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" Installation électrique pour le redressement de courants alternatifs " .
La présente invention a pour objet une installation électrique permettant de redresser des courants alternatifs qui convient notamment pour des tensions très élevées et qui comporte un tube à décharges à cathode à incandescence.
Si, pour le redressement de courants à une tension de plusieurs dizaines de milliers de volts, on utilise des tubes à décharges à cathode à incandescence, ces tubes sont habituellement vides d'air à un degré tel que le cou- rant de décharge du tube est un courant électronique pur et qu'il ne se produit pas d'ionisation. L'intensité du courant qu'un tel tube à décharges peut laisser passer n'est que
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faible et ces tubes donnent lieu à une porte de tension considérable et, par conséquent, à un mauvais rendement.
A ce point de vue, les tubes à décharges fonction- nant avec ionisation de gaz, sont à préférer, car ils per- mettent le passage de courants de très grande intensité et ils fonctionnent avec une faible perte de tension. En géné- ral, toutefois, ces tubes ne conviennent pas pour un fonc- tionnement à des tensions très élevées, par exemple d'environ 10.000 Volts, car la pression de gaz doit être d'autant plus faible que la tension pour laquelle le tube doit être utilisé est plus haute.' Toutefois, une faible pression de gaz provoque une désintégration rapide de la cathode à incandescence et, par conséquent, réduit la durée de service du tube. C'est pour cette raison qu'au dessus de 1000 volts on n'a jusqu'icc guère fait emploi de redresseursà atmosphè- re gazeuse.
Dans l'installation suivant l'invention, tous ces inconvénients sont éliminés. Elle comprend un dispositif à décharges électriques dont la cathode à incandescence, de préférence une cathode à oxyde, et la ou les anodes sont disposées dans des chambres séparées communiquant l'une avec l'autre. Dans la chambre dans laquelle la cathode à incandes- cence est disposée, est entretenue une pression supérieure à celle existant dans la ou les chambres anodiques. Il peut être avantageux d'établir la connexion entre les différen- tes chambres par un conduit opposant une grande résistance à la circulation.
On peut produire la différence entre les pressions existant dans les diverses'chambres des électrodes, en fai- sant évaporer dans la'chambre cathodique, ou dans un réci-
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pient communiquant avec celle-ci, une substance qui se condense dans la chambre anodique qui, éventuellement, peut être refroidie artificiellement, cette substance étant constituée, de préférence, par du mercure. Le dispositif à décharges peut présenter des dimensions assez petites pour que la décharge elle-même dégage assez de chaleur pour provoquer l'évaporation.
Dans ce cas, l'augmentation de la température peut, éventuellement;, être limitée à l'aide d'un dispositif de refroidissement. Il est reccmmandable, toutefois de donner au dispositif d'assez grandes dimensions et d'ef- fectuer l'évaporation à l'aide d'un dispositif de chauffage distinct, par exemple un appareil de chauffage électrique, disposé à l'intérieur ou à l'extérieur de l'espace vide d'air.
Pour effectuer ou faciliter la condensation de la vapeur se trouvant dans la chambre anodique, l'installation suivant l'invention peut être munied'un dispositif provo- quant un courant d'air le long de la chambre anodique.
Le mercure condensé peut être routilisé, pour être évaporé dans la chambre cathodique. A cet effet, la disposi- tion peut être telle que le mercure se condensant dans les parties froides puisse refluer vers l'espace d'évaporation.
Ce reflux peut se faire par les conduits destinés à la déchar- ge bien qu'on puisse aussi prévoir à cet effet de petits tubes spéciaux.
La vapeur produite dans le dispositif à décharges de l'installation suivant l'invention est d'ordinaire suf- fisante pour porter la décharge. L'atmosphère du dispositif à décharges peut être, par conséquent, sensiblement exempte d'autres gaz. Pour obtenir un fonctionnement tranquille, onpeut prévoir sur la paroi du dispositif des organes conduc-
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teurs qui sont reliés électriquement aux anodes et qui s'étendent vers la chambre cathodique, comme c'est décrit dans le brevet n 356.362. Ces organes peuvent être consti- tués par des fils métalliques par exemple de nickel, enrou- lés autour du conduit allant à la chambre cathodique.
A. l'extérieur du tube à décharges, un écran destiné à empêcher la transmission de chaleur peut être interposé entre la chambre cathodique et la ou les chambres anodiques.
Dans le cas où il y a plusieurs chambres anodiques, elles peuvent être disposées autour de la chambre cathodique, qui est entourée d'un écran.
L'invention sera mieux comprise en se référant au dessin annexé représentant schématiquement une partie d'une installation électrique suivant l'invention.
Sur le dessin, 1 désigne un appareil à décharges électriques composé de plusieurs chambres communiquant l'une avec l'autre. La chambre 2 renferme une cathode à incandescence 3, de préférence une cathode à oxyde, et dans une seconde chambre 4 est disposée une anode 5, de préféren- ce en graphite. Outre la chambre anodique représentée sur le dessin, l'installation peut être munie de plusieurs de ces chambres dont chacune renferme une anode, ce qui permet de redresser des courants alternatifs à deux, trois ou plusieurs phases. La chambre anodique 4 est reliée à la chambre cathodique 2 par un conduit 6 incliné vers la cham- bre 2.
