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Commande du courant de grille d'un oscillateur.
L'invention concerne les dispositifs de régulation pour appareils à tubes électroniques et, en particulier, un dispositif de réglage de la relation entre courant de sortie et tension de sortie pour un générateur d'oscillations à tubes électroniques.
Si on utilise des générateurs d'oscillations pour la production de courants électriques à haute fréquence utilisés pour le chauffage par induction ou le chauffage de charges diélectriques, il est souvent important de pouvoir régler la manière dont la tension de sortie varie en fonction des variations dans les carac- téristiques électriques de la charge. Par exemple, lorsqu'on chauffe une charge diélectrique, la constante diélectrique et le facteur de puissance subissent de grandes variations quand la tem- pérature de la charge s'élève. Ceci entraîne un changement de la
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fréquence de résonance de la charge avec comme résultat de très sérieuses modifications dans la tension et le courant de sortie ainsi que dans d'autres conditions de fonctionnement du générateur d'oscillations.
A défaut de certaines mesures préventives, il peut en résulter une surcharge de tension ou de courant pour di- vers éléments tels que les électrodes de grille et de plaque d'un tube électronique utilisé comme générateur d'oscillations.
Quoiqu'il soit possible de prendre des mesures préventi- ves jusqu'à un certain point par l'utilisation de relais mécaniques de surcharge, ceux-ci se sont avérés insuffisants aux fréquences les plus élevées fréquemment utilisées.
Le but principal de l'invention est donc de créer un dispositif dans lequel des variations dans les caractéristiques électriques d'un circuit de charge à haute fréquence règleront la tension créée par un générateur haute fréquence.
A cet effet, l'invention consiste essentiellement en un générateur d'oscillations, spécialement destiné au chauffage haute fréquence, comprenant un tube oscillateur à grille de commande, dans lequel la polarisation de grille pour le tube oscillateur est produite en redressant la sortie d'un circuit résonnant de commande couplé inductivement au circuit de sortie de l'oscillateur et qccordé de telle manière que tout changement de fréquence, dû à des variations d'impédance de la charge connectée au générateur d'oscillations, produit un réglage déterminé de la tension de sor- tie de l'oscillateur.
A titre d'exemple, doux formes d'exécution choisies de l'invention sont représentées dans le dessin.
La figure 1 est un schéma d'un circuit conforme aux principes de l'invention.
La figure 2 donne un groupe de courbes servant à l'exposé des principes de l'invention ; et , @
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La figure 3 est un schéma d'un circuit montrant comment l'invention est appliquée au chauffage d'une charge magnétique .
Comme le montre la figure 1, un tube à décharge électrique 1 composé d'une anode 2, d'une cathode 3 et d'une électrode de com- mande 4, reçoit du courant de la borne positive 5 d'une source de courant continu dont la borne négative est mise à la terre.
L'anode 2 et l'électrode de commande 4 sont reliées entre elles par un condensateur de blocage 6, une self 7 et un condensateur de by-pass 8. La cathode 3 est reliée à un point intermédiaire sur la self 7 et l'extrémité de cette self éloignée de l'anode 2 est mise à la terre. Une charge 9 et un condensateur variable 10 sont mis en parallèle sur la self 7. Les circuits décrits jusqu'ici sont les circuits de type classique d'un générateur d'oscillations.
L'électrode de commande 4 est reliée à la terre à travers une self 11 et une paire de résistances 12 et 13.
La self 7, la charge 9 et le condensateur 10 forment un circuit oscillant dont la fréquence de résonance dépend de l'induc- tance et de la capacitance pures des éléments 7, 9 et 10. Quand la température de la charge 9 varie, cette fréquence de résonance varie en conséquence et il en est de même de la tension et du courant de sortie produits par le tube 1 dans la self 7. Il serait donc possible, pour toute charge 9 quelconque, de reproduire la loi qui relie la fréquence de ce circuit oscillant à la tension de sortie du générateur 1, ou, comme variante dans le cas d'une charge diélectrique, de reproduire la courbe reliant la constante diélectrique, ou la température, de la charge 9 à la tension de sortie du tube 1.
