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Redresseurs.
Cette invention est relative à un convertisseur électri- que à remplissage de vapeur et particulièrement à un système d'ex- citation pour un dispositif électrique à vapeur, tel qu'une valve électrique à vapeur,,
Dans le fonctionnement de dispositifs à remplissage de vapeur il a été longtemps d'usage d'employer une source continua d'excitation servant à maintenir un spot cathodique pour l'éta- blissement (la l'arc principal dans la, valve. Jusqu'ici, on a ren- contré des difficultés considérables dans l'établissement et le maintien de tels arce.
Il était considéré comme désirable jusqu'ici d'employer des moyens mécaniques pour amorcer et réamorcer le spot cathodique servant aux arcs d'excitation.
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Le but principal de cette invention est de créer un systole d'excitation statique comprenant une tension d'excita- tion à haute caractéristique de régulation et présentant une sécurité élevée.
Suivant l'invention, l'amorçage et le maintien d'un arc d'excitation s'obtiennent au moyen d'un dispositif statique anis automatiquement en action sans usure ni réglage mécaniques.
Dans le système d'excitation conforme à l'invention, le dispositif électrique à vapeur est muni de deux électrodes d'excitation, l'une en forme d'électrode d'amorçage en matière très résistante en liaison et habituellement en contact permanent avec la cathode et l'autre étant une électrode d'entretien ou d'excitation ordinaire isolée et à une certaine distance de la cathode.
Une source de tension d'excitation à courant alternatif est prévue de laquelle on dérive un potentiel d'excitation à haute caractéristique de régulation. Ce potentiel d'excitation est ap- pliqué aux deux électrodes d'amorçage et dtentretien. De plus, un dispositif commandé par le niveau de courant amené aux élec- trodes commande la caractéristique de régulation, de sorte que lorsqu'il n'y a pas de courant qui va aux électrodes d'excitation, le potentiel d'excitation est suffisant pour allumer un spot ca- thodique par l'intermédiaire de l'électrode d'amorçage et une fois que le courant s'est mis à passer,
la potentiel d'excitation est ramené à une valeur tout juste suffisante à maintenir l'arc, d'ex- citation et certainement inférieure a la tension nécessaire au fonctionnement de l'électrode d'amorçage.
En conséquence, 11 invention consiste essentiellement en un système d'excitation pour un dispositif électrique à vapeur com- prenant une cathode vaporisable avec dispositif statique à comman- de automatique servant à amorcer et à maintenir un arc d'excita- @
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tion dans le dispositif électrique à vapeur.
Ce dispositif stati- que comprend une électrode d'amorçage, un moyen d'appliquer une impulsion à haute tension sur cette électrode d'amorçage, une électrode d'entretien, un moyen d'amener du courant unidirectionnel à cette électrode d'entretien et un système servant à réduire le potentiel appliqué à l'électrode d'amorçage et commandé par le niveau du épurant amené à l'électrode d'entretien.
On décrira ci-après en détail plusieurs tomes d'exécu- tion préférées de 1+invention, représentées titre d'exemple dans les dessins annexés.
La figura 1 est un schéma représentant une forme d'exé- cution simplifiée de l'invention.
La figure 2 est une variante âe l'invention.
La figure 3 est une autre variante montrant la possi- bilité d'employer plusieurs circuits d'excitation.
La figure 4 est encore une autre variante de l'invention.
La figure 5 est une courbe montrant la meilleure carac- téristique de régulation conforme à l'invention.
La figure 6 est une autre variante employant des arcs d'entretien à courant alternatif, et
La figure '1 est encore une autre variante employant un potentiel d'entretien unidirectionnel.
Dans la forme d'exécution simplifiée de la figure 1 un circuit 4 courant alternatif 10 est relié à un circuit à courant continu 11 au moyen d'un transformateur de redressement 12 connec- té au circuit à courant alternatif, de préférence par l'intermé- diaire d'un coupe-circuit 52, et ayant ses extrémités de phase reliées à des valves électriques à vapeur 13 dont une seulement est représentée pour simplifier le dessin.
Chaque valve 13 comprend un récipient 14 dans lequel se trouvent une cathode 15 susceptible de se vaporiser et se recons-
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tituer par exemple du mercure, une anode 10 distante et isolée de la cathode 15 et pouvant ou non être entourée d'un écran ou
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grille de c OH1IdJ1de 17. une électrode d'amorçage Us haoitueilement en matière très résistante est mise en contact avec la cathode 15 tandis qu'une anode a 'excitation ou 81ectrod c1 eiztr.tie,n 19 est placée à une certaine distance et isolée (le la cathode.
