Installation de commande pour redresseurs et autres appareils à vide élevé. La présente invention se rapporte à. des installations de commande pour redresseurs et autres appareils à vide élevé, comportant des moyens qui entrent en action lors d'un accroissement -de la pression de gaz dans un récipient évacué desdits appareils.
L'invention a. pour but l'établissement d'une installation sûre et simple pour la com mande d'appareils dudit genre, en réponse à la réduction du vide élevé dans ceux-ci.
L'installation suivant l'invention com porte un dispositif à décharge électrique lu minescente avec ses électrodes espacées opé rant clans l'appareil dans lequel le vide est maintenu, et une force électromotrice supé rieure à la. tension minimum de rupture dudit dispositif est appliquée à ces électrodes, l'é tablissement du courant de décharge étant employé pour la. commande.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, avec une variante partielle. Dans ledit dessin; La. fig. 1 est une vue schématique des circuits. et appareils, quelques parties de l'installation étant indiquées en coupe et d'autres parties étant indiquées schématique ment; La fig. 2 est un diagramme montrant la, relation entre la pression et la tension de rupture dans un dispositif à décharge lumi nescente;
La fig. 3 est une vue d'en dessous de la portion centrale de l'électrode .de fond du dis positif à décharge luminescente, et La fig. 4 est un dispositif à décharge lu minescente en coupe transversale, suivant une forme modifiée.
L'installation représentée est en particu lier adaptée à. la commande automatique d'un redresseur à vapeur de mercure avec récipient métallique désigné par 4 sur le dessin. Le redresseur est alimenté de la ma- nière usuelle, par le secondaire -d'un trans formateur principal .6 qui est relié à un dis joncteur à huile à haute tension 8. Le dis joncteur à huile est muni de bobines d'enclen chement et de déclenchement 9 et 10 respec tivement. Le récipient du redresseur est évacué de façon continuelle ou intermittente à l'aide d'un dispositif de pompe branché en 11 @de façon à travailler normalement avec une pression de gaz qui n'est pas plus grande que quelques microns de mercure.
Le dispo sitif de pompe n'est pas représenté, tout dis positif connu pouvant être utilisé à. cet effet.
Un mécanisme à décharge incandescente 13 est relié au récipient du redresseur à l'aide id'un tuyau 14. Le dispositif à dé charge luminescente comporte des électrodes supérieure et inférieure 15 et 16, dont cha cune comprend une portion de base 17 et 18 et une bosse centrale aplatie 19 et 20, res pectivement, les deux bosses s'étendant l'une vers l'autre et étant séparées par une dis tance désirée quelconque comme par exemple 25 mm ou moins. Pour en simplifier la. fa brication, l'électrode -de fond 16 est établie en deux pièces, la bosse centrale 20 étant établie en forme d'un bouchon séparé avec un prolongement 21 inséré dans le tuyau 14.
La distance entre les électrodes 15 et 16 est maintenue par un tube isolant 23, en verre ou en porcelaine, et qui entoure d'aussi près que possible les bosses 19 et 20, sans d'ailleurs les toucher, en vue d'éviter la for mation de chemins de ionisation relativement longs. L'organe isolant tubulaire 23 est sé paré des bases 17 et 18 des électrodes res pectives au moyen de rondelles de caoutchouc 24, ou d'autres moyens pour effectuer un joint étanche au vide, lesdites rondelles étant comprimées au moyen de boulons isolés 25. Le problème d'effectuer un bon joint étanche au vide est facile à résoudre parce que le dis positif travaille toujours pratiquement à. la température ambiante.
Une force électromotrice de l'ordre de 500 à 5000 volts ou davantage est appliquée aux électrodes 15 et 16 au moyen d'un trans- formateur survolteur 28 qui peut être muni de moyens -de changement de tension 29 en vue de régler la pression à, laquelle le dispo sitif à décharge luminescente commence à fonctionner. Le transformateur survolteur 28 est alimenté par la ligne auxiliaire 30 à cou rant alternatif de 110 volts de la station de redresseur.
Lorsqu'un (dispositif à décharge lumi nescente travaille dans des conditions varia bles de tension, de vide et de distance d'élec trodes, on obtient différentes tensions de rupture suivant les pressions :de gaz et les distances d'électrodes, suivant l'ionisation gazeuse dans l'espace entre les électrodes. Si le vide est suffisamment élevé, les électrons, en passant d'une électrode à l'autre sous l'in fluence du champ électrostatique ou voltage appliqué, ne rencontrent pas assez de molé cules de ga.z pour produire l'ionisation néces saire pour amorcer la décharge luminescente.
