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La présente invention concerne, de façon générale, les appa- reils servant à faire démarrer et fonctionner des dispositifs à décharge à atmosphère gazeuse, comme les lampes fluorescentes, ainsi que les disposi- tifs de liaison entre appareils et dispositifs à décharge de ce genre, et plus spécialement les transformateurs, ballasts et dispositifs de chauffage nécessaires aux dispositifs à décharge à cathodes continuellement chauffées de ce genre.
Quand plusieurs dispositifs à décharge électrique à atmosphè- re gazeuse, dont la lampe fluorescente est un exemple, fonctionnent ensem- ble, il est courant de les alimenter au moyen d'une seule source basse ten- sion, par l'intermédiaire d'un transformateur, de manière à obtenir une ten- sion plus élevée que celle de la source, pour faire démarrer et fonctionner la lampe. Généralement, le transformateur est du type auto-transformateur, et plusieurs-dispositifs à décharge peuvent être reliés au secondaire du transformateur, un ballast distinct, ayant la forme d'une self à noyau ma- gnétique, étant relié en série avec chaque lampe, de manière à stabiliser son fonctionnement.
En outre, pour obtenir un facteur de puissance élevé et corriger l'effet stroboscopique, le circuit d'un dispositif à décharge est déphasé en avant, par l'adjonction d'un condensateur série. Jusqu'ici, pour les dispositifs à décharge à électrodes chauffées de façon permanente on a fait appel, en certains cas, à des enroulements séparés connectés in- ductivement à l'auto-transformateur pour obtenir l'énergie de chauffage nécessaire aux cathodes des lampes. Ces enroulements séparés signifient des suppléments de matière, de main-d'oeuvre et de temps de fabrication, et donnent lieu, dans certains cas, à la production d'ensembles considérablement plus encombrants et plus lourds.
En outre, par l'utilisation d'enroulements extérieurs couplés pour le chauffage des cathodes d'un dispositif à décharge à atmosphère gazeuse, on ne peut pas obtenir, pour une quantité de cuivre utilisée donnée, la tension à circuit ouvert la plus grande possible aux bornes des dispositifs à décharge.
L'invention a donc pour but principal de procurer un nouvel ensemble unitaire combiné transformateur et ballast pour la commande de plusieurs dispositifs à décharge à atmosphère gazeuse à cathodes chauffées en permanence, plus léger et moins encombrant que les ensembles utilisés jusqu'ici.
L'invention procure un nouvel ensemble unitaire combiné transformateur et ballast pour la commande de plusieurs dispositifs à décharge à atmosphère gazeuse à cathodes chauffées en permanence, dans lequel chaque enroulement de chauffage d'une cathode est une extension d'un enroulement de l'auto-transformateur.
L'invention procure aussi un nouvel ensemble unitaire combiné transformateur et ballast pour la commande de plusieurs dispositifs à décharge à atmosphère gazeuse à cathodes chauffées en permanence, dans lequel une cathode de chaque dispositif à décharge est alimentée par une extension d'enroulements séparés d'un auto-transformateur, et l'autre cathode de chaque dispositif à décharge est alimentée par une autre extension d'un enroulement séparé de l'auto-transformateur.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée, donnée ci-après, d'une forme d'exécution préférée représentée, à titre d'e- xemple, au dessin annexé qui consiste en un schéma d'un ensemble transformateur, ballast et enroulement de chauffage pour la commande de dispositifs à décharge électrique à atmosphère gazeuse construit suivant les principes de l'invention et un circuit de connexion de l'ensemble aux dispositifs à décharge.
Suivant la présente invention, les enroulements de transformateur, ballast et chauffage pour la commande de fonctionnement de plusieurs dispositifs à décharge à atmosphère gazeuse, comme les lampes fluorescentes,
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sont tous montés sur un même noyau. Quoique l'invention soit décrite ciaprès dans son application au fonctionnement de deux lampes, elle n'est pas limitée à ce nombre déterminé, mais peut être utilisée pour une lampe ou pour plus de deux lampes.
Les enroulements pour actionner une paire' de lampes sont assemblés de façon que la bobine ballast de la lampe suiveuse se trouve dans le même circuit magnétique que l'auto-transformateur, tandis que la bobine ballast de la lampe de tête se trouve hors du circuit magnétique de l'auto-transformateur, tout en employant, dans son circuit magnétique, une partie du circuit magnétique de l'auto-transformateur. Les divers enroulements utilisés pour le chauffage des cathodes du dispositif à décharge sont tous des extensions de certains de ces enroulements. Les avantages d'une telle solution en ce qui concerne la tension à circuit ouvert aux bornes des dispositifs à décharge et la réduction du nombre d'éléments et des matières utilisés, ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci-dessous.
