Installation a, dispositif à décharge électrique. 1.a présente invention se rapporte à une installation à dispositif à décharge électrique <B>dit</B> type comprenant une pluralité d'électro- (les principales entre lesquelles une décharge doit s'établir et qui sont renfermées dans une k)oîte-enveloppe étanche à l'air.
Dans un dis positif ordinaire de ce genre, la décharge peut être amorcée en imprimant un potentiel de grandeur prédéterminée aux électrodes principales. Il est toutefois plus avantageux d'amorcer cette décharge à l'aide d'une élec trode auxiliaire d'amorçage destinée à coo pérer avec une des électrodes principales. L'électrode d'amorçage est alors avantageuse ment disposée à proximité de l'électrode prin cipale avec laquelle elle est destinée à coopé rer ou en contact avec celle-ci, et elle a en général une résistance qui est élevée en com paraison de celle de l'électrode coopérante.
Pour amorcer la décharge entre les électrodes principales, un courant relativement élevé est mis en jeu entre l'électrode d'amorçage et l'é lectrode principale coopérante.
Dans les explications qui suivent, le po tentiel imprimé aux électrodes principales du dispositif à, décharge électrique sera appelé potentiel "principal". D'une manière corres pondante, le courant envoyé à travers l'élec trode d'amorçage pour amorcer la décharge entre les électrodes principales sera appelé courant "d'amorçage". De plus, le potentiel du mercure ou de l'électrode correspondante sera considéré comme potentiel de référence ou de repère. Ainsi un potentiel principal po sitif est imprimé au dispositif à décharge électrique lorsque le mercure est négatif, au point de vue électrique, par rapport à l'au tre électrode principale et un courant d'amor çage positif sera envoyé à travers l'électrode d'amorçage lorsque le courant passe de l'élec trode d'amorçage au mercure.
Les données conventionnelles précitées se basent sur la supposition que, comme il peut en être le cas pour l'objet de l'invention, le dispositif à dé charge électrique est du type asymétrique et possède une électrode en mercure et une élec trode destinée à coopérer avec cette dernière. Si le dispositif est du type symétrique et possède deux électrodes en mercure avec cha cune desquelles coopèrent des électrodes d'a- inorçage, chaque électrode en mercure peut être considérée comme point de repère électri que lorsqu'elle est négative par rapport à l'autre électrode. On comprend que l'électrode d'amorçage fonctionne seulement pour amorcer la dé charge entre les électrodes principales.
Lors qu'un courant d'amorçage de polarité appro priée est mis en jeu entre l'électrode d'amor çage et le mercure, la décharge entre les élec trodes principales est amorcée et elle continue à se produire aussi longtemps que le poten tiel principal est de grandeur et de polarité convenables pour soutenir la décharge. La po larité devrait être telle que le mercure soit négatif par rapport à l'autre électrode princi pale, tandis que le potentiel principal devrait être équivalent au -potentiel d'ionisation cor respondant à la distance entre les électrodes principale et à la nature des vapeurs dans les quelles les électrodes sont immergées.
Pour obtenir une commande satisfaisante du débit du dispositif à décharge électrique, il a été de coutume d'imposer un potentiel al ternatif entre les électrodes principales du dispositif à décharge électrique. Si un poten tiel principal alternatif est imposé, une dé charge peut, en général, être amorcée entre les électrodes seulement pendant les inter valles où des demi-périodes de potentiel prin cipal positif sont imprimées au dispositif à décharge électrique.
Le but de l'invention est, par conséquent, de prévoir dans une installation à dispositif à décharge électrique du genre comprenant des électrodes principales entre lesquelles une décharge doit s'établir, des moyens à électrode d'amorçage pour amorcer la décharge, ces derniers moyens étant du genre comprenant au moins deux électrodes reliées électrique ment l'une à l'autre.
Dans ce but, l'installation suivant l'inven tion comprend des moyens accumulateurs de charges électriques et un autre dispositif à décharge couplé entre lesdits moyens accu mulateurs et l'électrode d'amorçage pour dé charger ces derniers par l'intermédiaire - de cette électrode à l'effet d'amorcer la décharge entre les électrodes principales, lesdits moyens accumulateurs de charges électriques étant de préférence constitués par une capa- citance.
