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Dispositif de réglage de l'alimentation d'un circuit électrique par une source de courant alternatif, notamment pour régler l'in- tensité lumineuse de tubes à décharge.
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La présente invention a pour objet un dispositif de réglage de l'alimentation d'un circuit électrique par une source de courant alternatif, notamment pour régler l'inten- sité lumineuse de tubes à décharge.
Les tubes à gaz ionisé sont appelés à jouer un rôle de plus en plus important dans l'éclairage de demain. On s'est intéressé très tôt au réglage de l'intensité lumineuse de ces tubes. Malheureusement, l'éclairement n'est que peu ou pas fonction de l'intensité du courant traversant le tube et on ne peut procéder par réglage du courant de même qu'avec les lampes à incan descence. D'autre part, le tube ne s'amorce qu'à partir d'une certaine tension VI et il se désamorce en- dessous d'une autre tension V2, inférieure à VI. Un réglage basé sur une modification de la tension présenterait donc une plage d'intensités lumineuses assez réduite.
En effet, si l'on admet que la tension crête fournie par la source soit de très peu supérieure à la tension d'allumage V1 du tube, celui-ci s'allumera juste avant le maximum de chaque alternance et s'é- teindra sitôt que la tension instantanée deviendra plus petite que V2. Comme d'une part, la différence entre VI et V2 repré- sente une fraction appréciable de la tension Vl et que, d'autre part, afin d'assurer l'allumage régulier du tube, on ne peut régler la tension à une valeur trop voisine de V1. le courant traversera le tube pendant une fraction appréciable de chaque alternance.
Dans des installations de théâtre, de cinéma, et d'autres lieux publics, l'éclairage par tubes à gaz ionisé offre des pos- sibilités très intéressantes. Il est économique, rend possible l'obtention d'une lumière très semblable à la lumière naturelle et permet des effets de lumière très variés et intéressants.
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Dans de telles installations, et pour l'obtention d'effets d'é- clairage progressifs et variés, il est très désirable de pou- voir régler l'intensité lumineuse de ces tubes.
La présente invention vise à fournir un dispositif effi- cace pour le réglage de l'alimentation d'un circuit électrique et permettant de faire varier l'intensité lumineuse de tubes a gaz ionisé dans de grandes proportions. Dans ce but, le dispo- sitif de réglage objet de l'invention comprend, en série avec le circuit et pour chaque phase que comprend la source, au moins deux triodes branchées en opposition, la cathode de cha- cune étant reliée à l'anode de l'autre, chacune de ces triodes étant commandée par une tension alternative de commande obtenue à partir de la source et appliquée entre sa grille et sa cathode.
Ce dispositif comprend également des moyens pour régler la ten- sion alternative de commande pour rendre chacune des dites tri- odes conductrice durant une fraction réglable de l'alternance positive de la tension appliquée par la source à son anode.
Dans ce dispositif, les dits moyens sont disposés de façon telle que la valeur de crête de la tension appliquée au circuit électrique reste au moins égale à la valeur de crête appliquée à ce circuit lorsque les triodes sont alternativement conduc- trices, chacune pendant une demi-alternance au moins.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples non limi- tatifs, deux formes d'exécution du dispositif objet de l'inven- tion.
La figure 1 est un diagramme explicatif.
La figure 2 est le schéma électrique d'une partie de la première forme d'exécution.
La figure 3 est le schéma de moyens utilisés conjointement avec ceux selon figure 2.
La figure 4 montre une variante des moyens selon figure 3.
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La figure 5 montre le schéma des connexions de la deu- xième forme d'exécution.
La figure 6 montre une variante d'un détail de cette se- conde forme d'exécution.