D'autre part, si la pression de gaz ou nom bre de molécules de gaz est trop grand, les électrons sont arrêtés par collision avec les molécules de gaz avant que les électrons n'aient eu l'occasion d'atteindre une vitesse nécessaire pour produire une ionisation par choc.
La fig. 2 montre une courbe 33 représen tant la relation entre la tension de rupture et la pression d'air dans un dispositif dont les électrodes planes sont distantes l'une de l'au tre de 25 mm environ. La distance de deux lignes horizontales successives y correspond à une différence de tension ide 1000 volts, celle entre deux lignes verticales successives à une différence de pression de 100 microns de colonne de mercure.
On y voit que pour les vides les plus élevés, c'est à-dire pour les pressions les plus basses, il faut des tensions relativement élevées pour la rupture, c'est à-dire, pour l'établissement de la décharge luminescente. Lorsque la. pression croît, la tension de rupture tombe rapidement à une tension de rupture minimum de par exemple 3,60 volts; lorsque la pression croît encore davantage, la. tension de rupture s'élève de nouveau, mais plus graduellement.
Pour des distances plus grandes entre les électrodes, la rupture a lieu à des pressions d'air inférieures, comme indiqué par la courbe pointillée 34, à cause des plus grandes pos sibilités -de choc qui sont obtenues par suite de la plus grande distance par laquelle se dé place un électron en passant d'une électrode à. l'autre.
On notera que la même tension de -dé charge minimum est obtenue avec l'espace ment différent des électrodes, mais qu'une tension -de rupture donnée est obtenue à une pression d'air plus petite pour les électrodes ayant une plus grande distance entre elles.
C'est pourquoi les électrodes 15 et 16 ont des parties actives 19 et 20 qui sont ajustées aussi exactement que faire se peut dans le tube isolant 2j3, en vue d'éviter que la rup ture ait dieu @à travers des chemins de ioni sation plus longs, par des électrons essayant de passer des faces latérales d'une électrode aux faces de l'autre Pour une raison analogue, le bouchon cen- tra-1 20 -de l'électrode inférieure a une fente <B>37</B> s'étendant vers le haut jusqu'à un point au-dessus de la base 18 de l'électrode infé rieure, comme représenté aux fig. 1 et 3,
afin de former un chemin restreint sinueux reliant l'espace entre les .électrodes avec le tuyau 14, ou en général, un chemin dans lequel il n'existe point de champ électrique et formé de façon .à recueillir tous les ions et élec trons de manière que les électrons ne peuvent pas passer de l'électrode supérieure 19 vers des points à. différentes distances le long de l'intérieur du tuyau 14.
L'établissement de la décharge fait agir un relais électrique 40 qui peut être un relais de courant, ou, comme représenté .au dessin, un relais wattmétrique qui ferme un contact 41 en réponse à la petite quantié d'énergie qui est absorbée dans le dispositif à décharge lorsqu'un courant de -décharge luminescente t- passe.
De préférence le relais est intercalé clans le circuit primaire du transformateur survol teur 28 à cause des plus grandes intensités qui y sont disponibles, les courants de dé charge secondaires n'étant que de l'ordre de quelques milliampères à environ 5000 volts. Le relais 40 est également de préférence un relais de type à. action lente parce que la dé charge vacille quelque peu lorsque le -dispo sitif à décharge luminescente commence à travailler, et il est désirable d'éviter que le relais ouvre et ferme le circuit un grand nombre de fois avant d'atteindre finalement sa position stable.
Le contact de relais 41 fermé est utilisé pour alimenter la bobine -de déclenchement 10 de l'interrupteur principal 8, pour arrêter le redresseur en réponse à un accroissement prédéterminé de la pression de gaz dans le récipient du redresseur.
Par suite de la fermeture de l'organe de contact 41 est également alimenté un relais de fermeture 42 qui coupe l'alimentation de la bobine d'enclenchement de l'interrupteur principal 8, ladite bobine d'enclenchement ayant un conducteur d'alimentation 43 qui va. à. l'équipement de commande (non repré senté) à la sous-station.
Lors de la marche, le redresseur peut être arrêté par le relais 40 si la pression s'est élevée à une valeur prédéterminée quelconque comme par exemple celle correspondant à une colonne de mercure de 15 à 20 microns.
Il est à noter que la forme d'exécution re présentée du dispositif à décharge lumines cente est établie avec des parties de fer mas sives et un tube isolant massif tel que les isolateurs utilisés dans le récipient de re dresseur de façon que le dispositif de me s ure * de vide 13 n'est pas plus susceptible <B>à</B> une dégradation ou rupture que les porte- anodes du redresseur même.
