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DISPOSITIFS DE COMMANDE DE CIRCUITS.
La présente invention concerne les dispositifs de commande et par- ticulièrement un dispositif pour la commande de circuits à courant continu.
On utilise depuis longtemps des thyratrons et des tubes semblables à conduction gazeuse comme interrupteurs pour ouvrir et fermer des circuits à courant continuo Les thyratrons sont à commande par grille et ne deviennent conducteurs que si le potentiel de grille atteint un niveau critique de ten- sion déterminé par rapport à la cathode. Si on applique une tension continue convenable entre anode et cathode d'un thyratron., le thyratron reste non-con- ducteur aussi longtemps que sa tension de grille reste en-dessous d'une valeur déterminée., Une fois la tension de grille amenée au-dessus de cette valeur cri- tiques le thyratron devient conducteur et le rester quelles que soient les va- riations de sa tension de grille.
Si un thyratron doit être utilisé comme interrupteur tant pour éta- blir que pour couper le passage de courant continus il faut trouver un autre moyen que la grille pour rendre le thyratron non-conducteur. Le brevet améri- cain n 2.372.106 décrit un dispositif pour établir et couper la conduction d'un thyratron.
Le courant se met à circuler-quanddans le dispositifreprésenté sur le dessin de ce breveta le bras de contact 9 du commutateur touche le contact 80 Le thy- ratron 5 devient alors conducteur.
Pour arrêter la circulation du courant dans la charge 3, 1?opérateur pousse le bras 9 contre le contact 14. Quand le bras 9 se trouve dans cette dernière positions la grille 15 du thyratron 16 est connectée à la ligne de tension négative 2. Quand la cathode 21 est aussi-au potentiel de la ligne de tension négative 2, le thyratron 16 devient conducteur.Etant conducteuril rend le thyratron 5 non-conducteur. Le circuit de commande revient à l'état initial quand le thyratron 16 redevient non-conducteur.
Dans de bonnes conditions de service, le thyratron 16 devient non-conducteur
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quand le condensateur 22 est suffisamment chargé pour porter--le potentiel de la cathode 21 a une valeur voisine du potentiel de l'anode 17.
L'expérience a montré que, dans certaines circonstances, ce circuit de commutation ne remplit pas convenablement ses fonctions de fermeture et d' ouverture. Il en est spécialement ainsi quand la fermeture et l'ouverture doi- vent se faire à grande vitesse..
L'invention a pour but de procurer un circuit de commutation à thy- ratron qui revienne automatiquement, de façon sûre, à son état initial.
L'invention est basée sur la constatation que le thyratron 16 décrit dans le brevet précité ne devient pas entièrement non--conducteur à certains moments. Le thyratron continue à conduire parce que rien n'est prévu pour por- ter le potentiel de là grille 15 au voisinage du potentiel des anodes 17 et cathode 21 La grille 15 se maintient., au contraire, au potentiel de la ligne négative 2 de la source de .courant continue Toute la tension de la source est donc., en substance appliquée .antre la grille 15 et les autres électrodes du thyratron 16. L'arc de décharge qui s'est établi entre l'anode 17 et la cathode 16 peut faire passer le courant de l'anode .17 à la grille 15, une fois que- la cathode 21 a atteint une tension voisine du potentiel de l'anode 17.
Le courant passe de la ligne positive 1 de la source dé courant par la résistance 18, l'anode 17, la grille 15, la résistance 13 et la batterie 12 à la ligne négative 2. Cette décharge continue jusqu'à ce que le circuit de commutation soit déconnecté de la source de tension.
On a constaté aussiquele thyratron 16 ne reste pas conducteur à con- tretemps si les .résistances -18- et 23 sont assez élevées pour que le courant passant par le thyratron 16 soit trop faible pour entretenir un arc. Cette fa- çon de résoudre'.le problème offre cependant des inconvénients. Le circuit n' est remis dans son état initial, prêt à une nouvelle opération de commuta- tion, que lorsque le condensateur 22 est déchargé. La rapidité de décharge de ce dernier dépend de la valeur des résistances 23 et 18. Si celles-ci sont assez élevées pour empêcher que le thyratron 16 continue à conduire par la dé- charge entre anode 17 et grille 15, le condensateur se décharge lentement.
Cette décharge peut demander, dans ce cas, plusieurs minutes pour être complè- te. Le courant circulant dans la charge 3.ne peut être interrompu aussi long- temps que le condensateur 22 n'est pas convenablement déchargé. Il arrive sou- vent dans des circuits de commaride, que le commutateur doive revenir à son état initial en beaucoup mqins de temps.
