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,DISPOSITIF DE COMMANDE ;DES TUBES A DECHARGE ELECTRIQUE.
La présente invention concerne les dispositifs de commande des tubes à décharge électrique et en particulier un dispositif qui permet de faire varier l'intensité lumineuse d'un ou plusieurs tubes, de sorte qu'on peut faire diminuer à volonté l'éclairage normal ou "en grand" et réaliser ainsi une économie d'énergie électrique.
Suivant l'invention, le transformateur du dispositif de comman- de des tubes à décharge électrique qui en fait varier l'intensité lumineuse et dont l'enroulement secondaire est disposé de fagon à fournir le courant de décharge, comporte un circuit primaire dont on peut faire varier la réac- tance inductive pour faire varier ainsi la quantité d'énergie disponible dans l'enroulement secondaire du transformateur et par suite l'intensité lumineuse du ou des tubes, de sorte que la variation de la réactance induc- tive s'accompagne d'une variation de la capacitance dans le circuit primai- re et qu'on obtient ainsi les corrections qui conviennent du facteur de puissance.
L'invention est facile à comprendre d'après la description don- née ci-après de deux formes de construction, faite avec les dessins ci-joints à l'appui, sur lesquels
La fig. 1 est une élévation de face d'un mécanisme de commuta- tion; la fige 2 est une vue en plan d'un panneau à utiliser avec le mécanisme de commutation de la figo 1; la fig. 3 est une vue en plan partielle, à plus grande échelle, correspondant à la fige 1; la fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fige 3;
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la fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig. 3; la fig. 6 est une coupe horizontale partielle suivant la ligne VI-VI de la fig. 1; la fig. 7 est une vue en plan partielle, à plus grande échelle, de la fig. 1;
la fig. 8 est un diagramme des connexions correspondant au mé- canisme de commutation; la fig. 9 représente sous forme schématique le fonctionnement du mécanisme de commutation et la fig. 10 représente sous forme schématique une seconde forme de construction.
Si l'on considère d'abord le diagramme de connexion de la fig.
8, on voit que les bornes 1 de la ligne d'alimentation sont connectées à des conducteurs 2 et 3. Des bornes de sortie 4 sont destinées à alimenter l'enroulement primaire d'un transformateur, non représenté. L'enroulement secondaire du transformateur est connecté de façon à alimenter en énergie électrique des tubes luminescents à décharge électrique du type à cathode froide. Une extrémité d'une bobine de self 5 à prises de courant est connec- tée par un conducteur 6 avec l'une des bornes 4. La prise de courant 7 est connectée à une borne 8, de même que les prises de courant 9 et 10 sont connectées respectivement à des bornes 11 et 12. Le conducteur 2 est connec- té à des condensateurs 13,14, 15 et 16, qui sont connectés respectivement à des bornes 17, 18, 19 et 20.
Le conducteur 3 part d'une des bornes 1 et aboutit à une borne 21 et est également connecté en parallèle avec des-bor- nes 22,23 et 24. Le conducteur 6 est connecté à une borne 25.
Chacun des quatre groupes de trois bornes tels que le groupe 17, 21 et 25 est connecté à deux interrupteurs à mercure 26 et 27, 28 et 29, 30 et 31, 32 et 33. Tous les interrupteurs à mercure sont représentés sur la fig. 8 schématique dans leur position d'ouvertureo Dans cette position, le conducteur 3 est effectivement interrompu en ce qui concerne sa connexion avec la borne de sortie 4 et par suite aucun courant ne peut passer. Si on connecte une source de courant alternatif approprié avec les bornes 1 et si on fait basculer l'interrupteur à mercure 33 de façon à le fermer, il s'établit un circuit partant du conducteur 3, passant par la borne 24, l'in- terrupteur 33, la borne 12 et aboutissant à une extrémité de l'enroulement de la bobine de self 5 dont l'autre extrémité est connectée au conducteur 6.