Dans la figure 1, la sinusoïde représente une période de la tension fournie par la source d'alimentation. Comme on voit, la tension de crête fournie par cette source est notable- ment supérieure à VI et à V2 Les parties hachurées du dessin correspondent au temps de passage du courant à travers le tube à décharge, dans deux cas de réglage différents, ce réglage é- tant effectué à l'aide de la première forme d'exécution du dis- positif. Dans la figure 2, la source 1 d'alimentation en cou- rant alternatif est reliée au circuit d'utilisation 2 à travers deux triodes à vide 3 branchées en opposition. Les circuits grille-cathode de ces triodes sont branchés chacun à un enroule- ment secondaire d'un transformateur 4 dont le primaire est ali- menté par le secondaire d'un transformateur intermédiaire 5.
Le circuit primaire de ce transformateur 5 est relié à la sour- ce d'alimentation à travers un tube au néon 6 branché en série avec une résistance 7, l'ensemble du tube au néon et de larésis- tanoe étant shunté par un condensateur 9. Le primaire du trans- formateur 5 est shunté par une résistance 8. Ce circuit pri- maire est relié à la source d'alimentation par l'intermédiaire de moyens tels que ceux représentés sur figure 3 et, permettant de régler la tension aux bornes de l'ensemble formé par le pri- maire du transformateur 5, le tube au néon 6 et la résistance 7 shuntée par le condensateur 9.
Le fonctionnement du dispositif selon fig. 2 et 3 est le suivant:
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les triodes 3 ne laissent normalement passer aucun courant.
Lorsque la tension appliquée au primaire du transformateur 5 dépasse une certaine valeur, le tube au néon 6 s'allume pendant une fraction réglable de chaque alternance, laissant ainsi passer un courant à travers le primaire du transforma- teur. On obtient ainsi un signal de commande ayant la forme d'une impulsion approximativement rectangulaire et de largeur, c'est-à-dire de durée, variable. Cette impulsion est appliquée au circuit de grille des triodes par l'intermédiaire des trans- formateurs 4 et 5 qui déphasent chacun la dite impulsion de 90 environ, si bien que cette impulsion parvient aux dites grilles à l'instant où l'anode est portée, par la source, à un potentiel positif par rapport à la cathode de chaque triode.
Si le branchement des enroulements des transformateurs 4 et 5 est correct, la grille de chaque triode reçoit une impulsion positive au moment où l'anode de cette triode est également po- sitive. Chacune de ces triodes est ainsi rendue conductrice durant une fraction réglable de l'alternance positive de la tension appliquée a son anode, cette fraction comprenant l'ins- tant auquel la dite tension d'anode passe par sa valeur de crête, et non conductrice durant le reste de ladite alternance positive.
On voit donc que ce dispositif permet d'obtenir un réglage de la durée du courant traversant le circuit d'utilisation analo- gue à celui représenté au diagramme de la figure 1 et que, en particulier, on pourra régler dans de grandes proportions l'in- tensité lumineuse de tubes à décharge branchés dans le circuit d'utilisation.
La figure 3 représente les moyens utilisés de préférence pour faire varier la tension aux bornes du circuit primaire du transformateur 5 comprenant le tube au néon 6 et la résistance 7.
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Dans cette figure, on voit que ce réglage est effectué à l'aide d'un potentiomètre 10 branché aux bornes de la source et alimen- tant le dit circuit du primaire du transformateur 5.
La figure 4 indique également des moyens pour régler la durée pendant laquelle chacune des triodes est rendue conduc- trice. Ces moyens de réglage sont constitués par une résistance 11 reliée en série entre le secondaire du transformateur 5 et le transformateur 4. A l'aide de cette résistance, on agit sur l'amplitude et également sur la phase de l'impulsion de commande transmise par le transformateur 4 aux circuits de grille des triodes 3. Il est évident que si la phase de l'impulsion est par exemple retardée, par rapport à la phase de la tension four- nie par la source et appliquée entre l'anode et la cathode d'une des triodes, la durée pendant laquelle cette triode est rendue oonductrice par la dite impulsion, est réduite.
