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AMORCEUR AUTOMATIQUE POUR APPAREIL A DECHARGE ELECTRIQUE.,
La présente invention, due à Monsieur Pierre LEMAIGRE-VOREAUX., est relative à un amorceur automatique pour l'allumage d'un appareil à décharge électrique alimenté, par l'intermédiaire d'une impédance constituée, au moins partiellement, par une inductance, par une source de courant alternatif à tension efficace pratiquement constante ;
cet amorceur est du type qui comprend essentiellement un interrupteur et un organe qui fait se déplacer cet interrupteur, cet organe étant connecté en série avec l'appareil à décharge, le dit interrupteur étant fermé au repos et s'ouvrant lorsqu'on fait passer un courant dans l'organe qui le fait se déplacer, les bornes de cet interrupteur étant connectées respectivement aux arrivées de courant par lesquelles les deux électrodes principales de l'appareil à décharge sont reliées, directement ou non, à ce qui sert de source de courant à celui-ci : réseau ou transformateur alimenté' par le réseau, par exemple.
Il est connu d'utiliser un amorceur électromagnétique de ce type pour allumer un appareil à décharge en le connectant comme décrit ci-dessus; l'interrupteur de cet amorceur est alors actionné par l'armature d'un électro-aimant dont la bobine magnétisante constitue l'organe qui fait se déplacer l'interrupteur.
Les amorceurs électromagnétiques sont des dispositifs relativement coûteux et souvent peu sûrs; de plus, leur fonctionnement est quasi instantané, ce qui est nuisible dans certains cas, comme on le verra plus loin.
L'amorceur selon l'invention ne présente pas ces inconvénients.
Il est caractérisé en ce qu'il est constitué par un amorceur thermique dont le contact mobile de l'interrupteur est mû par une bilame et dont l'organe faisant se déplacer l'interrupteur est une résistance placée au voisinage de cette bilame.
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-Un tel amorceur est particulièrement bien adapté à l'allumage d'un appareil à décharge, tel qu'une lampe à vapeur de mercure sous pression, qui présente une tension d'amorçage à sa température de fonctionnement normal très nettement supérieure à sa tension d'amorçage à froid; si l'on a constitué l'amorceur de façon à lui donner une inertie thermique suffisante, il permet l'allumage de cet appareil à décharge dans les conditions qui fatiguent le moins possible les électrodes de celui-ci.
La présente invention sera mieux comprise en se reportant aux figures ci-jointes et à leur description ci-après, qui sont données à titre explicatif et non limitatif.
La figure 1 représente, partie en coupe, partie en élévation, un amorceur selon l'invention..
La figure 2 représente schématiquement un circuit pour l'alimentation d'un appareil à décharge, circuit qui utilise un amorceur selon l'invention.
Sur la figure 1 l'amorceur proprement dit, 1 contenu dans une enveloppe en verre 17 dans laquelle on a fait le vide par le queusot 11, est vu en élévation; le boîtier 7 contenant l'amorceur est supposé coupé selon un plan passant par l'axe de l'amorceur.
L'amorceur comprend principalement : - un contact fixe 16 porté par une tige 15 et qui, dans le cas représenté, est simplement une extrémité de cette tige, - une bilame 3 portant un contact mobile 2; la bilame est fixée de sorte que, lorsqu'elle est froide, le contact mobile touche le contact fixe 16 et que lorsqu'.elle est suffisamment chaude, le contact mobile 2 ne touche plus le contact fixe., - une résistance 4 de chauffage de la bilame, formée par exemple par un fil d'alliage nickel-chrome enroulé en hélice.
La bilame est soudée à une arrivée de courant 5, l'extrémité inférieure de la résistance à une autre arrivée, 6, la tige 15 à une troisième arrivée, 13, L'extrémité supérieure de;la résistance 4 pourrait être fixée à une quatrième arrivée de courant, mais comme, dans le circuitreprésenté sur la figure 2 et auquel est destiné l'amorceur de la figure 1, le contact fixe est connecté directement à une extrémité de la résistance, l'extrémité supérieure de celle-ci est soudée à la tige 15.
Les arrivées de courant 5, 6, 13, sont scellées de façon étanche dans le pied 14 en verre qui ferme l'enveloppe de l'amorceur; leurs extrémités extérieures à cette enveloppe sont soudées à des broches de contact fixées à une plaque isolante 8. L'arrivée 5 est fixée à la broche 9, l'arrivée 13 à la broche 10, l'arrivée 6 à une broche qui n'est pas représentée à cause de la position du plan de coupe de la figure 1.
