'on en trouve habituellement dans les appareils de cette nature, présuppose l'existence d'une source de courant de chauffage réunie à la cathode. Comme ce courant passe dans une ligne mise à la terre, on place généralement, entre la ligne et l'élément chauffant de la cathode, un transformateur d'isolement capable de supporter la pleine tension redressée du système; comme il a déjà été dit, ce transformateur est extrêmement coûteux vis-à-vis du prix de l'installation.
Conformément à l'invention, cette suggestion est éliminée par l'em- ploi d'une cathode auxiliaire qui sert à chauffer la cathode principale et est complètement isolée de celle-ci, La cathode auxiliaire peut, dans ces conditions, être mise à la terre.
Telle qu'on la voit représentée sur la Fig.l, cette cathode compor- te un ensemble constitué par un filament spiralé chauffé 29 et une cupule de foca- lisation 30 réunie directement au filament; elle a pour but de concentrer les électrons.
Le filament 29 peut être recouvert d'une substance augmentant son pouvoir émissif, par exemple, le thorium ou un corps alcalino-terreux* Il est chauffé au moyen d'une source appropriée, représentée par un transformateur abais- seur 32. Bien entendu, celui-ci n'a pour but que de ramener la tension à la valeur convenable pour l'alimentation du filament, mais il ne joue aucun rôle d'isolement notamment par rapport au sol, On remarquera d'ailleurs que le filament et le secon- daire du transformateur sont mis à la terre par la connexion 34. Une des extrémités du primaire peut également être mise à la terre, si besoin est.
On voit que lorsque le tube fonctionne, la totalité de la tension redressée est pratiquement appliquée entre la cathode auxiliaire et la cathode principale; il en résulte qu'une décharge s'amorce entre ces deux électrodes, les électrons issus de la première venant bombarder la face inférieure de la seconde.
L'échauffement du disque qui en résulte, le maintient à une température à laquelle il émet des électrons. Une décharge peut alors s'amorcer entre la cathode prinoi-
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-pale et l'anode. Ce qui vient d'être dit présuppose évidemment que la tension à redresser est appliquée entre les deux cathodes pendant la période initiale de fonctionnement du système. Il faut donc prévoir un dispositif de démarrage; celui- ci consiste en un commutateur 36 au moyen duquel on réunit la cathode à l'anode en le plaçant sur la position 36'. La tension alternative de la source est alors appliquée entre la cathode auxiliaire et la cathode principale, laquelle joue le rôle d'anode du redresseur.
Dès que la décharge a produit un échauffement suffisant du disque 18 de la cathode principale, le commutateur est placé sur sa position normale. On comprendra mieux le fonctionnement du redresseur en se reportant aux figures 2 à 6 qui représentent les formes de tension et de courant en différents points du système.
Les figures 2a et 2b représentent simplement la tension alternative fournie par le transformateur 10 t c'est une courbe sinusoïdale. La figure 3a montre que la différence de potentiel entre les deux cathodes est, pendant la pé- riode de démarrage, identique à la tension d'alimentation, La figure 4a représente la forme du courant pulsatoire redressé qui s'établit entre les deux cathodes, lors du démarrage. Du fait des discontinuités que présente ce courant, il peut être dé- sirable, dans certains cas, de prévoir des moyens permettant de suralimenter le filament 29, de façon à accroître son émission, pendant la période initiale.
Les caractéristiques normales de fonctionnement du circuit auxi- liaire de chauffage'sont représentées par les figures 3b et 4b. La première de celles-ci représente, au moins approximativement, la forme de la tension aux bornes du dispositif d'utilisation 11 ; les dents de scie sont explicables par la suite des légères charges et décharges des condensateurs 24 et 25. Le courant entre les cathodes est pratiquement constant comme le représente la figure 4b.
Les figures 5a, 5b, 6a et 6b montrent respectivement les variations de courant et de tension entre la cathode principale et l'anode 15, pendant la période de démarrage et pendant celle de fonctionnement normal. Il est évident que pendant la première, tension et courant sont nuls puisque ces électrodes sont réu- nies ensemble ; puis. lorsque le commutateur est placé tel qu'il est représenté en trait plein sur la figure, le courant passe pendant les demi-périodes pour lesquel- les l'anode est positive par rapport à la cathode et le courant se présente appro- ximativement sous forme de demi-sinusoïdes.
Quant à la tension entre ces deux élec- trodes, elle est faible, puisqu'elle ne représente que la faible ohute de tension
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Bien qu'il n'ait été représenté qu'un mode de réalisation de l'in- vention, il est évident qu'il n'a aucun caractère limitatif quant à l'esprit de celle-ci et qu'il n'est donné qu'à titre d'exemple d'une des nombreuses réalisatiom que l'on peut faire en appliquant le procédé décrit.