Suivant la présente invention., le chemin de passage entre la grille 15 et les autres électrodes 17 et 21 du thyratron 16 reste ouvert. Dans ces con- ditions, la décharge-auxiliaire qui maintient le thyratron 16 conducteur est sup- primée. S'il n'y a pas de danger d'une décharge auxiliaires les résistances 18 et 23 peuvent être rendues petites arbitrairement. La constante de temps réglant la vitesse de décharge'du'condensateur 22 sera courte en conséquence. Le circuit peut alors être commande de mànière à connecter et déconnecter rapidement la charge 3 dans un circuit à courant continu.
-Une forme d'exécution de l'invention est représentée au dessin anne- xé à titre d'exemple. Le dessin est un schéma de connexions d'un circuit confor- me à l'invention.
L'appareul représenté au dessin comprend un premier thyratron 9 dont l'anode 7 et la cathode 5 sont connectées dans un circuit contenant la ligne né- gative 3 d'une source d'alimentation (non représentée), la charge 11 et la li- gne positive 13 de la source de tension. Une résistance 15 et un premier conden- sateur 17 reliés en série sont mis en parallèle sur la charge 11.
La grille 19 du premier thyratron 9 est reliée par une résistance 21 et une sour- ce 23 de tension . négative @ de polarisation à la cathode 5 du premier thy- ratron 9. La grille 19 est connectéeà une borne 25 d'un interrupteur 26. Celui- ci est maintenu ouvert par un ressort de traction 27. Quand il est fermé1' interrupteur 26 relie la grille 19 à la cathode 5.
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L'anode 31 d'un second thyratron 29 est reliée à un point 33 entre le condensateur 17 et la résistance 15. La cathode 35 du second thyratron 29 est reliée par un second condensateur 37 à la cathode 5 du premier thyratron 9.
Une résistance 39 est connectée entre l'anode 7 du premier thyratron 9 et la cathode 35 du second thyratron 29La grille 41 du second thyratron est re- liée par une résistance 43 et une source 45 de tension négative de polarisation à la cathode 35 du second thyratron 29. La grille 41 du second thyratron 29 est connectée à une borne 47 d'un interrupteur 480Ce dernier est maintenu ouvert par un ressort 49, et; quand il est fermé, il relie la grille 41 à la cathode.35 du second thyratron 29.Les leviers des interrupteurs 26 et 48 sont accouplés par une bielle 51 qui empêche la fermeture simultanée des deux in- terrupteurs 26 et 48.
Quand on désire faire passer du courant dans la charge Ils on ferme le premier interrupteur 26 qui relie la grille 19 du premier thyratron 9 à sa cathode 5. Le premier et le second thyratron sont étudiés tous deux de façon à devenir conducteurs quand leurs grilles sont au potentiel de leurs cathodeso Le premier thyratron 9 devient donc conducteur quand on ferme l'interrupteur 26. Le premier condensateur 17 est chargé par le courant allant de la ligne po- sitive 13 par la résistance 15 et le premier thyratron 9 à la ligne négative 30 Le premier condensateur 17 se charge rapidement à une tension égale à la ten- sion entre les lignes 3 et 13 moins la chute de tension d'arc entre l'anode 7 et la cathode 5 du premier thyratron 9.
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Quand on désire interrompre le passage du mrantdang -la charge 11 onhme le second interrupteur 48 qui relie la grille 41 à la cathode 35 du second thy- ratron 29 et ce dernier devient conducteur. L'armature de droite du premier condensateur 17 se trouve alors à une tension égale à la tension de la ligne négative 3 plus la chute de tension d'arc dans le second thyratron 29.
La tension aux bornes du condensateur 37 est initialement égale à la chute de tension d'arc dans le premier thyratron 9. Quand le second thyratron 29 devient conducteurle potentiel entré son anode et sa cathode tombe instantanément.
La tension aux bornes du premier condensateur 17 ne peut décroître aussi rapide- mento Le condensateur 17 applique.,, de ce fait., entre l'anode 31 du second thy- ratron 29 et l'anode 7 du premier thyratron une tension qui rend l'anode 7 né- gative par rapport à la cathode 5 du premier thyratron 9. Le premier thyratron 9 devient ainsi non-conducteur. Le condensateur 17 est choisi de façon à avoir une capacité suffisante et à se décharger assez lentement pour que le premier thyratron 9 se désionise.