Le potentiel d'excitation est fourni par une source alternative quelconque appropriée représentée ici comme étant le circuit à courant alternatif 10 relié au circuit d'excitation par l'intermédiaire d'un coupe-circuit 31. La tension alternati-
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ve est appliquée a l'enroulaient primaire 20 d'un t:azeßo:",teur d'excitation 21 et la tension ac sorti.; du transformateur 21 est redressée pari un redresseur à doubla alt,-;;:":1:J..:...: ll(ÍL1ituüllè..m du type sec. ±n général un condensateur 2j est placé aux 'u orne: de sortie du redresseur 22 et sert aussi sien ae filtre pour la ten- sion redressée que de réservoir d'énergie pour amorcer le spot cathodique.
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L'électrode c1 t aor,a,e 18 t l'électrode dljsntretien 1 sont reliées en parallèle à l'extrémité positive 24 du courant continu, les deux étant connectées aux bornes de la tension re- dressée au moyen d'un fil de retour 25 partant de la cathode 15 du dispositif électrique à vapeur et arrivant à la borne négati-
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ve du redresseur. Pour faciliter 1 anox ae du spot cathodique une self à saturation 26 est raise en série avec l'électrode d'a-
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iaorqage 18 tandis qu'il est souhaitable d'intercaler une impé- dance 27, habituellement une self linéaire, en série avec l i élec- trode d'entretien 19.
Dans le but de donner au potentiel d'excitation une bonne caractéristique de régulation, le transformateur -d'excita- tion 21 est pourvu d'un pont magnétique représenté ici sous la forme d'un troisième noyau 28 du transformateur 21,le dit troi- @
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sième noyau 28 ayant un entrefer.
Dans cette forme simplifiée de l'invention le fonction- nement se fait comme suit: la tension à la sortie du transforma- teur 21 est rectifiée et charge le condensateur 23 qui se trouve aux bornes de sortie du redresseur 22. Quand ce potentiel atteint un niveau suffisant, la self à saturation 26 est saturée et per- met brusquement un passage de courant vers l'électrode d'amor- Qage 18. Ce courant crée un spot cathodique sur la cathode 15 après quoi un arc s'établit entre la cathode et l'électrode d'en- tretien 19.
Le passage de courant dans l'enroulement secondaire du transformateur d'excitation 21 fait dévier le flux vers le pont magnétique 28, ce qui réduit sérieusement la tension au secondaire du transformateur d'excitation 21. A ce moment la tension est tom- bée en-dessous du niveau nécessaire à saturer la self à satura- tion 26, de telle sorte que l'électrode d'entretien 19 seule re- çoit un courant non négligeable.
D'ailleurs, dans l'éventualité de l'arrêt du courant envoyé vers les électrodes d'excitation, le courant magnétisant parcourt de nouveau l'enroulement secon- daire du transformateur 21 rétablissant un potentiel suffisant à créer un spot cathodique, ce qui réalise automatiquement le maintien de l'excitation si l'arc dtexcitation sévanouit pour une raison quelconque.
Dans la variante suivant la figure 2, le transformateur d'excitation 121 est de la variété à trois branches avec enroule- ments primaire et secondaire sur deux noyaux,tandis que le troi- sième enroulement est relié à l'électrode d'entretien 19 au moyen de la connexion 12?. Une impédance, de préférence sous la forme d'un condensateur 32, est mise en série avec la source et l'enrou- lement primaire du transformateur 121.
Avec cette forme de l'invention, le fonctionnement est @
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le suivant: l'application de Ici. tension à l'enrouleront primaire 120 produit un potentiel élevé qui est redressé et applique aux électrodes d'excitation 18 et 19 de la manière décrite ci-dessus.
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Toutefois, le passage du courant dirigé vers ltélectroae d'entre- tien 18 change la caractéristique de magnétisation du transforma- teur 121 et provoque une forte chute de tension aux bornes de
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11illlé<idJlce série 32 ce qui entraîne une sérieuse diminution de la tension de sortie du transformateur d'excitution 121.
La liai- son magnétique 127 entre le transforr.teur 121 et la connexion allant vers l'électrode d'entretien 19 'remplace pratiquement l'im- pédance régulatrice 27 représentée a la figure 1.
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La va:r1d.lrte do j.'invention suivant la figure 3 est par- ticulièrement prévue pour offrir le J.ùoy,-,n d'employer le système d'excitation sous une forme développée. Un potentiel d'excitation a courant continu (le la valeur convenant 8. 1, cominande de 1 t élBc- trode d'entretien 19 peut être appliquée à plusieurs électrodes d'entretien 19.
