Dispositif pour la transformation de courant continu en courant alternatif. L'objet de l'invention est un dispositif pour la transformation de courant continri en courant alternatif, par exemple en ondes entretenues; du type dans lequel une source de courant continu charge un circuit compre nant un résonateur formé d'un condensateur et d'une inductance et le circuit primaire d'un transformateur destiné à recueillir le courant alternatif produit, caractérisé en ce que, dans le circuit, est inséré en dérivation un tube à gaz ionisé à anode, cathode et grille, dont la cathode est maintenue cons tamment incandescente par une source auxi liaire et dans lequel la grille est reliée à l'anode avec interposition d'une source d'élec tricité développant une force électromotrice constante,
les connexions étant faites de ma nière que - la grille soit négative par rapport à l'anode.
Le dessin annexé représente schématique ment une forme d'exécution de l'objet de l'invention donnée, ainsi que des détails et un graphique, à titre d'exemple. Fig. 1 représente schématiquement les deux électrodes d'un éclateur d'un type quel conque Fig. 2, 3 et 4 représentent schématique ment deux formes d'exécution de tubes à gaz ionisé; .
Fig. 6 représente, également schématique ment, une forme d'exécution du dispositif qui fait l'objet de l'invention; Fig. 6 est une variante de détail; enfin Fig. 7 est un graphique de la tension et du courant.
Dans le dispositif décrit, le tube à gaz ionisé, qui joue en quelque sorte le rôle d'écla- teur, doit jouir des propriétés suivantes 1 Se comporter comme une soupape élec trique, c'est-à-dire ne se laisser traverser que par des courants ayant un sens donné.
De ses deux électrodes principales, l'une ne devra donc pouvoir fonctionner que comme anode -+- et l'autre comme cathode -.
2 Tant qu'il n'est pas amorcé, . aucun courant ne doit pouvoir passer de l'anode à la cathode. 3 Il doit s'amorcer lorsque la différence de potentiels développée entre les électrodes atteint une valeur déterminée H, générale ment élevée, mais qui doit toujours être très exacte. Un arc doit jaillir alors de l'anode à la cathode et la différence de potentiels main tenue entre ces dernières doit tomber en même temps -à une valeur très basse par rapport à la valeur H, quelle que soit l'in tensité du courant qui passe par l'arc. Autre ment dit, dès que l'éclateur est amorcé, tout doit se passer comme si les deux électrodes étaient en court-circuit.
4 Si l'intensité du courant qui passe par l'arc vient à s'annuler, par exemple en ten dant à changer de signe, l'éclateur doit se désamorcer aussitôt et s'opposer au passage de tout courant, de son anode à sa cathode, tant qu'on ne l'a pas réamorcé en rétablis sant la différence de potentiel H entre elles.
Dans les figures du dessin les mêmes lettres désignent les mêmes organes.
A est un tube à vide contenant une anode a en fer ou en charbon, une cathode b cons tituée par une globule de mercure, et une anode auxiliaire ai située dans le voisinage immédiat de la cathode. Une source d'élec tricité locale, par exemple une petite batterie d'accumulateurs est branchée entre ces deux dernières et entretient uni arc auxiliaire qui maintient continuellement incandescente une portion de la surface du mercure.
c est une grille qui occupe toute la sec tion du tube et qui est située entre l'anode a et l'anode auxiliaire ai. Cette grille est reliée extérieurement à l'anode a par un cir cuit contenant une seconde source d'électri cité locale qui développe une force électro motrice constante H et qui est branchée de manière à maintenir la grille à un potentiel inférieur de la quantité H à celui de l'anode a.
Ou voit que le tube A constitue une sou pape électrique que les courants ne peuvent traverser qu'en allant de l'anode a à la ca thode b. La première condition de bon fonc tionnement est donc remplie.