En effet, si l'impulsion se prolonge lorsque le potentiel d'anode est tombé en-dessous d'une certaine valeur, cette partie de l'impulsion n'a plus d'effet et la triode cesse d'être conductrice avant même que l'impulsion soit terminée.
La figure 5 représente une forme d'exécution du disposi- tif objet de l'invention dans laquelle on utilise des triodes à gaz, ou thyratrons, qui permettent d'obtenir une commande et un réglage très efficaces. Ces thyratrons peuvent être rendus conducteurs à n'importe quel instant de l'alternance positive qui est appliquée entre leur anode et leur cathode, et ils res- tent conducteurs jusqu'au moment où le potentiel d'anode par rapport à la cathode tombe au-dessous d'une faible valeur qu'on nomme la tension d'arc du thyratron et qui est une tension dé- terminée pour chaque type de tube à gaz.
Dans la figure 5, les circuits de grille des thyratrons 3 comprennent chacun une
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connexion 16 reliant la grille au point commun d'une résistance 13 et d'une impédance réactive 12 branchées en série et ali- mentées par un secondaire 14 du transformateur de commande 4, dont le primaire est relié à la source d'alimentation. Une prise médiane de cet enroulement secondaire 14 est reliée à la cathode du même tube. Les grilles des thyratrons reçoivent donc une tension alternative de forme sinusoïdale qui leur est appliquée par l'intermédiaire d'un pont déphaseur formé par le secondaire 14, la résistance 13 et le condensateur 12.
Chacun des tubes laisse passer du courant pendant ure période débutant, pour chaque alternance, à un instant réglable (selon la phase de la tension appliquée à la grille, par rapport à la phase de la tension appliquée à l'anode) et se terminant lorsque la tension entre l'anode et la cathode de ce tube devient plus faible que sa tension d'arc. Pour régler la phase de la tension de grille, on fait varier la résistance 13. On pourrait également utiliser un pont déphaseur unique branché dans le circuit du primaire du transformateur 4. Les condensateurs 12 pourraient également être remplacés par des self-inductances; il faudrait alors croiser les connexions du primaire ou des secondaires du transformateur 4.
Les en- roulements 15 du transformateur 4 sont destinés à alimenter les circuits de chauffage respectifs des tubes 3 ; l'on alimente ces circuits par l'intermédiaire du transformateur 4, il est préférable d'utiliser deux ponts déphaseurs séparés, puisque ce transformateur est chargé par les dits circuits de chauffage .
La figure 6 se rapporte à une variante. Dans cette figure, la connexion de grille 16 aboutit au point commun d'une impédance 12 et d'une résistance 13, reliées en série
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aux bornes d'un secondaire 14 du transformateur 4. La prise médiane de cet enroulement 14 est reliée au curseur d'un poten- tiomètre 17 branché aux bornes d'une source de tension conti- nue de polarisation dont le pôle positif est relié à la cathode du tube commandé. Ce tube est donc polarisé négativement par la dite source de tension continue et, en réglant le cur- seur du potentiomètre 17, on modifie la tension de grille de oe tube en ajoutant à une tension alternative de grille de phase constante une tension continue réglable. Il est clair qu'on peut également régler l'instant d'amorçage de chacun des tubes 3 en polarisant ainsi ces tubes.
Ce dispositif a cependant l'inconvénient de nécessiter une source de tension continue indépendante pour chaque tube.
Dans le cas des fig. 5 et 6, lorsque le circuit d'u- tilisation est constitué par des tubes à décharge, on branche- ra ceux-ci aux bornes 2 par l'intermédiaire d'un transforma- teur, de préférence un transformateur élévateur de tension, permettant éventuellement de brancher en série plusieurs tubes à décharge. Au moment où chacun des thyratrons s'amorce, une impulsion de courant de front extrêmement raide traverse le primaire de ce transformateur, de sorte que la tension secon- daire à l'instant de l'amorçage est toujours suffisante pour provoquer l'amorçage des tubes à décharge. On pourra donc, avec cette forme d'exécution du dispositif également, régler l'intensité lumineuse de tubes à décharge dans des proportions considérables, et pratiquement jusqu'à leur extinction.