Quoique ce potentiel à courant continu puisse être four-
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ni par 1..i.l.,-, .:......-..:.:::ce quùlcUïyuv, il est indiqué ici comme provenant de la source de courant alternatif par l'intermédiaire utur, trans- forjtcur approprié 33 et d'un redresseur à douole a1te'nlce 122.
Des trd.naformd.tsurs distincte 3 sont prévus pour chacune des élec- trodes d'ancrage 18. L'enroulement primaire du transformateur d'amorçage 35 est mis en série avec une impédance appropriée 36, de préférence en forme de condensateur, tandis que la tension se- condaire est appliquée directement entre l'électrode d'amorçage 18 et la cathode 15 du dispositif
Sous cette formelle dispositif fonctionne de la maniè- re suivante:
le potentiel a courant continu est appliqué a l'é- lectrode d'entretien 19 et si aucun courant n'y parvient, la ten-
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sion secondaire ou de sortie du traiioeforaatqmr dtaorac3 35 <appui- @
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que un potentiel élevé à l'électrode d'amorçage 18.
D'autre part, dès que le courant est amené à l'électrode d'entretien, l'enrou- lement 3? intercalé en série entre la source de courant continu 122 et l'électrode d'entretien 18 modifie l'impédance du trans- formateur 35 de sorte que la majeure partie de la tension pri- maire apparaît aux bornes de l'impédance série 36, réduisant le potentiel d'amorçage à un niveau insuffisant à envoyer du courant à travers l'électrode d'amorçage 18,
Dans la variante suivant la figure 4, la caractéristique de régulation du potentiel d'excitation est obtenue au moyen d'une self variable 40 mise en série avec le transformateur d'ex- citation 41.Quand aucun courant n'arrive aux électrodes d'exci- tation,
le potentiel tend à créer un courant vers l'électrode d'amorçage 18. Ce courant passant dans 1'enroulement 42 est en relation étroite avec la self variable 40 de sorte qutil sature celle-ci, ce qui entraîne l'application d'un potentiel élevé au transformateur 41. Dtautre part, une fois que le spot cathodique a été établi, le courant passe par l'électrode d'entretien 19, réduisant donc le courant traversant l'élsctrode d'amorçage 18.
La réactance 40 n'est plus saturée de ce fait et elle absorbe la majeure partie de la tension disponible, ce qui réduit le poten- tiel de sortie du transformateur d'excitation 41 à une valeur in- suffisante pour envoyer un courant à travers 11 électrode d'amor- cage 18.
Malgré que la caractéristique de régulation varie évi- demment avec différents types d'électrodes d'amorçage 18, il est souhaitable dobtenir une,courbe de régulation 50 se rapprochant réellement de celle indiquée à la figure 5, où le potentiel de sortie à vide du transformateur d'excitation est de l'ordre de 300 volts pour tomber rapidement à zéro volt'pour un courant de l'ordre de 20 ampères.
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Au lieu d'utiliser un arc (l'entretien a courait continu comme le montre la figure 3 il est parfois désirable d'employer un arc d'entretien à couxant alternatif. Jans ce cas on emploie deux électrodes d'entretien 19, comme le montre la figure 0, ali- mentées en courant à un potentiel voulu par un transformateur 133 avec un enroulement 37 placé dans le circuit de retour 25 et ser- vant alors au double but de commande de la tension du transforma- teur 35 et de self régulatrice servant a maintenir l'arc d'entre- tien à courant nul.
La où on désire n'avoir qu'une traversée, on peut sup- primer une des électrodes d'excitation 19, comme le montre la figure 7, en utilisant deux redresseurs a une alternance connec- tés entre les extrémités du secondaire du transformateur 133 et l'électrode d'excitation 19. Il faut veiller à pourvoir l'enrou- lement 37 d'énergie de charge capacitive suffisante pour mainte- nir ltarc à potentiel nul.
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Rectifiers.
This invention relates to an electric steam-filling converter and particularly to an excitation system for an electric steam device, such as an electric steam valve.
In the operation of steam-filling devices it has long been the practice to employ a continuous source of excitation serving to maintain a cathode spot for the establishment (the main arc in the valve. here, considerable difficulties have been encountered in establishing and maintaining such arces.
It was considered desirable heretofore to employ mechanical means to initiate and re-initiate the cathode spot used for the excitation arcs.