Dans l'explication qui suit, le potentiel envoyé entre l'électrode de commande et la cathode du redresseur sera désigné comme potentiel de commande. Le potentiel envoyé entre l'anode et la cathode du redresseur sera désigné comme potentiel principal du redres seur et par analogie avec le dispositif à dé charge électrique, le potentiel de la cathode sera considéré comme potentiel de repère. De plus, pour chaque potentiel principal, le po tentiel de commande au-dessùs duquel le re dresseur s'excite justement et au-dessous du quel il reste désexcité, doit être désigné comme potentiel de commande critique.
Deux formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exem ple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre un schéma d'une pre mière forme d'exécution; Les fig. 2 et 3 montrent des diagrammes concernant le fonctionnement de l'installation suivant la fig. 1; La fig. 4 montre un schéma de la seconde forme d'exécution, et La fig. 5 est un diagramme concernant le fonctionnement de cette installation.
L'installation représentée à la fig. 1 com porte un dispositif à décharge électrique 1 ayant une anode 3, de préférence en nickel ou en carbone, et une cathode 5, de préférence formée d'un bain de mercure, disposées dans une chambre ou ampoule 7 dans laquelle est établi un vide de haut degré. Une électrode d'amorçage 9 est immergée dans le bain de mercure 5. L'électrode d'amorçage 9 devra avoir une résistance élevée en comparaison de la résistance du mercure 5 et ne devra pas être mouillée par le mercure. ni s'amalgamer avec le mercure. Pour un fonctionnement con venable. l'électrode d'amorçage 9 devrait avoir une résistance spécifique d'au moins 0,1 ohm par cm 3.
Comme il est illustré à, la fig. 1, si l'élec trode d'amorçage 9 n'est pas mouillée par le mercure 5 et ne s'amalgame pas avec celui-ci, le ménisque 11 du mercure dans la région dans laquelle il est en contact avec l'électrode d'amorçage s'éloigne de l'électrode et il existe un petit interstice 13 entre le mercure et l'é lectrode d'amorçage.
Suivant la théorie ac tuelle du fonctionnement du dispositif à dé charge. électrique 1, lorsqu'un courant d'a morçage de polarité appropriée est transmis entre l'électrode d'amorçage 9 et le mercure 5, de fines étincelles sont engendrées dans l'interstice 13 entre le ménisque et l'électrode d'amorçage, et par suite de l'ionisation pro duite par ces petites étincelles, la décharge entre les électrodes principales 3 et 5 du dis positif à décharge électrique se trouve amor cée. Il est à noter que si l'électrode d'amor çage n'est pas de caractère approprié, et si le mercure s'amalgame avec celle-ci ou la mouille, le ménisque 11 du mercure 5 dans la zone de son contact avec l'électrode aura un contour concave et l'interstice nécessaire 13 entre le mercure et l'électrode d'amorçage n'existera donc pas.
Si l'on utilise toutefois une électrode d'amorçage 9 de structure hétérogène, le mer cure peut mouiller la surface extérieure de l'électrode ou s'amalgamer avec celle-ci comme il a été expliqué précédemment, pourvu qu'il ne mouille pas ou ne s'amalgame pas avec les extrémités des filets conducteurs dont l'élec trode d'amorçage est composée.
Il va de soi que cette explication est d'un caractère théorique plutôt général et il se peut que lorsque la situation sera mieux con nue, elle ne donne plus les conditions réelles. C'est pour cette raison que l'invention ne doit pas être limitée par toute théorie particulière de fonctionnement. En ce qui concerne les matières pouvant être utilisées pour l'électrode d'amorçage- 9, des résultats satisfaisants ont été obtenus avec du carbone, du carbure de silicium, du carbure de bore, du bore, des mélanges de si licium, de bore et de carbure de bore et des mélanges de bore et de carbone.
