Dispositif de commande du courant traversant une ampoule à arc établi dans un milieu gazeux raréfié et alimenté par une source électromotrice alternative. L'invention décrite ci-dessous a pour objet titi dispositif de commande du courant tra versant une ampoule à arc établi. dans une atmosphère raréfiée et alimenté par une force électromotrice alternative, ladite ampoule pré sentant au moins une électrode, siège d'une émission continue d'électrons.
L'invention s'applique, par exemple, en particulier aux redresseurs à atmosphère raréfiée dans les quels la cathode peut être constituée soit par titi filament chauffé; soit par du mercure à la surface duquel on maintient une tache cathodique, auquel cas l'atmosphère raréfiée est constituée par la vapeur du mercure. Ces redressours alimentés eu courant rnono- ou polyphasé fournissent titi courant continu ondulé.
Le dispositif objet de l'invention règle par "tout" ou "rien" le passage du courant dans l'ampoule, dans ce sens qu'iI permet d'empêcher l'établissement de l'arc pendant tout ou partie d'une demi-période pendant laquelle l'arc subsisterait sans le dispositif.
Pour régler le passage du courant entre cathode et anodes d'une ampoule de ce genre on a proposé de placer, comme dans les lampes à vide à trois électrodes du type de celles dites audions, entre la cathode et l'anode, nue grille que l'on porte à un po tentiel variable.
Mais le fonctionnement de cette grille n'est convenable que si la température reste suffisamment basse, ce qui oblige générale ment à la refroidir par des dispositifs com pliqués. L'installation d'une grille à l'intérieur de l'ampoule est difficile à réaliser et pour pouvoir faire varier son potentiel on est obligé de disposer des entrées de courant supplémentaires à travers les parois du réci pient. Enfin, les charges électriques qui tombent sur la grille lui font débiter un courant qui peut être assez élevé;
aussi, il peut arriver, dans certains cas, que la grille joue le rôle de cathode et débite un courant considérable produisant des courts- circuits entre la grille et une anode, ana logues à des courts-circuits entre anodes.
L'invention décrite ci-dessous n'a pas les inconvénients (les dispositifs à grille et per met de réaliser beaucoup plus simplement un appareil susceptible de rendre les mêmes services.
On y ai-rive en disposant à, l'extérieur (le l'ampoule au moins un conducteur relié à un circuit, grâce auquel il peut être porté à un potentiel tel, par rapport à l'électrode émettrice d'électrons, que le jaillissement de l'arc qui sans ledit conducteur s'établirait au début de chaque demi-période d'un sens donné, soit empêché. Le corps conducteur peut être par exemple. un liquide et servir en même temps ait refroidissement de l'am poule dont les anodes pourront être alors avantageusement constituées par des masses de mercure.
Si la gaine, comme nous appellerons aussi, dans ce qui suit, ledit corps conduc teur, est portée à un potentiel négatif par rapport à la cathode, elle empêchera l'arc de s'allumer à chaque alternance du courant d'alimentation. Si au contraire elle est portée à un potentiel positif, l'arc passera. On réalise ainsi un dispositif permettant d'interrompre et de rétablir l'arc à volonté.
Si la gaine subit des alternances de potentiel la portant à un potentiel tantôt négatif, tantôt positif par rapport à la cathode, l'arc sera inter rompu et rétabli suivant ces alternances mêmes, même si le potentiel de la gaine varie lentement, la charge des parois par les ions, qui tend à neutraliser le champ électrique, exigeant relativement beaucoup de temps. D'autre part le nombre (les alternances pont être aussi, par exemple, égal à celui de la source d'alimentation, ce qui permet de donner une valeur déter minée à l'intensité moyenne du courant tra versant l'ampoule.
De plus, grâce aux alternances, le con trôle au lieu de ne pouvoir durer que pendant le temps nécessaire à la charge des parois par les ions, dure indéfiniment, les conditions initiales se reproduisant au début de chaque période.