Pour pouvoir étudier la forme de telles courbes caractéristiques, on décrira ci-après les circuits restants de la figure 1.
Cet appareillage de commande comprend une self 14 couplée inductivement à la self 7. La self 14 est shuntée par un condensa- teur variable 15 aux bornes duquel sont reliées les anodes d'un
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redresseur à double alternance 16. La cathode de celui-ci est con- nectée par un condensateur de by-pass 17 au point milieu de la self 14. Le condensateur 17 est shunté par la résistance 13.
Le mode de fonctionnement du circuit de commande décrit ci-dessus est supposé être le suivant. Avant de connecter la charge 9, le condensateur 15 est réglé à une certaine valeur ayant une correspondance voulue avec la fréquence du circuit oscillant 7-10 de la figure 1. Cette correspondance est un facteur de détermination de la forme de la courbe reliant la tension du tube générateur 1 aux caractéristiques, telles que la réactance, de la charge 9.
Comme premier exemple, le condensateur 15 est réglé de façon que le circuit 14, 15 résonne à la même fréquence que le circuit oscil- lant 7,10. C'est le cas où il n'y a pas de charge.
Sur la figure 2, la courbe A représente la relation qui existe entre la tension induite aux bornes du redresseur 16 (portée en ordonnées) et la fréquence du courant qui parcourt la self 7 (portée en abscisses). La verticale f1 de la fréquence 2 correspond à la fréquence de résonance du circuit 14, 15.
Il est évident que la tension de poiarisation fournie par le re- dresseur 16, et donc la chute de tension continue dans la résis- tance 13, est maximum à cette fréquence de résonance. La polarité de la chute de tension dans la résistance 13 est telle qu'elle applique une polarisation négative au tube 1, de façon à réduire la tension de sortie de ce tube à un minimum.
Quand la charge 9 est ajoutée en parallèle à la self 7, la réactance totale du circuit oscillant comprena.nt les éléments 7, 9 et 10 sera changée dans son ensemble et la fréquence de la tension appliquée au circuit 14, 15 prendra, une valeur différente de f1. Ce changement de fréquence fera décroître la tension appli- quée au redresseur 16, quel que soit le sens de ce changement, comme la figure 2 le montre à l'évidence, et il en résultera une
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diminution correspondante de la polarisation négative appliquée par la résistance 13 à l'électrode de commande 4 du tube 1. La tension de sortie du tube générateur 1 augmentera d'autant.
Le rôle du circuit de commande 14, 15,16 est donc de réagir contre une diminution quelconque de la tension de sortie de l'oscillateur 1 provoquée par une variation des constantes diélectrique ou magnétique de la charge.
Le pourcentage de variation de la tension appliquée au redresseur 16 dû à un glissement donné de fréquence par rapport à f1 dépendra du facteur Q du circuit résonnant 14, 15 ; ce pourcentage peut varier dans de larges limites, si l'on établit convenablement le circuit résonnant. Comne la tension de sortie du tube 1 est largement déterminée par la tension de polarisation ap- pliquée par le redresseur 16 à la résistance 13, il s'ensuit que la forme de la courbe donnant la tension de sortie du tube 1 en fonc- tion de la fréquence du circuit de charge (ou, ce qui revient au même, en fonction de la réactance ou des constantes diélectri- ques de la charge 9) peut varier dans de larges proportions, en donnant au Q du circuit 14, 15 la valeur appropriée.
On peut atteindre le même but en variant le couplage entre les selfs 7 et 14.
Si le circuit 14, dans l'exemple donné, résonne à la fréquence de l'oscillateur quand la charge 9 est enlevée du circuit, il peut y avoir des cas où l'on désire qu'une variation de la fréquence de l'oscillateur dans un sens provoque une aug- mentation de la tension produite par le tube 1, et qu'une varia- tion dans l'autre sens provoque une diminution de la tension pro- duite par le tube 1 et cela dans une gamme étendue de fréquences.