Il paraît que des résultats extrêmement favorables ont été obtenus avec du carborundum, c'est-à-dire du carbure de silicium, et même encore plus fa vorables avec du carbure de bore, du bore et des mélanges de bore et de carbone.
En se reportant à l'installation représen tée à la fig. 1, le dispositif à décharge élec trique 1 est alimenté d'un potentiel par une source de courant appropriée non représentée par l'intermédiaire d'un transformateur 15, dont une section 17 de l'enroulement secon daire 19 est reliée entre l'anode 3 et la ca thode 5 de ce dispositif par l'intermédiaire d'une charge 21 d'un caractère quelconque qui peut être alimentée par le dispositif à dé charge électrique.
Le potentiel d'amorçage pour le disposi tif à décharge électrique est fourni par un condensateur (capacitance) 23 qui est chargé périodiquement par une autre section 25 de l'enroulement secondaire 19 par l'intermé diaire d'un redresseur 27 et est déchargé par l'intermédiaire d'un autre redresseur 29 du type à grille de commande. L'anode 31 du redresseur à grille 29 est reliée à l'une des ar matures, 33, du condensateur 23, tandis que sa cathode 35 est reliée à l'électrode d'amor çage 9 du dispositif à décharge électrique 1 par l'intermédiaire d'un rhéostat 37 de cons truction appropriée. L'autre armature 39 du condensateur 23 est reliée à la cathode de mercure 5 du dispositif à décharge électrique 1.
Le circuit 41 comprenant le condensateur 23, le circuit principal du redresseur à grille 29, le rhéostat 37, l'électrode d'amorçage 9 et l'électrode de mercure 5 a une constante de temps prédéterminée qui dépend des gran deurs des différents éléments. En faisant va rier le rhéostat 37 en série avec le redresseur à grille 29, on peut faire varier la constante de temps du circuit 41., La constante de temps du circuit 41 détermine la mesure à laquelle le condensateur chargé est déchargé par ce circuit et détermine par conséquent l'instant auquel le courant principal dans le dispositif à décharge électrique sera amorcé.
Le rhéostat 37 est utilisé dans le circuit de décharge 41 en considération du fait qu'il faut que le courant d'amorçage soit introduit au moins un petit laps de temps avant que la décharge entre les électrodes principales 3 et 5 doive être amorcée. Si le courant d'amorçage ne subsiste pas au moins pendant ce laps de temps, la décharge électrique manquera de se produire malgré la grandeur du courant d'amorçage. La constante de temps du circuit d'amorçage 41 est d'une grandeur telle que le courant d'amorçage subsiste pendant l'inter valle de temps nécessaire. Cet intervalle de temps est évidemment extrêmement petit et varie en pratique de 0 à 500 micro-secondes.
Le condensateur 23 est relié en série avec le redresseur 27 par l'intermédiaire duquel il est chargé et avec une résistance 43 de ca ractère approprié. La cathode 43 du redres seur 27 est reliée à l'armature 33 du conden sateur 23 à laquelle est reliée l'anode 31 du redresseur à grille 29, et l'anode 47 du re dresseur est reliée à une borne 49 de la section 25 de l'enroulement secondaire 19 servant à charger le condensateur 23. Le circuit de dé charge 51 contenant la section 25 de l'enroule ment secondaire 19 par laquelle le condensa teur 23 est chargé, le redresseur 27 par l'in termédiaire duquel il est chargé, le condensa teur 23 et la résistance 43 a une constante de temps prédéterminée, laquelle détermine à son tour la mesure à laquelle le condensateur 23 est chargé.
La section 25 de l'enroulement secondaire 1.9 par laquelle le condensateur 23 est chargé, est enroulée de façon que le potentiel envoyé dans le circuit est de phase opposée au poten tiel principal envoyé au dispositif à décharge électrique 1, et le potentiel envoyé à la borne 49 à laquelle est reliée l'anode 47 du redres seur 27, est décalé en phase de 180 par rap port au potentiel envoyé à la borne 53 à la quelle est reliée l'anode 3 du dispositif à dé- charge électrique 1.
