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Montage de tubes à décharges électriques à atmosphère gazeuse.
On sait que les tubes à décharges électriques à atmosphère gazeuse ne s'amorcent qu'à une tension sensible- ment supérieure à la tension de fonctionnement. La différence entre le potentiel disruptif et le voltage de fonctionnement est absorbée d'habitude par une impédance mont ée en série avec les tubes. Si l'on utilise pour celle-ci une bobine de réactance,, il en résulte une réduction du facteur de puissan- ce et si l'on utilise une résistance ohmique, une certaine quantité d'énergie se perd.
L'invention a pour objet un montage permettant de
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réduire ces inconvénients et procurant d'autre avantages encore qui vont être décrit s dans ce qui suit.
Le montage qui fait l'objet de l'invention com- porte un groupe d'au moins deux tubes à décharges mis en série qui est connecté à deux phases d'une source de cou- rant triphasé., et un interrupteur permettant de relier provisoirement à la troisième phase un point situé entre les tubes qui est désigné ici par "point de raccordement et qui est de préférence, le point milieu du groupe. Pour mettre en service les tubes à décharges on ferme cette dernière connexion qui, le cas échéant, est établie à tra- vers une impédance et lorsque les tubes, qui sont ainsi soumis momentanément à une tension plus élevée se sont amor- cés, on coupe ladite connexion.
L'impédance intercalaire, qui est toujours nécessaire pour stabiliser la décharge, peut donc être sensiblement plus faible ce qui assure un meilleur facteur de puissance ou une moins grande perte d'énergie.
Si les tubes à décharges contiennent des métaux difficilement volatils tels que le sodium dont la vapeur doit participer à l'émission lunineuse, on laisse, de préférence, subsister momentanément la connexion avec la troisième phase.
En effet, si le point de raccordement est relié à la troisième phase directement ou à travers une faible impédance, les tubes à décharges sont survoltés au début, de sorte qu'il se produit beaucoup de chaleur dans les tu- bes. Par suite, les tubes atteignent rapidement la tempé- rature requise et la vapeur métallique prend rapidement la pression nécessaire.
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On intercale dans le groupe de tubes à décharges, de préférence une ou plusieurs bobines de réactance d'une manière telle qu'une partie de ces bobines de réactance se trouve de part et d'autre du point qui doit être relié à la troisième phase. On obtient un montage très simple en disposant au point milieu du groupe une seule bobine de ré- actance et en reliant le point milieu de cette bobine, à travers une impédance, à la troisième phase du courant alter- natif.
Si l'on utilise des tubes à décharges à métaux difficilement volatils, tels que le sodium, il peut être avant.ageux d'établir la connexion à travers un condensateur dont la capacit ance 1 ( LA; désignant la fréquence fonda- wC mentale du courant alternatif multipliée par 2 Ò et C la capacité du condensateur) est sensiblement supérieure à l'inductance # L de la self L qui se trouve dans le groupe de part et d'autre du point de raccordement. Comme on l'a décrit dans le brevet ? 314.647, il en résulte un chauffa- ge plus rapide des tubes à décharges.
Au lieu d'intercaler un seul groupe de tubes à décharges entre deux phases du courant alternatif, on peut aussi intercaler plusieurs groupes. Dans ce cas, le point de raccordement de chaque groupe est relié, de préférence, à un conducteur commun qui peut être relié provisoirement à la troisième phase au moyen d'un seul interrupteur, de sorte que les tubes à décharges peuvent s'amorcer ensemble.
Si l'on voulait utili ser aussi en fonctionnement normal la troisième phase du courant alternatif et lui connec- ter un ou plusieurs tubes à décharges, ces tubes ne seraient pas sounis à une tension plus élevée lorsque le point de
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raccordement des tubes connectés entre les deux autres phases serait relié provisoirement, comme décrit, à la trcisième phase, nais ils seraient court-circuités et ne s'amorceraient donc pas.
L'amorÇage du tube à décharges connecté à la troi- sième phase peut être rendu possible par l'utilisation d'un transformateur dont un point est soumis à une tension suffisamment élevée par rapport à la troisième phase à laquelle le tube à décharges est connecté pour que ce tu- be s'anorce et dont la tension par rapport aux deux autres phases suffit pour entretenir la décharge dans les tubes à décharges connectés à ces phases. Dans ce cas, le mon- tage comporte un interrupteur permettant de relier momen- tanément le point de raccordement du groupe de tubes audit point du transformateur. Ce point est choisi, de préférence, de manière que sa tension par rapport à la troisième phase soit égale à la tension existant entre les bornes de la source de courant.
