Dispositif de transformation d'un courant électrique en un courant de fréquence déterminée. L'objet de l'invention est un dispositif de transformation d'un courant électrique en un courant de fréquence déterminée comportant au moins deux robinets électriques, constitués par un tube fermé, contenant un fluide sus ceptible de se ioniser, une cathode incandes cente, une anode et une électrode intermé diaire, cette dernière pouvant ,être reliée pé riodiquement, au moyen d'un commutateur rotatif, à la borne négative d'une source de courant continu dont la.
borne positive reliée @a. l'électrode incandescente, lesdits ro binets étant branchés en parallèle sur le cir cuit d'alimentation, chacun en série avec la moitié d'un enroulement primaire d'un trans formateur dans l'enroulement secondaire du quel est induite une "force électromotrice de la tension désirée et dont la. fréquence ne -dé- pend que de la vitesse de rotation du .commu tateur, les deux moitiés du primaire dudit transformateur étant identiques, mais enrou lées en sen: inverse et shuntées chacune par un condensateur.
Le dessin annexé représente des schémas et des formes d'exécution, données à titre d'exemples.
L'invention est basée sur le phénomène suivant qui a été constaté par la Société brevetée: Soit une lampe à vapeur de mercure A à trois électrodes (fig. 1), formée par un tube à vide vertical; en haut. est disposée une anode B en fer, en bas une cathode C en mer cure, et vers le milieu une grille D en fer ou en tungstène, par exemple, ,séparant le tube en deux parties.
Dans le voisinage immédiat de la cathode C est en outre disposée une anode auxiliaire F constamment reliée à l'un des pôles .d'une source<B>-</B>de courant continu dont l'autre pôle est relié à la cathode C; cette anode auxiliaire a pour but de maintenir incandescente la surface du mercure lors qu'aucun courant ne passe par l'anode princi pale B; une petite batterie d'accumulateurs G, en série avec une bobine de self induction lI, peut, par exemple, fournir le courant né cessaire à alimenter cette anode auxiliaire.
Une autre batterie d'accumulateurs I, bran chée entre la cathode C et la grille D, permet de rendre celle-ci négative par rapport à la cathode; au moyen d'un interrupteur J on peut à volonté mettre la. grille en communi cation avec ladite batterie ou l'isoler.
Que la grille soit isolée ou non, un cou rant électrique ne peut franchir la lampe qu'en allant de l'anode à la cathode C, la masse de mercure ne pouvant, comme on le sait, jouer le rôle d'anode.
On constate que, lorsque l'on branche en tre l'anode I3 et la cathode C une source d'élec- tiicité de force électromotrice e constante, supérieure à 1.1 volts, tendant à faire passer un courant de la première à, la seconde: <B>10</B> Si l'interrupteur J a, été préalablement fermé, la grille étant négative par rapport à la cathode, on peut rendre très élevée la force électromotrice e, sans qu'aucun courant passe.
20 Lorsque la. grille est au contraire isolée, il passe clans- la lampe un courant dont l'in tensité se mesure- en ampères. Si l'on ferme alors l'interrupteur J, une dérivation de ce courant se fait par la grille et la batterie d'accumulateurs I. La grille ne peut plus de venir négative par rapport à la, cathode et le courant qui, traverse la lampe ne peut plus être interrompu.
Si l'on remplace maintenant la source de force électromotrice constante par une source (le courant alternatif, un courant toujours de même sens va (le l'anode à la cathode, tant due la grille est isolée; mais ce courant est interrompu dès que l'interrupteur J est fermé.
Les variations de l'intensité i du courant qui va. dans ces conditions, de l'anode à. la cathode peuvent être représentées en fonction chi temps t par une courbe telle que celle de la. fil. 2. Les petites interruptions sont déter minées par les alternances périodiques de la force électromotrice. Ces dernières peuvent être aussi élevées que l'on veut.
On obtient encore les mêmes résultat:, lorsque la force électromotrice est toujours de même sens, # . condition que sa grandeur tombe périodiquement au-dessous de 14 volts, par exemple si les variations qu'elle subit: peuvent être représentées en fonction du temps par la courbe de la fi-. 3.
En résumé, la présence de la grille ne per met<B>pas</B> d'éteindre la lampe lorsqu'on main tient une différence de potentiel d'au moins 1.1 volts dans le cas de lampe à mercure entre l'anode et la cathode, mais l'empêche de se rallumer lorsqu'elle s'est éteinte spontanément.
Si la. fréquence de la variation de force électromotrice est supérieure à celle des fermetures et ouvertures successives de l'in terrupteur J. la lampe se comporte donc comme un véritable robinet laissant passer ou arrêtant le courant, suivant que l'on ouvre ou que l'on ferme ledit interrupteur J.
