<Desc/Clms Page number 1>
Dispositifs à décharge électrique.
------------
Cette invention se rapporte à des dispositifs à décharge électrique du genre dans lequel une décharge se produit en fonc- tionnement normal dans un gaz ou une vapeur contenu dans une am- poule et dans lequel aucune électrode auxiliaire n'est employée pour l'amorçage; le but principal de l'invention est de réaliser un dispositif perfectionné pour amorcer ces lampes. L'invention est principalement applicable aux dispositifs à décharge, par exemple les lampes à vapeur de mercure, dans les¯quelles le voltage nécessaire pour amorcer la décharge dépasse considérablement le voltage à circuit ouvert de la ligne d'alimentation nécessaire pour le fonctionnement du dispositif.
Si l'on essaie de réamorcer par exemple une lampe à décharge électrique à vapeur lorsqu'elle est encore chaude, la pression de la vapeur à l'intérieur de l'ampoule peut être telle- ment élevée qu'elle empêche l'arc de s'établir sous le voltage d'alimentation normal applinué aux électrodes; un but particulier de cette invention est de réaliser un dispositif qui supprime cette difficulté sans qu'il soit nécessaire de munir la lampe d'une élec- trode auxiliaire d'amorçage.
Suivant la présente invention, le circuit du dispositif à décharge électrique du genre mentionné comporte un circuit de distribution principal qui amène le courant de fonctionnement normal au dispositif et, en parallèle avec ce circuit, un circuit d'amorçage comprenant l'enroulement secondaire d'un transformateur dont l'enroulement primaire est relié par l'intermédiaire d'un com- mutateur aux bornes de raccordement d'une source de courant, la disposition étant telle qu'en actionnant ce commutateur on peut produire entre les électrodes de l'appareil une pulsation de ten- sion susceptible d'amorcer le passage du courant de fonctionnement normal.
Le schéma des connections est établi de telle manière que le circuit d'alimentation principal et le circuit d'amorçage peu- vent être desservis par une source de courant commune. Un éclateur est monté en série avec l'enroulement secondaire du transformateur ci-dessus mentionné. Lorsqu'on ferme le commutateur et qu'on l'ou- vre ensuite, une pulsation d'un voltage relativement élevé est induite entre les bornes de l'enroulement secondaire du transforma- @
<Desc/Clms Page number 2>
teur et est appliquée aux bornes du dispositif qui peut ainsi être amorcé, l'éclateur, s'il en existe un, servant rendre le front d'onde de la pulsation plus raide.
Lorsque l'appareil fonctionne sur du courant alternatif, l'ouverture du commutateur doit se faire à un moment synchronisé avec un point de la courbe de croissance du courant dans l'enroulement primaire du transformateur. Ce moment doit également se trouver en relation avec une valeur déterminée dé l'intensité du courant dans le circuit principal. Le transforma- teur est habituellement un élévateur de tension et il peut être constitué par un auto-transformateur. Dans un cas extrême où il est opportun d'avoir un rapport de un à un et où il est fait choix d'un auto-transformateur, le transformateur peut être consti- tué d'une réactance aui doit alors être considérée comme un auto- transformateur d'un rapport de un à un.
Une réactance à haute fréquence peut être montre dans le circuit d'alimentation en vue de présenter une impédance -le- vée à la pulsation, et cette réactance peut être court-circuite par un contacteur aménagé pour fonctionner par suite du passage du courant de la source d'énergie au dispositif à décharge, ou par suite de la chute de voltage aux Electrodes du dispositif qui accompagne la production de l'arc. La réactance à haute fréquence est déterminée de telle façon qu'elle peut supporter tout le cou- rant dé décharge pendant un faible intervalle de temps et avoir une impédance élevée par rapport à la pulsation produite par le transformateur, mais insuffisante pour retarder inopportunément l'accroissement du courant de décharge qui la traverse.
L'invention est décrite ci-dessous à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquele les Figures 1 et 2 montrent deux circuits conformes à l'invention, les mêmes élé- ments étant désignés sur les deux figures par les mêmes lettres de référence.
