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Il est connu de faciliter l'amorçage de tubes à décharge à l'aide de contacteurs automatiques qui shuntent le trajet de décharge de ces tubes. A la mise en fonctionnement du tube à décharge, le oontacteur se ferme ou est fer- mé, de sorte que le trajet de décharge du tube est shunté et qu'un courant tra- verse le contacteur fermé. Ce courant est utilisé pour chauffer les électrodes thermioniques que comporte éventuellement le tube ou pour provoquer une pointe de tension dans une bobine de self montée en série avec le tube à décharge; on peut évidemment combiner les deux effets. Pour l'emploi dans de tels dispositifs, il existe déjà plusieurs contacteurs.
On utilise fréquemment des contacteurs thermiques, c'est-à-dire des contacteurs qui sont mis en action par le chauffa- ge d'une partie ou d'une autre, sensible à la chaleur, et qui, dans de nombreux cas;, est constituée par une bande de bimétal. Par la nature même des choses, on s'efforce, en général, d'utiliser, dans les dispositifs décrits, un contacteur qui, pendant le fonctionnement du tube à décharge, ne consomme que peu ou pas d'énergie* A cet effet, on utilise fréquemment un contacteur constitué par un petit tube à décharge à lueurs comportant une électrode constituée par une ban- de de bimétal;
la pression du gaz dans ce tube à décharge à lueurs doit être choisie de façon que la tension d'amorçage de ce tube soit au maximum égale à la tension qui est appliquée au contacteur lorsque le tube à décharge principal n'est pas encore amorcé, mais plus grande que la ,tension de fonctionnement de ce tube. La pression du gaz des tubes à décharge à lueurs existant dans le commerce est plus basse que la pression atmosphérique. Par suite de cette basse pression du gaz, il est nécessaire de munir le contacteur d'une enveloppe hermétique dans laquelle se déroule la décharge à lueurs. Cette basse pression du gaz n'est pas favorable pour un fonctionnement efficace du contacteur en ce qui concerne la production d'une pointe de tension pour l'amorçage du tube à décharge principal.
Dans un autre contacteur, proposé pour l'emploi dans les dispositifs en cause, deux lames de bimétal, comportant chacune un contact, sont chauffées par un corps chauffant constitué par un fil résistant de constitution spéciale.
Ce corps chauffant, qui est monté électriquement entre les lames de bimétal, donc en parallèle avec les contacts de conducteurs, est constitué par une matiè- re connue, entre autre du brevet anglais N 292.110. Cette matière présente la particularité que lors du passage de courant la chaleur développée augmente plus rapidement que proportionnellement au carré de la:tension appliquée. La résis- tance (quotient de la tension et du courant) de cette matière dépend de la tension appliquée ; elle est plus petite sous une tension élevée que sous une basse tension. Le degré de variation de la résistance lors d'une variation de la tension appliquée dépend de la composition de la matière; celle-ci est géné- ralement constituée par du carbure de silicium additionné de carbone ou d'une autre substance conductrice.
Lorsqu'un tel contacteur shunte le trajet de décharge d'un tube à décharge dans le gaz, la tension entre les extrémités du corps chauffant est notablement plus basse après l'amorçage qu'avant, de sorte que la résistance du corps chauffant est notablement plus grande après l'amorçage qu'avant celui-ci; il en résulte que pendant le fonctionnement du tube à décharge le corps chauffant consomme peu d'énergie par rapport à celle consommée pendant la période d'amor- çage.
L'invention concerne un contacteur du dernier genre décrit c'est-à- dire un contacteur comportant un élément de bimétal pouvant déplacer un contact, cet élément de bimétal pouvant être chauffé par un élément shuntant les contacts du contacteur et réalisé en une matière dont la.résistance est plus petite pour une haute tension que pour une basse tension y appliquée.
L'invention constitue un perfectionnement de ce contacteur et permet entre autre d'augmenter la vitesse de réaction du contacteur.