On remarquera. que, non seulement cette manoeu- vre n'exige aucune dépense de travail appré ciable, mais que l'on peut .donner une très grande résistance au circuit contenant la bat terie I et que l'énergie que cette dernière aura. à fournir, surtout lorsqu'elle sera. tra versée par un courant venant de l'anode h. est:., par conséquent, complètement négligeable.
Supposons .maintenant due l'on dispose d'une force électromotrice de fréquence a et due l'on veuille produire un courant allerna- tif monophasé (le fréquence P plus petite que la. première. On pourra. avoir recours à cet effet au dispositif représenté par la fig. d.
Dans cette figure, Ii est le noy au d'un transformateur: celui-ci comporte deux en roulements primaires II et N ayant le même nombre de spires, mais enroulés en sens in verse.
Il n'y a qu'un enroulement secondaire P qui constitue la source de courant alterna tif monophasé de fréquence fi. On voit due si l'on envoie un courant de même sens suc cessivement dans les circuits<I>al</I> et N. on pro duit le même effet que si on lançait nu cou rant alternativement dans un sens et dans l'autre dans un seul des deux circuits pri maires, l'autre circuit étant inutilisé.
Dans cette même figure, Q sont de pe tits condensateurs montés en dérivation en tre les extrémités des circuits<B>31</B> et N, desti nés à uniformiser autant que possible l'inten sité du courant dans ces circuits, pendant que l'in1-erriipteur J est ouvert, et malgré les in terruptions dues aux alternances du courant.
Les circuits M et N alimentés par le cou rant alternatif de fréquence a sont montés en parallèle sur l'un des pôles de la source d'élec= triché; leurs points de sortie sont individuel lement reliés aux anodes B de deux lampes semblables à. celles de la fig. 1, lampes dont les cathodes sont maintenues incandescentes par une même batterie d'accumulateurs G. Enfin les deux batteries G et I sont reliées à l'autre pôle de la source d'électricité.
est un commutateur tournant, portant \? n touches sur une couronne S. Toutes les touches d'ordre impair .communiquent entre elles et avec une bague Tl; toutes celles d'or dre pair communiquent entre elles. et avec une bague T2. Les touches impaires sont iso lées des touches paires. Un moteur quelcon que fait tourner ce commutateur à la vitesse que l'on veut.
Un contact fixe p s'appuie sur la cou ronne S et communique avec le pôle libre de la<B>,</B> batterie I qui sert à. charger les grilles. Deux autres contacts fixes q1 et q\ s'appuient sur les bagues Tl et T2 et les font communi quer individuellement, l'une avec la, grille d'une lampe, l'autre avec la grille de l'autre lampe.
Dans ces conditions les deux grilles sont successivement rendues négatives par rapport aux cathodes, puis isolées, l'une des grilles étant rendue négative pendant; que l'autre est. isolée.
Sur la fi-. 5 sont tracées six courbes I, II, . . . VI.
La. courbe I représente. en fonction du temps, les variations de la tension d'un cou rant alternatif de fréquence a que l'on sup pose alimenter le dispositif; la. courbe II re présente les variations de l'intensité il<B><I>ail</I></B> courant, qui se partage entre le circuit<I>III</I> et son condensateur et la courbe IV celles de la composante j1 de ce courant qui traverse le circuit DÎ, composante qui ne s'annule pas à.
chaque alternance par suite de la réaction du condensateur. Les courbes III et V représen- tent les variations des intensités correspon dantes i; et jf!, relatives au circuit<I>N.</I> Enfin la courbe VI représente, à une autre échelle, les variations du nombre d'ampères-tours que les circuits iM et<I>N</I> développent autour du noyau magnétique K du transformateur. Ces dernières variations ont. une fréquence fi qui ne dépend que de la vitesse de rotation du commutateur.
Il en résulte que le circuit secondaire P est le siège d'une force électromotrice de fré quence Il est à remarquer que la source (le cou rant alternatif n'a à débiter de l'énergie que pendant la moitié du temps, c'est-à-dire lors qu'elle a. un sens déterminé, comme on le voit sur la .courbe fig. 2 et sur les courbes II et III (fig. 5).
Mais on peut, en se -servant de deux grou pes d'appareils semblables à celui de la fig. 4, la faire travailler tout le temps. Pour cela il suffit de l'utiliser clans le circuit. primaire U d'un transformateur p (fig. 6) qui comporte deux circuits secondaires X et Y ayant le même nombre de spires, mais enroulés en sens inverse, de manière à utiliser les ondes positives et négatives du courant alternatif d'alimentation.
