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PERFECTIONNEMENTS-AUX DISPOSITIFS DE-DECHARGE ELECTRIQUE. A VAPEUR
METALLIQUE.
L'invention se rapporte aux dispositifs de décharge électrique à vapeur métallique.
Pour le fonctionnements de tels dispositifs à chemins de décharge parallèles, il est désirable de prévoir des moyens pour assurer une répartition de charge sensiblement égale entre les chemins de décharge.
Une méthode classique pour obtenir ce résultat consiste à insérer une bobine , inductance, dite "bobine" à chute de tension", en série avec chaque anode ou, dans le cas de dispositifs à anode unique, en série avec chaque cathode. Ces bobines sont choisies de façon que par exemple 10 à 20 volts y soient induits pour la vitesse normale d'accroissement du courant.
Avec une telle disposition, tout chemin qui ne prend pas'sa pleine part de courant aura un voltage induit inférieur dans sa bobine et la différence entre les voltages de bobines résultant des vitesses d'accroissement respectives du courant se traduira par un voltage positif supplémentaire appliqué à ce chemin et tendant à lui faire prendre plus de courant. De même, pendant la période de chaque cycle où le courant à sa pleine valeur, les bobines tendent à empêcher toute variation du courant des chemins de déchargée auxquels elles sont associées. Si, cependant, la décharge ne s'amorce dans l'un quelconque des chemins qu'après une fraction de la période de commutation, les autres chemins seront déjà traversés par du courant et seule l'augmentation restante de courant sera également répartie.
De plus, si un chemin est complètement défaillant, le courant sera réparti également entre les autres.
Un autre procédé utilisé quelquefois-pour deux chemins de décharge consiste à utiliser une bobine "à compensation" dont un plot central est relié au circuit extérieur, tandis que ses extrémités sont reliées aux chemins respectifs. Avec cette disposition, il n'y a pas de chute de tension en.fonctionnement normal puisque le courant passe en sens opposés dans le même enroule-
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ment et on peut obtenir une plus grande valeur d'inductance.
Cependantcomme dans le cas d'une bobine à chute de tension, un amorçage tardif d'un chemin de décharge entraîne un déséquilibre et une défaillance d'un chemin peut en- traîner l'établissement de voltages élevés quand la bobine a une forte induc- tancea
Dans les deux cas, l'utilisation d'une commande par grilles pour régler le retard à l'allumage provoque une commutation beaucoup plus rapide sur une période plus courte et l'importance de l'amorçage simultané des che- mins est par conséquent fortement augmentée, de même que le danger de voltages excessifs dans le cas de bobines "à compensation" à forte inductance.
Selon une caractéristique de l'invention, une installation d'un dispositif de décharge électrique ayant des chemins de décharge parallèles à vapeur métallique est reliée à un circuit extérieur à travers un ou plusieurs dispositifs à inductance de façon à augmenter le voltage effectif à travers tout chemin de décharge qui ne prend pas sa pleine part de la charge et un passage de courant à résistance est établi entre ces chemins à celles de leurs extrémités auxquelles sont associés ces dispositifs à inductance,
Le passage à résistance qui est établi selon l'invention peut, si on le désire, être composé'd'une ou plusieurs résistances du type non-linéai- re.
Ainsi, si on utilise une résistance dont la valeur en sens inverse du vol- tage qui lui est appliqué, on peut produire pour de faibles valeurs de désé- quilibre un plus grand voltage d'équilibrage que celui qu'on pourrait produi- re autrement sans dépasser un voltage d'équilibrage maximum prédéterminé pour de grandes valeurs de déséquilibre.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé, dans lequel: les figures 1 et 2 sont des schémas montrant deux dispositions connues pour le fonctionnement en parallèle de redresseurs à vapeur de mercu- re ; la figure 3 montre la disposition de principe selon l'invention appliquée à une bobine "à compensation" pour commander deux chemins de déchar- ge parallèles; la figure 4 montre une modification de la disposition de la figure 3 pour commander trois chemins de décharge en parallèle; la figure 5 montre l'application de l'invention à trois chemins de décharge comportant des bobines à inductance "à chute de tension";
et les figures 6 et 7 montrent l'application de l'invention au cas spécial de tubes de décharge qui ont des grilles à hauts voltages divisant le potentiel.