La figure 1 montre un dispositif à décharge A tel qu'une lampe à vapeur de mercure par exemple, dont les électrodes sont raccordées à un circuit d'alimentation principal comprenant, en série, une résistance de stabilisation R1, la bobine de commande d'un contacteur C et une réactance ou bobine de self à haute fré- quence L. Les contacts du contacteur C sont établis de telle ma- nière qu'ils court-circuitent la réactance L lorsque le contacteur est actionné. Ce circuit d'alimentation principal est pourvu de bornes B pour le raccordement aux conducteurs de ligne à courant continu.
Sur les électrodes de la lampe est également branché un circuit d'amorçage comprenant un éclateur G en série avec l'en- roulement secondaire d'un transformateur T. L'enroulement primai- re de ce dernier est monté en série avec les contacts d'un inter- rupteur à vide S et une résistance limitatrice de courant R2 sur les bornes B. La bobine de commande de l'interrupteur S est montée en série avec une résistance limitatrice de courant R3 et un interrupteur à bouton poussoir P sur les bornes B.
Lorsque les bornes B sont raccordées aux conducteurs de la ligne à courant continu le plein voltage de celle-ci est appli- qué aux électrodes de la lampe A, mais ce voltage est insuffi- sant pour amorcer la décharge et aucun courant ne passe dans le circuit d'alimentation principal. Lorsqu'on désire amorcer la décharge on appuie sur le bouton poussoir P et on le relâche en- suite. Ceci a pour effet de fermer et d'ouvrir l'interrupteur à vide S. L'ouverture de l'interrupteur S produit une pulsation de tension dont le front d'onde est raidi par la présence de l'écla- teur G. Cette pulsation de tension est déterminée de façon à pré- senter une amplitude suffisante pour provoquer la décharge prin- cipale dans la lampe A.
La réactance L sert à empêcher la réper-
<Desc/Clms Page number 3>
cussion d'une tension pulsatoire appréciable dans les conducteurs de ligne.
Lorsque l'arc jaillit dans la lampe A et que le courant de fonctionnement normal traverse la bobine du contacteur C, ce dernier fonctionne et court-circuite la réactance L. La résistance stabilisatrice principale R1 peut alors remplir sa fonction nor- male de stabilisation.
L'emploi d'un interrupteur à vide S permet d'obtenir une extinction rapide de l'arc formé lorsqu'il s'ouvre. Comme le trans- formateur T n'est appelé à fonctionner que pendant de courte in- tervalles de temps il peut être proportionné en conséquence.
Le circuit décrit est soumis à certaines réserves. Aisi, si on permet au courant de fonctionnement normal de varier entre des limites extrêmement étendues il y a danger que le contacteur C ne déclenche et que la bobine de réaction L et la bobine excitatrice du contacteur ne se surchauffent. En outre, à moins oue la bobine de réactance L n'ait des dimensions relativement grandes sa ré- sistance peut être tellement élevée que le courant circulant dans le circuit d'alimentation principal avant que le contacteur ne se ferme peut être insuffisant pour actionner le contacteur.
Ces objections sont éliminées dans le circuit représenta sur la figure 2. Dans ce circuit le contacteur C est actionnépar la tension au lieu d'être actionné par l'intensité du courant comme sur la figure 1. Une résistance R4 est montée en série avec la réac- tance L du côté de celle-ci opposé à la lampe A et l'enroulement d'un relais D est monté entre le point de jonction de la résistance R4 avec la réactance L et la borne inférieure B. Les contacts de ce relais sont montés en série avec l'enroulement de commande du contacteur C sur les bornes B. Le contacteur sert à court-circui- ter à le fois la résistance R4 et la réactance L.
Dans ce cas, la réactance L peut être de faible dimension sans nuire au fonctionnement du circuit. Dans un exemple elle peut avoir une résistance au courant continu de 15 ohms, la résistance R4 étant également de 15 ohms. L'enroulement du relais D peut avoir une résistance au courant continu de 6000 ohms et le relais est réglé de telle manière que ses contacts s'ouvrent lorsque le volta- ge appliqué aux bornes de son enroulement dépasse 205 et se ferment lorsque le voltage aux bornes de l'enroulement est inférieur à 150, le voltage de la ligne étant supposé être de 220 volts. La résis- tance stabilisatrice R1 peut être variable entre 1 et 20 ohms.
