<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements apportés aux appareils comportant un tube à décharge électrique à gaz.
Il-est connu de relier le montage en série d'un conden- sateur et d'une bobine de réactance à une source de courant alter- natif et de poncer le condensateur par le montage en série d'une autre bobine dé réactance et d'un tube à décharge à gaz, le conden- sateur et la bobine de réactance mentionnée en premier lieu, qui peut aussi être divisée, par exemple, en deux parties, étant calcu- lés de telle 'façon qu'il se développe entre les bornes du condensa- teur une tension élevée qui allume le tube à décharge.
Ce dispositif possède de très bonnes propriétés en ce qui concerne non seulement l'allumage mais aussi le fonctionnement du tube à décharge. Ainsi, par exemple, il permet d'obtenir un fac- teur de puissance très satisfaisant qui peut même être rendu sensi- blement égal à l'unité. Un avantage supplémentaire qu'on peut aisé- ment réaliser avec ce dispositif est que les harmoniques supérieurs
<Desc/Clms Page number 2>
engendrés par le tube à décharges ne peuvent pénétrer jusqu'à la source de courant qu'en faible proportion et que le disposi- tif est peu sensible aux variations de tension qui se produisent dans les sources de courant.
Un inconvénient de ce dispositif réside, toutefois, dans le fait que, lorsque l'interrupteur à l'aide duquel le dis- positif est raccordé à la source de courant se ferme, il se pro- duit une tension élevée entre les bornes du condensateur et dans d'autres parties du dispositif, même quand le tube à décharge ne se trouve pas dans sa ou ses douilles. En même temps, un courant de forte intensité passe alors par le condensateur et par la bo- bine de réactance connectée en série avec ce dernier. Dans ce cas, si l'on oublie d'ouvrir cet interrupteur, cette haute tension et ce courant de forte intensité subsistent, ce qui non seulement implique une perte d'énergie inutile mais peut aussi donner lieu à une détérioration du dispositif.
Un second inconvénient du système de couplage connu consiste en ce que, si le tube à décharge comporte des électrodes à incandescence et si l'on veut chauffer ces dernières avant 1' allumage du tube, il est nécessaire de prendre à cet effet des me- sures particulières qui compliquent le dispositif.
Dans les appareils dans lesquels tous les éléments auxi- liaires requis pour l'allumage et le fonctionnement du tube à dé- charges à gaz sont connectés en série, on peut remédier aux incon- vénients précités en incorporant à ce montage en série les élec- trodes à incandescence ou un pont conducteur présent dans le ou les culots du tube à décharge de telle sorte que le trajet de dé- charge du tube à décharge soit seul monté en parallèle avec une partie du montage en série. Les propriétés des dispositifs de ce genre diffèrent, toutefois, de celles du dispositif mentionné en premier lieu dans lequel le montage en série d'une bobine de réactance et du tube à décharge est situé en parallèle avec un
<Desc/Clms Page number 3>
condensateur qui est connecté à son tour en série avec une au- tre bobine de réactance.
Tel quel, il est impossible, toutefois, de modifier le dispositif mentionné en dernier lieu de telle façon que tous les éléments auxiliaires soient connectés en série, du fait que ce système de couplage comporte un point de jonction particulier, à savoir un point qui est relié non seulement, à travers une bo- bine de réactance, au tube à décharge mais aussi, à travers deux branches de circuit, aux deux bornes de la source de courant.
Un système de couplage de ce genre qui comporte un tel point de jonction relié au tube à travers une bobine de réactance. sera désigné ci-après par l'expression "montage à point de jonc- tion" .
Un tel point de jonction existe également dans d'autres appareils contenant un tube à décharge à gaz. Il est connu, par exemple, de raccorder un tel tube, en série avec une bobine de réactance, à une source de courant alternatif et de disposer en parallèle avec le tube et la bobine de réactance un condensateur qui sert à réduire le décalage en retard du courant emprunté à la source de courant ou même à le convertir en un décalage en avance. Ici également,on se heurte à l'inconvénient que, lorsque le dispositif est mis sous tension alors que le tube à décharge ne se trouve pas dans l'appareil, il passe un courant par le con- densateur, ce qui implique une charge inutile de la source de courant par un courant fortement décalé en avance.
De plus, avec ce dispositif il est également impossible, sans prendre de mesures particulières, de chauffer les électrodes à incandescence que peut comporter le tube à décharge, avant l'allumage de ce dernier.