A la figure 1, quatre anodes 1-2-3-4. qu'on suppose associées soit à une cathode commune, soit chacune à une cathode dans des tubes redresseurs séparés, sont reliées à une ligne 5 à travers des bobines à inductance indivi- duelles 6-7-8-90 Comme on l'a déjà mentionné, cette disposition présente 1' inconvénient que si l'une des anodes 1-2-3-4 ne s'amorce qu'après une fraction de la période de commutation, les autres seront déjà traversées par du courant et la tendance des bobines à produire une égale répartition de la charge ne s'appliquera qu'à l'augmentation restante de courant.
Si on se réfère à la figure 2, où deux anodes 10-11 sont reliées à une ligne 13 à travers une bobine "à compensationtl 12, le même inconvénient existe encore et ', en plus, une défaillance complète d'une anode peut provoquer l'établissement de voltages excessifs dans la bobine qui., dans le cas d'une bobine "à compensation" a généralement une plus forte inductance.
Quand les dispositifs de décharge fonctionnant en parallèle sont soumis à une commande par grilles pour retarder l'instant d'allumage, ces inconvénients sont considérablement aggravés,puisque la commutation est plus rapide. Avec une telle disposition, il est donc désirable d'éviter la pertur- bation très sérieuse dans la répartition de la charge qui peut être provoquée
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par une différence, même très faible, de l'instant d'amorçage dans les che-- mins de décharge respectifs. De pluss la différence de voltage entre les ano- des ne doit pas dépasser un maximum prédéterminé,, particulièrement dans le cas d'un dispositif fonctionnant sur de hauts voltages, par exemple de l'ordre de 5 à 20 kV.
A titre d'exemple, dans le cas de deux tubes redresseurs à commande par grilles, fonctionnant en parallèle, il peut être désirable de limiter la différence de voltage entre les anodes à 100 volts avec des courants d'anodes d'environ 20 ampères (courant de pointe) par tube et la différence de voltage maximum devrait être de préférence du même ordre avec et sans retard par commande de grilleo La disposition selon la figure 3 est destinée à l'obten- tion de ce résultat et fonctionne de la manière suivante : -
Les anodes 14 et 15 de deux redresseurs commandés par grille qui fonctionnent en parallèle sont reliées à une ligne 17 à travers une bobine "à compensation" 16 et une résistance 18 est branchée entre les extrémités de la bobine 16. La valeur de la résistance 18 est de 5 ohms.
Si maintenant on suppose que l'anode 14 s'est amorcée et fonctionne à plein courant avant l'a- morçage de l'anode 15, on voit qu'il y aura un courant d'environ 20 ampères passant directement à l'anode 14 à travers la moitié de gauche de la bobine 16 et un autre courant d'environ 20 ampères à travers la moitié de droite de la bobine 16 et à travers la résistance 18 jusqu'à l'anode 14. Il y aura ain- si une chute de tension de 100 volts à travers la résistance 18 et cela fera apparaître un voltage supplémentaire sur l'anode 15. Si maintenant l'anode 15 s'amorce, le courant dans la résistance 18 tombera à zéro et l'équilibre s' établira. On voit qu'avec cette disposition le voltage d'équilibrage dépend de la valeur du courant plutôt que de sa vitesse d'accroissement.
L'inductan- ce et la section du noyau de la.bobine doivent seulement être choisies pour empêcher qu'un sérieux déséquilibre s'établisse dans les deux circuits dans un délai raisonnable, par exemple 18 ou 22 ampères en un dixième de cycle,
EMI3.1
Ainsi, L = E = 100 = 10U mHo dI/dt 2A/2ms
La figure 4 montre une disposition selon le principe de celle représentée à la figure 3, appliquée à la commande de trois chemins de déchar- ge en parallèle. Dans ce cas., les anodes 19-20-21 sont reliées à.une ligne 22 à travers des bobines "à compensation!!.
La disposition des enroulements de bobines est telle que chaque anode est alimentée à travers deux enroulements de bobines, chacun d'eux étant associé inductivement avec l'un des enroulements de bobine à travers lesquels est alimentée une autre anode. Ainsi l'anode 19 est reliée à la ligne 22 à travers un enroulement 23 et un enroulement 24. L' anode 20 est reliée à la ligne 22 à travers un enroulement 25 et un enroulement 26 et l'anode 21 est reliée à la ligne 22 à travers un enroulement 27 et un enroulement 28. Les enroulements 23 et 26, 25 et 28, 24 et 27 respectivement sont disposés sur des noyaux communs. Ces noyaux peuvent être entièrement sé- parés ou peuvent être des branches d'un noyau commun, à la façon d'un trans- formateur triphasé.