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The main object of this invention is to provide a static excitation systole comprising an excitation voltage with a high regulating characteristic and exhibiting high safety.
According to the invention, the initiation and maintenance of an excitation arc are obtained by means of a static device anise automatically in action without wear or mechanical adjustment.
In the excitation system according to the invention, the electrical steam device is provided with two excitation electrodes, one in the form of an ignition electrode made of a very resistant material in connection and usually in permanent contact with the cathode and the other being an ordinary sustaining or excitation electrode isolated and spaced from the cathode.
An alternating current excitation voltage source is provided from which an excitation potential with a high regulation characteristic is derived. This excitation potential is applied to the two starting and sustaining electrodes. In addition, a device controlled by the level of current supplied to the electrodes controls the regulating characteristic, so that when there is no current flowing to the excitation electrodes, the excitation potential is sufficient. to light a cathodic spot through the starting electrode and once the current has started to flow,
the excitation potential is reduced to a value just sufficient to maintain the arcing, excitation and certainly lower than the voltage necessary for the operation of the starting electrode.
Accordingly, the invention consists essentially of an excitation system for an electric steam device comprising a vaporizable cathode with an automatically controlled static device for initiating and maintaining an excitation arc.
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tion in the electric steam device.
This static device comprises a starting electrode, a means of applying a high voltage pulse to this starting electrode, a sustaining electrode, a means of supplying unidirectional current to this sustaining electrode and a system for reducing the potential applied to the starting electrode and controlled by the level of the scrubber supplied to the sustaining electrode.
Several preferred embodiments of the invention, shown by way of example in the accompanying drawings, will be described in detail hereinafter.
Figure 1 is a diagram showing a simplified embodiment of the invention.
FIG. 2 is a variant of the invention.
FIG. 3 is another variant showing the possibility of employing several excitation circuits.
FIG. 4 is yet another variant of the invention.
FIG. 5 is a curve showing the best regulation characteristic according to the invention.
Figure 6 is another variation employing alternating current sustaining arcs, and
Figure 1 is yet another variation employing unidirectional sustain potential.
In the simplified embodiment of FIG. 1 an alternating current circuit 10 is connected to a direct current circuit 11 by means of a rectifying transformer 12 connected to the alternating current circuit, preferably through the intermediary. - Diary of a circuit breaker 52, and having its phase ends connected to electric steam valves 13, only one of which is shown to simplify the drawing.
Each valve 13 comprises a container 14 in which there is a cathode 15 capable of vaporizing and being reconstituted.
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for example mercury, an anode 10 remote and isolated from the cathode 15 and which may or may not be surrounded by a screen or
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grid of c OH1IdJ1de 17. a starting electrode Us haoitueilement very resistant material is brought into contact with the cathode 15 while an anode with excitation or 81 electrode c1 eiztr.tie, n 19 is placed at a certain distance and isolated (the cathode.
The excitation potential is provided by any suitable AC source shown herein as the AC circuit 10 connected to the excitation circuit through a circuit breaker 31. The AC voltage
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ve is applied to the primary winding 20 of a t: azeßo: ", excitation tor 21 and the output voltage ac .; of the transformer 21 is rectified by a rectifier at doubla alt, - ;;:": 1: J ..: ...: ll (ÍL1ituüllè..m of the dry type. ± n general a capacitor 2j is placed at the output of the rectifier 22 and also serves as its filter for the rectified voltage as of energy reservoir to start the cathode spot.
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The electrode c1 t aor, a, and 18 t the maintenance electrode 1 are connected in parallel to the positive end 24 of the direct current, the two being connected to the terminals of the voltage rectified by means of a wire of return 25 from the cathode 15 of the electric steam device and arriving at the negative terminal
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ve of the rectifier. To facilitate anox ae of the cathode spot a saturation inductor 26 is raised in series with the a- electrode.
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rigging 18 while it is desirable to interpose an impedance 27, usually a linear inductor, in series with the sustaining electrode 19.
In order to give the excitation potential a good regulating characteristic, the excitation transformer 21 is provided with a magnetic bridge shown here in the form of a third core 28 of the transformer 21, the so-called three. - @
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th core 28 having an air gap.
In this simplified form of the invention, the operation is as follows: the voltage at the output of transformer 21 is rectified and charges the capacitor 23 which is located at the output terminals of rectifier 22. When this potential reaches a sufficient level, the saturation inductor 26 is saturated and suddenly allows current to flow to the ignition electrode 18. This current creates a cathode spot on the cathode 15 after which an arc is established between the cathode and the maintenance electrode 19.
