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Installation génératrice de courant continu à haute tension.
On sait qu'on peut engendrer un courant continu à très haute tension (de l'ordre de 106 volts) au moyen d'une installation comportant des condensateurs et des redresseurs, où les condensateurs sont assemblés en deux colonnes et les tubes redresseurs, montés en série, sont disposés entre ces colonnes, chaque paire de tubes redresseurs successifs étant shuntée par un seul condensateur. Le premier tube redresseur est shunté par un condensateur et par une source de courant al- ternatif, mise en série avec ce dernier.
Une pièce métallique ou une pièce garnie de métal à surface unie et arrondie s'étend sur les colonnes et con- stitue la borne de la haute tension. Comme cette pièce, qui
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constitue la borne, est soumise au potentiel le plus élevé, elle doit être écartée des parois de la chambre à haute tension, qu'on peut considérer comme étant mises à la terre, d'une distance supérieure à la distance disruptive voulue.
Si l'espace dont on dispose est limité, il convient donc de donner à l'installation des dimensions telles que la pièce qui constitue la borne soit disposée environ au centre de la chambre à haute tension.
Pour pouvoir utiliser la haute tension on doit faire descendre des conducteurs à partir de la pièce qui constitue la borne. Il va sans dire que la distribution des surfaces équipotentielles du champ électrique est influencée par ces conducteurs. Si les dispositifs consommateurs de cou- rant sont disposés dans le même espace que l'installation géné- ratrice de courant il est possible, il est vrai, d'éviter des difficultés provenant de traversées isolées ménagées dans la paroi, mais la distance entre les parties, soumises à la haute tension, des dispositifs consommateurs de courant et la paroi doit correspondre quand même aux différences de tension qu'elles doivent pouvoir supporter.
L'invention a pour but de tirer le meilleur parti possible de l'espace disponible pour une installation à haute tension du type décrit et d'accroître ainsi dans la mesure du possible la tension réalisable. Elle se base sur l'idée que la partie de la chambre à haute tension qui est située au-dessus des colonnes, et qui est environ de même hauteut que la partie inférieure, peut être utilisée pour y loger des parties de l'installation dont le potentiel varie conformément au gradient de tension qui y existe. Dans une installation à haute tension conforme à l'invention, le potentiel, calculé à partir de la pièce que constitue la borne, varie graduellement dans une direction le long de la colonne de générateurs et en sens opposé le long des
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dispositifs consommateurs de courant jusqu'au potentiel de la paroi (potentiel de la terre).
Pour éviter qu'on soit forcé pour la manoeuvre de l'appareil alimenté par le courant con- tinu engendré d'opérer dans la partie supérieure de la chambre à haute tension ou dans un éta,ge situé au-dessus d'elle, on peut construire l'installation de manière inversée, c'est-à- dire que la colonne de générateurs est montée par le haut et que les dispositifs consommateurs de courant sont montés par le bas.
La disposition décrite procure une notable économie de place, ou permet d'accroître la tension. On peut accroître la tension davantage si l'espace qui entoure la pièce consti- tuant la borne est subdivisé par une ou plusieurs cloisons.
Des cloisons de matière isolante, par exemple de matière fibreuse pressée, imprégnée de matière à base de résine artificielle, telle que le Pertinax, empêchent dans une certaine mesure une décharge directe par contournement.
Cependant, des cylindres conducteurs peuvent aussi augmenter la sécurité de tension, surtout lorsqu'ils sont maintenus à une tension favorable à la régularisation du potentiel.
Pour régulariser le champ électrique on peut se servir de liaisons électriques entre la pièce qui constitue la borne et les parois latérales de la chambre à haute tension. La courbure des surfaces équipotentielles diminue en intensité à partir de la paroi de la chambre jusqu'au système de co- lonnes. Il est possible de s'opposer à l'augmentation du gra- dient de tension qui en résulte par une régularisation conve- nable du potentiel. Dans ce cas, l'augmentation du potentiel par unité de longueur est diminuée au voisinage du système de colonnes et comme la résistance au percement disruptif dépend en substance du gradient de potentiel maximum, elle est accrue par cette mesure.