Des résistances 29-30-31 sont branchées respectivement entre 'les anodes 19-20-21 et un point commun qui peut, si on le désire, être relié à la ligne 22, comme indiqué par le trait interrompu 32. Le circuit fonc- tionnerait encore avec seulement deux résistances en circuit, par exemple en- tre les anodes 19 et 20 et entre les anodes 20 et 21, mais le voltage d'équi- librage disponible ne serait pas le même pour chaque anode.
La figure 5 montre le même principe appliqué à des bobines à in- ductance "à chute de tension" et dans ce cas, trois anodes 33-34-35 sont re- liées à une ligne 26 à travers des bobines 37-38-39 respectivement. Des résis- tances 40-41-42 sont reliées aux anodes 33-34-35 respectivement et à un point commun.
Dans le cas du fonctionnement en parallèle de chemins de déchar- ge qui ont des grilles à hauts voltages divisant le potentiel;, qui en fonc- tionnement simple seraient laissés à un potentiel flottant, une autre difficul- té se présente et consiste en ce que, si un chemin s'allume avant les autres, les variations du potentiel anodique de l'autre chemin ou des autres chemins rendent négatives la ou les grilles divisant le potentiel par des effets de capacité et, dans le cas d'un dispositif à haut voltage, ces variations dans
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le potentiel anodique sont très grandes par rapport au potentiel de bobine.
Dans ce cas, on peut utiliser la disposition représentée à la figure 6 qui montre schématiquement deux tubes redresseurs ayant chacun une anode 43, une grille 44 à haut voltage divisant le potentiel, une grille de commande 45, une électrode d'excitation et d'allumage 46 et une cathode 47. Dans ce cas, les grilles 44 divisant le potentiel sont reliées ensemble soit directement,, soit à travers une impédance 48, et une bobine "à compensation" 49 est branchée dans le circuit cathodique, une résistance 50 étant en parallèle sur cette bobineLes grilles de commande 45 sont reliées à travers des résistances 51 et 52 à une source commune 53 de voltage de commande.
Grâce à cette disposi- tion, quand un tube s'allume, sa cathode devient plus positive que l'autre.
Par suite, la grille de commande 45 et la grille divisant le potentiel 44 dans le tube qui ne s'allume pas sont toutes deux positives par rapport à la cathode 47 puisque les grilles du tube qui s'allume peuvent fournir du cou- rant de grille inverse par suite de l'ionisation dans le tube. Ainsi, par ce procédé d'interconnexion avec la bobine dans le circuit cathodique, chaque électrode regoit un petit courant lui donnant un potentiel suffisamment posi- tif pour lui permettre de s'allumer et d'établir une ionisation suffisante pour l'électrode suivante à amorcera On remarquera que la bobine 49 peut évidemment être remplacée par des bobines "à chute de tension" et qu'on peut utiliser une disposition correspondante quand plus de deux chemins de décharge en parallèle sont en jeu.
La figure 7 montre une autre disposition de ce type mais., dans ce cas, on suppose que les grilles de commande sont excitées par des alimentations synchronisées séparées et qu'on utilise un réseau diviseur de potentiel pour commander le potentiel des trois grilles divisant le potentiel dans chaque chemin de décharge,, Le réseau 56 est relié entre une ligne d'arrivée 54 et une ligne de sortie 55.Le réseau divisant le potentiel peut comprendre une ré- sistance ou une capacité ou les deux. Des grilles 57-58-59 dans chaque tube sont reliées à différents points du réseau 56 et des paires convenables de grilles sont reliées entre elles à travers des impédances 57a-58a-59a disposées parallèlement.
Pour le reste, le circuit est semblable à celui de la figure 6 avec cette exception que des alimentations synchronisées séparées 60 sont pré- vues pour les grilles de commandeo Les impédances 57a-58a-59a disposées paral- lèlement ne sont pas essentielles mais, si elles sont prévues, elles sont de faibles valeurs par rapport aux impédances constituant le réseau diviseur de potentiel 560
REVENDICATIONS.
1. Une installation pour dispositif de décharge électrique ayant plusieurs chemins de décharge parallèles à vapeur métallique, caractérisée en ce que cette installation est reliée à un circuit extérieur à travers une ou plusieurs inductances disposées de façon à augmenter le voltage effectif à travers un chemin de décharge quelconque ne prenant pas sa pleine part de la charge et en ce qu'un passage de courant à résistance est prévu entre ces chemins de décharge à celles de leurs extrémités qui sont associées à la dite ou aux dites inductances.