Suivant l'invention, l'élément chauffant affecte la forme d'un plat et est en contact thermique avec l'élément de bimétal. Par suite de cette forme,
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le corps chauffant peut s'appliquer par une grande surface contre l'élément de bimétal ce qui assure une bonne transmission de chaleur entre le corps chauffant et ledit élément et, de ce fait, une résistance rapide de cet élément. La deman- deresse a constaté que les matières résistantes entrant en ligne de compte se prêtent particulièrement bien à cette réalisation en forme de plaque. Le corps chauffant est appliqué de préférence directement, sans interposition d'un organe d'alimentation en courant, contre le bimétal qui forme alors lui-même un organe d'alimentation en courant du corps chauffant.
On peut avantageusement utiliser des moyens pour appliquer l'un contre l'autre le corps chauffant,et la partie. de l'élément de bimétal contre la- quelle repose ce corps, ce qui favorise encore la transmission de chaleur.
Lorsque, par suite du passage d'un courant dans le corps chauffant, le contacteur est fermé, c'est-à-dire que les contacts du contacteur se touchent, le corps chauffant est court-circuité, de sorte qu'il n'est plus traversé par du courant. Par suite de refroidissement de l'élément de bimétal, le contacteur s'ouvre après un temps.
Afin de raccourcir le temps pendant lequel le contacteur est fermé, il est recommandable de veiller au poids du corps chauffant; de pré- férence ce poids sera inférieur à 0,5 go
On peut aussi influencer efficacement la durée de la fermeture du contacteur en le munissant d'un second élément de bimétal qui peut déplacer le second contact et qui est monté de façon que, pendant le chauffage des éléments de bimétal, les deux contacts du contacteur se déplacent dans le même sens, Dans ce cas de la chaleur est transmise le long d'un tel trajet du corps chauffant vers le second élément de bimétal que le chauffage de ce second élément est re- tardé par rapport au chauffage du premier.
Lors de la mise en fonctionnement du contacteur, le premier élément de bimétal chauffe le plus rapidement, ce qui provoque la fermeture du contacteur, Le second élément de bimétal qui n'atteint sa température de régime qu'avec un certain retard, provoquera alors l'ouvertu- re du contacteur, Le réglage de ce retard dans le chauffage du second élément de bimétal permet de régler entre de très larges limites le temps pendant lequel le contacteur est fermé. La transmission de chaleur de l'élément chauffant au second élément de bimétal peut s'effectuer à l'aide d'un corps métallique qui est en contact d'une part avec l'élément chauffant et d'autre part avec le second élément de bimétal. Par un choix judicieux des dimensions et de la matière de ce corps métallique, on peut influencer ledit retard et, partant, la durée de la fermeture du contacteur.
On peut encore augmenter la vitesse de réaction du con- tacteur en appliquant le corps chauffant contre la face du bimétal qui, sous l'effet du chauffage, se dilate plus fortement que l'autre. Dans ce cas, la dé- formation de cet élément de bimétal pendant le chauffage se produit plus rapide- ment que lorsque le corps chauffant est appliqué sur l'autre face de l'élément de bimétal.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le contacteur comporte un second élément de bimétal portant le premier contact mobile et rece- vant la chaleur du corps chauffant par l'intermédiaire du premier élément de bi- métal, les éléments de bimétal étant disposés de façon que, lors d'une variation de la température, ils déplacent le contact dans des sens opposéso
Lors de l'entrée en fonctionnement du contacteur, le premier élément ' de bimétal chauffe le. plus rapidement. Par suite de la déformation de cet élé- ment, le contacteur se ferme. Le second élément de bimétal, qui n'atteint sa température par l'intermédiaire du premier élément qu'avec un certain retard, provoque alors l'ouverture du contacteur.
Par un réglage de ce retard de* chauf- fage du second élément de bimétal, on peut régler entre de larges limites le temps pendant lequel le contacteur reste fermé.
On obtient une forme de réalisation très simple lorsque le côté plat de l'extrémité du corps chauffant tourné vers le second élément de bimétal est fixé sur le côté plat de l'extrémité du premier élément de bimétal opposé au côté
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plat du corps chauffant, On peut augmenter la vitesse de réaction du contacteur lorsque les côtés plats assemblés des éléments de bimétal constituent les côtés qui, pendant le chauffage, se dilatent le plus fortement.
