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Procédé et appareil pour commander les installations d'éclairage électrique des scènes de théâtre, de décoration, etc.
La présente invention concerne les installations d'éclai- rage scénique, décoratif, ornemental ou similaire, et se rapporte en particulier à la commande des dispositifs destinés à atténuer l'éclat de l'éclairement, de façon que la puissance lumineuse d' une lampe ou d'une rangée de lampes ou rampe puisse être modifiée de façon plus ou moins graduelle.
Jusqu'à présent, ces effets d'atténuation de l'intensité de l'éclairage ont été obtenus en branchant en série dans le cir- cuit des diverses rampes ou rangées de lampes des résistances des- tinées à diminuer la puissance du courant dans le circuit, ces ré- sistances étant elles-même commandées par des appareils de coupla- ge de puissance élevée, mais les appareils de ce genre risquent de devenir très onéreux, compliqués et encombrants en particulier dans
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le cas d'effets de grande intensité exigés pour l'éclairage de la scène dans les théâtres et les lieux de spectacle modernes.
Il est en outre, fréquemment désirable d'avoir la possibilité de régler à l'avance l'appareil d'atténuation de l'intensité lumineuse de façon qu'il puisse agir à un moment donné et que son fonction- nement puisse ensuite se dérouler sans exiger d'attention de la part des surveillants. Toutefois, on a constaté que dans toutes les installations, sauf les plus petites, les complications de l'appareil qui sont nécessaires pour produire ces effets prédéter- minés sont prohibitives.
En outre, quand les appareils d'éclaira- ge sont alimentés par un réseau polyphasé, les règlements offi- ciels exigent que la charge soit équilibrée entre les diverses phases et, compte tenu surtout du fait que la distance minimum entre les appareils connectés aux diverses phases du réseau résul- te d'une prescription, des difficultés qui jusqu'ici se sont ré- vélées comme virtuellement insurmontables, au moins pour ce qui est des grandes installations, se sont présentées quand on a voulu se conformer aux règlements officiels en question.
Le but essentiel de la présente invention est d'obvier à ces divers inconvénients, ainsi qu'aux autres difficultés ren- contrées, et de permettre la réalisation d'un appareil du type indiqué mais présentant une simplicité beaucoup plus grande que celle des appareils imaginés jusqu'à présent. En outre, la com- mande indépendante de la charge jusqu'à la limite totale de la capacité d'utilisation de l'énergie par l'appareil est assurée.
Enfin, dans l'hypothèse d'alimentation par un réseau polyphasé, non seulement on obtient un équilibre de la charge entre les pha- ses, mais la tension à travers la charge ne peut jamais dépasser la tension entre une phase et le conducteur de masse. Cette con- dition surmonte l'inconvénient qui résulte de la limitation de la distance entre les éléments de l'appareil comme indiqué précédem- ment.
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Conformément à l'invention, dans un équipement destiné à éclairer une scène de théâtre ou dans un équipement analogue, les appareil du circuit de charge fournissant l'éclairage sont alimentés à partir d'une source de courant alternatif en passant par une ou plusieurs lampes thermioniques dont chacune est munie dans son circuit de grille d'un dispositif de commande grâce au- quel la charge transmise à travers la lampe est réglée. Dans la pratique, le type de lampe connu sous le nom de "thyratron", c' est-à-dire une lampe triode à atmosphère gazeuse, est apte à don- ner les résultats les plus satisfaisants pour la mise en oeuvre de l'invention. Dans le cas ou l'alimentation est fournie par un réseau polyphasé, on utilise un nombre correspondant de lampes.
L'hypothèse la plus courante est évidemment celle d'une alimen- tation triphasée avec utilisation de trois lampes thermioniques, les anodes étant connectées aux phases respectives, et les ca- thodes à un point commun constituant une des bornes du circuit de charge, dont l'autre borne est connectée à un conducteur neutre.