L'ensemble transformateur et ballast représenté au dessin est monté sur un noyau allongé 4 qui peut être composé de plusieurs tôles magnétiques comportant chacune une branche médiane longitudinale 6 portant les enroulements et une paire de parties de culasse 8 de part et d'autre de la branche 6. Quoique le .noyau 4 soit décrit ici comme composé de tôles magnétiques, chacune en trois parties, une branche médiane 6 et deux parties de culasse 8, chaque tôle peut être faite en une seule pièce, quoiqu'il soit préférable qu'elle soit en plusieurs pièces, trois pièces par exemple, comme représenté.
Le noyau 4 comprend trois paires d'ouvertures opposées ou fenètres 12, 14 et 16 pratiquées dans les parties de culasse 8 de part et d'autre de la branche de bobinage 6 et réparties le long du noyau, les fenêtres 12 servant à loger une bobine de déphasage en arrière ou de retard 18 enroulée sur la branche médiane 6. Les fenêtres 14 reçoivent les enroulements de transformateur 20 enroulés sur la branche médiane 6, et les fenêtres 16 logent une bobine de déphasage en avant ou bobine d'avance 22 aussi enroulée sur la branche médiane 6. Les parties de culasse 8 du noyau 4 sont pourvues, entre la bobine de retard 18 et l'enroulement de transformateur 20, de dents opposées 24 dirigées vers l'intérieur sans toucher la branche médiane 6, de manière à déterminer, dans le noyau 4, un entrefer de fuite entre les fenêtres 12 et 14.
Les parties de culasse 8 du noyau 4 sont aussi pourvues, à l'extrémité gauche du noyau, de dents opposées 26 dirigées vers l'intérieur jusque contre la branche médiane 6, et de dents opposées 28 aussi dirigées vers l'intérieur contre la branche médiane 6. Les dents 28 se trouvent entre l'enroulement auto-transformateur 20 et la bobine d'avance 22 à l'extrémité droite du noyau, comme le dessin le montre. Les parties de culasse 8 ont des branches rentrantes 30 qui, si on le désire, peuvent s'arrêter à une courte distance l'une de l'autre et de l'extrémité droite de la branche médiane 6, de manière à déterminer un entrefer 31 entre l'extrémité droite de la branche médiane 6 et les branches 30 des parties de culasse 8.
Quand le noyau 4 est fait de tôles en trois pièces, comme la figure 1 le montre, celles-ci peuvent être réunies entre elles de toute manière voulue, de préférence par brasage des trois joints extérieurs des trois parties de chaque tôle, notamment aux joints 48 et 50 e--tre les dents 26 des parties de culasse 8 et l'extrémité voisine de la branche centrale 6, et à l'entrefer 52 entre les branches 30 des parties de culasse 8. Si on le désire, d'autres moyens de fixation, comme des boulons (non représen- tés), traversant des ouvertures alignées dans la branche médiane 6, peuvent aussi être employés.
Comme le dessin le montre, les divers enroulements de l'ensemble transformateur et ballast sont reliés électriquement à une paire de lam-
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pes fluorescentes 60 et 62, chaque lampe comportant à chaque extrémité une paire de bornes sortantes 32 venant toucher des contacts correspondants 34 dans une paire de douilles porte-lampes 36. Chaque lampe comprend, à chaque extrémité, une cathode reliée aux bornes 32 de 1'extrémité correspondante. Quoique toutes les cathodes des lampes 60 et 62 soient les mêmes, elles portent ici des références différentes pour faciliter la description de la forme d'exécution de l'invention donnée à titre d'exemple. Comme le dessin le montre, les cathodes au haut des lampes 60 et 62 portent les références 38 et 40, et celles au bas des lampes portent les références 42 et 44 respectivement.
Les lampes fluorescentes de ce genre sont généralement alimentées par une source à basse tension, comme les réseaux courantsà 118 ou 236 volts, et une source d'alimentation de ce genre peut être connectée à des condacteurs d'amenée de courant 54 et 56, l'un ou l'autre étant pourvu,. en série, d'un interrupteur (non représenté).
Afin de raccourcir la durée d'amorçage des lampes, les cathodes à chaque extrémité de la lampe doivent être chauffées initialement, de manière à ioniser partiellement le gaz contenu dans la lampe et à faciliter une première décharge aux bornes de la lampe. Une fois cette décharge initiale établie, il n'est plus nécessaire de chauffer extérieurement les cathodes, qui sont maintenues chaudes par le courant de l'arc établi dans la lampe.
A cause de pertes mineures inévitables et du prix relativement élévé d'un dispositif servant à déconnecter les circuits de chauffage des cathodes, l'expérience montre qu'il est plus pratique de chauffer les cathodes de fa- çon permanente, même si cela est inutile pendant les décharges aux bornes de la lampe.