Si l'on suppose la cathode au potentiel zéro et si l'anode est à ce même potentiel, la grille se trouve au potentiel - H. Tant que cette dernière n'est pas portée à l'inean- descence, sa perméabilité pour les électrons est très faible et aucun courant d'intensité appréciable ne petit l'aborder, en l'utilisant comme cathode. On donnera d'ailleurs une très grande résistance au circuit qui la relie à l'anode a.
La grille se cl@rrge donc négativement, par rapport à la cathode b.
Si le potentiel de l'anode croît et devient <I>/a,</I> le potentiel de la grille devient h <I>-</I> H. 'tant que 7t, est plus petit que H la grille demeure chargée négativement, par rapport à la cathode et refoule les électrons qui ten dent à en sortir. Aucun courant ne peut clone passer de l'anode a à la cathode G et la se conde des conditions indiquées ci-dessus est remplie.
Mais lorsque le potentiel<I>la</I> devient régal à H, la grille est au même potentiel que la cathode et les électrons peuvent alors sortir de la cathode pour se rendre à l'anode l'éclateur s'amorce.
Gomme c'est le travail d'agitation des atonies de la cathode incandescente qui libère les électrons, il suffit de chutes de potentiel très faibles, localisées surtout à la surface des électrodes pour faire passer le courant, quelle que soit son intensité.
Le potentiel de la grille redevient, il est vrai, très inférieur à celui de la cathode, mais tant que le courant passe, des ions po sitifs traversent la grille en allant de l'anode à la cathode. Elle en attire à elle jusqu'à ce que sa charge soit annulée par eux. Elle en neutralise autant quelle peut débiter d'élec trons, mais elle n'en petit débiter qu'un nom bre très petit par rapport à celui que débite la cathode incandescente et, par suite, par rapport au nombre d'ions positifs qui la tra versent.
Dans ces conditions, tous ses barreaux s'entourent de véritables gaines d'ions po sitifs et sa charge totale demeure nulle. L'action de la grille est donc supprimée tant que passe le courant et celui-ci traverse le tube comme si elle n'existait pas. La troi sième condition est ainsi remplie.
Mais si le potentiel vient à s'annuler, le courant s'interrompt et, avec lui, le flux d'ions positifs à travers la grille. Généralement le potentiel h. après s'être annulé sera néga tif pendant un certain temps. Or, le nombre d'ions positifs recouvrant la grille étant toujours très petit, il suffira d'un temps extrêmement court pour les neutraliser. A partir de ce moment, la grille a repris une charge négative, par rapport à la cathode, et l'éclateur est désamorcé. La quatrième condition est remplie.
Le tube à gaz ionisé décrit ci-dessus pré sente donc sur les éclateurs habituels les grands avantages suivants 1 Le potentiel d'amorçage ne dépend ni de la distance, ni de l'état de la surface des électrodes ni de la pression des vapeurs de mercure qui remplissent le tube. Il est dé terminé par la force électromotrice qui pro duit la différence de potentiels H et qu'il est facile de faire constante.
2 La cathode maintenue artificiellement incandescente est nettement distinguée de l'anode. Le tube se comporte comme une soupape électrique et le courant s'annule né cessairement, lorsque le potentiel change de signe.
3 Le passage du courant n'altère pas les électrodes.
IL est nécessaire que le potentiel explosif du tube t1 soit supérieur au potentiel H. Donc, si celui-ci est très élevé, il convient de faire le tube il. long, quitte à le replier sur lui-même, selon la deuxième fouine d'exé cution représentée par la fig. 3.
La grille doit être placée dans le voisi nage de la cathode afin qu'elle puisse s'op poser plus facilement à la sortie des électrons. Il suffit de l'empêcher de se transformer elle-même en cathode et, pour cela, de l'em pêcher de s'échauffer; par exemple en don nant une grande conductibilité à ses barreaux et en soudant les extrémités de ceux-ci à un cylindre métallique ayant une grande surface de rayonnement, comme on l'a représenté dans cette même forme d'exécution (fig. 3 et 4) puis en donnant une très grande résistance au circuit qui la relie à l'anode,
de manière à limiter à quelques milli-ampères -le courant qui pourrait se former à travers elle.