En vue de la commande de chaque lampe thermionique, on peut utiliser un système tel que représenté dans la fig. 1 des dessins annexés. Dans cette figure, la tension appliquée à l'ano- de est représentée par la courbe 1, et l'on suppose qu'elle a une forme approximativement sinusoïdale. Au circuit de grille de la lampe thermionique est connecté un conducteur d'alimentation en courant alternatif à la même fréquence que celle du roseau d'ali- mentation de l'anode, mais avec une avance de 900 par rapport à elle. Ceci est représenté dans la Fig. 1 par la courbe de tension 2.
La lampe thermionique est de nature telle qu'elle devient con- ductrice quand la tension de son anode est positive, la lampe ces- sant d'être conductrice à la fin de chaque demi-cycle, moment auquel l'anode cesse d'être positive et devient négative, à moins qu'el- le ne soit commandée autrement par sa grille.
Dans le cas représenté par la fig. 1, l'allumage dû à la tension de grille représentée par la courbe 2, devient tout d'a-
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bord possible à l'instant indiqué par le point 3 , c'est-à-dire à l'instant où la tension d'anode est tombée à zéro et va deve- nir négative, la tension correspondante représentée par la cour- be 2 étant alors maximum.
Toutefois, par suite de la forme appro- ximativement sinusoïdale de la courbe si le point d'allumage peut être amené à se déplacer vers l'arrière depuis le point de maximum .1 jusqu'à un point tel que la lampe thermionique s'al- lumera à un point tel que .6. situé en avant au cours du demi-cy- cle, et la possibilité de transmission d'énergie par l'intermé- diaire de la lampe se trouvera représentée par la zone ombrée qui est dessinée sur la courbe 1 .
Cet effet est obtenu par l'inclusion dans le circuit de grille d'une source d'alimentation en courant continu en opposi- tion avec les impulsions positives de la tension de commande re- présentées par la courbe . En faisant varier cette tension an- tagoniste en courant continu, on peut modifier le point de la courbe 2, auquel la lampe s'allumera. En réduisant convenablement la tension en courant continu, ce qui a pour effet de relever la courbe ± jusqu'à la position dessinée en pointillé, l'allumage se produit au point représenté par 2 sur la courbe 2, c'est-à-di- re au point .6. de la courbe 1 de la tension d'anode.
Un autre mode de commande qu'on peut utiliser au lieu de faire varier la tension en courant continu consiste à modi- fier la différence de phase entre les courbes 1, et ± afin d'assu- rer le déplacement requis des points et le long de ces courbes.
On peut aussi avoir recours à une combinaison des moyens sus-dé- crita. Etant donné que la crête positive de la courbe doit coin- cider dans le temps avec la valeur zéro de la courbe 1, si l'une de ces courbes, ou bien toutes les deux, sont déformées de telle sorte que la crête ne se trouve pas à mi-distance entre des va- leurs nulles successives, la différence de phase entre les courbes doit être modifiée dans une mesure correspondante à partir de 900,
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indépendamment de tout réglage quel qu'il soit.
Etant donné que, dans l'hypothèse d'une alimentation triphasée, il est prévu une lampe thermionique avec circuit de grille de commande pour chaque phase, l'effet total en ce qui concerne le circuit d'anode est représenté dans la fig. 2, qui montre que la charge est équilibrée entre les phases. Il est évi- dent que si l'on faisait avancer le point .5. sur la courbe 1 jus- qu'au maximum négatif de cette courbe, la lampe thermionique serait conductrice dans la totalité du demi-cycle positif.
Il s'ensuit que, dans l'hypothèse d'une alimentation triphasée, il y aurait deux lampes thermioniques qui seraient conductrices en même temps, et que des organes tels que ceux indiqués ci-dessous doivent être prévus, de façon que deux lampes ne puissent jamais fonctionner simultanément, une pareille contingence étant indé- sirable car elle se traduirait par une impulsion de courant de charge inacceptable. C'est ainsi que, dans l'hypothèse d'une ali- mentation triphasée, les conditions de débit maximum des lampes thermioniques assurant le réglage sont représentées dans la fig.3.
