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La présente invention a pour objet un générateur permettant de produire une tension continue de valeur élevée, ce générateur étant facile à construire à un prix de revient réduit.
On sait que l'on produit à l'heure actuelle des courants de ten- sion continue de valeur élevée par les deux procédés habituels suivants t - le redressement d'une tension alternative de valeur élevée à l'aide d'un élément redresseur constitué en général par un kénotron; - l'emploi demachines électro-statiques de différents types trans- formant directement l'énergie mécanique en énergie électrique haute ten- sion.
L'avantage de la première solution est constitué par le fait qu'. elle met en oeuvre un matériel purement statique; une amélioration de ce procédé consiste à prendre une source de tension alternative de valeur beaucoup plus faible que la tension continue que l'on désire obtenir et à recourir à une combinaison de condensateurs et d'éléments redresseurs bien connue sous le nom de multiplicateur de tension et représentée sur la figure 1 du dessin annexé.
Si dans un redresseur, tel que celui représenté sur la fig. l, on suppose que le débit continu est égal à zéro, la tension continue V obtenue en régime permanent est donnée par la formule
V = U" N #2, N étant le nombre total de redresseurs employés (ce nombre N est un nombre
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pair si l'on veut éviter que la tension continue b1Íenuè':pr.êtent(W.aa.Slio- ..à3..mprtns¯4 ;.é.,,é an.'' èi1s:l:mrcâ.1"ternàÎt:tvè' efficace :'a.pp1t.iq'jlte au-'a.isf)si tif.
Dans ce cas, si la tension Ue est appliquée à la base de la "co- lonne" de gauche, la tension continue est prélevée au sommet de la "colon- ne" de droite et inversement.
Les avantages d'un tel type de générateur sont les suivants : - utilisation de redresseurs de faible tension inverse; - répartition régulière de la tension le long des colonnes cons- tituants généralement l'appareil; - impédance plus faible et tension plus faible de la source al- ternative.
Cette dernière considération est d'ailleurs essentielle dans le cas où la source alternative n'est pas constituée par un transformateur raccordé au réseau général électrique de distribution, mais par un géné- rateur de fréquence plus élevée comprise, par exemple, entre 1000 Hz et 1 MHz.
Par contre, un générateur du type précité présente un certain un certain nombre d'inconvénients : - le montage est plus compliqué que celui d'un simple redresseur et fait apparaître, en particulier, la nécessité d'employer autant de con- densateurs que d'éléments redresseurs; - l'emploi comme redresseurs d'éléments secs, par exemple du type au sélénium, entraîne un prix de revient important; - l'emploi de tubes à vide (valves ou kénotrons) entraîne la pré-
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sence d'un transformateur d'isolement destiné à fournir un enroulement de chauffage séparé par tubes à vide utilisés, le dernier tube den colon- nes nécessitant par là même un isolement très important.
La présente invention a donc pour objet des perfectionnements aux générateurs de courant haute tension et plus particulièrement des transformateurs destinés à de tels générateurs et assurant à la fois le chauffage de tubes à vide et les liaisons capacitives entre eux.
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Un tel transformateur permet en outre de supprimer les condensa- teurs représentés sur la fig. 1.
Un transformateur conforme à l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un primaires parcouru par un courant alternatif et au moins un secondaire constitué par un câble comportant en plus d'une âme conductrice, au moins une gaine coaxiale conductrice, chaque gaine con- ductrice étant isolée des éléments conducteurs@voisins (gaine ou âme) par une gaine diélectrique.
L'invention a encore pour objet un générateur de courant continu haute tension comportant des éléments redresseurs à cathodes chauffantes, la source de courant utilisée pour le chauffage de chaque cathode étant constituée respectivement par l'élément conducteur (âme ou gaine) d'un câble d'un transformateur du type sus-mentionné.