Lorsque le nouveau contacteur décrit est monté en parallèle, de ma- nière connue, avec le trajet de décharge d'un tube à décharge dans le gaz et ou dans la vapeur muni d'une ou de plusieurs électrodes thermioniques, et est monté en série avec une impédance qui éventuellement est entièrement ou partiellement constituée par une self-induction, lors d'une adaptation appropriée du contacteur aux dimensions du tube à décharge dans le gaz, on obtient,pour ce tube, un dis- positif d'amorçage qui travaille efficacement et qui, pendant le fonctionnement normal du tube, n'absorbe qu'une quantité d'énergie qui est pratiquement négli- geable par rapport à celle absorbée par le tube à décharge.
Au corps chauffant on peut assurer une résistance électrique qui varie avec la tension d'une maniè- re telle que la puissance absorbée par le contacteur après l'amorçage du tube à décharge soit inférieure à 10 $,même inférieure à 5 % de la puissance qu'absor- be le oontacteur avant l'amorçage du tube à décharge. La valeur absolue de la puissance absorbée par le contacteur après l'amorçage du tube à décharge peut avantageusement être rendue inférieure à 0,5 watt.
Au besoin les éléments de bimétal et le corps chauffant du contac- teur peuvent être logés dans une enveloppe hermétiquement fermée ; lacomposition et la pression du gaz utilisé dans l'enveloppe peuvent être choisies de façon que l'ouverture du contacteur s'effectue dans des conditions favorables.. On a constaté que,dans de nombreux cas, il n'est pas nécessaire de tirer parti de cette possibilité, étant donné que l'ouverture du contacteur dans l'air à la pression atmosphérique s'effectue, en général, d'une manière très satisfaisante.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limita- tif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particula- rités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Le contacteur représenté sur la fige 1 comporte une lame de bimétal 1 qui est fixée dans une plaquette isolante 2 et est munie d'un contact 3, par exemple en tungstène. Dans la plaquette 2 est en même temps fixé une tige de tungstène 4, dont l'extrémité 5, légèrement repliée, forme le second contact du contacteur. Contre la lame de bimétal 1 s'applique un corps chauffant 6 affec- tant la forme d'une plaquette de 6 mm de longueur, 5mm de largeur et 0,6 mm d'épaisseur. Ce corps chauffant 6 s'applique, par l'une de ces faces, contre la lame de bimétal 1 et peut être serré à l'aide, de deux colliers (non représentés sur le dessin) contre la lame de bimétal 1.
La face de la plaquette opposée au bimétal est recouverte d'une couche de métal 7 que le fil 8 relie électriquement à la tige 4. De cette manière, l'élément chauffant est monté en parallèle avec les contacts 3 et 5. La connexion électrique du contacteur peut s'effectuer à l'aide des extrémités de la lame 1 dépassant la plaquette 2 et de la tige 4.
Le corps chauffant 6 est constitué par une matière, par exemple à base de carbure de silicium, dont la résistance est variable avec la tension. La résistance de ce corps est, pour une tension appliquée de 220 V de 12000 ohms et pour une tension appliquée de 110 V, de 80000 ohms.
La face de la lame de bimétal opposée au corps chauffant 6 est con- stituée par un métal dont le coefficient de dilatation est plus grand que celui du métal dont est constitué l'autre face de la lame. De ce fait, lorsqu'on chauf- fe la lame, l'extrémité libre de la lame de bimétal 1 se déplace vers la droite jusqu'à ce que le contact 3 touche le contact 5. Pendant le refroidissement de l'élément de bimétal 1, le contacteur s'ouvre.
Le corps chauffant peut également être fixé contre la face de gauche de la lame de bimétal 1 c'est-à-dire contre la face à plus grand coefficient de dilatation. Cela augmente la vitesse de réaction de l'élément de bimétal.
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Ce résultat peut également être obtenu en assurant à la face de l'élément de bimétal tournée vers la tige 4 le plus grand coefficient de dilata- ; tion et en munissant alorscomme le montre la fig. 2, la lame de bimétal 1 d'un fil incurvé 9. Pendant le chauffage de la lame 1, l'extrémité supérieure de cel-' le-ci se déplace vers la gauche de sorte que la partie 10 du fil 9 vient en con- tact avec les côtés de droite de l'extrémité 11 de la tige 4.