Si l'enroulement primaire du transformateur est connecté aux bornes 4, le courant passe dans cet enroulement et la totalité de la réactance inductive de la bobine de self 5 agit dans le circuit de façon à réduire l'intensité du courant de sortie disponible entre les bornes 4. Etant donné que la char- ge est principalement inductive, du fait qu'elle se compose de l'enroulement de la bobine de self 5 et de l'enroulement primaire du transformateur connec- té entre les bornes 4, il est nécessaire de faire subir une correction au facteur de puissance et ce résultat est obtenu par l'emploi sélectif des condensateurs 13, 14, 15 et 16. La fermeture de l'interrupteur 33 provoque automatiquement la fermeture de l'interrupteur 32 et par suite le condensa- teur 16 est connecté en parallèle avec les bornes d'alimentation 1.
L'éner- gie électrique disponible aux bornes de sortie 4 est réduite et la correc- tion du facteur de puissance qui convient est effectuée par le condensateur 16. Si l'on ferme maintenant l'interrupteur 31, il en résulte que l'inter- rupteur 30 se ferme en même temps que l'interrupteur 33 s'ouvre, tandis que l'interrupteur 32 reste fermé. Dans ces conditions la portion de l'enroule- ment de la bobine de self 5 qui se trouve entre les'prises de courant 9 et 10 ne fait plus partie du circuit, tandis que les condensateurs 15 et 16 de correction du facteur de puissance sont connectés en parallèle. Etant donné qu'une portion seulement de l'enroulement de la bobine de self 5 fait par- tie du circuit des bornes de sortie, la quantité d'énergie disponible aux bornes de sortie 4 augmente en conséquence.
La correction qui convient du facteur de puissance est effectuée par le condensateur en parallèle 15 con- necté en supplément.
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De la même manière, si on ferme l'interrupteur 29, l'interrup- teur 28 se ferme en même temps que les interrupteurs 31 et 33 s'ouvrent, tandis que les interrupteurs 30 et 32 restent fermés. Il en résulte que la portion de l'enroulement de la bobine de self qui se trouve entre les pri- ses de courant 7 et 10 ne fait plus partie du circuit, tandis que les con- densateurs 14,15 et 16 sont tous connectés en parallèle avec la ligne d'a- limentation. Enfin, si on ferme l'interrupteur 27, l'interrupteur 26 se fer- me en même temps, tandis que les interrupteurs 29, 31 et 33, s'ouvrent, les interrupteurs 28, 30 et 32 restant fermés. Par suite, tous les condensateurs 13, 14, 15 et 16 sont connectés en parallèle avec les bornes 1 de la ligne d'alimentation, tandis que la totalité de l'enroulement de la bobine de self 5 est supprimée du circuit.
Cette situation correspond à la quantité d'éner- gie maximum disponible aux bornes 4.
Le mécanisme de commutation qui permet d'arriver au résultat dé- crit à propos de la fig. 8 est décrit ci-après. Le mécanisme de commutation peut être considéré comme étant monté dans un coffret 40. Le couvercle du coffret 40 est enlevé sur la fig. 1 et est représenté à plus petite échelle sur la fig. 2. Le couvercle a la forme d'un panneau 41 percé d'une rangée de cinq trous. On voit sur la fig. 2 que chacun de ces trous est accompagné d'une inscription et que ces inscriptions sont de préférence gravées sur le panneau. Cinq boutons poussoirs 42, 43,44, 45 et 46 font saillie à travers les trous du panneau 41. Deux des interrupteurs à mercure 26 à 33 décrits ci-dessus correspondent à chacun des boutons poussoirs, à l'exception du bouton 46.
Les boutons poussoirs, à l'exception du bouton 46, sont disposés sensiblement de la même manière et par suite il suffit d'en décrire un seul en détail. Ce bouton poussoir comporte une tige 47, fige 7, qui coulisse à travers deux éléments longitudinaux espacés, fixes, 48 et 49. La tige s'é- largit de façon à former une portion de corps 50 combinée avec un tampon 51 qui amortit le contact entre une extrémité de la portion de corps 50 et l'é- lément longitudinal 49. Un ressort 52 s'applique contre l'élément longitu- dinal 48 et contre la portion de corps 50, en tendant ainsi à maintenir le bouton en dehors lorsqu'on n'appuie pas sur lui. Un côté de la portion de corps 50 comporte un appendice 53 qui se prolonge par une encoche 54. Un é- lément 55, mobile dans le sens longitudinal, est percé d'un trou dans lequel passe la portion de corps 50.