Pour mettre l'installation en service, on procède comme suit. On relie d'abord le point de raccordement du groupe de tubes à la troisième phase, de sorte que les tu- bes à décharges intercalés entre les deux autres phases s'amorcent. Puis, on coupe ce raccordement et on connecte le point de raccordement audit point du transformateur, de sorte que le tube à décharges qui est connecté à la troisième phase est soumis à une tension élevée et s'amorce. On coupe ensuite également le raccordement audit point du transfor- mateur. Le point de raccordement du groupe de tubes est connecté, le cas échéant au point neutre de la source de co urant alternatif.
La description des dessins annexés, donnés à titre
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d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Ces dessins représentent les montages de quelques dispositifs conformes à l'invention destinés à être utilisés pour l'éclairage.
Le montage représenté sur la figure 1 comporte deux groupes de tubes à décharges à atmosphère gazeuse.
Dans cette description, l'expression "atmosphère gazeuse" sera prise dans un sens pouvant comprendre non pas seule- ment une atmosphère constituée par un ou plusieurs gaz., mais encore une atmosphère constituée par une ou plusieurs vapeurs ou par un mélange de gaz et de vapeur. Chaque groupe se compose de deux tubes 1. Les tubes, qui ne sont repré- sentes que schématiquement, peuvent être construitsde la manière connue. Les deux tubes d'un groupe sont séparés par une bonine de réactance 2. Chaque groupe est connecte entre les conducteurs 3 et 4, tandis que le point milieu de la bobine de réactance 2 est relié au conducteur 6 à travers le condensateur 5. Les conducteurs 3 et 4 sont reliés à deux phases d'une source de courant triphasé 7 constituée, par exemple, par le secondaire d'un transforma- teur triphasé.
Le conducteur 6 peut être connecté à la troi- sième phase au moyen de l'int errupt eur 8.,
Cette connexion est établie à la mise en service du montage et chaque tube à décharges est ainsi connecté, en série avec la moitié de la bobine de réactance 2 et le condensateur, entre deux phases de la source de courant triphasé. Par contre, en fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque l'interrupteur 8 est ouvert, deux tubes à déchar- ges sont intercalés .avec toute la bobine de réactance 2 entre deux phases de la source de courant. En vue de l'allu-
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mage, chaque tube est donc soumis à une tension sensiblement supérieure à celle en fonctionnement normal et cette ten- sion plus élevée provoque l'allumage des tubes à décharges.
Il est inutile que la bobine de réactance soit calculée de manière à absorber la différence entre cette tension plus élevée et la tension de fonctionnement normal, mais il suffit qu'elle soit calculée de manière à pouvoir stabili- ser la décharge. Cela exerce une influence très favorable sur le facteur de puissance. De plus, on obtient l'avantage de pouvoir choisir, pour une limite maximum admissible donnée des trensions à utiliser, une tension de fonctionnement plus élevée des tubes à décharges.
Si les tubes à décharges contiennent un métal difficilement volatil, par exemple du sodiun, le condensateur 5 est calculé, de préférence, de manière que sa capacitance soit sensiblement plus grande que l'inductance de la moi- tié de la bobine de réactance 2, par exemple égale à deux fois cette inductance. On obtient ainsi un chauffage plus rapide des tubes à décharges.
Il est évident qu'on peut étendre à volonté le nombre des groupes- Comme les points de raccordement des divers groupes sont connectés au conducteur commun 6, on peut provoquer l'allunage de tous les tubes à décharges au moyen d'un seul interrupteur 8. Une fois le montage mis en marche on peut maintenir fermé cet interrupteur un certain temps pendant lequel les tubes à décharges sont survoltés. Si les tubes contiennent un métal difficilement volatil, ce survoltage est important pour le chauffage rapide des tubes à décharges. On peut réaliser l'interrup-
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teur 8 comme interrupteur horaire dont la durée de dé- clenchement est telle qu'il rest e fermé jusqu'à ce que les tubes à décharges soient chauffés suffisamment.
Comme on l'a déjà remarqué, le groupe intercalé entre deux phases du courant alternatif se compose d'un moins deux tubes à décharges mis en série. Il va de soi que le montage peut compcrter aussi plus d'un tube de part et d'autre du point de raccordement du groupe. Il est également possible de monter en parallèle deux ou plus de deux tubes à décharges de part et d'autre dudit point de raccordement, comme c'est représentésur la figure 2. Dans le montage représenté sur cette figure, chaque tube à décharges est muni d'une bobine de réactance inter- calaire particulière 9 et le point milieu du groupe est connecté à la troisième phase du courant alternatif sans intercalation d'une impédance.
