Dispositif pour le balisage lumineux d'une ligne électrique aérienne à haute tension La présente invention a pour objet un dispositif pour le balisage lumineux d'une ligne électrique aérienne à courant alternatif à haute tension, dans lequel l'énergie est captée à l'aide d'un conducteur auxiliaire tendu au voisinage d'un des câbles de ladite ligne transportant l'électricité, et la lumière est pro duite par un tube à décharge électrique en atmo sphère gazeuse alimenté par la différence de potentiel existant entre le conducteur auxiliaire et le câble voisin.
Les dispositifs de ce genre, dont un est décrit par exemple dans le brevet suisse No 186951 du 11 juillet 1935, sont utilisés pour indiquer aux aéro nefs la présence des lignes à haute tension qu'ils bali sent. Ils présentent l'avantage qu'ils peuvent être supportés et alimentés uniquement par l'un des câbles de la ligne ; ceci permet de les accrocher en un point quelconque de ce câble, et non pas uniquement aux pylônes supportant la ligne à haute tension.
Les réalisations qui ont été faites de ces disposi tifs présentent la nécessité que, pour que le tube à décharge émette suffisamment de lumière, le conduc teur auxiliaire doit avoir une longueur suffisamment grande. Cette longueur est d'autant plus grande, tou tes choses égales par ailleurs, que la tension de la ligne à baliser est plus faible ; mais l'augmentation de longueur oblige à augmenter le nombre des isola teurs par lesquels le conducteur auxiliaire est sus pendu au câble voisin, ce qui augmente les pertes par conduction à la surface de ces isolateurs.
En pratique, ces dispositifs connus ne sont pas suffisamment efficaces lorsque la tension, par rap port au sol, de la ligne, est inférieure à 60 000 volts.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'au moins une partie de l'énergie captée-par le conducteur auxiliaire est emmagasinée, après redressement, dans un condensateur, le tout étant agencé de manière que ce condensateur se décharge dans le tube lorsque sa tension atteint la tension d'amorçage du tube.
Le fonctionnement intermittent que donne un tel dispositif permet d'obtenir une puissance lumineuse largement suffisante lorsque la puissance de la source de courant, constituée par le conducteur auxi liaire, est faible. De plus, il utilise la propriété des lampes à éclipse, d'être beaucoup plus facilement remarquées que les lampes à fonctionnement continu de même puissance instantanée et d'être facilement distinguées des points lumineux qui les entourent et qui sont continus.
Il peut arriver, avec le dispositif défini ci-dessus et comportant un condensateur chargé par un redres seur, que le tube à décharge, après avoir émis un éclat peu après la mise sous tension, ne fonctionne qu'à des intervalles trop éloignés ; ceci est dû au fait que dans le conducteur auxiliaire, qui fournit au con densateur un courant de sens constant, une charge électrique tend à s'accumuler. On peut éviter cet inconvénient par l'addition d'un élément convenable, reliant le conducteur auxiliaire au câble voisin et qui écoule cette charge.
Dans le cas où au moins le redresseur servant à charger le condensateur est logé dans un boîtier métallique, il est souvent avantageux que le boîtier soit connecté, par une liaison conduisant le courant continu, au pôle positif du redresseur. Il a été trouvé que la poussière a très nettement moins tendance à se déposer sur les isolateurs fixés au boîtier lorsque celui-ci est ainsi porté à un potentiel positif que lors qu'il est connecté à la ligne ou au conducteur auxi liaire ou à un potentiel négatif. Cet effet est particu lièrement marqué pour l'isolateur qui contient le fil alimentant l'électrode négative du tube lumineux.
On évite ainsi en partie les fuites de courant dues à cette poussière, fuites qui diminuent l'énergie dispo nible pour alimenter le tube lumineux.
Les dessins ci-joints représentent schématique ment, à titre d'exemple, différentes formes de réali sation de l'invention.
La fig. 1 représente un dispositif simple.
La fig. 2 représente une variante du dispositif de la fig. 1, comportant un élément pour décharger le conducteur auxiliaire.
La fig. 3 représente un dispositif à deux tubes à décharge.
La fig. 4 représente une autre variante du dispo sitif selon la fig. 1, variante comportant un transfor mateur.