Le dessin montre que l'enroulement de transformateur 20 se présente sous la forme d'un auto-transformateur dont un enroulement 46 est connecté auy conducteurs 54 et 56. Le conducteur d'alimentation 56 est aussi relié, par un conducteur 68 et un condensateur 70 ei, série, à la bobine d'avance 22. reliée elle-même, par un conducteur 72, à l'enroulement 64 de l'auto-transformateur. L'enroulement 64 est relié, par le conducteur 74 et une douille 36, à une des bornes 32 de la cathode 40 de la lampe 60. L'autre borne 32 de la cathode 40 de la lampe 60 est reliée, par la douille 36 et un conducteur 76, à une extension 66 de l'enroulement 64. Le conducteur' d'alimentation 56 est aussi relié, par un conducteur 78, à la bobine de retard 18 reliée, elle-même, à une borne 32 de la cathode 38 de la lampe 62, par un conducteur 80 et une douille 36.
L'autre borne 32 de la cathode 38 de la lampe 62 est reliée, par le conducteur 82, à une extension 90 de la bobine de retard 18. Pour alimenter les cathodes 42 et 44 des lampes respectives 62 et 60, le conducteur d'alimentation 54 est relié à un conducteur 88 relié lui-même, par des douilles 36, à une des bornes 32 de chaque lampe.
L'enroulement 46 est pourvu d'une extension 58 reliée d'une part au conducteur 54 et d'autre part au conducteur 84 allant aux autres bornes des cathodes 42 et 44 des deux lampes. Quoique dans la description les cathodes 42 et 44 soient chauffées en parallèle, on peut, si on le désire, utiliser un circuit série.
On notera que le secondaire 64 et les extensions 58 et 66 sont en rapport d'auto-transformateur avec l'enroulement 46 qui joue le rôle de primaire. Quand les conducteurs d'alimentation 54 et 56 sont alimentés, 1'extension 58 joue le rôle d'une partie d'un secondaire d'auto-transformateur et un courant de chauffage de cathode circule dans le conducteur 84, les cathodes 42 et 44 en parallèle, le conducteur 88 et le conducteur d'alimentation 54. De même l'extension 66 induit un courant qui circule dans le conducteur 76, la cathode 40 et le conducteur 74. A noter aussi que la bobine de retard, comme décrit plus en détail par après, se trouve dans le même circuit magnétique que l'enroulement 46 et que ces enroulements travaillent aussi en auto-transformateur.
L'extension 90 de la bobine de retard 18, induit de façon semblable, un courant qui circule dans le conducteur 82,
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la cathode 38 et le conducteur 80. De cette manière, un courant circule dans chaque cathode de chaque lampe, et chaque cathode est chauffée quand l'enroulement 46 est parcouru par du courant. Grâce à ce courant, l'intérieur de chacune des lampes 60 et 62 s'ionise partiellement et cela permet d'utiliser une tension plus faible pour amorcer et maintenir une décharge entre cathodes de lampe.
Comme précité, le noyau 4 constitue un circuit magnétique à faible reluctance composé des parties de branche médiane 6 et de culasse 8 comprisesentre les dents 26 et 28, et des dents elles-mêmes. Les enroule- ments 64 et 66 avec l'enroulement 46 sont connectés, en auto-transformateur, aux bornes de la lampe 60, de façon que la tension des enroulements 64 et 66 s'ajoute à celle de l'enroulement 46 pour donner la haute tension nécessaire à faire marcher la lampe 60, une fois celle-ci suffisamment ionisée sous l'effet de l'échauffement des cathodes 40 et 44 pour qu'une décharge se produise sous cette tension.
Le circuit d'actionnement de la lampe 60 comprend le conducteur d'alimentation 54, l'enroulement 46, le conducteur 68 et le condensateur 70 en série, la bobine d'avance 22, le conducteur 72, l'enroulement 64, l'enroulement 66, le conducteur 76, la lampe 60, le conducteur 84, l'enroulement 58 et retour au conducteur d'alimentation 54.
Comme la bobine d'avance 22 est comprise dans le circuit d'alimentation de la lampe 60, l'entrefer entre branches 30 et l'extrémité voisine de la branche médiane 6 du noyau 4 détermine la réactance de la bobine 22. L'entrefer entre les branches 30 elles-mêmes n'est pas essentiel mais utile pour assurer un bon assemblage de chaque tôle, en particulier un bon contact des dents 26 et 28 avec la branche médiane et l'écartement voulu entre les dents 24 et la branche médiane 6.