Les unes (le ces extrémités sont reliées aux cathodes des quatre lampes de deux groupes et les autres extrémités aux circuits primaires 11T et<I>N</I> des transformateurs de chaque groupe, comme le montre la. fig. 7.
Seuls des courants ,d'un même sens peu vent passer dans chacun de ces circuits pri maires 01 et N. Pendant les 1f2 périodes de rang impair, correspondant aux ondes posi- tivëS par exemple, de la source de force élec tromotrice, un courant traverse le circuit se condaire X, et pendant les 1/- périodes de rang pair, correspondant aux ondes négatives, un courant passe dans le circuit secondaire Y. La. source travaille ainsi tout le temps.
On peut d'ailleurs faire produire au dis positif que représente fig. 7 des courants de fréquences décalées de 1I4 de période.
Pour cela, il suffit de monter sur le même axe les deux commutateurs de ces groupes S T, T, et S' T'1 T', .de manière que les tou ches de la couronne S soient décalées d'une demi-touche par rapport à celle de la cou ronne S'.
Dans ces conditions les variations des flux développés dans les noyaux des transforma teurs sont décalés de 1Ji de période. Si chacun d'eux ne comporte qu'un circuit secondaire P, on produit, des courants biphasés. Rien n'est. plus facile d'ailleurs, comme on le sait, que de produire des courants triphasés .au moyen de deux noyau, sièges de variations de flux dc@ealés de 1,@ de période.
Grâce au dispositif de la fig, 7, on peut donc transformer un courant alternatif mono phasé de fréquence a en courants alternatifs monophasé ou polyphasé de fréquence plus petite ,l. cette dernière fréquence ne dépen- dant que de la vitesse imprimée à un com- imitateur n'ayant à interrompre que des cou- rants d'une énergie pratiquement nulle.
Ce qui ajoute à l'intérêt de cette transfor- rriation c'est que l'on peut, en utilisant le prin- r@ipe. transformer avec la plus grande facilité et avec rin très bon rendement, un courant.
continu de haute tension en courant alterna tif monophasé, à. la condition que sa fré- quence soit très élevée, et cela au moi#en du dispositif représenté sur la fig. R combiné an dispositif de la fig. 7.
Dans cette fi-. 8, b est une lampe à va peur<B>(le</B> mercure non entretenue, montée en d('@riva.tion avec un circuit comprenant: 1o un r('1@nriaterir constitué par un condensateur c et une bobine (le self-induction d, accordée pour la. fréquence a;
20 un circuit primaire U d'un transformateur P qui comporte, comme celui de la fig. (l, deux circuits secondaires X et Y.
On monte en série avec b, .clans le circuit du courant continu aboutissant à l'anode de la. lampe, une bobine (le self induction e, cas fable de maintenir très sensiblement cons- tsiritc l'intensité du courant qui la traverse pendant la durée de la période
EMI0004.0074
Enfin ori branche la source du courant continu dont on dispose,
entre la cathode de la lampe et l'entrée de la bobine e, de manière qu'elle tende à. faire passer le courant: de l'anode 'a la, cathode de la lampe.
<B>Il</B> faut que la, tension du courant soit :suffisante pour allumer la. lampe. Alors, si l'énergie, emmagasinée clans le condensateur au moment de l'allumage, est plus brande que celle qui est consommée dans le circuit con tenant le résonateur et le circuit primaire L'. pendant la durée de la période lja le courant s'annulera dans la lampe et celle-ci s'étein dra avant la fin de chaque période, pour être rallumée par la, source de courant continu au début de la suivante. Les oscillations seront ainsi naturellement entretenues.
On voit que l'obligation de rallumer la lampe nécessite l'emploi d'un courant cnn- tinu de haute tension; celle d'emmagasiner clans le condensateur une quantité d'énergie supérieure à celle qui est consommée pendant la période 'fa conduit à. faire celle-ci très courte et à ne produire ainsi que des courants de très haute fréquence.
'Mais l'on a tout avantage à. rendre très courte la fréquence r4 par rapport à la frc-- quence ,P (les courants que l'on veut. produire, et= le courant continu que l'on aura en pra tique à. transformer en courants alternatifs sera, toujours cle très haute tension.
Donc, pour transformer un courant con tinu de haute tension, servant, par exemple, à. transporter au loin de l'énergie, en courant alternatifs polyphasés de fréquence usuelle variable à. volonté et de tension quelconque, on transformera d'abord ce courant continu en un courant alternatif monophasé de très haute fréquence, au moyen du dispositif re présenté par la fil-. 8, le transformateur P (le ce dispositif n'étant autre que le trans formateur V du cli.poitif (le la. fig. 7.