L'élément 55, mobile dans le sens longitudinal, est poussé de droite à gauche, fige 6, par une lame de ressort 56 qui s'ap- plique contre lui. On voit donc que si l'on pousse le bouton de la fig. 7 à l'encontre de l'action du ressort 52, l'appendice 53 pénètre d'abord dans le trou de l'élément mobile 55 qu'il pousse ainsi de gauche à droite jusqu'au moment où il rencontre l'encoche 54, dans laquelle il pénètre, ce qui empê- che le bouton de revenir en arrière sous l'action du ressort 52.
Chacun des boutons 42 à 45 comporte une portion de corps 50 de même forme et vient au contact de l'élément 55 mobile dans le sens longitu- dinal. Si l'on suppose que le bouton 42 a été abaissé, l'élément 55 est poussé de gauche à droite et le bouton 42 est maintenu en position abaissée, Si l'on appuie maintenant sur le bouton 43, l'appendice 53 de la portion de corps du bouton 43 pénètre dans le trou qui lui correspond de l'élément mo- bile 55 et y passe librement, jusqu'à ce qu'il commence à provoquer le mou- vement de l'élément 55 vers la droite,de sorte que l'élément 55 dégage l'en- coche du bouton 42 antérieurement abaissée Par suite, en abaissant à fond le bouton 43, l'élément mobile 55 est poussé vers la droite de façon dé- bloquer temporairement le bouton 42 antérieurement abaissé,
qui revient aus- sitôt dans sa position normale sous l'action de son ressort 52, tandis que l'élément 55 est retenu encore une fois dans une encoche 54, mais qui est celle correspondant au bouton 43. On voit donc que si l'on abaisse un des boutons 42 à 45, lorsqu'on appuie sur un autre bouton quelconque, le premier bouton abaissé se débloque, le dernier bouton abaissé restant toujours en position abaisséeo Le bouton 46 a pour but de débloquer l'un quelconque des boutons qui a été abaissée Le bouton 46, fig. 6, comporte une portion de corps 60 sur laquelle est formé un appendice 61 qui ne comporte pas d'enco- che.
Un ressort 62 pousse en permanence le bouton 46 dans sa position nor- male et lorsqu'on appuie sur le bouton à l'encontre de l'action de ce ressort,
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l'appendice 61 a simplement pour effet de pousser l'élément 55 vers la droi- te, en dégageant ainsi les encoches 54 des autres boutons dans lesquelles l'élément 55 a éventuellement pénétréo Le bouton 46 sert donc à dégager l'un quelconque des autres boutons et par suite porte l'inscription "ouvert"o
Un arbre 64, figo 1, disposé au-dessous des boutons-poussoirs, sert à supporter à oscillation les supports des interrupteurs à mercure 26 à 33. Deux types de supports sont employés, dont l'un est représenté sur la figo 4 et l'autre sur la figo 5. Celui de la figo 4 sert à supporter les interrupteurs à mercure 27, 29, 31 et 33.
La figo 4 indique aussi la manière dont est disposé l'interrupteur à mercure 31. Cet interrupteur correspond au bouton-poussoir 43 et le support consiste en principe en deux éléments de suspension 65 qui supportent une plate-forme 66 comportant des agrafes à ressort 67 de support de l'interrupteur à mercure 31. Les deux contacts de l'interrupteur 31 sont connectés aux bornes 11 et 23 suivant les indi- cations de la fig. 8. L'extrémité de la plate-forme 66 éloignée du bouton- poussoir 43 comporte un prolongement en forme de bande 68 qui passe à tra- vers une ouverture 69 percée dans l'extrémité de la portion de corps 50, figo 7. Une cheville 70, passant transversalement dans l'extrémité du pro- longement 68, empêche ce prolongement de sortir du trou 69.