Pour faire en sorte que dans le cas d'une pulsation
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du potentiel, par exemple, dans le cas d'un percement dis- ruptif d'un tube à décharges, il se produise sur les cylin- dres conducteurs une répartition de tension avantageuse au point de vue capacitif, les cylindres conducteurs intérieurs doivent être plus longsque les extérieurs.
L'installation qui fait l'objet de l'invention peut être construite pour produire soit un potentiel positif élevé par rapport a la terre, soit une tension négative élevée.
Il est également possible d'agencer les installations de ma- nière à les rendre appropriées aux deux cas. A cet effet, les sockets des tubes redresseurs doivent être agencés de manière à permettre d'y introduire les tubes redresseurs inversés.
Cela a pour effet de changer la polarité de l'installation.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des , dessins que de la description faisant bien entendu partie de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'une installa- tion à haute tension de construction connue, les dispositifs consommateurs de courant étant disposés à côté du système de colonnes.
La fig. 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'une installation conforme à l'invention, montée dans une chambre de dimensions identiques ou presque.
Sur la fig. 1, le plancher 1 de la chambre à haute tension porte un système de colonnes 2 comportant deux co- lonnes de condensateurs 3 et 4 'ainsi que des tubes redresseurs
5 connectés entre elles. Les condensateurs de chaque colonne sont montes en série et les tensions de tous les condensateurs d'une colonne sont donc totalisées. Le potentiel, par rapport à la terre, des diverses pièces intermédiaires 6, qui relient
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entre elles les armatures des condensateurs, augmente vers le haut et la pièce métallique creuse 7, qui surmonte les colonnes, est soumise au potentiel maximum, par exemple de quelques millions de volts. Un système consommateur de courant est disposé entre la pièce 7 qui constitue la borne et la terre à droite du système générateur.
Le système consommateur de courant comporte une résistance 8 et une tension qui sert de mesure de la haute tension engendrée est prise à une partie de cette résistance, un voltmètre électrostatique non repré- senté sur le dessin étant connecté entre la terre et la dé- rivation de la résistance. Le rapport entre la résistance parallèle à l'instrument de mesure et la résistance entière peut être, par exemple de 1 à 1000. Dans ce cas, l'instrument de mesure est toujours mis en charge au 1 de la tension
1000 de la pièce qui constitue la borne. Dans un mode de réalisa- tion connu, la résistance comporte un certain nombre de ré- sistances en carbone qui sont toutes mises en série et dis- posées dans un tube isolant rempli d'huile, la résistance totale étant de 1500 mégohms.
Le système consommateur de courant est en outre associé à un tube à décharge 9, par exemple un tube à rayons
X destiné à engendrer des rayons gamma. Les tubes de ce genre se composent le plus souvent de plusieurs parties dans lesquelles les électrons sont soumis à une accélération étagée. Pour répartir la tension de manière correcte sur les divers étages, on a prévu une autre résistance 10 dont des dérivations fournissant les tensions voulues sont reliées aux électrodes intermédiaires du tube à rayons X 9. Le tube
9 et 'la borne 7 sont séparés par une résistance protectrice
11. On fait en sorte que la pièce 7 qui constitue la borne dépasse légèrement au-dessus des parties, ressemblant à des colonnes, qui sont disposées au-dessous d'elle, pour donner
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une forme favorable aux surfaces équipotentielles.
Dans le même but, sa surface est arrondie.
La haute tension admissible est déterminée par l'intervalle a entre la pièce 7 et la paroi 12, mise à la terre, de la chambre à haute tension.
Dans le dispositif, agencé conformément à l'inven- tion, qui est représenté sur la fig. 2 le système générateur 2 n'est pas disposé à côté du système consommateur de courant, mais dans la partie supérieure de la chambre à haute tension.
