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Circuits pour lampes à décharge électrique.
La présente invention est relative aux circuits pour lampes à décharge électrique.
. Le fonctionnement des lampes à décharge exige fréquem- ment l'utilisation de circuits capacitifs qui, raccordés en pa- rallèle avec des circuits inductifs, permettent de relever le facteur de puissance de l'ensemble à une valeur très voisine de l'unité, tandis que le flux lumineux résultant d'une lampe insérée dans un circuit capacitif et d'une lampe insérée dans un circuit inductif présente un clignotement stroboscopique moins apprécia- ble que celui de chaque lampe pris individuellement.
Lorsqu'une lampe dans un circuit capacitif est directe- ment raccordée aux bornes du secteur, la forme la plus usuelle de stabilisateur consiste en un condensateur raccordé en série avec une bobine de self-induction, cette dernière étant indispensable pour la stabilité du circuit et pour maintenir l'onde du courant approximativement sinusoïdale. L'impédance du condensateur est
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généralement le double de celle de la bobine et pendant le fonc- tionnement normal de la lampe, la tension aux bornes du condensa- teur est environ deux fois celle qui existe aux bornes de la bobine et également environ deux fois celle du secteur d'alimentation.
Si l'impédance de la bobine est trop faible, l'onde du courant présente des pointes, le clignotement devient visible et la vie de la lampe est défavorablement influencée.
Quand il est nécessaire d'élever la tension appliquée à la lampe, il est avantageux d'utiliser un transformateur à fuites magnétiques qui remplit le rôle d'un transformateur'idéal et d'une bobine en série. Il y a d'indiscutables avantages à employ- er un transformateur à fuites avec un circuit capacitif puisqu'une bobine de self-induction séparée est alors nécessaire.
En supposant que dans un tel système la tension à cir- cuit ouvert aux bornes de sortie du transformateur est Vo, la ten- sion aux bornes du condensateur et la tension aux bornes de sortie sera de l'ordre de 2 Vo, lorsque la lampe fonctionne normalement.
Par conséquent, si le transformateur est construit de telle manié- re que la partie du fer associée aux enroulements primaire et se- condaire ait, à circuit ouvert, une induction magnétique convenable (ayant, dans le cas d'acier au silicium, une valeur de pointe d'environ 10.000 Gauss), si la lampe fonctionne alors normalement, l'induction dans le fer associé à l'enroulement secondaire attein- dra une valeur de saturation donnant lieu à un clignotement désagréa- ble de la lampe. !.,-'induction dans le fer associé à l'enroulement primaire reste constante puisque la tension appliquée à cet enrou- lement est constante.
Cette saturation du fer peut être évitée en augmentant suffisamment la section droite du fer associé avec lenroulement secondaire, mais l'induction dans cette partie du fer serait alors très faible à circuit ouvert et si la section droite du fer n
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associé à l'enroulement primaire était la même, ainsi qu'il con- vient généralement, l'induction dans cette partie du fer serait constamment trop faible et un tel transformateur serait de toute évidence,encombrant et d'un prix de revient élevé.
Le but de la présente invention est donc d'établir un circuit capacitif pour une lampe à décharge, comportant un trans- formateur à fuites magnétiques, grâce auquel l'inconvénient signa- lé ci-dessus est supprimé ou tout au moins notablement réduit.
Conformément à la présente invention, le circuit capaci- tif pour lampe à décharge électrique comprend un transformateur à fuites magnétiques comportant un enroulement primaire et un enrou- lement secondaire centrés sur un noyau en matériau magnétique, un chemin de fuite magnétique étant ménagé pour le flux magnétique entre les deux enroulements, des conducteurs d'alimentation de l'en- roulement primaire et des conducteurs de sortie pour le raccordement aux bornes de la lampe, le noyau précité étant muni d'un entrefer situé sur le chemin du flux traversant l'enroulement secondaire et principalement ou entièrement sur le côté du chemin de fuite le plus éloigné de l'enroulement primaire.