On voit que dans la position du mécanisme de la fige 4, l'interrupteur 31 est ouvert, tandis que si l'on pousse le bouton 43, le prolongement 68 subit une pous- sée, en permettant à la plate-forme 66 d'osciller dans le sens des aiguil- les d'une montre autour de son arbre d'oscillation 64, jusqu'à ce que l'in- terrupteur 31 soit fermé. Un bras latéral 71 est fixé sur la plate-forme 66 et passe par dessus la plate-forme adjacente 72, figo 3. La plate-forme 72 est de l'autre type représenté sur la fig. 5 et comporte des bras de sus- pension 73 qui la supportent à oscillation sur l'arbre 64. L'interrupteur à mercure 30 est supporté par la plate-forme de support 72 qui comporte un oeillet 74 dans lequel s'attache une extrémité d'un ressort 75.
L'autre ex- trémité du ressort 75 est fixée sur l'élément longitudinal fixe 480 Le bras latéral 71 de la plate-forme 66 s'applique contre la plate-forme 72 et trans- met à la plate-forme 66 un mouvement de levée sous l'action du ressort 75, qui par suite maintient normalement l'interrupteur à mercure 30 dans la po- sition "ouverte" représentée à la figo 5, et de même l'interrupteur à mer- cure 31 dans la position "ouverte" de la fig. 4. Lorsque l'interrupteur 31 vient en position de fermeture sous l'effet de la poussée exercée sur le bouton 43,on voit que le bras 71 provoque le mouvement de la plate-forme 72 de façon à fermer en même temps l'interrupteur 30. Un bras latéral 76 en forme d'U est fixé sur la plate-forme 72 et l'autre extrémité du bras 76 vient se placer au-dessous d'une autre plate-forme 77 qui est la même que la plate-forme 72.
Le bras 76 passe devant la plate-forme intermédiaire 78, fig. 30 Par suite, en poussant le bouton 43, on ferme directement l'inter- rupteur 31 et indirectement l'interrupteur 30, ainsi que l'interrupteur correspondant à la plate-forme 77, c'est-à-dire l'interrupteur 32.
La disposition des interrupteurs 30 et 31 peut être considérée comme typique et celle des autres paires d'interrupteurs est la même. Si l'on choisit convenablement les valeurs des éléments du circuit, lorsque le mécanisme de commutation décrit ci-dessus sert à régler la quantité de lu- mière émise par les tubes à décharge électrique, en appuyant sur le bouton 45, on réalise l'éclairage en grand. En fait, lorsqu'on appuie sur le bou- ton 45, on ferme directement l'interrupteur 27, en supprimant du circuit la totalité de l'enroulement de la bobine de self 5,tandis que grâce à l'ac- couplement du mécanisme de commutation, les interrupteurs 26, 28, 30 et 32 se fermente Par suite, le facteur de puissance se règle à la valeur qui con- vient à l'égard de la quantité d'énergie maximum disponible aux bornes de sortie 4.
La fig. 9 représente sous forme schématique la position de fonc- tionnement occupée par le mécanisme de commutation lorsqu'on appuie sur le bouton 44. On peut faire correspondre facilement ce bouton aux trois quarts de l'éclairage en grande Ainsi qu'il a été indiquée en appuyant sur le bou- ton 44 on provoque la fermeture des interrupteurs à mercure 29 et 28, tandis que de ce fait les interrupteurs 30 et 32 se ferment également. Tous les
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autres interrupteurs restants sont alors ouvertso Une partie de l'enroule- ment de la bobine de self 5 est ainsi en circuit et en conséquence le con- densateur 13 n'en fait pas partie.
On peut faire correspondre le bouton 43 à la moitié et le bouton 42 au quart de l'éclairage en grands
Il a été supposé dans la description qui précède que la varia- tion de la charge inductive dans l'enroulement primaire du transformateur d'alimentation des tubes à décharge électrique est obtenue directement en choisissant les connexions avec les prises de courant d'un enroulement de bobine de self. 0 Il est facile de voir que la charge inductive variable peut être obtenue d'une manière équivalente par d'autres dispositifs. Par exemple, on peut disposer en permanence une série d'enroulements de self dans le cir- cuit primaire du transformateur.
Le circuit du fer de l'enroulement de self peut alors être disposé sous forme de circuit fermé avec l'enroulement de self sur une (ou plus) d'une branche du fero Une autre branche (ou la même) du même circuit du fer peut être entourée par un enroulement connecté à une source de courant continu comportant une simple résistance à prises de cou- ranto Le mécanisme de commutation décrit peut servir à choisir d'une maniè- re efficace les prises de courant de la résistance de façon à régler en conséquence sélectivement le courant continu passant dans 1 enroulement à cou- rant continu de la branche du circuit de fera L'enroulement à courant conti- nu sert à établir des degrés variables de saturation magnétique dans le cir- cuit de fer et par suite à régler la réactance inductive de
l'enroulement de self du circuit à courant alternatif du primaire du transformateur.