La fig. 5 représente une autre variante, différant du dispositif de la fig. 1 par le type du redresseur. La fig. 6 représente plus en détail un dispositif analogue à celui de la fig. 5.
Sur la fig. 1 est représenté l'un des câbles 2 d'une ligne électrique aérienne à haute tension, par exemple une ligne triphasée à 60 000 volts entre phases, soit environ 35 000 volts entre phase et terre ; un conducteur auxiliaire 10 est suspendu à ce câble par un isolateur 8 et par un appareil conte nant un tube à décharge 20.
Lorsque ce dernier présente un diamètre intérieur de 7 à 8 mm, une longueur de 1,5 à 2 m entre ses électrodes 18 et 22, et une atmosphère de néon sous quelques mm de mercure, le conducteur auxiliaire 10 peut présenter les caractéristiques suivantes diamètre<B>:</B> 20 à 40 mm<B>;</B> longueur<B>:</B> 8 à 16 m, en éléments de 4 m entre isolateurs ; distance au câble voisin 2 : 0,15 à 0,30 m.
Le tube 20 peut être enroulé en hélice ou replié en serpentin, afin de diminuer son encombrement. Sa tension d'amorçage est d'environ 8 à 10 kilovolts.
Un condensateur 6, de quelques dixièmes de mi- crofarad, isolé pour 10 000 volts, est connecté en dé rivation sur le tube 20.
Un redresseur 12 permet la charge du condensa teur 6 par l'énergie électrique à tension alternative fournie par le conducteur 10. Lorsque la tension aux bornes du condensateur 6 atteint la tension d'amorçage du tube 20, la décharge électrique s'amorce dans celui-ci et s'éteint lorsque la tension aux bornes du condensateur devient inférieure à la tension d'extinction du tube. Le courant qui passe dans ce tube entre l'amorçage et l'extinction est fourni par la charge accumulée dans le condensa teur 6 et pratiquement pas par le conducteur 10, la décharge étant brève.
Il est avantageux que la tension d'extinction du tube 20 soit faible, afin d'utiliser au mieux la capacité du condensateur 6.
II est également avantageux, dans le cas d'un tube rempli de néon, que chaque décharge dans le tube 20 ne soit pas trop brève, car 1'#i1 est peu sen sible aux éclats lumineux très brefs. Pour allonger la durée de la décharge, il suffit de mettre en série entre le condensateur 6 et le tube 20 une résistance 16 ou plusieurs résistances. Cette résistance peut être intercalée entre le condensateur 6 et le point 4 du câble auquel est connecté le con densateur, ou entre le condensateur et le point 14 auquel celui-ci est connecté au redresseur. Tout ou une partie de la résistance pourrait être remplacé par une bobine de self.
Comme représenté sur la fig. 1, la résistance 16 est disposée entre l'électrode 18, alimentée par le redresseur 12, et le point 14 commun au condensa teur et au redresseur. Il est électriquement équivalent, donc également possible, de relier par la résistance le câble 2 à l'électrode 22 qui lui est connectée.
On pourrait d'ailleurs disposer des résistances en plusieurs emplacements.
Dans le cas pour lequel des valeurs numériques ont été données ci-dessus, la valeur de la résistance 16, ou des résistances qui la remplacent, est de l'ordre de 100 000 ohms.
Si le tube à néon 20 est remplacé par un tube à décharge dont le rendement lumineux augmente avec l'intensité du courant de décharge, il est bon de sup primer cette résistance reliant le condensateur au tube ; c'est le cas, par exemple, lorsqu'on utilise comme source de lumière un tube renfermant du krypton ou du xénon sous une pression absolue supé rieure à 0,1 kg/cm2.
Le redresseur 12 est prévu pour pouvoir bloquer sans fatigue une tension un peu supérieure à la ten sion d'amorçage du tube 20. Les instants de fonc tionnement du tube 20 sont indépendants de ceux des tubes faisant partie des dispositifs voisins.
La fig. 2 représente un dispositif qui ne diffère du précédent que par l'addition d'un élément servant à décharger le conducteur auxiliaire 10 de l'électri cité qu'il accumule et que le redresseur 12 l'empêche d'écouler dans le condensateur 6. En l'espèce cet élément est un redresseur 24, monté dans un sens tel qu'il laisse passer le courant fourni par le con ducteur 10 pendant celle des demi-périodes où ce courant ne peut pas passer à travers le redresseur 12. On peut connecter une résistance 23 en série avec le redresseur 24 pour diminuer le courant inverse dans celui-ci lorsque ce redresseur présente une résis tance inverse trop faible.