Lorsque le potentiel d'amorçage H est très élevé, il est peu commode de se servir de piles ou d'accumulateurs pour charger la grille. Mais le chargement peut s'effectuer au moyen d'un courant alternatif de fréquence quelconque amené à la tension voulue par un petit transformateur et ensuite redressé comme le montre par exemple.fig. 6.
Dans cette disposition, le transformateur a deux circuits secondaires 1 et 2 identiques; le point d'entrée du premier est-relié à l'anode d'une soupape 3, le point de sortie du second à l'anode d'une soupape 4. Le point de sortie du circuit 1 et le point d'entrée du circuit 2 sont reliés au conducteur du retour de l'ap pareil.
Les deux cathodes des soupapes sont re liées à une grille 5 par l'intermédiaire d'une bobine de self-induction 6. Enfin, pour assu rer la constance du potentiel de la grille deux condensateurs 7 et 8 sont branchés entre le conducteur de retour et les deux extrémités de la bobine de self-induction.
On a. supposé, sur la fig. 2, que la ca thode était maintenue incandescente par une petite batterie d'accumulateurs. Il y aurait le plus souvent avantage à employer deux anodes auxiliaires et à leur faire produire des arcs déterminés par le passage de cou rants alternatifs de même fréquence quelcon que, mais déphasés l'un par rapport à l'autre.
On a également suppose que l'on constitue la cathode de l'éclateur avec un globule de mercure, parce qu'alors elle se reconstitue d'elle-même. Mais on peut aussi la réaliser au moyen d'un filament métallique maintenu à l'incandescence. Autrement dit, on peut remplacer le tube, par une lampe à trois électrodes d'un modèle connu, préalablement remplie d'argon, par exemple, et oû le vide n'aura pas été poussé à ses dernières limites, afin que le courant qui la traverse soit trans porté par des ions et non par des électrons.
Une des principales applications du dis positif objet de -l'invention est la production des ondes entretenues ou la transformation d'titi courant continu' fourni par une source à intensité constante en courants alternatifs de fréquence élevée.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 5, la source de courant continu à in tensité constante est représentée en L'. Le courant qu'elle débite traverse d'abord une bobine de self-induction B qui assure la cons tance presque absolue du courant pendant la durée de la période du courant alternatif que l'on veut produire.
Entre le point de sortie de cette bobine et le conducteur de retour sont branchés en dérivation : 1 le tube à gaz ionisé servant d'éclateur < I avec ses accessoires, 2 ni) circuit contenant titi réso- nateur constitué par un condensateur C et une bobine de self-induction D, puis le cir cuit d'utilisation ou le circuit primaire f' d'un transformateur dont le circuit secondaire dessert le circuit d'utilisation U.
Pour faire fonctionner le dispositif, on met en court-circuit l'éclateur 3 jusqu'à ce que le courant continu fourni par la source E ait pris soit intensité normale 1. On supprime le court-circuit, le courant passe dans le résonateur et l'action de la bobine B lui fait prendre très rapidement l'intensité I qu'elle maintient ensuite constante. Le condensateur se charge et le potentiel de l'anode dit tube s'élève.
Pendant ce temps, l'intensité 1 étant maintenue constante, toutes les forces électro motrices de self induction dans la bobine D et le circuit primaire F, s'il existe, sont nulles. lia différence de potentiels h supportée par le tube petit être considérée comme égale à celle supportée par le condensateur C.