La fig. 10 représente schématiquement un circuit de commande qui. comporte un mécanisme de commutation plus simples Un bras 100 est monté à rotation autour d'un axe 101 et une bande conductrice 102 y est fixée. Des plots 103, 104,105 et 106 sont disposés radialement de façon à coopérer avec la bande 102 et sont connectés respectivement à des prises de courant 107, 108, 109 et à une borne 110 d'un enroulement 111 d'une bobine de self.
Les bornes 112 et 113 de la ligne sont alimentées par une source de courant alternatif et la borne 112 est connectée à un segment conducteur en arc de cercle 114. L'autre borne 113 est connectée à une extrémité d'un enroulement primaire 115 d'un transformateur, dont l'autre extrémité est connectée à la borne 110. L'enroulement secondaire 116 du transformateur alimente un tube à décharge électrique à cathode froide (non représentée). Des conden- sateurs 117, 118, 119 et 120 sont connectés à un conducteur commun 121 et séparément à des segments conducteurs respectifs en arc de cercle 122, 123, 124 et 125. La longueur des segments en arc de cercle est de plus en plus courte dans la direction du plot 125 et chacun d'eux, y compris le plot 125, sont disposés de façon à coopérer avec le segment 102.
Un ou plusieurs tubes à décharge électrique étant connectés au secondaire du transformateur 116 et le .mécanisme de commutation occupant la position représentée sur la figure, les bornes 112 et 113 ne font passer aucun courante On peut faire tourner le bras de commutation 100 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que la bande 102 rencontre le plot 1030 Le courant peut alors arriver dans le primaire du transformateur en pas- sant par la totalité de l'enroulement de self lllo Par suite, le secondaire du transformateur a pour effet de réduire très notablement l'intensité lumi- neuse du tube à décharge électrique dans lequel il fait passer le courant.
La bande 102 est en contact avec le conducteur en arc de cercle 114 de façon à compléter le circuit aboutissant à la ligne et il est en même temps en contact avec le segment en arc de cercle 122, de façon à intercaler automa- tiquement le condensateur 117 entre les bornes de la ligne= La capacité du condensateur 117 est choisie de façon à faire prendre au facteur de puissan- ce la valeur qui convient.
Lorsqu'on continue faire tourner le bras 100 dans le sens des aiguilles d'une montre, il rencontre le plot 104 et la ban- de 102 intercale effectivement une partie de l'enroulement de self 111 dans le circuit du transformateur, tandis que les deux condensateurs 117 et 118 sont connectés en parallèle avec les bornes de la lignée L'intensité lumi- neuse du tube alimenté par le transformateur augmente donc, tandis que les conducteurs 117 et 118 font prendre au facteur de puissance la valeur qui convient.
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On voit qu'on peut faire tourner le bras 100 jusqu'à ce que la bande 102 rencontre finalement le plot 106 et tous les segments 122, 123, 124 et 114 ainsi que le plot 125. La bobine de self 111 reste ainsi complè- tement en dehors du circuit du transformateur, tandis que tous les conden- sateurs sont accouplés en parallèle avec les bornes de la ligne. Cette po- sition correspond à l'intensité lumineuse totale du tube à décharge et com- me précédemment le facteur de puissance a été corrigé et a pris la valeur qui convient.
Les condensateurs étant accouplés successivement et ensemble en parallèle avec les bornes de la ligne, on obtient un dispositif économique de correction'de la valeur du facteur de puissance. Il doit être néanmoins bien entendu qu'on peut réaliser un dispositif moins économique, mais fonc- tionnant d'une manière aussi satisfaisante en remplaçant les segments en arc de cercle 122, 123 et 124 par des plots et en faisant varier les valves des condensateurs 117 à 120 qui deviennent ainsi indépendants l'un de l'au- tre et ont la valeur nécessaire à la correction du facteur de puissance.