Un autre cas où il y a un tel point de jonction se pré- sente pour un appareil dans lequel un condensateur et une bobine A
<Desc/Clms Page number 4>
de réactance connectés en série sont raccordés à une source de courant et où le montage en série d'un tube à décharge à gaz et d'une bobine de réactance est connecté en parallèle avec la bobine de réactance mentionnée en premier lieu, le condensateur et cette bobine de réactance étant calculés de telle façon que, quand le tube à décharges n'est pas allumé, il passe par le cir- cuit, par suite de la saturation de la bobine de réactance qui se produit alors, un courant de très forte intensité et qu'il existe, par conséquent, entre les extrémités de cette bobine une tension élevée qui allume le tube à décharge, ce circuit quittant la position de basculage après l'amorçage de la décharge.
Si ce dispositif est mis sous tension en l'absence du tube à décharge, un courant permanent de très forte intensité s'écoule par le con- densateur et par la bobine de réactance, de sorte que ces éléments peuvent aisément être détériorés. De plus, dans ce dispositif il est impossible de chauffer les électrodes avant l'amorçage de la décharge sans prendre de mesures particulières.
Le présente invention permet de remédier aux inconvé- nients précités et de réaliser un système de couplage dont tous les éléments auxiliaires sont connectés en série et dans lequel, néanmoins, il existe un point qui est équivalent ou sensiblement équivalent au point de vue électrique à un point de jonction, les avanta.ges liés au montage en série des éléments auxiliaires étant ainsi combinés aux bonnes propriétés d'un montage à point de jonction.
Le dispositif réalisé conformément à l'invention, cor- respond aux montages à point de jonction connus, du fait qu'il comprend un tube à décharge comportant deux ponts qui sont conduc- teurs au moins au coursdu fonctionnement du tube (ces ponts étant constitués de préférence, par des électrodes à incandescence ou par les éléments de chauffage d'électrodes à incandescence, bien
<Desc/Clms Page number 5>
qu'ils puissent également être constitués, par exemple, par des conducteurs métalliques prévus dans les culots du tube à décharge ou par des décharges auxiliaires se produisant entre les électrodes principales et leurs électrodes auxiliaires) et qui comportent chacun deux organes d'amenée de courant (dési- gnés respectivement par A, B et C, D) dont l'organe A est relié, à travers une bobine de réactance et, éventuellement une autre impédance,
à l'une des bornes d'une source de courant alterna- tif et l'organe C est relié, éventuellement à travers une im- pédance, à l'autre borne de cette source de courant.
Conformément à l'invention, la bobine de réactance comporte un enroulement auxiliaire et l'organe B est relié à l'organe D, par l'intermédiaire de cet enroulement auxiliaire et d'une impédance, l'enroulement auxiliaire étant enroulé de telle façon que, lorsqu'un courant passe en série par l'enrou- lement principal et par l'enroulement auxiliaire de la bobine de réactance, il se.produise des champs magnétiques qui se con- trarient.
Dans ce dispositif, tous les éléments.auxiliaires et les deux ponts conducteurs se trouvant dans ou sur le tube à dé- charge sont connectés en série, de sorte que, quand le tube à décharge est enlevé des douilles, le circuit est nécessairement interrompu. ' Si les ponts précités constituent les électrodes à incandescence ou les éléments de chauffage d'électrodes à incan- descence chauffées indirectement, ces électrodes ou leurs élé- ments de chauffage se trouvent tels quels dans le montage en série formé et ils sont chauffés avant l'amorçage de la décharge.
On obtient ainsi les avantages du montage en série des éléments auxiliaires; en même temps, toutefois, on obtient, par l'utili- sation de l'enroulement auxiliaire prévu de façon particulière sur la bobine de réactance, des propriétés que ne.possédent pas les dispositifs connus jusqu'ici à éléments auxiliaires connectés
<Desc/Clms Page number 6>
en série et qui correspondent aux propriétés des montages à point de jonction. Cela sera expliqué plus loin en détail dans la description du mode de réalisation donné à titre d'exemple.
L'enroulement de la bobine de réactance peut être, au. moins en partie, bifilaire. Au coursdu fonctionnement nor- mal, les deux enroulements sont parcourus en général par des courants d'intensités différentes. Du fait qu'un enroulement bi- filaire constitué par des fils d'épaisseurs différentes demande un espa.ce excessif, il peut être avantageux de constituer les en- roulements par du fil toronné dont un certain nombre de brins se trouvent dans l'enroulement principal et le reste dans l'enroule-- ment auxiliaire.