Cet entrefer ou intervalle d'air a pour but d'augmen- ter substantiellement la reluctance de la partie du circuit magné- tique associée à l'enroulement secondaire. Grâce à un choix judi- cieux des dimensions de cet intervalle d'air et de la reluctance du chemin de fuite, la section droite du matériau magnétique asso- cié aux deux enroulements peut être uniforme et telle que la den- sité de flux dans l'enroulement primaire atteigne une valeur con- venable, relativement élevée mais que néanmoins, la densité de flux dans l'enroulement secondaire pendant le fonctionnement normal de la lampe puisse être maintenue à une valeur convenable, inférieure à la saturation.
L'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé dans lequel la fig. 1 représente le
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schéma des connexions d'un circuit convenant à la réalisation de l'invention.
Les figs. 2 à 4 inclusivement représentent des coupes dans différents modes d'exécution du transformateur à fuite.
La figure 5 représente le schéma des connexions pour le fonctionnement conjugué de deux lampes conformément à l'inven- tion et
La fig. 6 représente une coupe du transformateur à fuites magnétiques utilisé dans le montage suivant la figure 5.
Sur la fig. 1, les bornes 11, 12 de la cathode de la lampe à décharge 10 sont raccordées par l'intermédiaire d'un condensateur 13, aux bornes de sortie 14 et 15 d'un transforma- teur à fuites magnétiques 16, qui dans cet exemple est connecté en auto-transformateur. Les bornes d'entrée 17 et 18 sont à rac- corder au secteur d'alimentation. Les bornes cathodiques 19 et 20 peuvent être réunies de manière connue en passant par un interrup- teur d'amorçage convenable.
Le transformateur 16 peut avoir la forme représentée à la Fig. 2 et les enroulements primaire 21 et secondaire 22 sont disposés sur le noyau central 23 avec interposition de pla- ques de fer 24 à réactance, constituant le chemin de fuite magné- tique. Des entrefers 25 sont prévus de la manière usuelle entre les plaques de réactance et le carcasse extérieure. De plus un entrefer 26 est prévu entre le noyau proprement dit 23 et la cu- lasse d'extrémité 27 réunissant les membrures longitudinales 28 et 29, sur le côté du noyau entouré par l'enroulement secondaire 22 de sorte que tout le flux traversant celui-ci traverse aussi cet entrefer.
Ce transformateur est dimensionné comme suit en pou- ces. Longueur totale (parallèlement à l'axe du noyau 23) : 5 21
32 Largeur totale : 4 1 . Longueur de l'empilage des plaques de 16
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réactance : 2 13 égale à l'épaisseur du noyau (mesuré perpendicu-
16 lairement au plan du papier) - Largeur des culasses (uniforme) : 37.
64 Largeur du noyau : 1 5 Hauteur de chaque empilage 11. Largeur
32 16 de chaque empilage 27, ceux-ci s'étendant à partir du noyau 23
32 jusqu'à 1 des culasses latérales 28 et 29. Epaisseur de l'entrefer
32 26 entre la culasse d'extrémité 27 et le bout du noyau 23 : 3/64
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L'enroulement primaire 21 comprend 477 spires de fil émaillé de section standardisée 19 1/2 (S.W.G.) tandis que l'en- roulement secondaire 22 comporte 552 spires de fil émaillé de sec- tion 201/2 (S. W.G.).
Ce transformateur alimente, sous une tension de 240 volts alternatif à 50 périodes par sec. appliquée à ses bornes 17,18 (Fig. 1), une lampe à vapeur de mercure 10 fluorescente, à basse pression, à cathodes chaudes et consommant 80 watts, d'une longueur de 60 pouces et d'un diamètre de 1 1/2 pouces. Le condensa- teur 13 prévu pour une tension de 500 volts alternative, a par exemple, une capacité de 5,5 microfarads.
Les plaques de réactance 24 sont de préférence intro- duites de telle manière qu'elles s'étendent sur toute l'épaisseur du noyau. Si elles sont retirées inopinément, l'onde du courant de décharge est troublée et le clignotement devient perceptible.
Dans une variante de ce transformateur, l'entrefer, au lieu d'être prévu entre le noyau et la culasse d'extrémité adja- cente à l'enroulement secondaire, est situé dans le noyau entre une extrémité de l'enroulement secondaire et les plaques de réac- tance. Au lieu des entrefers décrits ci-dessus, ou supplémentai- rement à ceux-ci,d'autres entrefers peuvent être prévus dans les membrures latérales sur le chemin du flux magnétique enveloppant l'enroulement secondaire et entièrement ou principalement sur le côté des plaques de réactance éloignés de l'enroulement primaire.
