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Dispositif et procédé de rupture d'un courant électrique à 1-laide d'un tube à décharge extinguible, à gaz ou vapeur.
On sait que les difficultés inhérentes à l'extinction provoquées lors de la rupture d'un courant 'électrique à l'aide d'un tube à décharge à atmosphère de gaz ou de vapeur, croissent à mesure que la tension, appliquée aux tubes après l'extinction, est plus élevée. Ceci est attribuable au'fait que, par suite de l'ionisation résiduelle, le danger de réamorçage, ou de déchar- ge par effluve, causes principales des perturbations, augmente à mesure que la tension est plus élevée. Il en est ainsi non seulement pour les tubes dans lesquels l'extinction est produite à l'aide de la grille, mais aussi pour ceux dont l'extinction est obtenue à l'aide d'une pointe de tension appliquée à l'anode et/ou à une anode auxiliaire.
Dans les cas pratiques, par exemple, pour la transmission en courant continu d'énergie de grande puissance, sous tension élevée, où cette énergie doit être transformée à l'extrémité de la ligne en une énergie alternative de tension n fois plus basse, on a affaire à des tensions de quelques dizaines de kV, jusqu'à 100 kV, voire plus, et à un courant dont l'intensité atteint quelques ampères, voire des dizaines d'ampères.
L'invention a pour but d'obvier aux inconvénients mentionnés, inhérents à l'extinction.
A cet effet, le dispositif conforme à l'invention, comporte en parallèle avec le tube,à décharge (tube principal) dont il faut provoquer l'extinction, un tube,à vide poussé commandé (tube auxiliaire), qui au moment de l'extinction, peut absorber pendant un court instant pratiquement tout le courant du tube principal, sous une tension si faible que le tube principal ne saurait réamorcer, sous l'effet de son ionisation résiduelle.
Lorsqu'il faut interrompre le courant on rend, avant l'extinction du tube principal et pratiquement immédiatement avant cette extinction, le tube auxiliaire conducteur et on le maintient conducteur pendant un temps de l'ordre de grandeur de 10-4 à 10-5 seconde jusqu'au moment où, après l'extinction du tube principal, la désionisation du tube est suffisamment poussée.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention
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peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La figure 1 représente le montage d'un dispositif, dans lequel le tube principal est branché, en série avec une charge, sur une source de tension continue.
La figure 2 donne en fonction du temps la tension obtenue pendant le fonctionnement aux bornes du tube principal et aux bornes du tube auxiliaire.
Sur la figure 1, les bornes d'une source de tension continue de quelques dizaines de kV sont désignées par 1. Sur cette source sont branchés en série une charge 2 et un tube à décharge 3, muni d'une cathode à mercure 4 et d'une anode 5.
Le tube comporte une électrode d'amorçage 6, qui, dans le cas envisagé, consiste en un semi-conducteur immergé dans le mercure de la cathode.
En parallèle avec le tube principal 3 est montée une triode à vide poussé 7 (tube auxiliaire), munie d'une cathode à incandescence 8, d'une grille 9 et d'une anode 10.
Le tube principal est aussi shunté par un dispositif d'extinction qui, dans l'exemple considéré, est constitué par le montage en série d'un condensateur d'extinction 12, branché sur la source de courant continu 11, d'un tube à atmosphère de gaz ou de vapeur 13 et du petit condensateur 14. Le tube 13 comporte une anode 15 et une cathode à mercure 16 ; toutcomme le tube principal, il peut être amorcé à l'aide d'une pointe de tension appliquée à une électrode auxiliaire 17, qui consiste en un semi-conducteur immergé dans le mercure.
Le montage décrit fonctionne de la manière suivante : Considérons l'état dans lequel le tube 3 est conducteur, le tube 7 bloqué par une tension négative appliquée à la grille et le dispositif d'extinction 12, 13, 14 hors fonctionnement.
Dans ce cas, la tension appliquée aux deux tubes 3 et 7 est égale à la tension d'arc du tube 3, c'est-à-dire 20 à 30 volts environ.
Peu de temps avant l'interruption du courant dans la charge 2 par la rupture de la décharge dans le tube 3, la tension appliquée à la grille 9 du tube 7 devient moins négative, voire positive, de sorte que le tube devient conducteur et qu'il est à même d'absorber pratiquement tout le courant de charge du tube sous une tension anodique de l'ordre de 500 à 1000 volts.
Cependant, aussi longtemps que le tube 3 n'est pas éteint et que la tension anodique du tube 7 est donc égale à la tension de fonctionnement du tube 3, la majeure partie du courant de charge traversera ce dernier tube.