Lorsque la ligne à courant continu est raccordée aux bornes B, la lampe A ne s'allume pas et les 220 volts sont appli- gués à l'enroulement du relais D de manière à ouvrir ses contacts.
Lorsqu'on pousse sur le bouton poussoir P et qu'on'le relâche en- suite, la lampe A s'allume, et le courant de fonctionnement dans le circuit d'alimentation principal provoque une chute de tension aux bornes des résistances R1 et R4 d'environ 120 volts, ne lais- sant Qu'environ 100 volts aux bornes de l'enroulement du relais.
Les contacts de ce dernier se ferment par conséquent de manière à actionner le contacteur C et à court-circuiter la résistance R4 et la réactance L. L'enroulement du relais se trouve alors effec- tivement en parallèle avec la lampe A et peut par conséquent avoir un voltage de 40 à 80 volts entre ses bornes. On peut alors modifier à volonté le courant dans le circuit d'alimentation prin- cipal en faisant varier la valeur de la résistance Rl et comme le voltage appliqué aux bornes de l'enroulement du relais reste sen- siblement inférieur à 150 les contacts du contacteur C resteront fermés.
<Desc/Clms Page number 4>
S'il est nécessaire de faire fonctionner une lampe sur un circuit à courant alternatif on peut employer un schéma tel que celui représenté sur les figures l ou 2, la résistance stabilise- trice Rl étant de préférence remplacée entièrement ou partiellement par une réactance, et on s'arrange pour que l'interrupteur S s'ouvre sensiblement en synchronisme avec le moment où la croissance du courant dans l'enrouleirent primaire du transformateur Tet l'intensi- té du courant dans le circuit d'alimentation principalpassent par une valeur déterminée. On peut atteindre ce résultat en actionnant le bouton poussoir successivement un certain nombre de fois jusqu'à ce que la lampe se soit amorcée du fait que l'une des ouvertures de l'interrupteur s'est produite au moment voulu.
Ce fonctionnement répété de l'interrupteur peut être effectué automatiquement par l'emploi d'un interrupteur rotatif au lieu d'un bouton poussoir P, cet interrupteur rotatif étant par exemple actionn par un moteur qu'on Met en marche en pressant sur un bouton poussoir. Suivant une variante, l'interrupteur rotatif peut être.aménage de manière qu'un 'couvèrent de rotation lui soit transmis mécaniquement lors- qu'on presse sur un bouton poussoir, par exemple à l'aide d'un cliquet entrant en prise avec une roue à rochet montre sur l'inter- rupteur rotatif.
Au lieu de faire en sorte que l'interrupteur S soit ac- tionné un nombre suffisant de fois pour cu'il y,pit une synchroni- sation correcte au moins à l'une de ces opérations, on peut em- ployer un dispositif pour former l'interrupteur à l'instant voulu.
Ce dispositif peut comporter une valve thermoïonique dont la grille de commande reçoit la tension d'alimentation et a une réaction négative telle que seule la. partie correspondant à la crête de l'onde provoque un changement du courant anodique, ce courant ano- dique étant utilisé pour actionner l'interrupteur S. On peut em- ployer si c'est nécessaire un dispositif régulateur de phase.
REVENDICATIONS
1) Circuit pour dispositif à décharge électrique du genre spécifié comportant un circuit d'alimentation principal qui four- nit un courant de fonctionnement normal u dispositif, et en parallèle avec ce circuit d'alimentation, un circuit d'amorçage comprenant 1'enroulement secondaire d'un transformateur dont l'en- roulement primaire est relié par l'intermédiaire d'un interrupteur aux bornes de raccordement d'une source de courant, la disposition étant telle que lors du fonctionnement de cet interrupteur il peut se produire entre les électrodes de cet appril une pulsation de tension susceptible d'amorcer le passage du courant de fonctionne- ment normal.
<Desc / Clms Page number 1>
Electric discharge devices.