On va décrire maintenant deux modes de réalisation pris comme exemples et représentés sur le dessin schématique annexé sur lequel ; la figure 1 représente le phéma d'un multiplicateur de tension du type classique à six étages fournissant une tension négative par rap- port à la terre,
La figure 2 représente en perspective un premier mode de réalisa- tion d'un générateur conforme à l'invention produisant une tension néga- tive.
La figure 3 représente en perspective un deuxième mode de réali- sation d'un générateur selon l'invention fournissant une tension positive.
Sur la fig. 1, on a représenté deux "colonnes" de condensateurs 1 et 2 montés en sérier
Les conducteurs 3 reliés aux armatures des condensateurs 1 et les conducteurs 4 reliés aux armatures des condensateurs 2 sont réunis par des- éléments redresseurs 5. Une source 6 de tension alternative est prévue pour l'alimentation de l'ensemble qui est relié à la terre en 7 et débite un courant négatif en 8.
La fige 2 représente un mode de réalisation selon l'invention d'un multiplicateur à six étages fournissant une tension négative par rapport à la terre et correspondant au schéma classique de la fig. 1, mais compor- tant un transformateur spécial conforme à l'invention.
Sur cette fig. 2 le nombre de référence 9 représente un circuit magnétique parcouru par un flux alternatif créé à l'aide de l'enroulement 10 relié à une source de tension alternative 11, constituée par exemple par le secteur.
Deux câbles 12 et 13 d'un type particulier qui sera décrit ci- après font chacun au moins un tour autour du circuit magnétique 9.
Les câbles 12 et 13 sont fabriqués selon une des techniques com- munément utilisées pour la réalisation de câbles coaxiaux; ils possèdent une âme conductrice 14 et une série de gaines conductrices coaxiales 15
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isolées les unes des autres et de l'âme 14 par des gaines diélectriques
16. Deux gaines conductrices 15 successives, séparées par une gaine dié- lectrique 16, constituent un condensateur cylindrique. Ces divers condensa- teurs sont disposés en série par la constitution même du câble et, confor- mément à la présente invention, ils jouent respectivement dans chaque câ- ble le rôle des condensateurs 1 et 2 de la fig. 1.
Si on considère dans chaque câble 12 et 13 les deux extrémités d'une même gaine conductrice 15, entre ces deux points il existe une dif- férence de potentiel du fait que ladite gaine 15 fait au moins un tour autour du circuit magnétique 9 et qu'ainsi elle forme une boucle parcou- rue par un flux d'induction alternatif.
Cette différence de potentiel est, conformément à la présente in- vention, utilisée pour le chauffage d'éléments redresseurs 17 tels que des valves ou des kénotrons.
Les éléments redresseurs 17 qui sont les homologues des éléments
5 de la fig, 1 sont disposés conformément au schéma de la fig. 1. Les deux bornes de l'élément chauffant de chaque cathode des éléments redresseurs 17 sont respectivement reliées aux deux extrémités de la gaine conductrice 15 (ou de l'âme 14) correspondante, les deux bornes étant ainsi alimentées en courant alternatif, tout en étant portées au potentiel haute tension de la cathode correspondante.
Le dispositif de la fig. 3 est semblable à celui de la fig. 2 mais il est destiné à fournir une tension positive par rapport au potentiel de la terre. Les éléments utilisés sur les schémas des fig. 2 et 3 sont les mêmes, ils portent les mêmes numéros de référence, seul le mode de con- nexion est différent.
Si chaque "colonne" de redressement doit comporter N valves, cha-
2 que câble sera constitué, outre l'Orne 14, par N conducteurs 15 cylindriques
2 superposés. Ceux-ci sont de longueur décroissante, leurs extrémités respec- tives se trouvant dans les "colonnes" de redressement à la hauteur prévue pour l'alimentation du filament de la valve 17 correspondante.