On a déjà proposé d'entourer une am poule à arc aux environs de la cathode mer curielle d'une gaine conductrice à l'extérieur du récipient et n'ayant pour but que de provoquer l'allumage initial. Dans ce but, la gaine était, au moment de la fermeture de l'interrupteur du circuit d'alimentation de l'ampoule, reliée électriquement d'une faon temporaire à une source de haute tension essentiellement variable, par exemple le secondaire d'un transformateur, de manière à produire: une décharge instantanée entre la cathode et les parois de verre cri contact.
avec la gaine et à former une tache catho dique qui permet à l'are principal de s'amorcer. Bien que ce dispositif paraisse avoir une certaine ressemblance avec l'objet de l'in vention, il est évident qu'il ne peut servir à régler le courant passant dans l'arc, puisqu'il permet seulement cie produire l'allumage ait moment de la fermeture de l'interrupteur général et qu'il n'exerce aucune action ultérieure.
Jamais ou n'a indiqué jusqu'ici de montage permettant de contrôler électro- statiquement, de l'extérieur de l'ampoule, le courant passant dans l'arc. tout en laissant la tache cathodique entretenue.
A titre d'exemples d'exécution de l'invention, on a décrit ci-dessous et représenté ait dessin annexé plusieurs ampoules entourées exté rieurement d'un ou plusieurs conducteurs, alimentées en alternatif et utilisées comme redresseurs.
La fig. 1 représente une ampoule à ca thode mercurielle ü une seule anode princi pale et à. anode auxiliaire d'entretien; La fig. .\2. représente une ampoule à cathode formée par un filament chauffé et à une seule anode; La fig. 3 représente une ampoule à ca thode mercurielle avec anode auxiliaire d'entre tien et deux anodes principales.
Dans le cas de la fig. 1, l'ampoule 1 contenant, d'une part, une cathode 2 émettant déjà des électrons grâce à la présence d'une anode auxiliaire 3 et, d'autre part, une seule anode principale 4, est entourée d'une gaine 5 au voisinage de cette anode; la gaine 5 est reliée à la cathode par le circuit 7, dans lequel est intercalée une force électromotrice 6, au moyen de laquelle la gaine est portée à un potentiel dont le maximum est positif par rapport à la cathode, sans qu'il soit nécessairement très élevé.
Le fait que le potentiel de la gaine peut être peu élevé indique que cette gaine ne sert pas à pro voquer l'allumage de la tache cathodique; celle-ci dans le présent dispositif existe par avance et est entretenue par l'électrode auxiliaire 3 susmentionnée.
Eu faisant varier le potentiel de la gaine par rapport à la cathode on pourra, soit empê cher l'allumage de l'arc principal 8, soit, au contraire, le permettre, suivant les variations du potentiel de la gaine. La force électro motrice 6 sera, cri général, une force électro motrice alternative. Elle pourra être continue dans le cas où l'empêchement à l'allumage ne doit pas durer plus d'une minute, par exemple, temps nécessaire à la neutralisation du champ produit par la gaine.
Ce cas peut se présenter si l'on désire arrêter le passage du courant à travers l'ampoule avant d'ouvrir le coupe-circuit correspondant à l'ampoule ou bien fermer ledit coupe-circuit avant de laisser passer le courant, afin d'éviter les étincelles au coupe-circuit, le courant passant par ce dernier étant beaucoup plus intense que celui qui alimente la gaine.
On pourra obtenir le même résultat en plongeant tout oir partie de l'ampoule dans un bain d'eau ordinaire dont on peut faire varier le potentiel par rapport à la cathode; le fait de porter le bain d'eau à un potentiel positif par rapport à la cathode permettra l'allumage de l'arc 8 entre la cathode et l'anode principale 4, la tache cathodique du mercure dans le cas envisagé étant entre tenue à la manière habituelle par le petit arc 9 reliant la cathode à l'anode auxiliaire 3 et fermant le circuit du courant continu arri vant aux bornes 13 et 14.
La différence de potentiel alternative d'alimentation de l'am poule est entretenue entre les bornes 11; l'énergie du courant redressé est employée dans le circuit d'utilisation 12: La fig. 2 est -une variante de la fig. 1 où la cathode mercurielle est rem placée par un filament 10 chauffé par une batterie 15. Bien entendu l'anode auxiliaire entretenant la tache cathodique n'a plus de raison d'être dans ce mode de construction.