Par conséquent, lorsque le potentiel de l'anode 3 du dispositif à.dé- charge électrique 1 est négatif par rapport au potentiel de la cathode de mercure 5, l'anode 47 du redresseur 27 par lequel est chargé le condensateur 23, sera de polarité positive par rapport à sa cathode 45 et le courant est transmis par le redresseur 27 pour charger le condensateur. On voit donc que tant que l'a node 3 du dispositif à décharge électrique 1 est de polarité négative, le dispositif reste désexcité. Pendant cet intervalle, le condensa teur _23 est chargé par l'intermédiaire du re dresseur 27.
En pratique, la résistance 43 du circuit de charge 51 est d'une grandeur telle que le condensateur 23 est chargé pendant une fraction comparativement petite de la demi-période de potentiel positive envoyée dans le circuit de charge 51.
L'électrode de commande 55 du redresseur à grille 29 est reliée à l'anode 3 du dispositif à décharge électrique 1 par l'intermédiaire d'une partie des spires d'un potentiomètre 57, d'une résistance appropriée 59 et de la charge 21. Le potentiomètre 57 est alimenté par une batterie 60 et le potentiel de l'électrode de commande 55 est de préférence maintenu né gatif par rapport à la cathode 35 du redres seur 29. En maintenant ainsi négatif le po tentiel de commande du redresseur 29, le re dresseur est maintenu désexcité pendant toute fraction désirée des demi-périodés de poten tiel principal qui sont envoyées au dispositif à décharge électrique.
Il est à noter que pen dant la demi-période négative de potentiel principal du dispositif à décharge électrique 1, le potentiel de commande du redresseur à grille est négatif du fait qu'un potentiel négatif est fourni par la section d'enroule ment secondaire 17 du transformateur 15.
Le potentiel négatif ainsi fourni est superposé au potentiel négatif fourni par le potentiomètre 57 et la somme de ces deux potentiels négatifs est en général suffisante pour assurer que le redresseur à grille 29 soit désexcité pendant l'intervalle pendant lequel la demi-période négative de potentiel principal est envoyée au dispositif à décharge électrique 1, Toutefois, lorsque la fle rni-période positive de potentiel principal est envoyée au dispositif à décharge électrique I , le potentiel envoyé par la section d'enroulement secondaire 1.7 entre l'électrode de commande 55 et la cathode 35 du redres seur à,
grille 29 devient de plus en plus posi tif et se soustrait au potentiel négatif fourni par le potentiomètre 5 7 jusqu'à, ce que le po tentiel de commande atteigne une valeur telle que le redresseur 29 s'excite. Il est à noter (lue comme en pratique le redresseur à grille 29 est de préférence du type à. remplissage de gaz, il passe brusquement de la, condition de désexcitation à, une condition d'excitation to tale.
Le redresseur à grille 29 est ainsi excité après que le condensateur 23 a été chargé et la charge du condensateur est transmise par celui-ci à l'électrode d'amorçage 9 et à l'élec trode de mercure 5. Par suite de la transmis sion du courant par l'électrode d'amorçage 9, une décharge est amorcée dans le dispositif à décharge électrique 1 et subsiste pratique ment jusqu'à, ce que la, demi-période de poten tiel principal passe par la valeur 0 et de vienne négative.
Le fonctionnement de l'installation est il lustré aux fig. 2 et 3. La demi-onde positive de potentiel principal est représentée dans chaque diagramme par la courbe supérieure en traits pleins 61. Le potentiel auquel le condensateur 23 est chargé par l'intermé diaire du redresseur 27 y associé, est repré senté par la ligne horizontale 63 qui est pa rallèle à l'axe d'abscisse 65 dans chaque dia gramme. Les potentiels de commande aux quels le redresseur à grille 29 s'excite pour des valeurs de potentiel principal correspon dant au potentiel principal du dispositif à décharge électrique 1 sont situés sur la courbe inférieure en traits pleins 67 qui a une pente de polarité opposée à la pente de polarité de la courbe de potentiel principal 61.