Pour permettre de régler à l'avance l'appareil de telle sorte que, tandis qu'il réalise une certaine atténuation de l'in- tensité lumineuse, une autre intervention puisse être préparée, puis mise en Jeu de telle sorte que son effet se produise auto- matiquement, il peut être prévu deux ou un plus grand nombre de groupes d'appareils destinés à fournir le courant continu variable comme indiqué précédemment. Le montage est étudié de telle sorte que, pendant la période où un pareil groupe est en fonctionnement, l'autre groupe ou les autres groupes puissent être préparés en vue de leur intervention ultérieure et mis en circuit au moment désiré.
On peut constater qu'il est désirable, dans toutes les installa- tions sauf les plus petites, de diviser la totalité de l'instal- lation d'éclairage en une série de sections ou circuits d'utili- sation, chacun étant muni d'une lampe thermionique commandée, ou
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de deux ou plusieurs lampes de ce type suivant la nature de,l'ali- mentation. On peut associer avec chaque lampe ou chaque groupe de lampes deux ou plusieurs groupes d'appareils pour l'alimentation en courant variable. Il est rationnel de monter les groupes en question en deux ou plusieurs séries ou cascades, des moyens étant prévus pour assurer la connexion sélective de ces séries avec le réseau d'alimentation principal en courant continu.
Lorsqu'on modifie les conditions qui règnent dans l'un des circuits de charge en faisant passer le courant continu d'une des cascades susdites dans une autre cascade dans laquelle on a effectué un réglage préalable, aucun changement n'étant dé- siré dans un circuit de charge donné, il suffit de s'assurer à propos de cette dernière charge que le réglage préalable de l' appareil de commande dans la deuxième cascade est le même que celui de la première.
Pour permettre une conpréhension plus complète de l'in- vention, une représentation schématique des caractéristiques es- sentielles de l'installation qu'elle prévoit est donnée à titre d'exemple dans la fig. 4 des dessins annexés.
Comme représenté par cette figure, on suppose que l'a- limentation se fait en courant triphasé par lesconducteurs A, B et . On suppose également que le nombre total de lampes à ali- menter a été divisé en deux circuits de charge 1 et 8 dont chacun est muni d'un groupe de thyratrons désignés respectivement par 2 et 10. Comme indiqué, les anodes des "thyratrons" sont connec- tées respectivement aux conducteurs de phases, et C, les ca- thodes étant connectées à un point commun constituant l'une des bornes du circuit de charge, dont l'autre borne est connectée à un conducteur neutre 11.
Pour appliquer aux grilles des "thyra- trons" un courant alternatif ayant la même fréquence que celui qui est appliqué aux anodes mais avec une avance de phase de 90", un transformateur approprié T1 est connecté au réseau triphasé et sert à l'alimentation de transformateurs T2 dont les enroulemen s
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secondaires sont respectivement connectés aux grilles par l'in- termédiaire des résistances $, Un pareil montage destiné à l'ali- mentation en courant alternatif déphasé est d'ailleurs bien connu et n'a pas besoin d'être décrit davantage. Cependant, pour que le dessin soit complet, on a représenté un transformateur 1 3 qui assure l'alimentation des filaments des lampes, les connexions étant désignées par les lettres de référence X et Y.
Le courant continu destiné à assurer la commande est introduit dans le circuit de grille par un conducteur 12 ou 13 selon le cas. Ce conducteur est connecté au point neutre des en- roulements secondaires des transformateurs T2. Le courant conti- nu est fourni par une ligne 14 convenablement reliée à une sour- ce quelconque, telle par exemple qu'un redresseur actionné à par- tir des conducteurs fournissant le courant alternatif. Pour cha- cun des circuits de charge 1 et , il est prévu un appareil four- nissant un courant continu variable par l'intermédiaire du conduc- teur 12 ou 13 selon le cas, cet appareil étant, dans l'exemple représenté, dédoublé pour le but spécifié.