Si l'appareil à décharges sert au redressement d'un courant polyphasé, il est important que les conduits de décharge qui relient les chambres anodiques à la chambre cathodique, aient la même longueur. n --
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L'anode 5 est reliée à l'une des extrémités d'un enroulement de transformateur 7 dont l'autre extrémité, qui pour le redressement d'un courant polyphasé constitue le point neutre d'un enroulement polyphasé, est le pôle négatif de l'installation. Le pôle positif est constitué par le point-milieu d'un enroulement auxiliaire 8 qui fournit le courant de chauffage de la cathode à incandes- cence. L'enroulement primaire n'est pas représenté sur le dessin.
La chambre cathodique 2 communique librement avec un récipient 9 qui contient une certaine quantité de mercure liquide. Ce récipient est entouré d'un élément de chauffage électrique 10 par lequel le mercure est chauf- fé, de sorte que la chambre 2 se remplit de vapeur de mer- cure à une pression telle que, pendant le fonctionnement, il ne se produise pas de désintégration fâcheuse de la cathode à incandescence. Un vide très poussé régne dans le dispositif à décharges, de sorte qu'à l'exception de vapeur de mercure, celui-ci ne contient sensiblement pas d'autres gaz.
Sous la chambre anodique 4 est disposé un ventila- teur 11 qui, actionné par un moteur électrique 12, envoie le long de la paroi du tube un courant d'air qui, en refroi- dissant la chambre anodique, favorise la condensation de la vapeur de mercure renfermée dans cette chambre et le dépôt de cette vapeur condensée sur la paroi sous forme de gouttes, comme c'est représenté sur le dessin. Ces gouttes se rassem- blent et refluent, à travers le tube incliné 6, au récipient 9. Le mercure contenu dans le récipient 9 parcourt, par con- séquent, constamment le même cycle. Il s'évapore, la vapeur se condense dans la chambre anodique et, à l'état liquide,
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le mercure retourne au récipient 9.
Par suite du refroi- dissement, la pression de la vapeur de mercure renfermée dans la chambre anodique est très faible, seulement une fraction d'un mm. de mercure. Le mercure contenu dans le récipient 9, par contre, est chauffé à une température qui fait monter la pression existant dans la chambre 2, à quelques mm. de mercure. Des températures convenables sont comprises entre 110 et 150 C environ.
En ce qui concerne la partie du trajet de décharge s'étendant de l'anode à la chambre cathodique, le dispositif redresseur a, par conséquent, le caractère d'un redresseur à très faible pression de gaz, de sorte qu'il convient pour des tensions très élevées. Pour cette raison, la ten- sion existant entre les deux électrodes dans la demi-période inactive, peut être sans aucune objection de 10 kV ou de plus.
Par'contre, dans l'espace entourant la cathode à incandescence, la pression est analogue à celle existant dans les redresseurs à atmosphère gazeuse à tension peu élevée. Grâce à cette haute pression, les ions positifs frappant la cathode à incandescence n'ont qu'une faible vitesse, ce qui au point de vue de la désintégration de la cathode à incandescence, est une circonstance très favora- ble assurant une durée de service convenable. En outre, la pression élevée a un effet favorable sur la chute catho- dique. L'appareil décrit ci-dessus permet de redresser des courants d'une intensité de plusieurs ampères.
Au voisinage de la cathode à incandescence est disposée une électrode auxiliaire 13 à laquelle une tension @
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peut être appliquée par rapport à la cathode à incandescen- ce, de sorte qu'il peut se produire une décharge auxiliaire qui facilite la production de la décharge principale.. Il est recommandé d'utiliser à cet effet une source de courant continu. Le dessin montre un redresseur séparé 14 destiné à fournir une tension positive qui est produite par le redressement des deux demi-ondes d'un courant alternatif, l'enroulement primaire qui alimente ce redresseur n'étant pas représenté.
L'entoulement 15, qui est relié aux anodes 17 à travers des résistances 16 et dont le point-milieu est connecté au point-milieu de l'enroulement 8, peut être monté éventuellement sur le transformateur principal. La cathode à incandescence 18 du redresseur auxiliaire est alimentée par l'enroulement auxiliaire 19 dont le point milieu est relié à l'électrode auxiliaire 13.
Un écran 20 en métal ou mieux encore en une matière mauvaise conductrice de la chaleur, telle que l'asbeste est interposé entre la chambre cathodique et la ou les chambres anodiques, cet écran étant destiné à empêcher la transmis- sion de chaleur entre ces chambres.
Pour éviter des phénomènes indésirables dans le cas d'un dérangement dans le refroidissement des chambres anodi- ques ou dans le chauffage du mercure,on peut prévoir des dispositifs protecteurs qui, par exemple, réagissent sur la température ou sur la pression de l'air de refroidisse- ment envoyé par le ventilateur,et qui actionnent des re- lais qui coupent le courant de l'appareil redresseur.