En devenant conducteur,. le second thyratron 29 charge le second condensateur 37. Quand la tension aux bornes de ce dernier augmente.. la chute de tension aux bornes de la résistance 15 diminueo Le courant passant dans le thyratron 29 et la résistance 15 diminue jusqu'à devenir insuffisant pour main- tenir la conduction dans le thyratron 290 Ce dernier s'éteint alors. Le second condensateur 37 reste chargé jusqu'à ce que l'interrupteur 26 est refermé sur le contact 25,ce qui fait passer à nouveau le courant dans la charge 11.
Quand l'interrupteur 26 est fermée le second condensateur 37 se dé- charge par le premier thyratron 9 dans la résistance 39. Le premier condensa- teur 17 se charge à travers la résistance 15. Quand le premier condensateur 17 est pleinement chargé et le second condensateur 37 déchargée on peut à nou- veau interrompre le circuit.
Le circuit décrit ci-dessus est agencé de façon à marcher sans accroc,5 aucun danger n'existant que le second thyratron 29 reste conducteur à contre- temps et les résistances 39 et 15 sont malgré cela suffisamment faibles pour que les condensateurs 37 et 17 se déchargent rapidement. Ce circuit n'est pas lent en fonctionnement., mais peut être ouvert et fermé rapidement.
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R E ïT E N D I C A T I 0 N So
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CIRCUIT CONTROL DEVICES.
The present invention relates to control devices and in particular to a device for controlling direct current circuits.
Thyratrons and similar gaseous conduction tubes have long been used as switches to open and close direct current circuits o Thyratrons are gate-controlled and only become conductive when the gate potential reaches a certain critical voltage level relative to the cathode. If a suitable DC voltage is applied between the anode and cathode of a thyratron, the thyratron remains non-conducting as long as its gate voltage remains below a determined value., Once the gate voltage is brought up above this critical value, the thyratron becomes a conductor and remains so regardless of the variations in its gate voltage.
If a thyratron is to be used as a switch both to establish and to cut off the passage of direct current, another way than the grid must be found to make the thyratron non-conductive. US Patent No. 2,372,106 describes a device for establishing and cutting the conduction of a thyratron.
Current begins to flow-when in the device shown in the drawing of this patent, the contact arm 9 of the switch touches the contact 80 The thyratron 5 then becomes conductive.
To stop the current flow in the load 3, the operator pushes the arm 9 against the contact 14. When the arm 9 is in this last position the grid 15 of the thyratron 16 is connected to the negative voltage line 2. When cathode 21 is also at the potential of negative voltage line 2, thyratron 16 becomes conductive. Being conductive it makes thyratron 5 non-conductive. The control circuit returns to the initial state when the thyratron 16 becomes non-conductive again.
Under good operating conditions, thyratron 16 becomes non-conductive
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when the capacitor 22 is sufficiently charged to carry - the potential of the cathode 21 has a value close to the potential of the anode 17.
Experience has shown that, under certain circumstances, this switching circuit does not adequately fulfill its closing and opening functions. This is especially so when the closing and opening must be done at high speed.
The object of the invention is to provide a thy-ratron switching circuit which automatically returns, in a safe manner, to its initial state.
The invention is based on the finding that the thyratron 16 described in the aforementioned patent does not become entirely non-conductive at certain times. The thyratron continues to conduct because nothing is provided to bring the potential of the grid 15 to the vicinity of the potential of the anodes 17 and cathode 21 The grid 15, on the contrary, remains at the potential of the negative line 2 of the source of .current .current All the voltage of the source is therefore, in substance applied .antre the grid 15 and the other electrodes of the thyratron 16. The discharge arc which is established between the anode 17 and the cathode 16 can pass current from the anode 17 to the grid 15, once the cathode 21 has reached a voltage close to the potential of the anode 17.
Current flows from positive line 1 of the current source through resistor 18, anode 17, gate 15, resistor 13 and battery 12 to negative line 2. This discharge continues until the circuit switch is disconnected from the voltage source.
It has also been found that thyratron 16 does not stay conductive in reverse if the resistances -18- and 23 are high enough that the current passing through thyratron 16 is too low to sustain an arc. This way of solving the problem, however, has drawbacks. The circuit is only returned to its initial state, ready for a new switching operation, when capacitor 22 is discharged. The discharge speed of the latter depends on the value of resistors 23 and 18. If these are high enough to prevent thyratron 16 from continuing to conduct through the discharge between anode 17 and gate 15, the capacitor discharges slowly .
This discharge may require, in this case, several minutes to be complete. The current flowing through the load 3 cannot be interrupted as long as the capacitor 22 is not properly discharged. It is often the case in control circuits that the switch must return to its initial state within several minutes.