Pour la commodité de la description, ces groupes d'appareils sont désignés ici par "premier groupe" et "deuxième groupe", et on remarquera que pour chacun des circuits de charge 1 et $ le premier groupe est branché entre les conducteurs d'alimentation 15 et 16, et le deuxième groupe entre les conducteurs d'alimentation 17 et . Cest ainsi que les divers premiers groupes correspondant aux différentes char- ges constituent une série ou cascade et que les deuxièmes groupes constituent une autre série ou cascade, des moyens étant prévus pour assurer la connexion entre les conducteurs d'amenée de cou- rant continu avec l'une ou l'autre des cascades, ainsi qu'une per- mutation graduelle d'une cascade à l'autre.
Ces moyens comprennent un potentiomètre ± à deux enroulement jumelés et, comme on le con- çoit, dans la position représentée le courant continu arrive aux
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conducteurs IZ et 18. les deux*conductmurs 1l et étant reliés
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au pale positif. Par ailleurs, si l'on inverse les contacts mo- biles du potentiomètre p, ce sont les conducteurs 15 et 16 qui se trouvent excités et les conducteurs 17 et qui se trouvent connectés tous deux au pôle positif. Les conducteurs 16 et 18 sont connectés au conducteur neutre 11.La chute de potentiel qui se produit à travers le circuit de charge monté en dériva- tion entre le conducteur neutre et les cathodes est utilisée ain- si pour s'opposer à la tension fournie par le transformateur ,T2.
Etant donné que, compte tenu des caractéristiques de la lampe thermionique employée, quand celle-ci est conductrice une varia- tion de la tension des grilles n'a pas d'effet, cette tension n'influe pas sur la lampe thermionique qui est conductrice mais empêche la lampe suivante de s'allumer avant que la première n' ait cessé d'être conductrice. On voit donc en examinant la fig.3 que, dans les conditions normales, aucune tension n'est engendrée dans le circuit de charge immédiatement avant le fonctionnement de chaque lampe thermionique.
A propos de chaque cascade, il est prévu en dérivation avec les conducteurs d'alimentation 12 et 16, ou 17 et 18 selon le cas, un potentiomètre ou ?¯'. Il est également prévu des com- mutateurs ou ', étudiés pour connecter l'un des deux conduc- teurs 12 et 20 soit aux conducteurs 15 et 17, soit au potentiomè- tre ou P'.
Ces éléments de l'appareillage sont destinés à com- mander la tension qtii est appliquée aux cascades respectives, le potentiomètre ± ou P' donnant une augmentation ou une diminution graduelle et correspondant à un dispositif de commande principal dans la réalisation normale du tableau de distribution, tandis que les commutateurs ± ou ± fournissent la tension maximum im- médiate comme dans l'hypothèse d'un interrupteur principal à deux positions : marche et arrêt.
Comme l'appareillage assurant cette alimentation en cou- rant continu variable de chaque circuit de charge 7 et est exac-
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tement identique à l'autre, celui qui dessert le circuit de char- ge 7 est seul décrit. Le premier groupe d'appareils comprend un potentiomètre P1 étudié pour être connecté par l'intermédiaire d'un commutateur S soit aux conducteurs 15 et 16, soit aux con- ducteurs 19 et , ce qui a pour effet d'assurer à volonté une commande directe à partir du potentiomètre 1), ou bien par l'in- termédiaire du potentiomètre P.
Le potentiomètre P1 fournit du courant continu à travers une résistance R1 à valeur ohmique com- parativement élevée au conducteur 12, communiquant avec les cir- cuits de grille des "thyratrons" 9, un commutateur sl' étant ce- pendant branché dans le circuit de façon que le conducteur d'ali- mentation 15 puisse être connecté directement à la résistance R1, ce qui empêche les lampes thermioniques d'être conductrices.
Le deuxième groupe d'appareils de commande en courant continu qui est associé avec le circuit de charge 1 est exactement sem- blable au premier groupe; il comprend des interrupteurs S'l, S'l',un potentiomètre p'l et une résistance R'l, ce dernier élément étant connecté également, comme indiqué, au conducteur 12. De même, les groupes d'appareils de commande en courant con- tinu associés au conducteur 13 appartenant au circuit de charge comprennent respectivement des interrupteurs S2,S2', un po- tentiomètre P2 et une résistance R2, et des interrupteurs S'2, S'2' . un potentiomètre P'2 et une résistance R'2.