The passage of current in the secondary winding of the excitation transformer 21 deflects the flux towards the magnetic bridge 28, which seriously reduces the voltage at the secondary of the excitation transformer 21. At this moment the voltage has dropped to zero. below the level necessary to saturate the saturation inductor 26, so that the sustaining electrode 19 alone receives a non-negligible current.
Moreover, in the event that the current sent to the excitation electrodes stops, the magnetizing current again travels through the secondary winding of transformer 21, re-establishing a potential sufficient to create a cathode spot, which achieves Automatically maintain excitation if the arcing arcs for any reason.
In the variant according to figure 2, the excitation transformer 121 is of the three-branched variety with primary and secondary windings on two cores, while the third winding is connected to the sustaining electrode 19 at the same time. means of connection 12 ?. An impedance, preferably in the form of a capacitor 32, is put in series with the source and the primary winding of transformer 121.
With this form of the invention, the operation is @
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the next one: the application of Here. Voltage at the primary winding 120 produces a high potential which is rectified and applied to the excitation electrodes 18 and 19 in the manner described above.
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However, the passage of the current directed towards the maintenance electroae 18 changes the magnetization characteristic of the transformer 121 and causes a strong voltage drop across the terminals of the transformer.
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11illlé <idJlce series 32 which causes a serious decrease in the output voltage of the excitation transformer 121.
The magnetic connection 127 between the transformer 121 and the connection to the sustaining electrode 19 'substantially replaces the regulating impedance 27 shown in Figure 1.
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The va: r1d.lrte do j.'invention according to figure 3 is particularly intended to offer the possibility of using the excitation system in a developed form. A direct current excitation potential (the suitable value 8. 1, command of 1 t sustaining electrode 19 can be applied to several sustaining electrodes 19.
Although this direct current potential can be supplied
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ni by 1..il, -,.: ......- ..:. ::: what quùlcUïyuv, it is here shown as coming from the AC source through utur, appropriate trans- forjtcur 33 and a douole rectifier a1te'nlce 122.
Separate trd.naformd.tsurs 3 are provided for each of the anchor electrodes 18. The primary winding of the firing transformer 35 is put in series with an appropriate impedance 36, preferably in the form of a capacitor, while the secondary voltage is applied directly between the starting electrode 18 and the cathode 15 of the device
Under this formal device operates as follows:
the direct current potential is applied to the sustaining electrode 19 and if no current reaches it, the voltage
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secondary or output of traiioeforaatqmr dtaorac3 35 <press- @
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than a high potential at the ignition electrode 18.
On the other hand, as soon as the current is supplied to the maintenance electrode, the winding 3? interposed in series between the direct current source 122 and the sustaining electrode 18 changes the impedance of the transformer 35 so that most of the primary voltage appears across the series impedance 36, reducing the starting potential at an insufficient level to send current through the starting electrode 18,
In the variant according to FIG. 4, the regulation characteristic of the excitation potential is obtained by means of a variable inductor 40 placed in series with the excitation transformer 41. When no current reaches the electrodes of excitement,
the potential tends to create a current towards the starting electrode 18. This current passing through the winding 42 is in close relation with the variable inductor 40 so that it saturates the latter, which causes the application of a high potential at the transformer 41. On the other hand, once the cathode spot has been established, the current passes through the sustaining electrode 19, thus reducing the current passing through the starting electrode 18.
Reactor 40 is therefore no longer saturated and it absorbs most of the available voltage, which reduces the output potential of excitation transformer 41 to an insufficient value to send current through 11. ignition electrode 18.
Although the regulating characteristic will obviously vary with different types of starting electrodes 18, it is desirable to obtain a regulating curve 50 which actually approximates that shown in Fig. 5, where the no-load output potential of the excitation transformer is of the order of 300 volts to quickly drop to zero volts' for a current of the order of 20 amps.
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Instead of using an arc (the maintenance was continuous as shown in figure 3 it is sometimes desirable to employ an AC maintenance arc. In this case two maintenance electrodes 19 are employed, as the shows figure 0, supplied with current at a desired potential by a transformer 133 with a winding 37 placed in the return circuit 25 and then serving the double purpose of controlling the voltage of the transformer 35 and of the choke regulator used to maintain the maintenance arc at zero current.
Where it is desired to have only one bushing, one of the excitation electrodes 19 can be eliminated, as shown in figure 7, by using two alternating rectifiers connected between the ends of the secondary of transformer 133. and the excitation electrode 19. Care must be taken to provide the winding 37 with sufficient capacitive load energy to maintain ltarc at zero potential.