La fig. 3 montre un dispositif par lequel on obtient une commande permanente de l'arc au moyen de courants alternatifs ali mentant le conducteur extérieur.
L'ampoule à deux anodes principales 16-17 présente une cathode 18 émettant constamment des électrons grâce à une anode auxiliaire 19; on pourra à volonté admettre l'arc entre la cathode 18 et l'une ou l'autre des deux anodes principales 16-17, en por tant soit la gaine 20-21 des anodes, soit le bain conducteur à Lui potentiel qui soit de même signe, par rapport à la cathode; que l'anode dans laquelle on veut faire passer l'arc.
L'ampoule est alimentée par un trans formateur alternatif dont les deux bornes 22=23 sont reliées aux anodes 16-17. Le point neutre 24 et la cathode 18 sont reliés aux deux bornes 25-26 de la distribution. Les deux bornes 22-23 du transformateur sont reliées aux deux gaines 20-21 par l'intermédiaire d'un commutateur 27 com posé de deux secteurs conducteurs séparés par des isolants, qui permet de relier soit pour le fonctionnement, les bornes et les gaines du même côté 22 et 20, 23 et 21, soit pour l'arrêt, celles de côtés opposés 22 et 21. 23 et 20. Le commutateur étant en position de fonctionnement, l'arc jaillira entre la cathode 18 et l'une des anodes 16 ou 17, chaque fois que la gaine correspondante 20 ou 21 sera à un potentiel positif par rapport à la cathode 18.
Le courant alternatif sera donc entièrement transformé en passant à travers l'ampoule en-courant continu ondulé. En tournant l'interrupteur 27 de façon à faire communiquer .'32 et ?l, ?3 et \'0, on arrête le fonctionnement, car chaque fois qu'une anode 16 ou 1.7 est positive par. rapport à la cathode 18 et que, par conséquent, l'are, s'il était établi, pourrait débiter. la -aine correspondante -''0 ou 2'1 qui est né gative par rapport 'a' la cathode empêche l'établissement de cet arc.
Le courant nécessaire pour modifier le potentiel de la gaine complètement isol(',e est extrêmement faible par rapport ait courant débité par l'arc, qui, lui, peut atteindre des valeurs très consiclérables. Le dispositif décrit permet donc de réaliser titi amplificateur,
dans lequel le rapport de Fétiergie reeue par l'anode ie 1 énergie nécessaire à la commande de la -aine, c'est-à-dire le pouvoir anil)lifi- cateur de l'appareil, peut être aussi grand qu'on le veut.
II permet également de ré aliser la plupart des applications connue susceptibles d'être exécutées avec les lampes à trois électrodes.
On petit en effet. suivant le principe de l'invention, commander la -aille par un circuit alimenté en alternatif et comprenant titi appareil transmettant des signaux. Au moment oii les signaux sont transmis, l'arc jaillit.
L'invention est applicable à titi appareil à plusieurs anodes, chacune d'elles étant ali mentée par une distribution à courant alter natif polyphasé avec point neutre, telle que celle utilisée généralement pour l'alimentation des convertisseurs à vapeur de mercure. Dans ces conditions,
le courant "continu redressé débité par l'appareil petit avoir une grande continuité et la commande siniulta.née ou in dividuelle des gaines de chacune des anodes permet de reproduire d'une manière plus régu- liège et plis continue les phénomène, décrits ci-dessus en %-tiu dcs mêmes application.
Device for controlling the current flowing through an arc bulb established in a rarefied gaseous medium and supplied by an alternating electromotive source. The invention described below relates to a device for controlling the current flowing through an established arc bulb. in a rarefied atmosphere and supplied by an alternating electromotive force, said bulb having at least one electrode, seat of a continuous emission of electrons.
The invention applies, for example, in particular to rectifiers with a rarefied atmosphere in which the cathode can be formed either by heated titi filament; or by mercury at the surface of which a cathodic spot is maintained, in which case the rarefied atmosphere is formed by the mercury vapor. These rectifiers supplied with mono- or polyphase current provide a continuous corrugated current.