Lorsqu'elle devient égale à H, l'éclateur s'amorce et se transforme pratiquement en court-circuit que traverse le courant d'inten sité constante I débité par la source de courant E. En même temps titi courant de décharge oscillant se produit dans le circuit fermé par le résonateur C-D et l'éclateur A, et se superpose dans ce dernier au courant 1 constant débité par la source;
l'intensité i et la différence de potentiel h. du courant oscil lant varient comme le montrent les courbes <I>i et</I> h de la fig. <I>î.</I>
L'intensité i décroît à partir du point 211 où elle a la valeur 1. passe par un minimum, puis au point P reprend sa valeur initiale ; à ce montent le courant s'annule donc dans l'éclateur; celui-ci se désamorce et la bobine B maintient l'intensité constante et égale à I dans le résonateur. Le condensateur se recharge. Ait point P correspond sur la courbe des potentiels h, le point A<B>'</B>; à par tir de ce point la différence de potentiel aux bornes du condensateur augmente d'autant plus vite que le courant I est plus intense et est représentée sensiblement par la droite A', B'.
Au point<I>B',</I> h reprend la valeur<I>H,</I> l'éclateur se réamorce ; l'intensité i varie alors suivant la courbe Q R S, <I>et</I> le phénomène précédemment décrit se reproduit et ainsi de suite. La courbe des intensités i dans le cir cuit du résonateur a donc la forme JI X P Q <I>H</I> S <I>l'...</I>
Les courbes d'intensité et de tension se ront d'autant moins déformées que l'énergie emmagasinée dans le résonateur sera plus grande par rapport à celle consommée dans l'appareil et le circuit d'utilisation, pendant la durée de la période du courant alternatif produit. On obtient ainsi naturellement titi courant alternatif d'intensité constante.
Si l'on veut desservir plusieurs récepteurs, 9, 10, 11, on peut les monter en dérivation entre les conducteurs partant des bornes du circuit secondaire G du transformateur dont le circuit primaire P est monté en série avec le résonateur (fig. 8); ces circuits 9, 10, Il... et Cr munis de condensateurs, qui les trans forment en résonateurs, sont soumis à une même différence de potentiel.
Device for converting direct current into alternating current. The object of the invention is a device for the transformation of direct current into alternating current, for example in continuous waves; of the type in which a direct current source charges a circuit comprising a resonator formed of a capacitor and an inductor and the primary circuit of a transformer intended to collect the alternating current produced, characterized in that, in the circuit , is inserted in bypass an ionized gas tube with anode, cathode and grid, the cathode of which is kept constantly incandescent by an auxiliary source and in which the grid is connected to the anode with the interposition of a source of electricity. tricity developing a constant electromotive force,
the connections being made in such a way that - the grid is negative with respect to the anode.
The accompanying drawing shows schematically an embodiment of the object of the invention given, as well as details and a graph, by way of example. Fig. 1 schematically represents the two electrodes of a spark gap of any type in Fig. 2, 3 and 4 schematically represent two embodiments of ionized gas tubes; .
Fig. 6 represents, also schematically, an embodiment of the device which is the subject of the invention; Fig. 6 is a variant of detail; finally Fig. 7 is a graph of voltage and current.
In the device described, the ionized gas tube, which in a way plays the role of a splitter, must have the following properties 1 Behave like an electric valve, that is to say only allow itself to pass through by currents having a given meaning.
Of its two main electrodes, one should therefore only be able to function as a - + - anode and the other as a - cathode.
2 As long as it is not primed,. no current must be able to pass from the anode to the cathode. 3 It must start when the difference in potentials developed between the electrodes reaches a determined value H, generally high, but which must always be very exact. An arc must then spring from the anode to the cathode and the difference in potentials held between the latter must fall at the same time - to a very low value compared to the value H, whatever the intensity of the current which goes through the arch. In other words, as soon as the spark gap is ignited, everything must happen as if the two electrodes were short-circuited.
4 If the intensity of the current passing through the arc is canceled out, for example by trying to change sign, the spark gap must immediately deactivate and oppose the passage of any current, from its anode to its cathode, as long as it has not been re-ignited by re-establishing the potential difference H between them.
In the figures of the drawing the same letters designate the same organs.