L'enveloppe 17 de l'amorceur est enfermée, avec un jeu important, dans un boîtier de protection 7 fermé par la plaque 8. Un calorifuge 12,par exemple de l'amiante sous une épaisseur de 5 mm. est intercalé entre l'enve- loppe 17 et le boitierr 7; on laisse toutefois libre l'espace situé au-dessous de l'enveloppe de façon à ne pas risquer de rompre les arrivées de courant qui passeht dans cet espace.
La broche 10 est plus grosse que la broche 9 de façon à éviter les erreurs de positionnement lorsqu'on met l'amorceur et son boîtier dans la douille qui doit les recevoir et qui comporte des contacts connectés au circuit utilisant 1'amorceur.
La figure 2 représente schématiquement un tel circuit, dans lequel l'amorceur 1 est utilisé pour amorcer la décharge dans une lampe 19 à décharge dans de la vapeur de mercure sous pression, c'est-à-dire dans la-
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quelle la pression en régime est supérieure à 1 atmosphère.
Les électrodes 20 et 18 de la lampe 19 sont connectées respec- tivement à la bilame 3 et à la tige 15 de l'amorceur. Celle des extrémités de la résistance 4 qui n'est pas soudée à la tige 15, est connectée à l'ex- trémité 30 de la bobine de réactance 29 qui stabilise la décharge dans la lampe 19. Un condensateur antiparasite, 31, est connecté, d'une part à la tige 15, d'autre part à la bilame 3.
La source de courant est reliée par sa borne 27 à l'autre extré- mité 28, de la bobine 29; par sa borne 26, elle est reliée, par l'intermé- diaire de l'interrupteur principal 25, à l'électrode 20 de la lampe 19 et, par l'intermédiaire d'un fusible 24, à la bilame 3 ; fusible sert à inter- rompre le courant, dans le cas où le fonctionnement répété de l'amorceur ne parviendrait pas à allumer la lampe, à cause d'une défectuosité de celle-ci.
Le fonctionnement de ce circuit et de l'amorceur est le suivant.
Lorsqu'on ferme l'interrupteur 25, l'ensemble des appareils étant froid, un courant passe dans un circuit qui, en partant de la borne 27 du réseau, traverse la bobine 29, la résistance 4, la bilame 3, le fusible 24, l'inter- rupteur 25 et arrive à l'autre borne, 26, du réseau.
La résistance 4, parcourue par ce courant, chauffe la bilame 3 qui, lorsqu'elle a atteint une température suffisante, s'écarte de la tige 15; le circuit précédent est alors rompu entre cette tige et le contact 2.
Comme ce circuit comporte une inductance 29, la rupture du courant qui le traversait fait apparaître une surtension transitoire entre le contact 2 et la tige 15, cette surtension est transmise aux électrodes 18 et 20 de la lampe 19, respectivement par le conducteur 31 et par le fusible 24 et les conducteurs 23 et 22. Si la lampe 19 est, à ce moment, froide et en bon état, cette surtension provoque le jaillissement, entre les électrodes 18 et 20, d'un effluve qui ionise l'atmosphère de cette lampe et permet ainsi le passage de la décharge due à la seule tension de la source 26, 27. -
Une fois la décharge ainsi amorcée dans la lampe 19, le courant de décharge, passant dans la résistance 4, chauffe suffisamment la bilame 3 pour que lescontacts 2 et 16 restent séparés.
Si l'ouverture de l'interrupteur 2, 16, n'a pas réussi à amorcer la décharge permanente dans la lampe 19, aucun courant ne pase dans la résistance 4 après cette ouverture; rien ne chauffe plus la bilame qui se refroidit alors et amène le contact 2 contre le contact 16. Le courant recommence alors à passer dans le circuit 27, 29, 4,3, 24, 23, 25, 26 et le processus décrit ci-dessus recommence.
Le circuit décrit ci-dessus permet l'amorçage de la décharge dans des appareils à décharge de types autres que les lampes à vapeur de mercure sous pression, par exemple les lampes fluorescentes usuelles.
Il est cependant particulièrement utile dans le cas des appareils à décharge qui présentent, à leur température de fonctionnement normal, une tension d'amorçage très nettement supérieure à leur tension d'amor- çage à froid. La tension d'amorçage à froid est la tension nécessaire pour l'amorçage lorsque l'appareil à décharge est à une température de l'ordre de 10 à 30 C. La lampe à vapeur de mercure 19 du circuit décrit ci-dessus est dans ce cas parce que la pression de vapeur de mercure, à sa température de régime, augmente considérablement sa tension d'amorçage, par exemple la porte à environ 3. 000 volts au lieu de 300 volts environ vers 200C.