La fig. 3 représente une troisième forme de réalisation. Cette figu- re montre également comment le oontacteur peut être relié à un tube à décharge dans le gaz à amorcer par le contacteur..
Sur cette figare, on a fixé dans une plaque de fond 2, en matière isolante, deux organes de connexion 12 et 13 ; l'organe 12 est relié à une lame de bimétal 14. Un corps chauffant 15 se trouve entre la lame de bimétal 14 et une lame de métal 16 qui se trouve sur la plaque de fond 2. Cette plaque de fond porte une seconde lame de bimétal 17 qui est reliée à l'organe de connexion 13.
Une partie de la lame de bimétal 14, le corps chauffant 15 et une partie de la lame de métal 16 sont appliqués contre la plaque de fond 2 à l'aide d'une plaque de serrage 18 en matière isolante.
A l'extrémité supérieure de la lame de bimétal 14 est fixé un étrier métallique 19, en forme de U, dont l'extrémité libre 20 fait office de contact de travail du contacteur. A l'extrémité supérieure de la lame de bimétal 17 est fixé un fil métallique 21, disposé perpendiculairement au plan du dessin; ce fil forme le contre-contact du contacteur. Les organes de connexion 12 et 13 sont reliés, par l'intermédiaire des électrodes thermioniques 22 et 23 d'un tube à décharge 24, par exemple un tube fluorescent de 40 W, avec interposition d'une impédance auxiliaire constituée par une bobine de self 25 et d'un interrupteur principal 26, aux bornes 27 et 28 d'une source de courant, par exemple un secteur à courant alternatif 220 V, 50 ou 60 p:s.
Les organes de connexion 12 et 13 du contacteur peuvent être reliés par un condensateur de déparasitage 29. Le contacteur peut être fermé par une douille 30, représentée en pointillés, montée sur la plaqp.e de fond 20
Lors de la fermeture de l'interrupteur principal 26, pratiquement toute la tension de 220 V est appliquée au corps chauffant 15, qui est consti- tué par une plaque, pesant environ 50 mg, de 5,5 mm de diamètre et de 0,6 mm d'épaisseur, en une matière dont la résistance est fortement tributaire de la tension. Le corps chauffant a, pour la tension de 220 V, une résistance telle qu'il absorbe une puissance d'environ 10 W.
La chaleur développée de ce fait dans la résistance est transmise directement à la lame de bimétal 14, dont la couche se dilatant le plus fortement est en contact avec le corps chauffant 15.
L'autre lame de bimétal 17 est chauffée par l'intermédiaire de la lame de métal 16. Le chauffage du bimétal 17 retarde donc par rapport à celui du bimétal 140 On peut régler ce retard par un choix judicieux des dimensions de la lame 16. Il : en résulte que le contact de travail 20 se déplace plus rapidement dans la direct tien des flèches que le contre-contact 21. Pendant son mouvement vers la gauche, le contact de travail 20 bute contre le contre-contact 21, pratiquement encore immobile, de sorte que la résistance 15 est court-circuitée et que les électro- des thermiques 22 et 23 du tube à décharge 24 sont traversées par un courant de forte intensité.
Par suite du dourt -circuit du corps chauffant 15, le développement de chaleur dans ce corps cesse. La quantité de chaleur y accumulée est si grande qu'il faut un temps assez long avant que le contact de travail 20 ne rebrousse chemin dans la direction opposée aux flèches et s'écarte du contre-contact 210 Toutefois, le contre-contact 21 se déplaçant, après un certain temps, dans le sens des flèches, le contact entre les contacts 20 et 21 est supprimé par le rebroussement du contre-contact 21. Par cette suppression du court-circuit du corps chauffant 15, le chauffage des électrodes thermioniques 22 et 23 est ter- miné et, à l'aide de la bobine de self 25, on engendre une pointe de tension qui
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peut provoquer l'amorçage du tube 24.