Conformé ment à la nomenclature précédente, la courbe 67 peut être désignée comme courbe de poten tiel critique de commande. Le potentiel cri tique correspondant au potentiel envoyé au condensateur est représenté par une ligne droite 69 parallèle à l'axe d'abséisse 65 et in- tersectant la courbe 67 au point 71 qui corres pond au potentiel envoyé au condensateur 23. La ligne 69 peut. être considérée comme courbe de potentiel critique pour le redres seur à grille lorsque le condensateur est chargé à une valeur représentée par la ligne horizontale supérieure 63.
Le potentiel néga tif qui est normalement envoyé entre l'élec trode de commande 55 et la cathode 35 du redresseur \39 par le potentiomètre<B>57,</B> est re présenté par la ligne horizontale inférieure 73 dans chaque diagramme.
Lorsq'une demi-période positive de potentiel principal est envoyé au dispositif à décharge électrique 1., le potentiel de commande imprimé au redresseur à grille 29 est représenté par la courbe en pointillé<B>75,</B> laquelle est simple ment la courbe supérieure en traits pleins 61. représentant le potentiel principal envoyé an dispositif à, décharge électrique 1 additionnée à la ligne horizontale inférieure 73 représen tant le potentiel de commande négatif fourni par le potentiomètre 57.
Le redresseur à grille 29 et par conséquent le dispositif à décharge électrique 1 sont excités approximativement en un point correspondant au point d'intersec tion 7 7 de la courbe en pointillé 75 et de la ligne horizontale 69 représentant le potentiel critique du redresseur à grille 29. Le dispo sitif à décharge électrique 1 reste alors excité pendant le reste de la demi-période positive. L'intervalle pendant lequel le dispositif à décharge électrique 1. reste excité, est repré senté par la région hachurée 79 au-dessous de la courbe de potentiel principal 61.
Les diagrammes des fig. 2 et 3 correspon dent à deux différentes valeurs de potentiel de commande négatives fournies par le poten tiomètre 57. Comme on voit dans le dia gramme suivant la fig. 3, le potentiel de com mande négatif est plus grand que celui du système suivant la fig. 2 et par conséquent le dispositif à décharge électrique 1 est excité plus tard dans la période dans un système tel que celui représenté à la fig. 3 que dans un système tel que celui représenté à la fig. 2.
Il est un -fait important que dans une installation cômme celle représentée à la fig. 1, le-débit du dispositif à décharge élec trique ne peut être réglé que pour la première moitié de la demi-période de potentiel princi- pas positive. La condition de limite est re présentée par une situation dans laquelle les potentiels sont d'une valeur telle que la courbe en pointillé 75 est tangente à la ligne droite 69 représentant le potentiel critique de commande du redresseur à grille 29.
Pour obtenir un réglage pendant la demi- période entière de potentiel principal positive, on a prévu une installation telle que celle re présentée à la fig. 4. Dans cette installation, la phase du potentiel envoyé entre l'électrode de commande 55 et la cathode 35 du redres seur à grille 29 est décalée par rapport au potentiel principal du dispositif à décharge électrique 1 et grâce à ce décalage, on obtient un réglage pendant chaque partie de la demi- période de potentiel principal positive en. voyée au dispositif à décharge électrique.
Dans l'installation représentée à la fig. 4, le circuit de charge 51 du condensateur 23, le circuit de décharge 41 du condensateur et les autres circuits adjoints au dispositif à dé charge électrique 1 sont sensiblement les mêmes que les circuits correspondants de l'installation représentée à la fig. 1. Toute fois, le circuit de commande du redresseur à grille 29 est complètement différent du cir cuit correspondant de l'installation représen tée à la fig. 1.
L'enroulement secondaire du transforma teur 15 est muni d'une section additionnelle 83. Le branchement central 85 de la section d'enroulement secondaire 83 est relié à la ca thode 35 du redresseur à grille 29 par l'inter médiaire d'une résistance appropriée 87. Les bornes extrêmes 89 et 91 de la section 83 sont reliées aux bornes d'un circuit de déphasage 93 comportant un rhéostat réglable 95 et un condensateur 97 relié en série avec le pre mier. Le point de jonction 99 du rhéostat 95 et du condensateur 97 est relié à l'électrode de commande 55 du redresseur à grille 29 par l'intermédiaire du potentiomètre 57 du type utilisé dans l'installation représentée à la fig. 1.