.Dans la construction représentée sur la fig. 3, dans laquelle des,entrefers sont prévus et sur le noyau et sur les A
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membrures latérales du noyau, deux carcasses 30 et 31 en forme de E sont utilisées, la carcasse 30 portant l'enroulement secondaire 22 sur sa membrure centrale, tandis que la carcasse 31 porte l'enroulement primaire sur son noyau central, les plaques de réactance 24 étant logées entre les extrémités des membrures cen- trale et extérieures. Les deux carcasses sont alors assemblées, les extrémités de leurs membrures étant seulement légèrement écar- tées au moyen d'une matière non magnétique 32 déterminant les espa- ces d'entrefer désirés.
Une autre variante de construction représentée sur la Fig. 4 prévoit l'utilisation de deux carcasses en forme d'U, 33 et 34, deux enroulements secondaires 22 et 22' étant de préférence montés sur les noyaux de la carcasse 33 tandis que deux enroule- ments primaires 21 et 21' sont de préférence fixés sur les noyaux de l'autre carcasse 34, une série de plaques de réactance 24 étant intercalée entre les noyaux et espacée de ceux-ci d'épais- seurs d'entrefer convenables 25. Ces deux carcasses sont assem- blées avec interposition d'une épaisseur de matière non-magnétique déterminant les espaces d'entrefer désirés. Les enroulements prinaires et secondaires 21, 21' et 22, 22' sont raccordés en série pour constituer un auto-transformateur.
La figure 5 représente un circuit destiné à l'alimenta- tion de deux lampes à décharge 10 et 10', la lampe 10 étant dans un circuit capacitif et la lampe 10' dans un circuit inductif, le transformateur d'alimentation à fuites magnétiques 36 compre- nant un enroulement primaire 37 et deux enroulements secondaires 38 et 39. Une construction avantageuse de ce transformateur 36 est représentée sur la figure 6 qui n'est qu'une modification du trans- formateur de la figure 2. L'enroulement primaire unique 37 est monté sur le noyau central 40 tandis que les deux secondaires 38 et 39 sont montés respectivement au-dessus et au-dessous du pri- maire.
Des plaques de réactance 41 et 42 sont intercalées entre
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l'enroulement primaire et chaque enroulement secondaire, tandis qu'un entrefer 43 est prévu entre l'extrémité supérieure du noyau et une des culasses d'extrémité. L'enroulement secondaire 39 ali- mente le circuit capacitif comprenant le condensateur 13 tandis que l'autre enroulement secondaire 38 alimente le circuit inductif.
Dans le but d'égaliser substantiellement les tensions à circuit ouvert des deux enroùlements secondaires, il peut être avantageux suivant la figure 5, de raccorder l'enroulement secondaire 38 alimen- tant le circuit inductif à une prise prévue sur l'enroulement pri- maire 37 plutôt qu'à une extrémité de celui-ci et de raccorder le secondaire 39 à une extrémité du primaire. Les autres constructions de transformateur décrites peuvent être modifiées d'une manière analogue pour alimenter deux lampes.
L'auto-transformateur à fuites magnétiques peut être remplacé par un transformateur à enroulements séparés à fuites magnétiques. De plus l'invention est applicable aussi bien aux lampes à décharge à cathode chaude qu'à celles à cathode froide.
La tension à circuit ouvert, aux bornes d'un enroule- ment secondaire peut être réglée en modifiant 1 ) le nombre de spires de l'enroulement secondaire 2 ) la prise de l'enroulement primaire à laquelle est connecté l'enroulement secondaire (dans le cas d'un auto-transformateur) 3 ) la longueur des entrefers dans le noyau en fer principal 4 ) la longueur des entrefers ou l'épaisseur du fer dans les che- mins de fuite, ou par deux ou plusieurs de ces moyens combinés.
Il est en outre indispensable que l'enroulement secon- daire associé au circuit capacitif ait une inductance suffisamment élevée pour rendre le clignotement imperceptible.
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