Les divers tubes à décharges du groupe ne sont pas nécessairement placés très près l'un de l'autre. Si le dispositif montré schématiquement sur la figure 2 est utilisé, par exemple, pour l'éclairage d'une route, les conducteurs 3 et 4 peuvent être disposés de part et d'autre de la source de courant, comme on 1-la montré sur la figure 3. Une fois l'interrupteur 8 coupé de la troisième phase, il peut être -amené à un plot mort ou bien peut être connec- té au point neutre de la source de courant ,alternatif montée en étoile.
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Sur la figure 4, les tubes 1 constituent un groupe qui est connecté aux conducteurs de phase 3 et 4 avec interca- lation des bobines de réactance 10 et dont le point milieu peut être connecté provisoirement à la troisième phase du cou- rant alternatif 7 au moyen du conducteur 6 et de l'interrup- teur 8.
Si, pour utiliser également le troisième conducteur de phase 11, on connectait à ce dernier le tube à décharges 12 avec intercalation de la bobine de réactance 13, la ferme- ture de l'interrupteur 8 mettrait ce tube en court-circuit, de sorte que les tubes 1 s'amorceraient, mais non le tube 12.
L'allumage du tube 12 est rendu possible par le montage représenté sur la figure 5.
Sur cette figure, les tubes sont alimentés par un transformateur triphasé dont le secondaire est montré sur la figure. Ce transformateur comporte un enroulement spécial 14 calculé et connecté de manière que son extrémité 15 soit soumise par rapport au ppint 16 à une tension égale à la tension couplée, donc à la tension existant entre les points 16 et 17 ou 16 et 18. L'interrupteur 19 peut être mis en contact tant avec le contact 20 et par suite avec la phase 11, qu'avec le contact 21 et par suite avec le point 15.
A la mise en service du montage, on met l'inter- rupteur 19 d'abord sur le contact 20, de sorte que les tubes 1 sont soumis à une tension élevée et s'amorcent. Puis, on met l'interrupteur 19 sur le contact 21, de sorte que le tube 12 est soumis à une tension élevée et s'amorce également. On coupe ensuite la connexion entre 19 et 21. Si on le désire (par exemple dans le cas d'une charge asymétrique du système), 1 on peut réaliser l'interrupteur 19 de manière qu'il puisse
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être relié ensuite au ppint neutre 22.
Il n'est pas toujours nécessaire de munir le trans- formateur d'un enroulement spécial. Dans certains cas, il sera par exemple, possible de relier le contact 21 à un point situé entre les points 18 et 22. Ceci est possible, pourvu que la tension existant entre ce point du transformateur et le point 16 soit capable d'amorcer le tube 12 et que les tensions existant entre le dit point du transformateur et les points 17 et 18 suffisent en même temps à entretenir les décharges dans les tubes 1. Bien qu'on obtienne ainsi l'avantage d'évi- ter l'utilisation d'un enroulement spécial du transformateur, il y a l'inconvénient que l'allumage du tube 12 a pour effet de soumettre les tubes 1 à une tension qui diffère de la ten- sion du fonctionnement normal.
S'il n'est pas possible de ménager sur le trans- formateur d'alimentation des tubes un point 15 auquel l'in- terrupteur 19 peut être connecté, il va de soi qu'il est pos- sible de raccorder en un autre point aux phases 3, 4 et 11 un transformateur auxiliaire et de ménager sur lui un point de raccordement convenable.
Il est évident que le montage peut comporter un nombre plus grand de groupes de tubes à décharges qu'on peut relier de la même manière aux conducteurs de phase. Ainsi, par exemple, la figure 5 montre en pointillé un second groupe.
Il est également possible de disposer plus d'un tube à dé- charges entre le point de raccordement de chaque groupe et les conducteurs de phase de la source de courant.
Il y a lieu de remarquer que les tubes peuvent être montés en série dans le groupe non pas seulement directement, mais encore à travers des transformateurs. Dans ce dernier
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cas, les tubes sont donc raccordés à des transformateurs dont les circuits d'alimentation sont montés en ssérie.
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Assembly of electric discharge tubes in a gas atmosphere.
It is known that gas-filled electric discharge tubes only ignite at a voltage substantially greater than the operating voltage. The difference between the breakdown potential and the operating voltage is usually absorbed by an impedance mounted in series with the tubes. If a reactance coil is used for this, a reduction in the power factor results and if an ohmic resistor is used, a certain amount of energy is lost.
The object of the invention is an assembly making it possible to
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reducing these drawbacks and providing still other advantages which will be described in what follows.