The device which is the subject of the invention regulates by "all" or "nothing" the passage of the current in the bulb, in the sense that it makes it possible to prevent the establishment of the arc during all or part of a half. -period during which the arc would exist without the device.
In order to regulate the passage of the current between the cathode and anodes of a bulb of this kind, it has been proposed to place, as in vacuum lamps with three electrodes of the type of those called audions, between the cathode and the anode, a bare grid which we bring to a variable potential.
However, the operation of this grid is only suitable if the temperature remains sufficiently low, which generally requires it to be cooled by complicated devices. The installation of a grid inside the bulb is difficult to achieve and in order to be able to vary its potential, it is necessary to have additional current inputs through the walls of the receptacle. Finally, the electric charges which fall on the grid cause it to deliver a current which can be quite high;
also, it may happen, in certain cases, that the grid acts as a cathode and delivers a considerable current producing short circuits between the grid and an anode, analogous to short circuits between anodes.
The invention described below does not have the drawbacks (the grid devices and allow to achieve much more simply an apparatus capable of rendering the same services.
We have it side by disposing outside (the bulb at least one conductor connected to a circuit, thanks to which it can be brought to such a potential, with respect to the electron-emitting electrode, that the bursting of the arc which without said conductor would be established at the start of each half-period of a given direction, is prevented. The conductive body can be for example. a liquid and at the same time serve to cool the bulb. the anodes of which can then advantageously be formed by masses of mercury.
If the sheath, as we will also call, in what follows, said conductor body, is brought to a negative potential with respect to the cathode, it will prevent the arc from igniting at each alternation of the supply current. If on the contrary it is brought to a positive potential, the arc will pass. A device is thus produced making it possible to interrupt and restore the arc at will.
If the cladding undergoes alternations of potential bringing it to a potential that is sometimes negative, sometimes positive with respect to the cathode, the arc will be interrupted and reestablished according to these same alternations, even if the potential of the cladding varies slowly, the charge of walls by ions, which tends to neutralize the electric field, requiring a relatively long time. On the other hand, the number (the alternations bridge also be, for example, equal to that of the power source, which makes it possible to give a determined value to the average intensity of the current passing through the bulb.
Moreover, thanks to the alternations, the control, instead of being able to last only for the time necessary for the charge of the walls by the ions, lasts indefinitely, the initial conditions being reproduced at the start of each period.
It has already been proposed to surround an arc hen in the vicinity of the curial sea cathode with a conductive sheath outside the container and having the sole purpose of causing the initial ignition. For this purpose, the sheath was, at the time of the closing of the switch of the power supply circuit of the bulb, electrically connected in a temporary way to an essentially variable high voltage source, for example the secondary of a transformer, so as to produce: an instantaneous discharge between the cathode and the walls of contact glass.
with the sheath and to form a cathodic spot which allows the main are to prime. Although this device appears to have a certain resemblance to the object of the invention, it is obvious that it cannot be used to regulate the current flowing in the arc, since it only allows the ignition to be produced at this time. closing the main switch and that no further action is taken.
Never or has hitherto indicated an assembly making it possible to control electro-statically, from the outside of the bulb, the current flowing in the arc. while leaving the cathode spot maintained.
By way of exemplary embodiments of the invention, several bulbs surrounded on the outside with one or more conductors, supplied with AC power and used as rectifiers, have been described below and shown in the accompanying drawing.
Fig. 1 shows a mercurial ca thode bulb ü a single main anode and. auxiliary maintenance anode; Fig. . \ 2. shows a cathode bulb formed by a heated filament and with a single anode; Fig. 3 shows a mercurial ca thode bulb with an auxiliary maintenance anode and two main anodes.
In the case of fig. 1, the bulb 1 containing, on the one hand, a cathode 2 already emitting electrons thanks to the presence of an auxiliary anode 3 and, on the other hand, a single main anode 4, is surrounded by a sheath 5 in the vicinity of this anode; the sheath 5 is connected to the cathode by the circuit 7, in which is interposed an electromotive force 6, by means of which the sheath is brought to a potential the maximum of which is positive with respect to the cathode, without it necessarily being very high.