Pa.r le terme "tubes à décharge à gaz!!, on doit enten- dre non seulement des tubes à décharge remplis d'un ou de plu- sieurs gaz, mais aussi des tubes comportant un remplissage de vapeur ou d'un mélange de gaz et de vapeur
La description du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Sur le schéma qui constitue la figure unique du dessin, un tube à décharge 1 destiné à l'émission de lumière et ayant, par exemple, une longueur de 100 cm. et un diamètre de 3,5 cm., comporte des Électrodes thermoioniques 2 et 3 munies d'une sub- stance à. pouvoir émissif élevé. Le tube est rempli de gaz rare, par exemple, de l'argon, sous une pression de quelques millimè- tres de mercure et, en outre, il contient une faible quantité de mercure qui présente, au cours du fonctionnement, une décharge à colonne positive dans la vapeur de mercure sous faible pression.
La face interne de la paroi du tube peut être revêtue d'une sub- stance luminescente qui est amenée à luminescence par les rayons ultra-violets engendrés dans la décharge. Bien entendu, il est
<Desc/Clms Page number 7>
également possible d'utiliser, dans le dispositif-suivant l'inven- tion, des tubes à décharge d'un genre différent.
Chacune des électrodes à incandescence 2 et 3 est munie de deux organes d'amenée de courant désignés respectivement par 4,5 et 6,7 et correspondant aux organes précités A-D. L'organe 4 de l'électrode 2 est relié, par l'intermédiaire de l'enroulement 8 et de la bobine de réactance 9, à la borne 10 d'une source de courant alternatif, l'organe 6 de l'électrode 3 étant raccordé, par l'intermédiaire d'un interrupteur 11, à l'autre borne 12 de cette source de courant. Si la source de courant est constituée par un transformateur à dispersion ou par un générateur possédant une réactance inductive propre élevée, cette source peut remplacer la bobine de réactance 9. Cette bobine 9 peut aussi être composée de deux parties dont l'une peut être incorporée au système à 1' endroit indiqué et l'autre entre l'interrupteur 11 et l'organe 6.
L'organe d'alimentation 5 de l'électrode 2 est relié, travers un enroulement 13 et un condensateur 14, à l'organe 7 de l'électrode 3. L'enroulement 13 constitue l'enroulement auxi- liaire de la bobine de réactance dont l'enroulement 8 est l'enrou- lement principal. L'enroulement auxiliaire 13 est enroulé de tel- le façon que, avant la production d'une décharge entre les élec trodes 2 et 3, les enroulements 8 et 13 se contrarient.
Avec interposition des éléments de chauffage des électrodes à incandescence 2 et 3, les éléments inductifs 9, 8 et 13 et l'élément capacitif 14 sont connectés en série et ils sont calculés de telle façon qu'il se produise entre les électrodes une tension qui suffit pour l'allumage du tube. Du fait que le courant circulant dans ce système de couplage porte les électro- des avant l'allumage à la. température d'émission, la tension d'al- lumage requise acquiert une valeur inférieure à celle qui est né- cessaire pour un tube à électrodes froides.
Après la fermeture de l'interrupteur 11, les champs
<Desc/Clms Page number 8>
magnétiques engendrés par les enroulements 8 et 13 se contrarient, de sorte que, dans le cas où ces champs sont égaux entre eux, la tension amenée au tube 1 est sensiblement égale à la tension existant aux bornes du condensateur 14 et qu'il se produit, pour ainsi dire, une liaison de court-circuit entre les points 15 et 16 du dispositif. Une égalité parfaite des enroulements 8 et 13 n'est, toutefois, pas nécessaire comme les expériences l'ont démontré.
Après l'allumage du tube 1, ni l'intensité ni la phase du courant passant par l'enroulement 15 ne sont en général égales à celles du courant passant par l'enroulement 8. Il s'est révé- lé que, dans ce cas également, il n'existe pas de différence de potentiel appréciable entre les points 15 et 16. On obtient ainsi un dispositif dont les points 15 et 16 sont, pour ainsi dire, reliés entre eux et qui comporte une seule bobine de réac- tance au lieu des enroulements 8 et 15, ce qui donne au cours du fonctionnement toutes les bonnes propriétés inhérentes à ce mode de construction.
Le montage de l'enroulement auxiliaire 15 permet donc de donner au dispositif dans lequel tous les éléments auxiliai- res sont connectés ensérie, les propriétés d'un montage à pont de jonction sans abandonner la possibilité d'un chauffage préa- la.ble des électrodes et d'une interruption du circuit en série dans le cas où le tube à décharge est enlevé de ses douilles.
La demanderesse a trouvé par expérience qu'il n'est pas absolument nécessaire d'agencer l'enroulement 15 de telle façon et de l'accoupler avec l'enroulement 8 d'une façon telle- ment serrée que, même au cours du fonctionnement du tube à dé- cbarge, il n'existe sensiblement entre les points 15 et 16 au- cune différence de potentiel. Même pour un couplage moins serré des enroulements 13 et 8, cas dans lequel il se produit entre les points 15 et 16 une différence de potentiel de quelques
<Desc/Clms Page number 9>
dizaines de volts, il s'est révélé qu'on peut obtenir, du moins en majeure partie, les propriétés du montage à point de jonction.