The assembly which is the object of the invention comprises a group of at least two discharge tubes placed in series which is connected to two phases of a three-phase current source., And a switch making it possible to connect temporarily in the third phase a point located between the tubes which is designated here by "connection point and which is preferably the midpoint of the group. To put the discharge tubes into service, this last connection is closed which, if necessary , is established through an impedance and when the tubes, which are thus momentarily subjected to a higher voltage have ignited, said connection is cut.
The intermediate impedance, which is always necessary to stabilize the discharge, can therefore be appreciably lower which ensures a better power factor or less loss of energy.
If the discharge tubes contain hardly volatile metals such as sodium, the vapor of which must participate in the luninous emission, the connection with the third phase is preferably left momentarily.
In fact, if the connection point is connected to the third phase directly or through a low impedance, the discharge tubes are boosted at the start, so that a lot of heat is produced in the tubes. As a result, the tubes quickly reach the required temperature and the metal vapor quickly builds up the required pressure.
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One or more reactance coils are interposed in the group of discharge tubes, preferably in such a way that part of these reactance coils is located on either side of the point which must be connected to the third phase . A very simple assembly is obtained by placing a single reactance coil at the midpoint of the group and by connecting the midpoint of this coil, through an impedance, to the third phase of the alternating current.
If discharge tubes containing hardly volatile metals, such as sodium, are used, it may be advantageous to establish the connection through a capacitor whose capacitance 1 (LA; designating the fundamental frequency of the alternating current multiplied by 2 Ò and C the capacitance of the capacitor) is appreciably greater than inductance # L of the choke L which is in the group on either side of the connection point. As described in the patent? 314.647, this results in faster heating of the discharge tubes.
Instead of inserting a single group of discharge tubes between two phases of the alternating current, it is also possible to insert several groups. In this case, the connection point of each group is preferably connected to a common conductor which can be temporarily connected to the third phase by means of a single switch, so that the discharge tubes can fire together .
If we wanted to use also in normal operation the third phase of the alternating current and connect one or more discharge tubes to it, these tubes would not be supplied with a higher voltage when the point of discharge.
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connection of the tubes connected between the other two phases would be connected temporarily, as described, to the third phase, but they would be short-circuited and therefore would not initiate.
Ignition of the discharge tube connected to the third phase can be made possible by the use of a transformer one point of which is subjected to a sufficiently high voltage with respect to the third phase to which the discharge tube is connected. so that this tube is triggered and the voltage of which relative to the other two phases is sufficient to maintain the discharge in the discharge tubes connected to these phases. In this case, the assembly comprises a switch making it possible to temporarily connect the connection point of the group of tubes to said point of the transformer. This point is preferably chosen so that its voltage with respect to the third phase is equal to the voltage existing between the terminals of the current source.
To commission the installation, proceed as follows. The connection point of the group of tubes is first connected to the third phase, so that the discharge tubes interposed between the other two phases are initiated. Then, this connection is cut and the connection point is connected to said point of the transformer, so that the discharge tube which is connected to the third phase is subjected to a high voltage and ignites. The connection to said point of the transformer is then also cut. The connection point of the group of tubes is connected, if necessary to the neutral point of the source of alternating current.
The description of the accompanying drawings, given by way of
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example, will make it clear how the invention can be implemented. These drawings represent the assemblies of some devices according to the invention intended to be used for lighting.
The assembly shown in Figure 1 comprises two groups of gas atmosphere discharge tubes.
In this description, the expression "gaseous atmosphere" will be taken in a sense which may include not only an atmosphere constituted by one or more gases, but also an atmosphere constituted by one or more vapors or by a mixture of gases and of steam. Each group consists of two tubes 1. The tubes, which are only shown schematically, can be constructed in the known manner. The two tubes of a group are separated by a reactance coil 2. Each group is connected between conductors 3 and 4, while the midpoint of reactance coil 2 is connected to conductor 6 through capacitor 5. conductors 3 and 4 are connected to two phases of a three-phase current source 7 constituted, for example, by the secondary of a three-phase transformer.
Conductor 6 can be connected to the third phase by means of switch 8.,
This connection is established when the assembly is put into service and each discharge tube is thus connected, in series with half of the reactance coil 2 and the capacitor, between two phases of the three-phase current source. On the other hand, in normal operation, that is to say when switch 8 is open, two discharge tubes are interposed with the whole of the reactance coil 2 between two phases of the current source. In view of the allu-
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Magus, each tube is therefore subjected to a voltage appreciably greater than that in normal operation and this higher voltage causes the ignition of the discharge tubes.