On remarquera dans la, fig. 2 qu'avec une tension de presque 5000 volts appliquée aux électrodes, le dispositif à décharge entre en action lorsque l'a. pression d'air s'élève à une certaine valeur, comme indiqué en 44 à la. fi gure, et la décharge continuera à se produire lorsque la pression d'air croît encore davan tage, jusqu'à ce que le point 45 est atteint, après quoi la tension de rupture, ,qui est pra tiquement la même que la tension nécessaire pour maintenir la décharge luminescente lorsqu'elle a une, fois été amorcée, devient plus grande que le potentiel électrostatique appliqué et par conséquent la décharge lumi nescente est interrompue.
Si un redresseur est mis hors de marche par l'opération du relais 40, en réponse à des conditions de vides telles qu'elles peu vent être produites par une fuite, il peut ar river pendant l'intervalle .dans lequel le per sonnel -de la station centrale procède à la recherche de la cause de l'arrêt, que la pres sion s'élève au delà du pont 45 de façon que le relais 40 s'ouvre @et remet sous tension le redresseur ou permet au moins -de le re mettre sous tension en cas qu'un essai devait être fait ensuite pour démarrer le redresseur de nouveau.
Cette dernière possibilité se présente si l'opération du relais 40 est utilisée pour faire déclencher la bobine de déclenchement -d'un coupleur principal de façon que la sta tion ne peut pas être remise en marche sans manipulation manuelle, si le vide est telle ment faible qu'il provoque l'opération dudit relais 40, et on admet alors -que le personnel n'entreprend pas un nouvel essai -de démar rage du redresseur avant qu'il ne s'est rendu compte des conditions -de vide.
Toutefois, pour protéger le dispositif contre toute erreur, il y a un dispositif addi tionnel qui entre en action par des pressions de l'ordre de grandeur d'un demi-millimètre. à , un millimètre de colonne de mercure afin de fonctionner à. un point comme indiqué en 46 -de la fig. 2, tandis que le dispositif à dé charge est encore en fonctionnement, c'est- à-dire avant que la charge ne soit interrom pue par un accroissement de la pression au delà du point 45 à la fig 2.
Un pareil dis positif peut être un simple interrupteur ma nométrique -à mercure, comme indiqué en 47 à la fig. <B>1,</B> dans lequel une colonne de mer cure 48 établit un contact avec une seconde colonne de mercure 49 en réponse à des ac croissements excessifs -de la pression -de gaz qui doit être mesurée. Par ces moyens, un circuit 50 est .établi avec le relais de ferme ture 42 sus-décrit.
Tandis -que le dispositif à décharge est représenté en fig. 1 monté 4 r un tuyau qui est courbé de façon à s'éloigner du récipient, ceci n'est fait qu'à titre d'illustration pour pouvoir représenter l'appareil plus facile ment dans ladite figure. Dans 1-a pratique, le dispositif à décharge lumineuse est placé au-dessus de la plaque de couverture ;du récipient, soit entre deux anodes ou à l'in térieur du cercle des anodes du récipient.
La forme du dispositif à décharge 13, tel qu'il est représenté, est en principe celle de l'exécution pratique, mais on a trouvé qu'on peut obtenir des caractéristiques d'o pération plus constantes en le construisant de manière que la décharge se produise entre un point qui se trouve à. l'intérieur d'un cylindre creux et la, surface intérieure dudit cylindre, comme indiqué à titre d'exemple à la fi-.
4" dans liaquelle une électrode creuse 60 est prévue à, la place de l'électrode taillante 20 de la fig. @1, l'au tre électrode étant un fil axial 61 qui est, entouré de près par une douille isolante 6? à l'exception de l'extrémité 63 du fil, qui est revêtue d'un petit chapeau de protec tion en carbone, respectivement en graphite, 64. L'espace de décharge est relié à un tuyau 14a par un chemin sinueux 37a. Pour le reste, la construction représentée à. la. fig. 4 est similaire à celle représentée -à la fig. 1.
Lors du fonctionnement du dispositif à décharge fi-. 4, la, rupture se produit d'une façon très régulière à ou près de la, surface du "point" représenté par le chapeau 64. Par suite du champ fortement concenti-p clans la région de l'électrode à point. il se trouve que le dispositif est plus sensible aux changements de pression qu'un dispositif clans lequel le champ est uniforme, bien qu'on ait aussi obtenu de bons résultats avec des dispositifs de ce genre.
Une parti cularité du fonctionnement du dispositif à décharge ià point, qui peut, sous certains rapports, être considérée comme désavan tageuse, est celle qu'il a. un effet redresseur et, à moins qu'on n'emploie deux dispositif conduisant de façon opposée, demande un relais agissant un peu plus lentement et par conséquent d'un eoîit plus élevé que le dis positif à décharge luminescente non-redres- seur 13 de la.
fig. 1, afin de prévenir le ,,claquement" du relais avant que la dé- char#_,,e soit définitivement établie.