Les avantages d'un tel dispositif sont les suivants : le flux cir- culant dans le circuit magnétique 9 est judicieusement déterminé de telle sorte qu'il existe entre les deux extrémités du conducteur central 14 de chacun des deux câbles ainsi qu'entre les extrémités respectives des con- ducteurs cylindriques superposés 15, une tension égale à la tension d'a- limentation du filament des valves 17;celles-ci sont donc alimentées nor- malement en tension de chauffage. Si l'on considère deux valves successi- ves 17 chauffées par le même câble, il est facile de voir que les diffé- rences de potentiel moyen de deux gaines conductrices 15 successives as- surant le chauffage est de 2 # 2 U .
Il suffit donc de prévoir entre ces deux gaines conductrices suc- cessives 15 une couche d'isolant 16 suffisante pour résister à une telle tension. La présence de cette gaine diélectrique 16 permet de réaliser en outre un condensateur cylindrique (avec les deux gaines conductrices 15 qui l'entourent) qui joue le même rôle que les condensateurs 1 (ou 2) de la fig, 1.
En d'autres termes, chaque câble 12 ou 13 est constitué par une succession de tubes isolants 16 et conducteurs 14 ou 15 assurant une ré- partition régulière de la tension depuis le conducteur central 14 jusqu'à la périphérie, la capacité existant entre les différents éléments conduo-
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beurs remplaçant les condensateurs de liaison du montage connu de la fig.l.
Les gaines conductrices 15 les plus extérieures constituent en outre la deuxième armature, d'une part du condensateur 18 alimentant le dispositif en courant alternatif à partir d'une source 19 et, d'autre part du condensateur 20 relié à la masse en 21.
C'est la raison pour laquelle on a indiqué précédemment que si N est le nombre total de valves 17, chaque câble est constitué par N con-
2 d'acteurs cylindriques 15 en plus du conducteur central 14, c'est-à-dire un conducteur de plus que le nombre de valves 17 de chaque "colonne".
On a mentionné précédemment que dans le transformateur de chauf- fage objet de l'invention, chacun des deux câbles 12 et 13 ne fait qu'un tour autour du circuit magnétique 9 (boucle unique). Comme la plupart des valves communément utilisées demandent une tension de chauffage de plu- sieurs volts, on peut être amené, et cela sans sortir du cadre de la pré- sente invention, à augmenter le nombre de boucles que chacun des câbles effectue autour du circuit magnétique 9.
On peut également avoir recours à deux transformateurs séparés, chaque transformateur ayant pour secondaire l'un des câbles.
A titre indicatif, on mentionne qu'on peut fabriquer un câble du type des câbles 12 et 13 en enroulant en hélice sur un conducteur central rigide par exemple par un tube de cuivre, un ruban en polyéthylène suffi- samment large et avec un chevauchement suffisant, de telle sorte que la ligne de fuite soit importante.
Sur ce ruban en polyéthylène, on emmanche une tresse métallique sur laquelle, à nouveau, est enroulée une seconde hélice en polyéthylène et ainsi de suite.
D'autres modes de fabrication sont possibles. On peut, par exemple, enrouler en hélice une tresse métallique sur des tubes en une matière dié- lectrique.
Un générateur de courant continu haute tension conforme à l'in- vencion peut être utilisé par exemple dans les installations suivantes : dispositif de dépoussiérage électron-statique; - dispositif de peinture électro-statique; - dispositif accélérateur de particules nucléaires; - dispositif générateui. de rayons X.
Ces applications sont données, bien entendu, à uitre indicatif et non limitatif.
Dans le cas d'un dispositif générateur de rayons X, le conducteur central 14 de l'un des câbles du transformateur de chauffage peut, en ou- tre, servir au chauffage de la cathode du tube à rayons X, soit directe- ment, soit à l'aide d'un auto-transformateur de réglage.
Il est bien entendu que l'on peut apporter aux modes de réalisa- tion décrits et représentés divers changements, perfectionnements ou ad- ditions, ou remplacer certains dispositifs par des dispositifs équivalents, sans altérer pour cela l'économie générale de l'invention.
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