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Interrupteur horaire.
L'invention est relative à un interrupteur horaire comportant un trajet de décharge dans du gaz ou de la vapeur, qui est alimenté par du courant alternatif et est commandé par la grille.
Actuellement on utilise fréquemment les interrupteurs horaires de ce genre pour le dosage exact des impulsions de courant de durée souvent très courte qui sont requises dans les machines à souder par points ou en cordon, ou bien dans les installations radiologiques.
Les interrupteurs horaires connus présentent le désavantage que la durée des impulsions de tension engendrées, durée qui commande, par exemple, un autre trajet de décharge dans du gaz ou de la vapeur, dépend de la tension d'alimentation
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et des grandeurs électriques des tubes à décharges utilisés.
Ceci a, par exemple, pour résultat que, pour un même réglage des éléments d'un circuit à retardement (constitué, par exem- ple, par une résistance et un condensateur) qui déterminent prin cipalement la durée des impulsions de tension, le remplacement d'un tube à décharges par un tube à décharges similaires pro- voque une variation de la durée des impulsions, en raison des différences qui existent toujours entre les tubes à décharges du même type en ce qui concerne la pression de la vapeur, etc.
La présente invention est basée sur l'idée d'agencer l'interrupteur horaire de telle façon que la durée des impul- sions de tension engendrées soit sensiblement indépendante de la tension d'alimentation utilisée et des grandeurs carac- téristiques du tube à décharges.
Conformément à l'invention, la grille de commande du trajet de décharge est reliée, d'une part, par l'intermé- diaire d'une résistance, de préférence réglable, à l'anode et, d'autre part, à travers un condensateur, éventuellement régla- ble, à la cathode du trajet de décharge, le reste du disposi- tif étant agencé de telle façon que le rapport existant entre la tension anodique et la tension de polarisation de grille soit indépendant de la valeur de la tension d'alimentation.
Le reste du dispositif comporte, de préférence, une résistance montée en parallèle avec le trajet de décharge et en série avec une seconde résistance qui est intercalée entre la cathode et l'une des armatures du condensateur et qui sert à engendrer la tension de polarisation de grille négative.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on a monté en série avec le trajet de décharge un trajet de décharge auxi- liaire dont le circuit de grille comprend des moyens qui permettent d'appliquer la tension continue d'alimentation à un moment, de préférence réglable, qui est déterminé par rapport à la phase d'une tension alternative.
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L'invention, le fonctionnement du dispositif réalisé conformément à l'invention 'ainsi que les possibilités de son application vont être décrits en détail en regard du dessin annexé, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant bien entendu partie de l'invention.
La Fig. 1 représente un mode de réalisation avanta- geux de l'invention.
La Fig. 2 montre la courbe caractéristique d'alluma- ge d'un trajet de décharge commandé par une grille.
La Fig. 3 représente à titre d'exemple, non limita- tif, un mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif représenté sur la Fig. 1, comprend un trajet de décharge 2 qui est alimenté par une source de courant continu 1 ayant une tension E et qui comporte une anode 3, une grille de commande 4 et une cathode 5. Avec interposition d'une résistance-limiteur de courant 6, la grille de commande 4 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance R, de préfé- rence réglable, à l'anode du trajet de décharge 2 et, à travers un condensateur C (éventuellement réglable) à la cathode. Au lieu d'être relié directement à la cathode 5, le condensateur C peut y être relié par l'intermédiaire d'une résistance R1 qui sert à engendrer une tension de polarisation de grille négative, une résistance R2 étant montée en parallèle avec le trajet de décharge.
Les deux résistances R1 et R2 forment un potentiomètre, de sorte que le rapport entre la' tension anodi- que et la tension de polarisation de grille est indépendant de la valeur de la tension d'alimentation.
Le dispositif fonctionne comme suit. La fermeture de 1'interrupteur S branche le trajet de décharge sur la source de tension continue 1. Toutefois, l'allumage n'a pas lieu immé- diatement du fait que le courant il qui commence à passer par les résistances R2 et R1, applique à la grille un potentiel -
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négatif par rapport à la cathode, ce qui empêche l'allumage.