Ensuite, la décharge dans le tube 3 est interrompue ce qui s'obtient en amorçant le tube 13 à l'aide de l'électrode d'amorçage 17. Le condensateur 12, préalablement chargé, dont la borne négative est reliée au tube 15 se décharge alors, par l'intermédiaire du tube 13 et du condensateur 14, non chargé au début, sur le tube 3, de sorte que, pendant un bref instant, le potentiel de l'anode 5 diminue fortement par rapport à celui de la cathode ou devient même négatif, ce qui provoque la rupture de la décharge.
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Device and method for breaking an electric current using a fire-extinguishing gas or vapor discharge tube.
It is known that the difficulties inherent in extinguishing caused by breaking an electric current with the aid of a gas or vapor atmosphere discharge tube increase as the voltage applied to the tubes afterwards. extinction, is higher. This is due to the fact that, as a result of residual ionization, the danger of re-ignition, or corona discharge, the main causes of disturbances, increases as the voltage is higher. This is not only the case for the tubes in which the extinction is produced using the grid, but also for those in which the extinction is obtained using a voltage peak applied to the anode and / or to an auxiliary anode.
In practical cases, for example, for the direct current transmission of high power energy at high voltage, where this energy must be transformed at the end of the line into an alternating energy of voltage n times lower, we is dealing with voltages of a few tens of kV, up to 100 kV, or even more, and with a current whose intensity reaches a few amps, or even tens of amperes.
The object of the invention is to obviate the drawbacks mentioned, inherent in extinction.
For this purpose, the device according to the invention comprises, in parallel with the tube, discharge (main tube) which must be caused to extinguish, a tube, high vacuum controlled (auxiliary tube), which at the time of l 'extinction, can absorb for a short time practically all the current of the main tube, under a voltage so low that the main tube can not re-ignite, under the effect of its residual ionization.
When it is necessary to interrupt the current, before the extinction of the main tube and practically immediately before this extinction, the auxiliary tube is made conductive and it is kept conducting for a time of the order of magnitude of 10-4 to 10-5 second until, after the main tube has been extinguished, the deionization of the tube is sufficiently advanced.
The description of the appended drawing, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention
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can be achieved, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of the invention.
FIG. 1 shows the assembly of a device, in which the main tube is connected, in series with a load, to a DC voltage source.
FIG. 2 gives as a function of time the voltage obtained during operation at the terminals of the main tube and at the terminals of the auxiliary tube.
In Figure 1, the terminals of a source of direct voltage of a few tens of kV are designated by 1. On this source are connected in series a load 2 and a discharge tube 3, provided with a mercury cathode 4 and an anode 5.
The tube comprises an ignition electrode 6, which, in the case considered, consists of a semiconductor immersed in the mercury of the cathode.
In parallel with the main tube 3 is mounted a high vacuum triode 7 (auxiliary tube), provided with an incandescent cathode 8, a grid 9 and an anode 10.
The main tube is also shunted by an extinguishing device which, in the example considered, consists of the series connection of an extinguishing capacitor 12, connected to the direct current source 11, from a tube to gas or vapor atmosphere 13 and of the small condenser 14. The tube 13 comprises an anode 15 and a mercury cathode 16; just like the main tube, it can be started using a voltage spike applied to an auxiliary electrode 17, which consists of a semiconductor immersed in mercury.
The assembly described operates as follows: Let us consider the state in which the tube 3 is conductive, the tube 7 blocked by a negative voltage applied to the grid and the extinguishing device 12, 13, 14 inoperative.
In this case, the voltage applied to the two tubes 3 and 7 is equal to the arc voltage of the tube 3, that is to say approximately 20 to 30 volts.
Shortly before the interruption of the current in the load 2 by the rupture of the discharge in the tube 3, the voltage applied to the grid 9 of the tube 7 becomes less negative, even positive, so that the tube becomes conductive and that 'it is able to absorb practically all of the charging current of the tube at an anode voltage of the order of 500 to 1000 volts.
However, as long as tube 3 is not turned off and the anode voltage of tube 7 is therefore equal to the operating voltage of tube 3, most of the charge current will flow through the latter tube.
Then, the discharge in the tube 3 is interrupted which is obtained by starting the tube 13 using the starting electrode 17. The capacitor 12, previously charged, the negative terminal of which is connected to the tube 15. then discharges, via tube 13 and capacitor 14, uncharged at the start, on tube 3, so that, for a short time, the potential of the anode 5 decreases sharply with respect to that of the cathode or even becomes negative, causing the discharge to rupture.
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