On peut disposer et dimensionner les circuits de commande, agissant sur les grilles des triodes à gaz, de fa- çon telle que le temps d'ionisation des dites triodes à gaz diminue lorsque la tension de crête appliquée à l'anode de
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l'une quelconque des triodes pendant la partie de l'alternance durant laquelle cette triode est conductrice diminue. Ainsi, le secondaire du transformateur fournit au tube à décharge lumineuse une tension de crête supérieure à sa tension d'al- lumage, si brève que soit chaque impulsion de courant fourni au primaire du transformateur par l'une quelconque des triodes.
REVENCIAITOLS
1) Dispositif de réglage de l'alimentation d'un circuit électrique par une source de courant alternatif, no- tamment pour régler l'intensité lumineuse de tubes à décharge, caractérisé en ce qu'il comprend, en série avec le circuit et pour chaque phase que comprend la source, au moins deux triodes branchées en opposition, la cathode de chacune étant reliée à l'anode de l'autre, chacune de ces triodes étant commandée par une tension alternative de commande obtenue à partir de la source et appliquée entre sa grille et sa ca- thode, et des moyens pour régler la tension alternative de commande pour rendre chacune des dites triodes conductrice durant une fraction réglable de l'alternance positive de la tension appliquée par la source à son anode de façon telle,
que la valeur de crête de la tension appliquée au circuit é- lectrique reste au moins égale à la valeur de crête appliquée à ce circuit lorsque les triodes sont alternativement conduc- trices, chacune pendant une demi-alternance au moins.
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Device for regulating the supply of an electric circuit by an alternating current source, in particular for regulating the luminous intensity of discharge tubes.
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The present invention relates to a device for regulating the power supply of an electric circuit by an alternating current source, in particular for regulating the light intensity of discharge tubes.
Ionized gas tubes are expected to play an increasingly important role in the lighting of tomorrow. We were interested very early on in adjusting the light intensity of these tubes. Unfortunately, the illumination is only little or not a function of the intensity of the current passing through the tube and one cannot proceed by adjustment of the current as with incandescent lamps. On the other hand, the tube only starts up from a certain voltage VI and it deactivates below another voltage V2, lower than VI. An adjustment based on a modification of the voltage would therefore present a fairly small range of light intensities.
Indeed, if we admit that the peak voltage supplied by the source is very little higher than the ignition voltage V1 of the tube, the latter will ignite just before the maximum of each half-wave and will go out. as soon as the instantaneous voltage will become smaller than V2. As on the one hand, the difference between VI and V2 represents an appreciable fraction of the voltage Vl and that, on the other hand, in order to ensure the regular ignition of the tube, the voltage cannot be adjusted to a value too close to V1. the current will flow through the tube for an appreciable fraction of each half-wave.
In theaters, cinemas, and other public places, lighting with ionized gas tubes offers very interesting possibilities. It is economical, makes it possible to obtain a light very similar to natural light and allows very varied and interesting lighting effects.
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In such installations, and for obtaining progressive and varied lighting effects, it is very desirable to be able to adjust the light intensity of these tubes.
The present invention aims to provide an efficient device for regulating the power supply of an electric circuit and for varying the light intensity of ionized gas tubes in large proportions. For this purpose, the adjustment device which is the subject of the invention comprises, in series with the circuit and for each phase that the source comprises, at least two triodes connected in opposition, the cathode of each being connected to the source. anode on the other, each of these triodes being controlled by an AC control voltage obtained from the source and applied between its gate and its cathode.
This device also comprises means for adjusting the alternating control voltage to make each of said triodes conductive during an adjustable fraction of the positive half-wave of the voltage applied by the source to its anode.
In this device, said means are arranged in such a way that the peak value of the voltage applied to the electric circuit remains at least equal to the peak value applied to this circuit when the triodes are alternately conducting, each for half a year. -alternation at least.