Ce n'est qu'âpres que le condensateur C a été chargé par le courant i2,à travers la résistance R, à une valeur telle que le potentiel de la grille dépasse le potentiel d'allu- mage, que le trajet de décharge s'allume.
Le temps T qui s'écoule entre la fermeture de l'interrupteur S et l'allumage du trajet de décharge 1, est sensiblement indépendant de la tension d'alimentaticn et des grandeurs caractéristiques du tube à décharges. Comme le mon- tre la figure,
E désigne la tension d'alimentation,
Va la tension existant entre l'anode 3 et la catho- de 5 du trajet de décharge 1,
Vg la tension entre la grille 4 et la cathode 5 et
Vo la tension du condensateur C.
Aussitôt après la fermeture de l'interrupteur S on trouve :
E = il . (R2 + R1) (1)
E = i2 .R + i2 1/C dt (2) (le courant de grille étant négligé dans cette der- nière équation)
Par intégration de l'équation (2) on trouve:
Vc = E. (1 - e RC) (3) où le temps t et la tension Vc du condensateur sont supposés être nuls au moment où l'interrupteur S se ferme. La tension de grille Vg se compose de la tension du condensateur C et de la tension aux bornes de la résistance R1 et elle est, par conséquent, égale à:
V = V - i . R g c il. ¯¯1
Par substitution des équations (1) et (2) dans l'é- quation précédente on obtient:
EMI4.1
'Vg = E.
(1 - e lm ) - E. , + 1 R2 = E 11, 2 + E2 e m ) (4)
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La-tension anodique Va du trajet de décharge est égale à la tension existant aux bornes de la résistance R2 et, par conséquent : Va = i1 . R2 = R2/R1 + R2 E (5)
Le trajet de décharge s'allume lorsque Vg et Va satisfont à des conditions déterminées. Le rapport entre la tension de grille et la tension anodique est représenté par la courbe d'allumage de la Fig.2 et peut être exprimé par Inéquation suivante:
Va = g. Vg - Vo (6) où g = -tg [alpha]et Vo peuvent être calculés de la Fig.2 et cons- tituent les grandeurs caractéristiques du trajet de décharge, grandeurs qui peuvent être très-différentes même pour des tubes égaux de même type.
L'introduction des valeurs de Vg et de Va suivant les équations (4) et (5) dans Inéquation (6) donné Inéquation suivante pour le moment d'allumage t = T:
EMI5.1
'R R T E..- +2R2 = g. E (l\ +2 R :. e Re) - V La division par g. e. donne :
EMI5.2
1 R2 ff2 ruz v 0 g.Rl + R2 Rl + R' - g.E ou e t fi 9) - 1 R2 vo 'ldÎ (i ¯ # 1) B + 2 R ' -g7E
Par calcul logarithmique'on trouve le temps T, c'est- à-dire l'intervalle de temps qui s'écoule entre la fermeture de l'interrupteur S et l'allumage du trajet de décharge 1:
EMI5.3
T = C R In 1 (7) (1 -1 ) . R2 0 g R, + R2 g.E.
Une valeur de la constante g du tube que l'on peut aisément réaliser en pratique, est - 100. En introduisant cette
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valeur dans l'équation (7) on trouve:
EMI6.1
T C R In CRIn 1,01 R2 Vo RZ t R2 -100 E
Comme la valeur Vo, par exemple 200 volts, est sensiblement égale à la valeur de la tension E, par exemple 250 volts, ces valeurs peuvent être négligées en pratique vis- à-vis de la faible valeur du facteur 1/-100 de sorte qu'on ob- tient l'équation:
EMI6.2
T = C R 1,01 R2 l - (8) 1,01 R + 2 R2 + 0,01
Comme le montre cette équation, les grandeurs ca- ractéristiques n'exercent dans ce cas sensiblement aucune in- fluence sur le temps T, notamment si la valeur de R1 n'est pas trop grande par rapport à la valeur de R2.