Il est à noter que la phase du potentiel du point de jonction 99 du rhéostat 95 et du con densateur 97 par rapport au potentiel en voyé aux bornes 89 et 91 de la section secon daire 88 peut varier de 0 à 180 suivant les variations de la valeur du rhéostat 95, et, de façon correspondante, la phase du potentiel imprimé entre l'électrode de commande 55 et les autres électrodes 31 et 35 pour le redres seur à grille 29 est amenée à varier par rap port aux autres potentiels dans l'installation.
La section de déphasage 83 du secondaire 19 peut être enroulée de la même manière que la section 17 du secondaire 19, de façon qu'un potentiel principal est transmis au dis positif à décharge électrique 1. Quand on fait donc varier la résistance dans le circuit de déphasage de l'installation, la phase du potentiel de commande peut être décalée par rapport au potentiel principal d'un angle de<B>180</B> .
Le fonctionnement de l'installation est il lustré par la fig. 5, dans laquelle le potentiel principal du dispositif à décharge électrique, le potentiel principal du redresseur, le poten tiel critique de commande du redresseur à grille 29 et le potentiel de commande néga tif imprimé au redresseur à grille 29 sont représentés de la même manière que les élé ments correspondants de l'installation de la fig. 1 sont illustrés aux fig. 2 et 3. Le poten tiel de commande est représenté par une courbe sinusoïdale en pointillé 101 établie sur la ligne horizontale 73 représentant le poten tiel de commande négatif.
Comme on le voit, la courbe en pointillé 101- intersecte la courbe de potentiel limitateur de commande 69 en im point 103 lequel, en ce qui conéerne sa coordonnée de temps, est situé dans la der nière moitié de la demi-période positive de potentiel principal transmis au dispositif à décharge électrique. Le dispositif à décharge électrique 1. est, par conséquent, excité à ce point et reste excité pendant un intervalle représenté par l'aire hachurée 79 au-dessous de la côurbe de potentiel principal 66.
Dans une installation du type représenté à la fig. 1 qui est particulièrement utile, le dispositif à décharge électrique 1 est du type représenté à la fig. l et comporte une ca thode de mercure 5, une anode de nickel 3 et une électrode d'amorçage 9 d'un mélange de bore et de carbure de bore, dont la résis tant spécifique s'élève à. au moins 0,1. ohm par cm' et qui a une structure fibreuse hété rogène. Le potentiel fourni par la section 25 du secondaire 19 par laquelle est chargé le condensateur 23, est de l'ordre de grandeur de plusieurs centaines de volts.
Le redresseur 27 servant à charger le condensateur 23 est du type à remplissage de gaz connu sous la désignation de Westinghouse KI-626. La ca pacité du condensateur 23 peut varier de 0,1 microfarard à 16 microfarads, ce qui dé pend de la condition de l'électrode d'amorçage 9. Le redresseur à, grille 29 est du type connu sous la désignation Westinghouse KL?-628. La résistance 3 7 dans le circuit de décharge 41 de la capacité 23 peut varier de 2 à 10 ohms. La résistance du rhéostat 59 en série avec l'électrode de commande 55 du redres seur à grille 29 et du potentiomètre 57 y as socié est de l'ordre de grandeur de 25.000 ohms.
Le potentiel principal envoyé au dis positif à décharge électrique 1 est de l'ordre de<B>11.0</B> volts.
L'invention a. été décrite dans certaines réalisations particulières, notamment dans des installations dans lesquelles le dispositif à décharge électrique ne transmet que la demi-onde positive du potentiel principal transmis. Sa réalisation dans les installations redressant l'onde complète est également pos sible. Dans les installations pareilles, le pro cédé le plus simple est d'appliquer les mêmes éléments à la moitié négative de l'onde de po tentiel principal que l'on a employé à la moi tié positive de l'onde de potentiel principal et de relier les éléments de l'installation de façon appropriée à cet effet.