Un autre problème que l'on peut résoudre en se basant sur les mêmes principes est le suivant: Eta.nt donnés des courants triphasés (le fréquence usuelle, \?ï ou :i0 période= par exemple, les trarisfornic-r en courants alterna tifs polyphasés (le fréquence choisie à volonté. C'est le cas le plus compliqué.
On trans forme d'abord le courant alternatif de fré quence usuelle en courant continu de haute tension au moyen d'un redresseur à vapeur (le mercure, puis ce courant continu en un cou rant alternatif monophasé de très haute fré quence. Enfin, celui-ci est transformé en ides courants ayant la fréquence élevée que l'on veut obtenir. On est ainsi conduit au disposi- ti f représenté parla fïg. 9.
Les courants de fréquence usuelle alimen tent les circuits primaires 1, 2, 3 d'un trans formateur élévateur. Les courants transfor més sont redressés au moyen d'un redresseur à vapeur de mercure 4, que l'on a supposé muni de six anodes, en donnant deux circuits secondaires à chaque noyau, afin de faire travailler constamment la source, c'est-à-dire -utiliser les ondes positives et les ondes né gatives du courant.
Le courant continu fourni par la soupape alimente un dispositif semblable .à celui de la fig. 8, combiné avec celui de la fig. 7, ce qui donne le dispositif représenté sur la fig. 9 qui n'est plus que la superposition des précé dentes; les mêmes lettres y désignent d'ail leurs les mêmes organes.
Toutefois, on a remplacé les quatre lam pes de la fig. 7 par une seule lampe munie (le quatre anodes B situées au fond de quatre appendices fermés par quatre grilles, mais ne comportant qu'une seule cathode. Non seule ment cette disposition est plus simple, mais on n'a à entretenir incandescente qu'une seule cathode, d'où une économie de travail.
On voit que, même dans le cas le plus compliqué d'un dispositif réalisé conformé ment au schéma de la fig. 9, on xi'aura besoin due d'un matériel très réduit et que les trans- farmations successives se font avec un rende ment très élevé.
Lasoupape 4 et la lampe b sont, en effet, parcourues par des courants ayant une ten sion de plusieurs milliers de volts, devant la quelle la chute de tension de 14 volts, à la quelle donne lieu la traversée de ces. lampes, est négligeable. De même, on n'aura que des courants de tension élevée,<B>1000</B> volts par exemple, dans la lampe à quatre anodes.
Ces lampes n'ayant à être parcourues que par des courants de faible intensité, grâce à l'élévation des tensions, sont peu volumi neuses. Enfin le transformateur V étant par couru par des courants de très haute fré quence et les transformateurs K par des cou rants de fréquence notablement supérieure aux fréquences usuelles, sont très petits par rapport ,à leur puissance,et ont un rendement très élevé.
Pour faciliter l'explication, on a supposé que le courant d'entretien de l'a lampe servant de robinet et celui servant à charger les grilles sont fournis par des accumulateurs. En pratique, on peut les remplacer par des magnétos montées sur l'axe du commutateur.
Le dispositif de la fig. 1 constitue en résumé un robinet capable d'ouvrir et de fer mer le passage :à un courant alternatif de fréquence quelconque, .robinet que l'on peut employer comme interrupteur.
En accouplant des robinets .semblables et en les ma.noeuvrant successivement, suivant une cadence déterminée, on peut transformer un courant alternatif monophasé de fréquence très élevée en courant alternatif- monophasé ou polyphasé de fréquence quelconque varia ble à volonté, mais toujours plus petite, la tension étant également quelconque.
Un courant alternatif de fréquence très élevée peut être produit, par exemple, au moyen d'un oscillateur alimenté par un cou rant continu de haute tension. On a ainsi le moyen de transformer ce courant continu en courant alternatif monophasé ou polyphasé clé frèquenee quelconque, variable à volonté et de tension également quelconque.
Enfin, ce courant continu peut provenir du redressement de courants alternatifs de fréquence usuelle au moyen d'une soupape électrique. On est ainsi en mesure de trans former ces courants alternatifs en courants d'une autre fréquence variable à volonté.
On a supposé, dans ce qui précède, que la cathode incandescente clé la lampe servant clé robinet était constituée par une masse de mercure et que le fluide remplissant la lampe était de la vapeur de mercure. Cette disposi tion a l'avantage due la cathode ne se dé truit pas à. la, longue car elle se reconstitue d'elle-même. Mais on pourrait également uti liser un filament métallique maintenu incan descent par le pa.ssabe d'un courant, et rem placer la vapeur de mercure par un fluide inerte tel que de l'argon ou du néon dont les molécules brisées par les électrons émis par le filament fournissent les ions nécessaires au passage du courant.