Pour l'équation (8) on peut écrire approximativement:
EMI6.3
T = C. R, ln.
R2 11, + R 2 ou T = C.R.ln (1 + y±) (9) R2
Cette dernière équation montre que le temps T est indépendant de la tension d'alimentation E si l'agencement est tel que le rapport entre la tension de polarisation de grille
R et la tension anodique (c'est-à-dire 1/R2) soit indépendant R2 de la valeur de la tension d'alimentation.
La Fig.3 représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention dans lequel on a prévu des moyens qui permettent d'effectuer la mise en circuit en dépendance de la phase d'une tension alternative.
Les éléments de couplage analogues à ceux de la
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Fig.l, sont désignés sur la Fig.3 par les mêmes références.
L'interrupteur S de la Fig. 1 est remplacé par un tube à décharges à gaz 7 qui comporte une anode 8, une cathode 9 et une grille de commande 10. Une résistance 11 qui est par- courue par le courant de la source de courant continu sert à engendrer une tension de polarisation de grille négative et est reliée, d'une part, à la cathode 9 et d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance-limiteur de courant 12 et de l'enroulement secondaire 13 d'un transformateur 14, à la gril- le 10 du tube à décharges. L'enroulement primaire 15 de ce transformateur est branché sur un réseau à courant alternatif.
La valeur de la tension continue se produisant aux bornes de la résistance 11, est assez élevée pour empêcher l'allumage de trajet de décharge, 7. Lorsque la résistance 11 est court-cir- cuitée par l'interrupteur 16, la grille 10 acquiert un poten- tiel alternatif et le trajet de décharge. s'allume à un moment qui dépend de la phase de la tension alternative, un condensa- teur 17 étant prévu pour le réglage de cette phase.
L'interrupteur horaire réalisé conformément à l'in- vention est utilisé pour commander deux tubes à décharges principaux 18 et 19 qui sont alimentés par du courant alter- natif et dont les anodes 20 et 21 sont reliées à l'enroulement secondaire 22 d'un transformateur en série 23. La dérivation médiane de l'enroulement secondaire 22 est reliée aux cathodes 24 et 25 des tubes à décharges 18 et 19 et à la cathode 5 du tube à décharges 2. Les grilles de commande 26 et 27 des tubes 18 et 19 sont reliées à un point d'un potentiomètre 28 qui est alimenté par la source de courant continu 1. Ceci a pour ré- sultat que, si le trajet de décharge 7 n'est pas conducteur, une tension négative par rapport aux cathodes 24 et 25 ést appliquée aux grilles 26 et 27 des tubes à décharges princi- paux.
Toutefois, dès que le trajet de décharge 7 s'allume, la
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tension des grilles par rapport aux cathodes est modifiée par la chute de potentiel se produisant dans la résistance
R2, à un degré tel que les tubesà décharges principaux peu- vent être allumés. La résistance du transformateur en série
23 monté en série avec l'appareil de consommation 29 et le réseau à courant alternatif 30 est ainsi considérablement réduite et le courant commence à passer par le circuit de charge.
La durée de ce passage de courant est limitée car, lorsque le trajet de décharge 2 s'allume, la résistance R2 est court-circuitée et les grilles des tubes à décharges principaux 18 et 19 acquièrent, comme avant, un potentiel tel que ces derniers sont bloqués.
Le passage de courant étant terminé, l'état primi- tif doit être rétabli. A cet effet, le trajet de décharge 7 doit être éteint (par exemple, au moyen d'une grille extinc- trice ou d'un interrupteur incorporé au circuit anodique, or- ganes qui ne sont pas représentés pour plus de clarté) et le condensateur C doit être déchargé, par exemple, comme le mon- tre la figure au moyen d'un contact 31 qui est accouplé méca- niquement avec le contact 16, et d'une résistance 32..
L'utilisation d'un second interrupteur horaire analogue permet de rétablir l'état primitif automatiquement, comme il est nécessaire, par exemple, dans les machines à souder en cordon.