On peut arriver à ce résultat en établissant une relation appro- priée entre la fréquence de résonance du circuit 14, 15 et celle
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du circuit oscillant 7, 9, 10. Donc si la verticale f2 de la figure 2 représente la fréquence du circuit oscillant 7, 9,10 à laquelle le tube 1 travaille à un moment quelconque, et si la courbe A représente la courbe de résonance du circuit 14, 15, il est évident que si la fréquence de l'oscillateur se déplace de la valeur f2 dans un sens, la tension appliquée au redresseur 16 et donc la polarisation appliquée au tube 1 par la résistance 13, augmentera ; et de même si la fréquence de l'oscillateur varie en sens opposé de la valeur f2, la tension de polarisation appliquée au tube 1 par la résistance 13, diminuera.
La tension de sortie du tube 1 augmentera si la fréquence de l'oscillateur monte au- dessus de f2, et elle diminuera si la fréquence de l'oscillateur dé - croît. Un tel changement de fréquence peut avoir lieu, par exemple, si la constante diélectrique ou magnétique de-la charge 9 varie quand la charge s'échauffe.
Soit le cas du chauffage par induction d'acier au moyen de l'oscillateur 1, 7,10. Dans un tel cas, la charge 30 est chauffée au moyen d'une bobine 32 en série pratiquement avec la self 7, comme on peut le voir à la figure 3. Une description dé- taillée est inutile, les mêmes éléments qu'à la figure 1 étant désignés par les mêmes chiffres de référence. Aussi longtemps que la charge se trouve à une température inférieure au point de Curie, l'inductance de la charge et de la bobine est importante. Au-delà du point de Curie, la charge devient non-magnétique, l'inductance diminue et la fréquence augmente. La polarisation négative augmente en conséquence et le potentiel des oscillations diminue. Ce phéno- mène est intéressant en ce qu'il empêche un excès de courant grille dans le tube 1.
Sans l'effet stabilisateur du circuit résonnant 14, 15, il y aurait un surcourant grille du fait que la charge est inca- pable d'absorber les oscillations.
Il faut remarquer que, comme la polarisation négative pro- @
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duite par le circuit 14, 15 augmente, l'impédance du tube 1 aug- mente. Cette condition provenant d'une diminution de la charge, les variations introduites par le circuit 14, 15 tendent à adapter l'impédance de sortie du tube 1 à la charge qu'il alimente.
D'autre part, si l'on désire que la tension de sortie du générateur 1 diminue quand la fréquence de l'oscillateur monte au-dessus de f2, et qu'elle augmente quand la fréquence de l'oscil- lateur descend en-dessous de f2, les éléments 14, 15 peuvent être réglés de sorte que leur résonance soit représentée par la courbe B de la figure 2. En appliquant les principes exposés au sujet de la courbe A, on verra qu'en réglant les éléments 14 et 15 de façon à obtenir la courbe B, des variations de fréquence autour de la valeur f2 produiront des changements dans la tension du générateur 1 du type décrit ci-dessus.
Il est clair que la pente des courbes A et B varie nettement à des fréquences différentes et que le degré de varia- tion de la tension de sortie pour une différence de fréquence don- née par rapport à f2 peut être réglé à une valeur quelconque en choisissant les constantes du circuit 14 et 15 de manière à fixer de façon appropriée la fréquence de résonance des courbes' A et B par rapport à la fréquence f2. La valeur de Q et/ou le couplage peuvent aussi se régler dans le but de changer le degré de variation de la tension pour une fréquence donnée.
Il est évident qu'en modifiant les données du circuit 14, 15 de la manière décrite ci-dessus, le degré de gariation de la tension de sortie du générateur 1 en fonction de varia- tions de la fréquence, la réactance, les constantes diélectriques, magnétiques ou autres de la charge 9, peut être réglé pratique- ment à n'importe quelle valeur désirée, au moins dans une gamme de variation limitée.