The fact that the potential of the cladding may be low indicates that this cladding is not used to cause ignition of the cathode spot; this in the present device exists in advance and is maintained by the aforementioned auxiliary electrode 3.
By varying the potential of the cladding relative to the cathode, it is possible either to prevent the ignition of the main arc 8 or, on the contrary, to allow it, depending on the variations in the potential of the cladding. The electro-motive force 6 will be, generally speaking, an alternating electro-motive force. It may be continuous in the event that the ignition prevention should not last more than one minute, for example, the time required for the neutralization of the field produced by the sheath.
This case may arise if it is desired to stop the flow of current through the bulb before opening the circuit breaker corresponding to the bulb or else close said circuit breaker before letting the current flow, in order to avoid sparks at the circuit breaker, the current passing through the latter being much more intense than that which feeds the sheath.
The same result can be obtained by immersing all part of the bulb in a bath of ordinary water, the potential of which can be varied with respect to the cathode; the fact of bringing the water bath to a positive potential with respect to the cathode will allow the ignition of the arc 8 between the cathode and the main anode 4, the cathode spot of mercury in the case considered being between withstand the usual way by the small arc 9 connecting the cathode to the auxiliary anode 3 and closing the circuit of the direct current arriving at the terminals 13 and 14.
The difference in the alternating potential of supplying the bulb is maintained between the terminals 11; the energy of the rectified current is used in the utilization circuit 12: FIG. 2 is a variant of FIG. 1 where the mercury cathode is replaced by a filament 10 heated by a battery 15. Of course the auxiliary anode maintaining the cathode spot no longer has any reason to exist in this mode of construction.
Fig. 3 shows a device by which a permanent control of the arc is obtained by means of alternating currents supplying the outer conductor.
The bulb with two main anodes 16-17 has a cathode 18 constantly emitting electrons thanks to an auxiliary anode 19; one can at will admit the arc between the cathode 18 and one or the other of the two principal anodes 16-17, by por as either the sheath 20-21 of the anodes, or the conductive bath to Him potential which is of same sign, relative to the cathode; than the anode in which we want to pass the arc.
The bulb is supplied by an AC transformer whose two terminals 22 = 23 are connected to the anodes 16-17. The neutral point 24 and the cathode 18 are connected to the two terminals 25-26 of the distribution. The two terminals 22-23 of the transformer are connected to the two sheaths 20-21 by means of a switch 27 composed of two conductive sectors separated by insulators, which makes it possible to connect either for operation, the terminals and the sheaths. on the same side 22 and 20, 23 and 21, or for stopping, those of opposite sides 22 and 21. 23 and 20. The switch being in the operating position, the arc will shoot out between the cathode 18 and one of the anodes 16 or 17, whenever the corresponding sheath 20 or 21 will be at a positive potential with respect to the cathode 18.
The alternating current will therefore be entirely transformed by passing through the bulb into corrugated direct current. By turning switch 27 so as to communicate .'32 and? L,? 3 and \ '0, the operation is stopped, because each time an anode 16 or 1.7 is positive by. relative to the cathode 18 and that, therefore, the are, if established, could deliver. the corresponding -wool - '' 0 or 2'1 which is negative with respect to 'a' the cathode prevents the establishment of this arc.
The current necessary to modify the potential of the completely insulated sheath (', e is extremely low compared to the current delivered by the arc, which, for its part, can reach very considerable values. The device described therefore makes it possible to produce a single amplifier,
in which the etiergy ratio received by the anode ie 1 energy necessary for the control of the wool, that is to say the anil) lifying power of the apparatus, can be as great as is wants.
It also makes it possible to carry out most of the known applications capable of being carried out with lamps with three electrodes.
We small indeed. according to the principle of the invention, control the -aille by a circuit supplied in AC and comprising titi device transmitting signals. The moment the signals are transmitted, the arc shoots out.
The invention is applicable to a device with several anodes, each of them being supplied by a polyphase alternating native current distribution with neutral point, such as that generally used for supplying mercury vapor converters. In these conditions,
the rectified direct current delivered by the device small to have a great continuity and the individual or individual control of the sheaths of each of the anodes makes it possible to reproduce in a more regular manner and continuous folds the phenomena, described below. above in% -tiu of the same application.