Aux bornes du tube à décharge amorcé et du corps chauffant 15 qui le shunte ne se trouve alors que la tension de fonctionnement du tube à décharge 24, tension qui, en règle générale, est approximativement égale à la moitié de la tension d'alimentation. Le corps chauffant 15 présente, pour cette tension, une résistance plusieurs fois plus grande qu'avant l'amorçage et, de ce fait, la puissance absorbée est ramenée à environ 0,2 Wo
A titre d'illustration, il y a lieu de mentionner que, dans un cas déterminéles dimensions des lames de bimétal 14 et 17 étaient d'environ 28 x 3 x 0,2 mm, respectivement 23 x 3 x 0,2 mm et celles de la bande métallique 16, entombac,d'environ 9 x 6 x 0,25 mm. A la température ambiante normale, l'écar- tement entre les contacts 20 et 21 est d'environ 0,3 mm.
Le temps s'écoulant entre la fermeture de l'interrupteur principal 26 et la fermeture du contacteur thermique était d'environ 1 seconde. Le contacteur thermique reste ensuite fermé pendant environ 2 secondes. Lorsque le contact 21 est maintenu dans une position fixe;, le contacteur reste fermé pendant environ 10 secondes.
Lorsque le tube à décharge ne s'amorce pas ' la première ouverture du contacteur, celui-ci se ferme et s'ouvre à nouveau. Il est en outre évident que le contacteur thermique peut également être dimensionné pour d'autres ten- sions d'alimentation, par exemple pour 110 V. Le contacteur peut également être utilisé pour chauffer les électrodes thermiques d'un tube à décharge 24 sans que la bobine de self soit montée en série avec le tubea Cela peut être le cas, par exemple, lorsque l'impédance auxiliaire est constituée par une lampe à incandescence. Il est également possible que le tube à décharge 24 ne comporte pas d'électrodes thermiques et que l'amorçage s'effectue uniquement à l'aide de la pointe de tension engendrée par la bobine de self.
Sur les figures 5 et 6, deux organes de connexion 33 et 34 sont fixés à une plaque de fond 32, en matière isolante. L'organe 34 est relié, par l'intermédiaire d'un fil de support 35, à une lame de bimétal 36, en forme de Le Un corps chauffant 37 se trouve entre la partie horizontale de la lame de bi- métal 36 et un collier de serrage 38 (voir aussi la fige 5).
Ce collier est sou- dé à des bras latéraux 39 et 40 d'une lame de métal 41 en forme de Lo
Sur la face, à plus forte dilatation, de l'extrémité verticale de l'élément de bimétal 36 est soudé le côté plat à plus forte dilatation d'une se= conde lame de bimétal 42 en forme de I. A l'extrémité libre de celle-ci est sou- dé un fil métallique 43, perpendiculaire au plan du dessin et faisant office de contact mobile, de premier contact ou de contact de travail du contacteuro A l'extrémité libre verticale de la lame métallique 41 en forme de L est soudé un fil métallique 44 disposé parallèlement au plan du dessin; ce fil forme le se- cond contact ou contre-contact du contacteur.
Le premier contact 43 est relié à l'organe de connexion 34 par l'intermédiaire des bimétaux 42 et 36 et du fil support 35, tandis que le second contact 44 est relié à l'organe de connexion 33 par l'intermédiaire de la bande de métal 41 et du fil support 45. Le corps chauffant 37 shunte les contacts 43 et 44 par l'intermédiaire du collier de serrage 38, des bras latéraux 39 et 40 et de la lame de métal 41 d'une part, et des lames de bimétal 36 et 42 d'autre part. Entre les parties horizontales du premier bimétal 36 et la bande de métal 41 se trouve une plaque isolante 46.
Les organes de connexion 33 et 34 du contacteur sont connectés, par l'intermédiaire des électrodes thermioniques 47 et 48 d'un tube à décharge 49, par exemple un tube fluorescant de 40 W, avec insertion d'une self-induction et d'un interrupteur principal 51, aux bornes 52 et 53 d'une source de tension, par exemple un secteur de 220 V, 50 ou 60 p:s. Les organes de connexion 33 et 34 ne peuvent être reliés par un condensateur de déparasitage, non représenté sur le dessin. Le contacteur peut être fermé par une douille montée sur la plaque de fond 32 et non représentée sur le dessin.