The appended drawing represents, by way of non-limiting examples, two embodiments of the device which is the subject of the invention.
Figure 1 is an explanatory diagram.
FIG. 2 is the electrical diagram of part of the first embodiment.
Figure 3 is the diagram of means used in conjunction with those according to Figure 2.
Figure 4 shows a variant of the means according to figure 3.
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Figure 5 shows the circuit diagram of the second embodiment.
FIG. 6 shows a variant of a detail of this second embodiment.
In Figure 1, the sine wave represents a period of the voltage supplied by the power source. As can be seen, the peak voltage supplied by this source is appreciably higher than VI and V2 The hatched parts of the drawing correspond to the time of passage of the current through the discharge tube, in two different cases of setting, this setting being carried out using the first embodiment of the device. In FIG. 2, the AC power supply source 1 is connected to the utilization circuit 2 through two vacuum triodes 3 connected in opposition. The grid-cathode circuits of these triodes are each connected to a secondary winding of a transformer 4, the primary of which is supplied by the secondary of an intermediate transformer 5.
The primary circuit of this transformer 5 is connected to the supply source through a neon tube 6 connected in series with a resistor 7, the whole of the neon tube and the resistor being shunted by a capacitor 9 The primary of transformer 5 is shunted by a resistor 8. This primary circuit is connected to the power source by means such as those shown in FIG. 3 and, making it possible to adjust the voltage at the terminals. of the assembly formed by the primary of the transformer 5, the neon tube 6 and the resistor 7 shunted by the capacitor 9.
The operation of the device according to fig. 2 and 3 is as follows:
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the triodes 3 normally do not let any current flow.
When the voltage applied to the primary of the transformer 5 exceeds a certain value, the neon tube 6 lights up for an adjustable fraction of each half-wave, thus allowing a current to flow through the primary of the transformer. A control signal is thus obtained in the form of an approximately rectangular pulse and of variable width, that is to say of duration. This pulse is applied to the gate circuit of the triodes by means of transformers 4 and 5 which each phase shift said pulse by approximately 90, so that this pulse reaches said gates at the instant when the anode is carried. , by the source, at a positive potential with respect to the cathode of each triode.
If the connection of the windings of transformers 4 and 5 is correct, the gate of each triode receives a positive pulse when the anode of this triode is also positive. Each of these triodes is thus made conductive during an adjustable fraction of the positive half-wave of the voltage applied to its anode, this fraction comprising the time at which said anode voltage passes through its peak value, and non-conductive. during the remainder of said positive half-wave.
It can therefore be seen that this device makes it possible to obtain an adjustment of the duration of the current flowing through the utilization circuit analogous to that shown in the diagram of FIG. 1 and that, in particular, the luminous intensity of discharge tubes connected in the user circuit.
FIG. 3 represents the means preferably used to vary the voltage across the terminals of the primary circuit of transformer 5 comprising neon tube 6 and resistor 7.
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In this figure, it can be seen that this adjustment is carried out using a potentiometer 10 connected to the terminals of the source and supplying the said primary circuit of the transformer 5.
FIG. 4 also indicates means for adjusting the duration during which each of the triodes is made conductive. These adjustment means are constituted by a resistor 11 connected in series between the secondary of transformer 5 and transformer 4. Using this resistor, action is taken on the amplitude and also on the phase of the transmitted control pulse. by the transformer 4 to the gate circuits of the triodes 3. It is obvious that if the phase of the pulse is for example delayed, with respect to the phase of the voltage supplied by the source and applied between the anode and the cathode of one of the triodes, the time during which this triode is made conductive by said pulse, is reduced.
Indeed, if the pulse continues when the anode potential has fallen below a certain value, this part of the pulse no longer has any effect and the triode ceases to be conducting even before the impulse is terminated.