A is a vacuum tube containing an anode a made of iron or carbon, a cathode b consisting of a globule of mercury, and an auxiliary anode ai located in the immediate vicinity of the cathode. A local source of electricity, for example a small battery of accumulators is connected between these last two and maintains an auxiliary arc which keeps continuously a portion of the surface of the mercury incandescent.
it is a grid which occupies the entire section of the tube and which is situated between the anode a and the auxiliary anode ai. This grid is connected externally to the anode a by a circuit containing a second source of local electricity which develops a constant electro-motive force H and which is connected so as to maintain the grid at a lower potential by the quantity H at that of the anode a.
Or see that the tube A constitutes an electrical valve that the currents can only pass through going from the anode a to the ca thode b. The first condition for proper operation is therefore fulfilled.
If we assume the cathode at zero potential and if the anode is at this same potential, the grid is at potential - H. As long as the latter is not brought to inescence, its permeability for electrons is very weak and no current of appreciable intensity can approach it, using it as a cathode. We will also give a very large resistance to the circuit which connects it to the anode a.
The grid therefore cl @ rrge negatively, with respect to the cathode b.
If the potential of the anode increases and becomes <I> / a, </I> the potential of the gate becomes h <I> - </I> H. 'as long as 7t, is smaller than H the gate remains negatively charged, with respect to the cathode and pushes back the electrons which keep going out of it. No current can flow from the anode a to the cathode G and the second of the conditions given above is fulfilled.
But when the potential <I> la </I> becomes equal to H, the grid is at the same potential as the cathode and the electrons can then leave the cathode to go to the anode the spark gap starts.
Since it is the work of stirring the atonies of the incandescent cathode which frees the electrons, very weak drops in potential, located above all at the surface of the electrodes, are sufficient to pass the current, whatever its intensity.
The potential of the grid becomes again, it is true, much lower than that of the cathode, but as long as the current passes, positive ions pass through the grid, going from the anode to the cathode. She draws some to her until her charge is canceled by them. It neutralizes as much as it can deliver electrons, but it only delivers a very small number compared to that delivered by the incandescent cathode and, consequently, compared to the number of positive ions which it contains. cross.
Under these conditions, all of its bars are surrounded by true sheaths of positive ions and its total charge remains zero. The action of the grid is therefore suppressed as long as the current passes and it passes through the tube as if it did not exist. The third condition is thus fulfilled.
But if the potential is canceled out, the current stops and, with it, the flow of positive ions through the grid. Usually the potential h. after canceling will be negative for a while. However, the number of positive ions covering the grid being always very small, it will take an extremely short time to neutralize them. From this moment, the grid has taken on a negative charge, with respect to the cathode, and the spark gap is deactivated. The fourth condition is fulfilled.
The ionized gas tube described above therefore presents the following major advantages over conventional spark gaps 1 The ignition potential does not depend on the distance, or on the state of the surface of the electrodes or on the pressure of the vapors of mercury filling the tube. It is determined by the electromotive force which produces the difference in potentials H and which it is easy to make constant.
2 The artificially kept incandescent cathode is clearly distinguished from the anode. The tube behaves like an electric valve and the current is necessarily canceled, when the potential changes sign.
3 The passage of current does not alter the electrodes.
It is necessary that the explosive potential of the tube t1 be greater than the potential H. Therefore, if the latter is very high, the tube should be made il. long, even if it means folding it back on itself, according to the second execution marten represented by FIG. 3.
The grid must be placed in the vicinity of the cathode so that it can oppose more easily to the exit of the electrons. It suffices to prevent it from transforming itself into a cathode and, for that, to prevent it from heating up; for example by giving a high conductivity to its bars and by welding the ends of the latter to a metal cylinder having a large radiating surface, as has been shown in this same embodiment (fig. 3 and 4 ) then by giving a very large resistance to the circuit which connects it to the anode,
so as to limit the current which could form through it to a few milli-amps.
When the ignition potential H is very high, it is inconvenient to use batteries or accumulators to charge the gate. But the charging can be carried out by means of an alternating current of any frequency brought to the desired voltage by a small transformer and then rectified as shown for example. 6.