------------
This invention relates to electric discharge devices of the kind in which a discharge occurs in normal operation in a gas or vapor contained in a bulb and in which no auxiliary electrode is employed for ignition; the main aim of the invention is to provide an improved device for starting these lamps. The invention is mainly applicable to discharge devices, for example mercury vapor lamps, in which the voltage required to initiate the discharge considerably exceeds the open circuit voltage of the supply line necessary for the operation of the device. .
If, for example, an attempt is made to re-ignite a vapor electric discharge lamp while it is still hot, the vapor pressure inside the bulb may be so high that it prevents the arc from flashing. become established under the normal supply voltage applied to the electrodes; a particular object of this invention is to provide a device which overcomes this difficulty without it being necessary to provide the lamp with an auxiliary starting electrode.
According to the present invention, the circuit of the electric discharge device of the kind mentioned comprises a main distribution circuit which supplies the normal operating current to the device and, in parallel with this circuit, a starting circuit comprising the secondary winding of a transformer whose primary winding is connected via a switch to the connection terminals of a current source, the arrangement being such that by actuating this switch it is possible to produce between the electrodes of the apparatus a voltage pulse capable of initiating the flow of normal operating current.
The connection diagram is established in such a way that the main power supply circuit and the starting circuit can be served by a common power source. A spark gap is mounted in series with the secondary winding of the above-mentioned transformer. When the switch is closed and then opened, a pulsation of a relatively high voltage is induced between the terminals of the secondary winding of the transformer.
<Desc / Clms Page number 2>
tor and is applied to the terminals of the device which can thus be started, the spark gap, if there is one, serving to make the wavefront of the pulsation steeper.
When the device is operating on alternating current, the opening of the switch should occur at a time synchronized with a point on the current growth curve in the primary winding of the transformer. This moment must also be related to a determined value of the intensity of the current in the main circuit. The transformer is usually a voltage step-up and it can be an auto-transformer. In an extreme case where it is advisable to have a ratio of one to one and where an autotransformer is chosen, the transformer can be constituted by a reactance which must then be considered as an autotransformer. one-to-one ratio transformer.
A high frequency reactance may be shown in the supply circuit to present a high impedance to pulsation, and this reactance may be bypassed by a contactor arranged to operate as a result of the passage of current from the pulse. source of energy to the discharge device, or as a result of the voltage drop at the Electrodes of the device which accompanies the production of the arc. The high frequency reactance is determined in such a way that it can withstand all the discharge current for a short time interval and have a high impedance relative to the pulsation produced by the transformer, but insufficient to inappropriately delay the increased discharge current flowing through it.
The invention is described below by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which Figures 1 and 2 show two circuits in accordance with the invention, the same elements being designated in the two figures by the same. letters of reference.
FIG. 1 shows a discharge device A such as a mercury vapor lamp for example, the electrodes of which are connected to a main supply circuit comprising, in series, a stabilization resistor R1, the control coil of a contactor C and a high-frequency reactor or choke coil L. The contacts of contactor C are established in such a way that they short-circuit the reactance L when the contactor is actuated. This main power circuit is provided with B terminals for connection to direct current line conductors.
A starting circuit is also connected to the electrodes of the lamp comprising a spark gap G in series with the secondary winding of a transformer T. The primary winding of the latter is mounted in series with the contacts d. 'a vacuum interrupter S and a current limiting resistor R2 on the terminals B. The control coil of the switch S is connected in series with a current limiting resistor R3 and a push button switch P on the terminals B.
When the terminals B are connected to the conductors of the direct current line, the full voltage of this line is applied to the electrodes of the lamp A, but this voltage is insufficient to initiate the discharge and no current flows through the main power circuit. When it is desired to initiate the discharge, push button P is pressed and then released. This has the effect of closing and opening the vacuum switch S. The opening of the switch S produces a voltage pulse whose wave front is stiffened by the presence of the spark-gap G. This voltage pulsation is determined so as to present a sufficient amplitude to cause the main discharge in lamp A.
The reactance L is used to prevent repercussion
<Desc / Clms Page number 3>
impact of an appreciable pulsating voltage in the line conductors.