FIG. 5 represents an embodiment of the device which is the subject of the invention in which gas triodes, or thyratrons, are used, which make it possible to obtain very efficient control and adjustment. These thyratrons can be made conductive at any time during the positive half-wave which is applied between their anode and their cathode, and they remain conductive until the time when the anode potential with respect to the cathode drops to the point. below a low value called the thyratron arc voltage and which is a voltage determined for each type of gas tube.
In figure 5, the grid circuits of thyratrons 3 each include a
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connection 16 connecting the grid to the common point of a resistor 13 and a reactive impedance 12 connected in series and supplied by a secondary 14 of the control transformer 4, the primary of which is connected to the power source. A middle tap of this secondary winding 14 is connected to the cathode of the same tube. The gates of the thyratrons therefore receive an alternating voltage of sinusoidal form which is applied to them via a phase-shifting bridge formed by the secondary 14, the resistor 13 and the capacitor 12.
Each of the tubes lets current pass during a period starting, for each half-wave, at an adjustable instant (according to the phase of the voltage applied to the grid, with respect to the phase of the voltage applied to the anode) and ending when the voltage between the anode and the cathode of this tube becomes lower than its arc voltage. To adjust the phase of the gate voltage, the resistor 13 is varied. A single phase-shifting bridge connected to the primary circuit of transformer 4 could also be used. The capacitors 12 could also be replaced by self-inductors; it would then be necessary to cross the connections of the primary or the secondary of transformer 4.
The windings 15 of the transformer 4 are intended to supply the respective heating circuits of the tubes 3; these circuits are supplied via transformer 4, it is preferable to use two separate phase-shifting bridges, since this transformer is loaded by said heating circuits.
Figure 6 relates to a variant. In this figure, the gate connection 16 ends at the common point of an impedance 12 and a resistor 13, connected in series
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at the terminals of a secondary 14 of transformer 4. The middle tap of this winding 14 is connected to the cursor of a potentiometer 17 connected to the terminals of a direct polarization voltage source whose positive pole is connected to the cathode of the controlled tube. This tube is therefore negatively biased by said DC voltage source and, by adjusting the slider of potentiometer 17, the tube gate voltage is modified by adding an adjustable DC voltage to an AC grid voltage of constant phase. It is clear that the ignition instant of each of the tubes 3 can also be adjusted by thus polarizing these tubes.
However, this device has the drawback of requiring an independent direct voltage source for each tube.
In the case of fig. 5 and 6, when the user circuit consists of discharge tubes, these are connected to terminals 2 by means of a transformer, preferably a step-up transformer, allowing possibly to connect several discharge tubes in series. As each of the thyratrons initiates, an extremely steep edge current pulse passes through the primary of that transformer, so that the secondary voltage at the instant of ignition is still sufficient to cause the ignition of the. discharge tubes. It is therefore possible, with this embodiment of the device also, to adjust the light intensity of discharge tubes in considerable proportions, and practically until they are extinguished.
It is possible to arrange and size the control circuits, acting on the gates of the gas triodes, in such a way that the ionization time of said gas triodes decreases when the peak voltage applied to the anode of gas.
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any one of the triodes during the part of the half-wave during which this triode is conducting decreases. Thus, the transformer secondary supplies the light discharge tube with a peak voltage greater than its ignition voltage, however short each current pulse is supplied to the transformer primary by any of the triodes.
REVENCIAITOLS
1) Device for regulating the supply of an electric circuit by an alternating current source, in particular for regulating the luminous intensity of discharge tubes, characterized in that it comprises, in series with the circuit and for each phase that the source comprises, at least two triodes connected in opposition, the cathode of each being connected to the anode of the other, each of these triodes being controlled by an alternating control voltage obtained from the source and applied between its gate and its cathode, and means for adjusting the AC control voltage to make each of said triodes conductive during an adjustable fraction of the positive half-wave of the voltage applied by the source to its anode in such a way,
that the peak value of the voltage applied to the electric circuit remains at least equal to the peak value applied to this circuit when the triodes are alternately conducting, each for at least one half-cycle.