Le mode de fontionnement de l'appareil est indiqué ci- après, et on attirera à cet égard l'attention sur les effets qui résulteraient du réglage indiqué des divers éléments, grâce au- quel le courant continu est fourni pour commander la charge transmise par l'interméaialre des "thyratrons", le courant conti- nu qui est fourni ayant par exemple une tension égale à 100 volts.
Si l'on considère tout d'abord l'appareil de commande en courant continu qui est associé au circuit de charge 7. en ce qui concer- ne l'application de ce courant, par les potentiomètres P1 et P'l respectivement aux résistances R1 et R'1. on conçoit que la posi-
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tion des curseurs du potentiomètre représente est maximum pour ce qui est de P1 et minimum pour ce qui est de ±'1. Si l'on né- glige le courant dans le circuit de grille, on remarquera que le conducteur 12, c'est-à-dire l'élément de jonction entre les ré- sistances R1 et R'1,
va se trouver au potentiel de la cathode tant que le potentiomètre 2 est dans une position telle que l'en- semble de la tension soit appliqué entre les conducteurs 17 et 18 Lors du déplacement des contacts du potentiomètre ± pour les amener dans leur autre position extrême, la tension entre les con- ducteurs 17 et 18 varie progressivement pour parvenir à la tension de la cathode, et l'ensemble de cette tension est appliqué entre les conducteurs 15 et 16, le conducteur 12 se trouvant en consé- quence à un potentiel négatif égal à 50 volts par rapport à la cathode.
Si l'on considère maintenant l'appareil de commande en courant continu associé au circuit de charge.1, en considérant que dans ce cas les curseurs de chacun des potentiomètres P2 et P'2 se trouvent dans leur position médiane, lorsque le potentio- mètre 1 est dans la position représentée, les deux extrémités du potentiomètre P2 vont se trouver au potentiel de la cathode et, par suite de la valeur élevée de la résistance R2, le poins mi- lieu peut être considéré comme étant également au potentiel de la cathode. Toutefois, le point milieu du potentiomètre P'2 va se trouver à un potentiel négatif de 50 volts par rapport à la catho- de, et le conducteur 13, c'est-à-dire l'élément de jonction des résistances R2 et R'2,va se trouver à un potentiel négatif de 25 volts.
Si l'on règle maintenant le potentiel de manière à avoir 25 volts dans le potentiomètre P2 et 75 volts dans P'2, les points milieux de ces potentiomètres vont se trouver respective- ment à des potentiels négatifs de 12,5 et 37,5 volts par rapport à la cathode, le conducteur 13 demeurant à un potentiel de 25 volts.
En d'autres termes, les potentiomètres P' et P'2 ayant un réglage
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correspondant à celui de leur point milieu, cette dernière ten- sion demeure constante quelle que soit le réglage du potentiomè- tre . On peut démontrer de même que, lors du réglage des cur- seurs mobiles de potentiomètres P2 et P'2 dans des positions dif- férentes, le temps nécessaire à la tension de sortie pour passer d'une valeur à l'autre est celui qui est nécessaire pour dépla- cer les curseurs mobiles du potentiomètre ± d'une extrémité à l'au- tre. En outre, les divers organes réglables en série qui sont dé- sexcités au moment considéré peuvent être actionnés sans affecter la sortie des différents groupes d'appareils de cette série, la- quelle est connectée à une alimentation en courant continu.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour commander les installations d'éclairage électrique de scènes de théâtre ou analogues, consistant à ali- menter l'appareil de charge fournissant l'éclairage à partir d' une source d'alimentation en courant alternatif à travers une ou plusieurs lampes thermioniques dont chacune comporte dans son cir- cuit de grille des organes de commande permettant de régler la charge transmise à la lampe.