Le circuit d'actionnement de la lampe 62 comprend le conducteur d'alimentation 54, l'enroulement 46, le conducteur 78, la bobine de retard 18, l'eyte-sion 90, le conducteur 82, la lampe 62, le conducteur 84, l'enroulement 58 et retour au conducteur d'alimentation 54. Comme la bobine de retard 18 se trouve dans le même circuit magnétique que l'enroulement 46, les tensions des deux enroulements s'ajoutent pour produire la haute tension nécessaire pour la marche de la lampe 62, une fois celle-ci suffisamment ionisée par le chauffage des cathodes 38 et 42 pour qu'une décharge se produise sous cette tension.
La bobine de retard 18 agit cependant un peu différemment de l'enroulement 64 du transformateur 20, en ce que les dents 24 des parties de culasse du noyau 4 assurent une fuite magnétique entre l'enroulement 46 et la bobine de retard 18, et l'entrefer entre ces dents et la branche médiane 6 donne au circuit de la bobine de retard une reluctance élevée. La bobine de retard 18 peut être calculée de façon qu'avec l'en- roulement 46, elle donne une tension d'actionnement de la lampe 62 qui est, en substance, la même que celle de la lampe 60 produite par l'auto-transfor- mateur. La bobine de retard 18 présente, en série avec la lampe 62, une réactance de valeur comparable à celle produite, pour la lampe 60, par la bobine d'avance 22 et le condensateur 70.
Comme la bobine de,retard 18 présente une réactance relativement élevée dans le circuit de la lampe,62, il est clair que le courant de cette lampe est déphasé en arrière par rapport à la source d'alimentation, tandis que, par le condensateur 70, le courant de la lampe 60 est déphasé en avant par rapport à la source d'alimentation, de manière à obtenir un facteur de puissance relativement élevé et à corriger l'effet stroboscopique des lampes.
En fonctionnement, la tension disponible pour amorcer la lampe de tête 60 est accrue, due à la partie commune du circuit magnétique consistant dans les dents 28 des parties de culasse 8, dont la section peut être réduite de façon à saturer partiellement, quand le circuit de la lampe de tête 60 est ouvert.
En déphasant convenablement la bobine d'avance 22 par rapport à l'enroulement 46, c'est-à-dire en la bobinant de façon que le flux induit s'ajoute, la tension à circuit ouvert appliquée à la lampe 60 est nettement supérieure à la tension de sortie de l'auto-transformateur, une partie du flux produit par l'enroulement 46 étant couplée à la bobine d'a-
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vance 220 De cette manière, les dimensions des enroulements peuvent être réduites pour toute tension à circuit ouvert demandée pour la lampe 60, la tension nécessaire à la lampe 62 pouvant toujours être obtenue en oal- culant convenablement' la bobine de retard 18.
Quand la lampe 60 est amor- cée, le flux décroit dans la section réduite 28, étant alors égalà la dif- férenoe vectorielle entre le flux de 1'autotransformateur et celui de la bobine d'avance 22. En outre, quand la lampe 60 est amorcée, le couplage entre l'auto-transformateur et la bobine d'avance 22 diminue, et celle-ci, en tous cas pratiques, agit comme si elle était entièrement indépendante de l'auto-transformateur.
' L'ensemble transformateur et ballast décrit s'est avéré de construction plus économique que les précédents et permet des économies considérables de cuivre et de fer, ainsi que la réduction des pertes, des dimensions et du poids de l'ensemble. On notera en particulier que chaque cathode est chauffée par une extension d'enroulement qui permet des réduc- tions considérables du prix de revient puisqu'un enroulement de chauffage séparé est remplacé par une prise sur un seul enroulement. En utilisant ces extensions au lieu d'enroulements de chauffage séparés, la tension à circuit ouvert aux bornes des lampes est augmentée de la tension produite par ces extensions.
Pour une quantité de cuivre utilisée dans les bobines, on peut donc obtenir une tension à circuit ouvert plus grande qu'avec des enroulements de chauffage qui ne sont pas des extensions.
La description qui précède montre que l'invention procure un ensemble transformateur et ballast pour appareil à décharge à cathqdes chauffées en permanence dont tous les enroulements de chauffage de chaque- cathode de chaque lampe sont des extensions de l'enroulement auto-transfor- mateur. A noter que l'ensemble est fait d'une pièce et qu'aucun appareil auxiliaire extérieur à l'ensemble transformateur-ballast n'est nécessaire.
Il est clair qu'avec ce type de construction d'une pièce, des économies notables de fabrication et d'installation peuvent être réalisées.
REVENDICATIONS.
1.- Ensemble transformateur et ballast combinés pour plusieurs dispositifs à décharge à atmosphère gazeuse à deux cathodes à chauffage permanent par dispositif, comprenant un autotransformateur avec un ballast connecté entre son enroulement primaire et son enroulement secondaire, et un moyen pour connecter unepartie de l'enroulement secondaire aux bornes d'une cathode d'un des dispositifs à décharge, de manière à appliquer une tension de chauffage à cette cathode.