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A la fermeture de l'interrupteur principal 51, pratiquement toute la tension de 220 V est appliquée au corps chauffant 37, qui est constitué par une plaque d'environ 50 mg d'environ 5,5 mm de diamètre et d'environ 0,8 mm d'épais- seur, en une matière connue, par exemple du carbure de silicium additionné de graphite, dont la résistance est fortement tributaire de la tension appliquée. Le corps chauffant présente, pour une tension de 220 V, une résistance telle qu'il absorbe une puissance d'environ 15 W. La chaleur développée de ce fait dans la résistance est transmise directement à la lame de bimétal 36, dont la couche a plus forte dilatation est en contact avec le corps chauffant 37.
De ce fait, la partie relevée du premier bimétal 36, en forme de L, s'incurve vers la gauche et amène le premier contact mobile 43 du second bimétal 42 encore froid sur le second contact fixe 44. De ce fait, le corps chauffant 37 est courtcircuité et les électrodes thermioniques 47 et 48 du tube à décharge 49 sont traversées par un courant de forte intensité.
Par suite du court-circuit du corps chauffant 37, le dégagement de chaleur dans le corps cesse. La quantité de chaleur y accumulée est si grande qu'il se passe un certain temps avant que le contact de travail 43, par suite du refroidissement du premier bimétal 36, rebrousse chemin et s'écarte du contre- contact 44. Etant donné que la chaleur fournie par le premier corps chauffant parvient, avec un certain retard, par l'intermédiaire du premier bimétal 31,dans le second bimétal, celui-ci s'incurve vers la droite. La suppression de contact qui en résulte entre les contacts est donc provoquée par le chauffage retardé du second bimétal 42. Le temps pendant lequel le contacteur est fermé dépend de la grandeur de la résistance thermique entre les bimétaux 36 et 42.
On peut aug- menter cette résistance en réduisant la surface de contact entre les bimétaux une résistance thermique additionnelle, par exemple sous forme d'une bande de métal.
Par la suppression du contact entre les contacts 43 et 44, le chauf- fage des électrodes thermioniques 47 et 48 cesse, et à l'aide de la selfinduo- tion 50, on engendre une pointe de tension qui est à même de provoquer l'amor- çage du tube 49.
Aux bornes du tube à décharge amorcé et du corps chauffant 37 qui le shunte se trouve la tension de fonctionnement du tube à décharge, tension qui, en règle générale, est approximativement égale à la moitié de la tension d'ali- mentation. Pour cette tension la résistance du corps chauffant est plusieurs fois plus grande que celle qu'il présentait avant l'amorçage et, de ce fait, l'absorption de puissance n'est que d'environ 0,2 W:
A titre d'illustration il y a lieu de mentionner que, dans un cas déterminé, les dimensions des lames de bimétal 36 et 42 étaient d'environ 10 x 3 x 0,2 mm, respectivement 15 x 3 x 0,2 mm. La partie relevée du bimétal 36 avait une longeur d'environ 4 mm et le recouvrement entre les lames de bimétal était d'environ 2 mm.
La distance entre les contacts 43 et 44 était, à la tempé- rature ambiante normale, d'environ 0,3 mm. Le temps s'écoulant entre la ferme- ture de l'interrupteur principal 51 et la fermeture des contacts 43 et 44 était d'environ 1 seconde.* Après la fermeture, les contacts se touchent pendant en- viron 2 secondes. Lorsque la seconde lame de bimétal 42 est remplacée par une lame de métal de mêmes dimensions, les contacts se touchent jusqu'à un refroi- dissement suffisant du premier bimétal 36, ce qui demande 10 secondes.
Par suite des mouvements en sens opposés des bimétaux, le contac- teur décrit présente la particularité que la distance des contacts reste plus ou moins constante, même lors de fluctuations de la température ambiante à la- quelle sont en effet soumis simultanément les bimétaux.