It is unnecessary for the reactance coil to be calculated so as to absorb the difference between this higher voltage and the normal operating voltage, but it is sufficient that it be calculated so that the discharge can be stabilized. This exerts a very favorable influence on the power factor. In addition, the advantage is obtained of being able to choose, for a given maximum admissible limit of the tensions to be used, a higher operating voltage of the discharge tubes.
If the discharge tubes contain a hardly volatile metal, for example sodium, the capacitor 5 is preferably calculated so that its capacitance is appreciably greater than the inductance of half of the reactance coil 2, for example equal to twice this inductance. This results in faster heating of the discharge tubes.
It is obvious that the number of groups can be extended at will. As the connection points of the various groups are connected to the common conductor 6, all the discharge tubes can be triggered by means of a single switch 8 Once the assembly has started, this switch can be kept closed for a certain time during which the discharge tubes are boosted. If the tubes contain a hardly volatile metal, this boosting is important for the rapid heating of the discharge tubes. We can perform the interrupt
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switch 8 as a time switch, the duration of which is such that it remains closed until the discharge tubes are sufficiently heated.
As we have already noticed, the group interposed between two phases of the alternating current consists of at least two discharge tubes placed in series. It goes without saying that the assembly can also count more than one tube on either side of the connection point of the group. It is also possible to mount in parallel two or more discharge tubes on either side of said connection point, as is shown in Figure 2. In the assembly shown in this figure, each discharge tube is provided of a particular interlayer reactance coil 9 and the midpoint of the group is connected to the third phase of the alternating current without intercalation of an impedance.
The various discharge tubes in the group are not necessarily placed very close to each other. If the device shown schematically in Figure 2 is used, for example, for lighting a road, the conductors 3 and 4 can be arranged on either side of the current source, as shown 1- in FIG. 3. Once the switch 8 has been cut off from the third phase, it can be brought to a dead pad or it can be connected to the neutral point of the star-mounted alternating current source.
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In figure 4, the tubes 1 constitute a group which is connected to the phase conductors 3 and 4 with intercalation of the reactance coils 10 and whose midpoint can be connected temporarily to the third phase of the alternating current 7 at the same time. means of conductor 6 and switch 8.
If, in order to also use the third phase conductor 11, the discharge tube 12 were connected to the latter with the intercalation of the reactance coil 13, the closing of the switch 8 would short-circuit this tube, so that tubes 1 would prime, but tube 12 would not.
The ignition of the tube 12 is made possible by the assembly shown in Figure 5.
In this figure, the tubes are supplied by a three-phase transformer, the secondary of which is shown in the figure. This transformer has a special winding 14 calculated and connected so that its end 15 is subjected with respect to the ppint 16 to a voltage equal to the coupled voltage, therefore to the voltage existing between the points 16 and 17 or 16 and 18. The switch 19 can be placed in contact both with contact 20 and therefore with phase 11, and with contact 21 and therefore with point 15.
When starting up the assembly, switch 19 is first placed on contact 20, so that the tubes 1 are subjected to a high voltage and ignite. Then, we put the switch 19 on the contact 21, so that the tube 12 is subjected to a high voltage and also ignites. The connection between 19 and 21 is then cut. If desired (for example in the case of an asymmetric load of the system), 1 the switch 19 can be made so that it can
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then be connected to the neutral ppint 22.
It is not always necessary to provide the transformer with a special winding. In some cases, for example, it will be possible to connect contact 21 to a point located between points 18 and 22. This is possible, provided that the voltage existing between this point of the transformer and point 16 is capable of starting the tube 12 and that the voltages existing between said point of the transformer and points 17 and 18 are at the same time sufficient to maintain the discharges in the tubes 1. Although the advantage is thus obtained of avoiding the use of With a special winding of the transformer, there is the disadvantage that the ignition of the tube 12 has the effect of subjecting the tubes 1 to a voltage which differs from the voltage of normal operation.
If it is not possible to provide a point 15 on the tube supply transformer to which the switch 19 can be connected, it goes without saying that it is possible to connect at another. point to phases 3, 4 and 11 an auxiliary transformer and to provide a suitable connection point on it.
It is obvious that the assembly can comprise a greater number of groups of discharge tubes than can be connected in the same way to the phase conductors. Thus, for example, Figure 5 shows a second group in dotted lines.
It is also possible to have more than one discharge tube between the connection point of each group and the phase conductors of the current source.
It should be noted that the tubes can be connected in series in the group not only directly, but also through transformers. In this last
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In this case, the tubes are therefore connected to transformers whose supply circuits are mounted in series.