Le redresseur 24 est prévu pour la même inten sité et la même tension que le redresseur 12. Ces redresseurs peuvent être de types très divers : redres seurs à semi-conducteur, valves à gaz, etc.
Le redresseur 24 peut être remplacé par un élé ment d'un autre genre : résistance, bobine de self- induction, bobine constituant, par exemple, le pri maire d'un transformateur.
Sur la fig. 2, le tube 20 est, pour simplifier, des siné rectiligne. Il en est de même sur la fig. 3.
La fig. 3 représente un dispositif dans lequel la tension du conducteur 10, lorsque son sens ne lui permet pas de charger le condensateur 6, est utilisée pour alimenter un autre tube à décharge. Pour illus trer ce qui a été mentionné à titre de variante à pro pos de la fig. 1, cet autre tube à décharge est une lampe à xénon 32 sous 1 kg/cm2 ; on pourrait aussi utiliser une lampe à krypton, ou à mélange argon, krypton, xénon.
Le conducteur auxiliaire 10 est représenté sou tenu par deux isolateurs 26, 28 ; ces isolateurs peu vent être supprimés lorsque les tubes 20, 32 sont protégés par des enveloppes constituées de telle sorte qu'elles puissent jouer le rôle des isolateurs 26, 28. 8i le conducteur 10 est trop flexible pour qu'il suf fise de le supporter par ses extrémités, on peut ajouter des isolateurs qui en porteront un ou plu sieurs points intermédiaires.
Le redresseur 34 qui a été ajouté alimente un condensateur 30 avec la tension fournie par le con ducteur 10 pendant une demi-période sur deux, celle où cette tension ne charge pas le condensateur 6. Lorsque la tension aux bornes du condensateur 30 atteint la tension d'amorçage du tube 32, celui-ci s'amorce et décharge le condensateur 30 ; cette décharge est brusque parce qu'aucune impédance un peu importante, analogue à la résistance 16, ne la freine.
Le tube 20 est alimenté par un circuit à résis tance 16, condensateur 6 et redresseur 12 analogue à celui qui a été décrit à propos de la fig. 1.
Le dispositif selon la fig. 3 permet d'émettre, à peu de distance, des éclats lumineux qui peuvent avoir des fréquences différentes et des couleurs dif férentes : dans le cas décrit, par exemple, le tube 20 émettra une lumière rouge et le tube 32 une lumière blanche.
La fig. 4 représente un dispositif dans lequel le primaire 40 d'un transformateur 38, connecte le câble 2 au conducteur auxiliaire voisin 10.
Le rapport de transformation de ce transforma teur dépend, entre autres, de la tension maximum entre le câble 2 et le conducteur 10, et de la tension d'amorçage du tube 20.
Le secondaire 42 de ce transformateur alimente, par l'intermédiaire d'un redresseur 36, un condensa teur 44 ; ce dernier est déchargé par le tube 20 à travers la résistance 16 lorsque la tension à ses bor nes est suffisante, comme il a été décrit à propos de la fig. 1.
Le conducteur 10 ne peut accumuler les charges que le redresseur 36 empêche de passer, car ces charges s'écoulent par la bobine 40.
Le dispositif selon la fig. 4 est un peu plus com pliqué que celui de la fig. 1 et plus onéreux que celui de la fig. 2 ; il présente, par contre, l'avantage que l'on peut choisir pour la tension d'amorçage du tube 20 une valeur quelconque, indépendante de la tension que peut prendre le conducteur 10 par rap port au câble 2.
Au lieu d'un transformateur à enroulements sépa rés, on pourrait utiliser un autotransformateur. La fig. 5 représente schématiquement un dispo sitif qui diffère de celui de la fig. 1 par le type du redresseur.
A l'un des câbles 2 d'une ligne à haute tension, sont suspendus un conducteur auxiliaire 10, une lampe à décharge 20, par exemple un tube à néon replié en serpentin, et l'appareillage alimentant la lampe 20 à partir de l'énergie captée par le conduc teur 10.