According to the present invention, the passage path between the grid 15 and the other electrodes 17 and 21 of the thyratron 16 remains open. Under these conditions, the auxiliary discharge which keeps the thyratron 16 conductive is suppressed. If there is no danger of an auxiliary discharge the resistors 18 and 23 can be made small arbitrarily. The time constant controlling the discharge rate of capacitor 22 will be short accordingly. The circuit can then be controlled to quickly connect and disconnect the load 3 in a direct current circuit.
An embodiment of the invention is shown in the appended drawing by way of example. The drawing is a circuit diagram of a circuit according to the invention.
The apparatus shown in the drawing comprises a first thyratron 9 whose anode 7 and cathode 5 are connected in a circuit containing the negative line 3 of a power source (not shown), the load 11 and the li - positive gene 13 of the voltage source. A resistor 15 and a first capacitor 17 connected in series are put in parallel on the load 11.
The grid 19 of the first thyratron 9 is connected by a resistor 21 and a voltage source 23. negative @ bias at the cathode 5 of the first thy- ratron 9. The gate 19 is connected to a terminal 25 of a switch 26. This is held open by a tension spring 27. When it is closed, the switch 26 connects grid 19 to cathode 5.
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The anode 31 of a second thyratron 29 is connected to a point 33 between the capacitor 17 and the resistor 15. The cathode 35 of the second thyratron 29 is connected by a second capacitor 37 to the cathode 5 of the first thyratron 9.
A resistor 39 is connected between the anode 7 of the first thyratron 9 and the cathode 35 of the second thyratron 29 The grid 41 of the second thyratron is connected by a resistor 43 and a source 45 of negative bias voltage to the cathode 35 of the second thyratron 29. The gate 41 of the second thyratron 29 is connected to a terminal 47 of a switch 480The latter is kept open by a spring 49, and; when it is closed, it connects the grid 41 to the cathode. 35 of the second thyratron 29. The levers of the switches 26 and 48 are coupled by a connecting rod 51 which prevents the simultaneous closing of the two switches 26 and 48.
When we want to pass current through the load They close the first switch 26 which connects the grid 19 of the first thyratron 9 to its cathode 5. The first and the second thyratron are both studied so as to become conductors when their grids are at the potential of their cathodeso The first thyratron 9 therefore becomes conductive when the switch 26 is closed. The first capacitor 17 is charged by the current going from the positive line 13 through the resistor 15 and the first thyratron 9 to the negative line The first capacitor 17 charges rapidly to a voltage equal to the voltage between lines 3 and 13 minus the arc voltage drop between anode 7 and cathode 5 of the first thyratron 9.
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When it is desired to interrupt the passage of the merantdang -the load 11 onhme the second switch 48 which connects the grid 41 to the cathode 35 of the second thyratron 29 and the latter becomes conductive. The right armature of the first capacitor 17 is then at a voltage equal to the voltage of negative line 3 plus the arc voltage drop in the second thyratron 29.
The voltage across the capacitor 37 is initially equal to the arc voltage drop across the first thyratron 9. When the second thyratron 29 becomes conductive, the potential entered its anode and its cathode drops instantly.
The voltage at the terminals of the first capacitor 17 cannot decrease as rapidly o The capacitor 17 applies. ,, therefore., Between the anode 31 of the second thy- ratron 29 and the anode 7 of the first thyratron a voltage which makes the negative anode 7 with respect to the cathode 5 of the first thyratron 9. The first thyratron 9 thus becomes non-conductive. The capacitor 17 is chosen so as to have sufficient capacity and to discharge slowly enough for the first thyratron 9 to deionize.
By becoming a driver ,. the second thyratron 29 charges the second capacitor 37. When the voltage across the latter increases .. the voltage drop across the resistor 15 decreases The current passing through the thyratron 29 and the resistor 15 decreases until it becomes insufficient for maintain conduction in the thyratron 290 The latter then turns off. The second capacitor 37 remains charged until the switch 26 is closed on the contact 25, which again passes the current through the load 11.
When switch 26 is closed the second capacitor 37 is discharged through the first thyratron 9 in resistor 39. The first capacitor 17 charges through resistor 15. When the first capacitor 17 is fully charged and the second capacitor 37 discharged, it is possible to interrupt the circuit again.
The circuit described above is arranged so that it works without a hitch, there is no danger that the second thyratron 29 will remain conductive against the clock and the resistors 39 and 15 are nevertheless sufficiently low for the capacitors 37 and 17 discharge quickly. This circuit is not slow in operation, but can be opened and closed quickly.
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