Dans le cas de telles lampes, en effet, lorsqu'on éteint la lampe quand elle a atteint sensiblement sa température de fonctionnement normal, elle met plusieurs minutes à se refroidir au point de pouvoir être réallu- mée par la surtension provoquée par l'ouverture du contact 2-16, en supposant que la tension normale du réseau 26, 27, soit, à ce moment, appliquée à ses électrodes. Si, donc, lorsque la lampe 19 a atteint sa température de
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régime, la tension du réseau 26, 27 est interrompue, ce qui éteint la décharge, puis si cette tension est rétablie au bout de très peu de temps, la lampe ne peut pas être amorcée tout de suite par l'amorceur 1 : la surtension fournie par celui-ci est inférieure à celle nécessaire pour l'amorçage de la lampe à ce moment.
Si l'amorceur était du type électromagnétique, par exemple avec une bobine d'électro-aimant connectée comme la résistance 4, et avec un in- terrupteur connecté comme l'interrupteur 2, 16 et actionné par une armature soumise au champ de l'électro-aimant, il commencerait à fonctionner aussitôt que la tension du réseau serait rétablie, ce fonctionnement durerait tant que la lampe 19 ne serait pas suffisamment refroidie et détériorerait les électrodes de celle-ci. Pour éviter cet inconvénient, il faudrait donner à cet amorceur une inertie qui l'empêche de fonctionner avant que plusieurs minutes se soient écoulées depuis l'extinction de la lampe ; lesdispositifs que l'on peut utiliser pour cela, dash-pot par exemple, sont coûteux et souvent peu sûrs.
Au contraire, on peut donner à peu de frais et avec sécurité, une inertie importante aux amorceurs thermiques à résistance chauffant une bilame : le calorifugeage de l'amorceur décrit ci-dessus, ainsi que le fait d'avoir fait le vide dans son enveloppe 17, ralentissent considérablement le refroidissement de la bilame, ainsi que de la résistance 4, et sont donc deux solutions à ce problème. On peut ainsi facilement obtenir que la bilame ne fasse se toucher les contacts 2 et 16 qu'après le délai nécessaire, par exemple 5 minutes, pour que la lampe 19 se refroidisse au point que sa tension d'amorçage soit devenue assez basse pour permettre son amorçage à peu près certain par l'amorceur 1; dans les cas défavorables, celui-ci ne fonctionnera que deux ou trois fois avant l'amorçage de la lampe 19.
L'inertie d'un tel amorceur peut aussi être augmentée, par exemple, en augmentant la capacité calorifique de la résistance, en augmentant la distance entre la bilame et la résistance, en diminuant la pression avec laquelle la bilame, à froid, applique le contact mobile 2 de l'interrupteur sur le contact fixe 16, etc....
Le délai de fermeture de l'amorceur à prévoir pour le cas de défaillance fugitive de la source de courant, varie avec l'appareil à décharge à amorcer, avec le courant en régime de celui-ci et avec les dispositifs accessoires, par exemple double enveloppe; réflecteurs, diffuseurs, qui gênent ou qui favorisent le refroidissement de cet appareil à décharge.
Le délai de fermeture de l'amorceur dépend de son inertie thermique et de l'intensité du courant qui passe dans sa résistance.
Pour réduire la tension d'amorçage à froid des lampes à vapeur de mercure sous pression, on a l'habitude de les munir d'une électrode auxiliaire placée au voisinage de l'une des électrodes de la lampe et reliée à l'électrode opposée par une résistance. Il est usuel de ne pas utiliser d'amorceur pour ces lampes, mais l'emploi d'aune électrode auxiliaire complique la fabrication car l'entrée de courant pour l'électrode auxiliaire est souvent d'une réalisation difficile quand la lampe est en quartz; de plus cette électrode est reliée à une électrode principale par une résistance qu'il faut loger près du pied de la lampe, endroit dont la température élevée nécessite que la résistance soit faite en matières spéciales et coûteu- ses. L'utilisation d'un amorceur permet de ne pas prévoir d'électrode auxiliaire.
Afin d'être sûr de l'amorçage par temps très froid (au-dessous de 0 C, surtout pour certains types de lampes, la tension d'amorçage est d'autant plus élevée que la température de la lampe est plus basse) on est souvent conduit à utiliser un transformateur élevant la tension du réseau; ce transformateur élévateur est un organe plus coûteux et plus encombrant qu'une bobine de self-induction, et il donne lieu à des pertes et à un déphasage notablement plus importants que cette bobine. L'utilisation d'un amorceur permet souvent de se passer de ce transformateur.
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L'amorceur selon la présente invention., par contre, est un appareil petit, peu coûteux, et qui n'entraîne comme perte que la chaleur dégagée dans sa résistance de chauffage, perte qui est facilement réduite à quelques watts.