Cet appareillage comporte principalement quatre redresseurs 3, 5, 56, 60, montés en pont de la façon connue, et un condensateur 6. Deux sommets oppo sés 4, 58 du pont sont respectivement connectés au câble 2 et au conducteur 10 ; les deux autres som mets 54, 62 sont respectivement connectés aux deux armatures du condensateur 6, lequel est monté en dérivation sur l'ensemble de la lampe 20 et de la résistance 16 connectées en série. Cette résistance, dont le rôle est de rendre plus longue chaque dé charge, pourrait être remplacée par une bobine de self ; celle-ci dissipe moins d'énergie électrique et, si on la choisit convenablement, fait que le conden sateur 6 se décharge complètement, ce qui régula rise la cadence du clignotement.
Des isolateurs tels que celui représenté en 8 soutiennent le conducteur auxiliaire, la lampe et l'appareillage de celle-ci.
La différence de potentiel alternative qui appa raît entre le câble 2 et le conducteur 10 est redressée par les redresseurs 3, 5, 56, 60 et charge le conden sateur 6. Lorsque la tension aux bornes de celui-ci atteint la tension d'amorçage de la lampe 20, la dé charge électrique s'amorce dans celle-ci et décharge, plus ou moins complètement, le condensateur, avant de s'éteindre. Le condensateur 6 se recharge alors par le courant redressé par les redresseurs 3, 5, 56, 60 et le processus recommence.
Le redresseur en pont 3, 5, 56, 60 est plus oné reux que le redresseur unique utilisé dans le dispo sitif représenté sur la fig. 1, mais il charge le con densateur 6 avec les deux demi-périodes de la ten sion existant entre le câble 2 et le conducteur 10. Ceci permet, à énergie égale dépensée dans la lampe 20, de diminuer l'importance du conducteur auxiliaire 10 ; si ce dernier n'est pas modifié, on obtient une intensité lumineuse plus forte.
Un autre avantage de cette forme de réalisation est que, comme les deux demi-périodes de la tension sont utilisées pour charger le condensateur, le con ducteur auxiliaire n'a pas tendance à se charger pro gressivement ; il n'est alors plus nécessaire de prévoir un élément pour écouler cette charge.
La fig. 6 représente une forme de réalisation agencée de façon à diminuer les pertes de courant par la poussière se déposant sur les isolateurs. Le redresseur chargeant le condensateur est du type en pont, comme sur la fig. 5, mais la disposition en question conviendrait aussi dans le cas d'un autre redresseur, à une seule cellule par exemple. Un boîtier métallique 70 contient l'appareillage pour l'alimentation du tube à décharge 20. Cet appa reillage comporte un redresseur en pont 3, 5, 56; 60 et un condensateur 6, de façon à faire clignoter le tube 20 comme expliqué ci-dessus.
Cet appareillage est connecté électriquement, d'une part au câble 2 transportant l'électricité, d'au tre part au conducteur auxiliaire 10, tendu à quel ques décimètres au-dessous du câble 2 et relié méca niquement à celui-ci par des isolateurs non représen tés. Les connexions traversent la paroi du boîtier dans l'axe d'isolateurs 74 et 84.
Le boîtier 70 est soutenu par une tige 86, qui connecte l'appareillage au câble 2, et par l'extrémité du conducteur auxiliaire 10.
Le tube 20, enroulé en hélice, est enfermé dans un manchon de protection 80. Ses électrodes sont connectées à l'appareillage, éventuellement par une résistance non représentée, respectivement par un fil 78, qui traverse le boîtier dans l'axe d'un isolateur 76, et par un fil 82 qui est soudé au boîtier. Le circuit entre le fil 82 et l'appareillage est complété par la paroi du boîtier et par des fils 71 et 72 qui connectent celui-ci respectivement à la borne posi tive du redresseur 3, 5, 56, 60 et au condensateur 6.
De nombreuses modifications peuvent être appor tées aux dispositifs décrits. En particulier, ces dis positifs sont applicables aux lignes à très haute ten sion, par exemple 220 000 volts et 380 000 volts. Si une tension de 60 000 volts entre phases, seule ment, a été prise en exemple, c'est que dans ce cas le problème est plus difficile à résoudre et était même pratiquement insoluble r < vec les dispositifs connus.