In this arrangement, the transformer has two identical secondary circuits 1 and 2; the entry point of the first is connected to the anode of a valve 3, the exit point of the second to the anode of a valve 4. The exit point of circuit 1 and the entry point of circuit 2 are connected to the return conductor of the device.
The two cathodes of the valves are connected to a grid 5 by means of a self-induction coil 6. Finally, to ensure the constancy of the potential of the grid, two capacitors 7 and 8 are connected between the return conductor and the two ends of the self-induction coil.
We have. assumed, in fig. 2, that the ca thode was kept incandescent by a small battery of accumulators. It would most often be advantageous to use two auxiliary anodes and to make them produce arcs determined by the passage of alternating currents of the same frequency whatever, but out of phase with respect to each other.
It has also been assumed that we constitute the cathode of the spark gap with a globule of mercury, because then it reconstitutes itself. But it can also be achieved by means of a metal filament maintained in the incandescence. In other words, one can replace the tube, by a lamp with three electrodes of a known model, previously filled with argon, for example, and where the vacuum will not have been pushed to its last limits, so that the current which the traverse is transported by ions and not by electrons.
One of the main applications of the positive device which is the subject of the invention is the production of continuous waves or the transformation of direct current supplied by a source at constant intensity into alternating currents of high frequency.
In the embodiment shown in FIG. 5, the constant current direct current source is shown at L '. The current which it delivers first passes through a self-induction coil B which ensures the almost absolute consistency of the current for the duration of the period of the alternating current which is to be produced.
Between the output point of this coil and the return conductor are connected in branch: 1 the ionized gas tube serving as spark gap <I with its accessories, 2 ni) circuit containing titi resonator consisting of a capacitor C and a self-induction coil D, then the use circuit or the primary circuit f 'of a transformer whose secondary circuit serves the use circuit U.
To operate the device, the spark gap 3 is short-circuited until the direct current supplied by the source E has taken on normal intensity 1. The short-circuit is removed, the current flows through the resonator and the action of coil B causes it to take the intensity I very quickly, which it then maintains constant. The capacitor charges and the potential of the said tube anode rises.
During this time, the current 1 being kept constant, all the self-induction electro-motor forces in the coil D and the primary circuit F, if there is one, are zero. The difference in potentials h supported by the small tube be considered as equal to that supported by the capacitor C.
When it becomes equal to H, the spark gap is triggered and practically transforms into a short-circuit through which the constant current I delivered by the current source E passes through. At the same time an oscillating discharge current occurs in the closed circuit by the resonator CD and the spark gap A, and is superimposed in the latter on the constant current 1 supplied by the source;
the intensity i and the potential difference h. of the oscillating current vary as shown by the curves <I> i and </I> h in fig. <I> î. </I>
The intensity i decreases from point 211 where it has the value 1. passes through a minimum, then at point P resumes its initial value; at this rise, the current is therefore canceled out in the spark gap; the latter becomes deactivated and the coil B maintains the intensity constant and equal to I in the resonator. The capacitor is recharging. Ait point P corresponds on the curve of potentials h, point A <B> '</B>; by shooting from this point the potential difference across the capacitor increases all the more quickly as the current I is more intense and is represented substantially by the straight line A ', B'.
At point <I> B ', </I> h takes on the value <I> H, </I> the spark gap is rebooted; the intensity i then varies along the curve Q R S, <I> and </I> the phenomenon described above is reproduced and so on. The curve of the intensities i in the circuit of the resonator therefore has the form JI X P Q <I> H </I> S <I> l '... </I>
The current and voltage curves will be distorted the less the energy stored in the resonator is greater compared to that consumed in the device and the circuit of use, during the duration of the current period. alternative product. This naturally results in an alternating current of constant intensity.
If you want to serve several receivers, 9, 10, 11, they can be mounted as a branch between the conductors leaving from the terminals of the secondary circuit G of the transformer whose primary circuit P is connected in series with the resonator (fig. 8). ; these circuits 9, 10, Il ... and Cr provided with capacitors, which transform them into resonators, are subjected to the same potential difference.