Dans un cas concret cité à titre d'exemple non limita- tif, les éléments du dispositif ont été choisis de telle façon que le courant commun passant par tous les éléments ait avant l'allumage du tube, pour une tension du secteur de 220 volts et une fréquence de 50 périodes, une intensité de 0,4 A, tandis que la tension existant aux bornes de chaque électrode était de 12 V et la tension entre les électrodes de 350 V. Au cours du fonc- tionnement du tube, le épurant emprunté au secteur, était de 0,14 A, le courant passant par le condensateur de 0,225 A et le courant de décharge de 0,25 A.
La bobine de réactance double 8,13 comportait un noyau de fer présentant un entrefer ayant une section de 3,7 cm2 et une longueur de 0,04 cm. L'enroulement 13 se composait de 1.460 spires de fil de cuivre de 0,28 mm. de diamètre et l'enroulement 8 de 1.360 spires de 0,2 mm. d'épaisseur. L'enroulement 13 était prévu autour de l'enroulement 8. Malgré le fait que la totalité du courant passe par l'enroulement 8, il était possible d'utiliser pour cet enroulement un fil plus mince que pour l'enroulement 13.
Au cours du fonctionnement du tube, il s'est développé sur les éléments du dispositif les tensions suivantes : 77 V sur la bobine de réactance 9, 146 V sur l'enroulement 8, 2 V sur cha- cune des électrodes à incandescence, 149 V sur l'enroulement 13, 198 V sur le condensateur 14 et 103 V entre les électrodes. La différence de potentiel entre les points 15 et 16 était dans ce cas de 9 V et le facteur de puissance du dispositif était de 0,94 en retard.
La différence de potentiel entre les points 15 et 16 est faible par suite du couplage serré entre les enroulements. La de- manderesse a trouvé, toutefois, que pour un couplage moins serré, pour lequel les enroulements 8 et 13 étaient juxtaposés et dans
<Desc/Clms Page number 10>
lequel il existait entre eux un champ à dispersion d'une inten- sité telle que la tension entre les points 15 et 16 s'élevait à 57 V, il ne se produisait aucune variation appréciable dans le fonctionnement du dispositif.
L'utilisation de l'invention n'est naturellement pas limitée au mode de réalisation donné à titre d'exemple. Ainsi, par exemple, la bobine de réactance 9 peut être omise. Au lieu de cette bobine on peut utiliser, par exemple, un condensateur, auquel cas le condensateur 14 est remplacé par une bobine de réactance. Cette dernière bobine peut être calculée, avec l'uti- lisation d'une forte saturation, de telle façon que, avant l'al- lumage du tube et en coopération avec le condensateur qui rempla- ce l'élément 9, elle bascule dans un état de forte intensité de courant et quitte cet état au cours du fonctionnement du tube.
De plus, l'invention peut aussi être avantageusement utilisée pour éviter plus d'un point de jonction. C'est le cas, par exemple, si, entre l'organe 6 et l'interrupteur 11, il se trouve une bobine de réactance qui correspond à la bobine de réactance 8 et qui est munie dans ce cas d'un enroulement auxi- liaire intercalé entre l'organe 7 et le condensateur 14.
Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les ponts conducteurs incorporés au montage en série des éléments auxili- aires sont constitués par les électrodes 2 et'3. Le tube à dé- charge peut aussi comporter deux électrodes principales, auquel cas une électrode auxiliaire est disposée @@ voisinage de cha- que électrode principale. Les électrodes principales sont re- liées dans ce cas respectivement aux organes d'alimentation 4 et 6 tandis que les électrodes auxiliaires sont reliées respec- tivement aux organes dalimentation 5 et 7. Lorsque le disposi- tif est mis en service, il se produit des décharges auxiliaires entre chaque électrode principale et l'électrode auxiliaire voi- sine.
Ces décharges auxiliaires, qui chauffent les électr@des
<Desc/Clms Page number 11>
principales, se trouvent en série avec les éléments auxiliaires et constituent les ponts conducteurs dont il s'agit ci-dessus.
Si le tube à décharge ne se trouve pas dans ses douilles, le circuit est constamment interrompu dans ce cas également.
L'invention peut aussi être utilisée si le tube à dé- charge comporte deux électrodes qui ne sont pas chauffées avant l'amorçage de la décharge. Dans ce cas, les ponts conducteurs respectivement entre les organes 4,5 et 6,7 peuvent être consti- tués, par exemple, par deux conducteurs prévus dans les culots du tube à décharges.