Par suite, la pièce 7 peut avoir une faible largeur, parce qu'elle doit recouvrir une surface de fond moins grande. De ce fait, l'intervalle entre cette pièce et la paroi 12, mise à la terre, de la chambre à haute tension augmente notable- ment et, d'une manière correspondante, une tension plus éle- vée devient admissible. La résistance de mesure 8, le tube consommateur de courant 9 et le potentiomètre 10 sont dis- posés au-dessous de la pièce qui constitue la borne. Ils s'appuient par exemple, sur une table métallique 13, mise à la terre, qui sert en même temps de paroi de blindage pour les opérateurs qui travaillent au-dessous d'elle et, le cas échéant, pour un malade qui peut être étendu sur une table radiographique 14.
L'extrémité 15, mise à la terre, du tube à décharges traverse la table 13 et contient, par exemple, une anticathode, mise à la terre, qui émet des rayons gamma.
Le champ électrique est régularisé automatiquement, à savoir au-dessus de la pièce de borne 7 au moyen des con- densateurs des colonnes 2 et 3 et au-dessous de la pièce de borne par les résistances 8 et 10.
Pour éviter un contournement vers la paroi latérale on peut prévoir des cloisons de matière isolante ou encore des cloisons métalliques ou garnies de métal. Sur la fig. 2, ,on a prévu des cloisons métalliques cylindriques 16, 17 et
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18. Elles sont reliées entre elles et à la pièce de borne 7 et à la paroi 12 par des résistances 19, 20, 21 et 22. Un choix judicieux du rapport de ces résistances permet de ré- gulariser les potentiels des diverses cloisons. Ceci permet djempcher une concentration trop accentuée des surfaces équipotentielles du champ électrique à proximité de la pièce qui constitue la borne et de diminuer les grandes différences du gradient de potentiel dans les diverses zones.
On peut éta- blir les résistances de manière que le gradient de potentiel maximum soit identique dans chaque zone. Cela a pour effet décroître notablement la. tension admissible de la pièce qui constitue la borne.
De préférence, on donnera aussi aux cloisons cylindriques des hauteurs différentes, à savoir la hauteur du cylindre extérieur 16 inférieure à celle du cylindre 17 et la hauteur de ce dernier inférieure à celle du cylindre
18, pour assurer qu'au point de vue de variations rapides du potentiel la capacité des condensateurs, mis en série, formés par les cylindres et par la pièce 7 et la paroi 12 soit conforme à la répartition voulue de la tension. Les cloisons peuvent être suspendues à des cordes 23 en matière isolante, par exemple des cordes de chanvre, et pour les supporter on peut se servir de tubes isolants contenant les résistances de régularisation de potentiel.
Les appareils générateurs de courant, par exemple un transformateur 24 et une source de courant 25, destinée à chauffer les cathodes des tubes redresseurs reliés au système générateur, peuvent être montés sur le plafond 26.
Inversement, le poste de manoeuvre peut se trouver sur le plafond et le système de colonnes 2 peut être disposé sur le plancher 1, le système consommateur de courant étant alors disposé entre la pièce de borne et le plafond 26.
Bien qu'on ait mentionné ci-dessus, à titre d'exem-
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ple, un tube à rayons X comme constituant l'appareil con- sommateur de courant, l'installation peut servir aussi dans d'autres applications, par exemple à engendrer des neutrons.
Dans ce but, il est en général désirable que la pièce de bor- ne 7 ait un potentiel positif. Dans ce cas, on doit retour- ner les tubes redresseurs, c'est-à-dire interchanger la cathode et l'anode des tubes. Il est possible sans aucun inconvénient d'agencer les sockets des tubes redresseurs de manière à permettre d'y introduire les tubes redresseurs retournés, ce qui permet de changer rapidement, s'il est nécessaire, la polarité de l'installation. Dans ce cas, les deux sockets d'un tube redresseur doivent posséder des moyens de contact pour l'amenée du courant de chauffage et être connectés à la source de courant de chauffage. Pour chauffer les cathodes des tubes, on peut se servir du système à haute fréquence bien connu.
Pour le chauffage des cathodes on peut aussi disposer dans les pièces intermédiaires 6 des générateurs entraînés, par l'intermédiaire d'arbres isolés, par un moteur soumis au potentiel de la terre.