When the arc flashes in the lamp A and the normal operating current flows through the coil of the contactor C, the latter operates and short-circuits the reactance L. The main stabilizing resistor R1 can then perform its normal stabilizing function.
The use of a vacuum interrupter S makes it possible to obtain rapid extinction of the arc formed when it opens. As the transformer T is only required to operate for short intervals of time it can be proportioned accordingly.
The circuit described is subject to certain reservations. Therefore, if the normal operating current is allowed to vary between extremely wide limits there is a danger that the contactor C will trip and that the feedback coil L and the exciter coil of the contactor will overheat. Furthermore, unless the reactance coil L is of relatively large dimensions its resistance may be so high that the current flowing in the main supply circuit before the contactor closes may be insufficient to operate the reactor. contactor.
These objections are eliminated in the circuit represented in figure 2. In this circuit the contactor C is actuated by the tension instead of being actuated by the intensity of the current as in figure 1. A resistor R4 is connected in series with the reactance L on the side of the latter opposite to the lamp A and the winding of a relay D is mounted between the junction point of the resistor R4 with the reactance L and the lower terminal B. The contacts of this relay are mounted in series with the control winding of contactor C on terminals B. The contactor serves to short-circuit both resistor R4 and reactance L.
In this case, the reactance L can be small without harming the operation of the circuit. In one example it may have a DC resistance of 15 ohms, resistance R4 also being 15 ohms. The winding of relay D can have a DC resistance of 6000 ohms, and the relay is set such that its contacts open when the voltage applied across its winding exceeds 205 and close when the voltage at the terminals. winding terminals is less than 150, the line voltage being assumed to be 220 volts. The stabilizing resistor R1 can be variable between 1 and 20 ohms.
When the direct current line is connected to terminals B, lamp A does not light up and 220 volts are applied to the winding of relay D so as to open its contacts.
When push button P is pushed and then released, lamp A lights up, and the operating current in the main supply circuit causes a voltage drop across resistors R1 and R4 about 120 volts, leaving only about 100 volts across the relay coil.
The contacts of the latter therefore close so as to actuate contactor C and short-circuit resistor R4 and reactance L. The relay winding is then effectively in parallel with lamp A and can therefore have a voltage of 40 to 80 volts between its terminals. The current in the main supply circuit can then be modified at will by varying the value of the resistance Rl and since the voltage applied to the terminals of the relay winding remains appreciably less than 150 the contactor contacts. C will remain closed.
<Desc / Clms Page number 4>
If it is necessary to operate a lamp on an alternating current circuit a diagram such as that shown in Figures 1 or 2 may be employed, the stabilizing resistor R1 preferably being replaced wholly or partially by a reactance, and we arrange for the switch S to open substantially in synchronism with the moment when the increase of the current in the primary winding of the transformer Tet the intensity of the current in the main supply circuit pass by a determined value . This can be achieved by operating the push button successively a number of times until the lamp has ignited due to the fact that one of the openings of the switch has occurred at the desired time.
This repeated operation of the switch can be carried out automatically by using a rotary switch instead of a push button P, this rotary switch being for example actuated by a motor which is started by pressing a button. pusher. According to a variant, the rotary switch can be arranged so that a cover of rotation is transmitted to it mechanically when a push-button is pressed, for example by means of a ratchet entering into engagement with it. a ratchet wheel shows on the rotary switch.
Instead of ensuring that the switch S is actuated a sufficient number of times to cause correct synchronization at least in one of these operations, a device can be used for form the switch at the desired time.
This device may include a thermionic valve, the control gate of which receives the supply voltage and has a negative reaction such that only the. the part corresponding to the peak of the wave causes a change in the anode current, this anode current being used to actuate the switch S. A phase regulator device can be used if necessary.
CLAIMS
1) Circuit for an electric discharge device of the kind specified comprising a main supply circuit which supplies a normal operating current to the device, and in parallel with this supply circuit, a starting circuit comprising the secondary winding of a transformer, the primary winding of which is connected by means of a switch to the connection terminals of a current source, the arrangement being such that during operation of this switch there may occur between the electrodes from this a voltage pulsation capable of initiating the passage of the normal operating current.