Installation pour la production de décharges à haute tension. La présente invention se rapporte à une installation pour la production de décharges à haute tension. Cette installation est carac térisée par un accumulateur comprenant une série d'électrodes négatives sur une face, posi tives sur l'autre et séparées par des disques isolants dont l'aire totale est petite par rap port à celle soumise à l'électrolyse, cet accu mulateur étant couplé, par l'intermédiaire d'urr interrupteur, à un transformateur.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est un schéma des circuits élec triques; La fig. 2 est une vue en perspective du transformateur, avec deux sections de l'en roulement primaire; Les fig. 3 et-4 sont un plan, respective ment une élévation frontale, d'un transfor mateur faisant partie de la forme d'exécution; La fig. 5 est une coupe verticale trans versale de la fig. 4; Les fig. 6 et 7 montrent des détails en perspective; La fig. 8 montre un détail en coupe.
En fig. 1, 1 représente une batterie d'ac cumulateurs dont chacun comprend une série de cellules séparées par de minces électrodes bipolaires (c'est-à-dire des électrodes qui sont positives sur une face et négatives sur l'autre), ces électrodes étant placées très près les unes des autres (à une distance de l'ordre d'un millimètre) et étant séparées par de petits disques d'espacement,. isolants, dont l'aire totale est petite comparée à l'aire sou mise à l'électrolyse. En court-circuitant cet appareil, il est facilement possible, après l'avoir chargé au moyen d'une source d'ali mentation, pour quelques minutes, d'obtenir une décharge de l'ordre de 10000 ampères ayant une durée d'environ 1/looo de seconde.
Cette batterie est connectée d'une part à une source d'alimentation 2 et 3 par l'intermé diaire d'un ampèremètre 9. et d'ûn rhéostat 4 et, d'autre part, à l'enroulement primaire 5 d'un transformateur, par l'intermédiaire d'un interrupteur 6. Le secondaire 9 de ce trans formateur est connecté aux électrodes de dé charge 7 et 8; lorsqu'il s'agit d'une instal lation à rayons X, le secondaire sera con necté art tube à rayons X aux points 7 et 8.
On comprendra que la batterie est char gée par la source d'électricité et que, lorsque l'interrupteur 6 est fermé, elle se décharge à travers l'enroulement primaire 5. Il en ré sulte qu'un courant secondaire de très haute tension est engendré dans l'enroulement se condaire et qu'une décharge se produit entre les électrodes 7 et 8.
Le transformateur est représenté plus en détail aux fig. 2 à 7. Il comprend une ar- rnature feuilletée, le noyau des enroulements étant constitué par titi pont séparé 2, repo sant sur les bras verticaux d'une pièce en U 1. En variant l'épaisseur de papier orr de carton disposé entre les pièces 1 et 2, orr ajuste, à la valeur voulue, l'entrefer entre ces deux parties.
La description qui suit se rapporte à titi transformateur de construction massive pou vant être employé avec quatre accumulateurs oui plus, donnant un débit de l'ordre de 40000 ampères ou plus; mais il doit être compris qu'avec un simple accumulateur donnant titi débit de<B>10000</B> ampères ou moins les mêmes dispositions peuvent être appliquées, le poids et les dimensions des différentes parties étant simplement réduits en conséquence, ce qui peut être fait sans autre par toute personne du métier.
Ainsi qu'on le voit aux fig. 4 et 5, le pont 2 a un contour transversal taillé en escalier et présente des yeux 4 au moyen desquels il peut être levé ou abaissé. L'en roulement primaire est formé de quatre sec tions 11, 12 13 et 14 disposées en deux groupes; séparés par un espace central, et adjacentes aux extrémités de la pièce en<B>U</B> 1. Chaque section comprend deux bobines adja centes formées d'un fort ruban en cuivre en roulé clairs deux garnitures et montré séparé ment en fig. 7.
Chaque ruban 5, 6 est en roulé deux fois sur lui-même dans le même plan et les extrémités placées en regard sont jointes par une barre transversale, tandis que les extrémités plus éloignées portent les connexions 8 (fig. 6) s'étendant axialement hors de la bobine et se divisant et) deux bras, courbés, en cuivre, qui se relient aux bornes 9 et 10 (fig. 3). Les anneaux et connexions sont convenablement séparés par titi ruban de papier imprégné tel que montré en 8a, en fig. 6, qui sert à obtenir l'isolement né cessaire à la tension employée.
La résistance totale des enroulements et des connexions dans le modèle décrit est de l'ordre de 0.007 ohms.
Les sections sont faites séparément et sont connectées à des paires séparées de bornes de façon que celles-ci puissent être interconnectées facilement pour relier les sec tions en série orr en parallèle, suivant désir. Les sections primaires et le tube d'espace ment 15 sont portés par des anneaux externes 16 montés dans un tube isolant en balïelite disposé à distance de la surface extérieure des sections. L'enroulement secondaire com prend douze sections 18 faites séparément et séparées par des disques en bois 19 et montées sur titi bâti comprenant des disques 20 réunis par des boulons 21, les disques 19 étant maintenus espacés par des rondelles 22.
Dans chaque cas, les sections secondaires sont connectées et) série et les extrémités de l'en roulement présentent des connexions 23 adap tées pour venir en contact avec des ressorts à lame 24 fixés à l'extrémité interne de bornes 25 montrées eu détail en fig. 8. Ces bornes comprennent titi conducteur central 26 monté à l'intérieur d'un cylindre isolant 27 muni d'une bride 28. Celle-ci se fixe à un anneau en fer<B>29</B> pouvant se fixer lui-même, par l'intermédiaire de boulons, à un anneau de renforcement 30 soudé sur la plaque de base en fer du carter 31 dans lequel le trans formateur est disposé.
Le transformateur ainsi décrit est immergé dans de l'huile passant librement dans l'es pace compris entre les deux enroulements.
Dans l'exemple représenté, chacune des douze sections de l'enroulement secondaire comprend 640 tours d'rrrr fil de cuivre il" 24 S. w. g., la résistance totale des douze sec tions étant de 824 ohms.
Un trait important de la présente inven tion consiste en ce que, dans le très court espace de temps durant lequel le courant parcourt l'enroulement primaire, il y a une période initiale appréciable dans laquelle la magnétisation du fer augmente régulièrement jusqu'au point de saturation et durant cette période, la tension dans le secondaire est constante pour un intervalle d'environ 1/10o de seconde.
Ce point est d'une importance considérable pour l'emploi de l'objet de l'in vention en connexion avec un tube Coolidge ou autre tube à rayons X On a, en outre, trouvé que, grâce à la courte durée du cou rant primaire, la résistance de l'isolant du transformateur qui était reconnue capable de résister à une tension de 30000 volts lors d'un usage continu, était capable de résister à une tension, dans le secondaire, excédant 200000 volts. Il est même possible qu'il puisse résister à des tensions supérieures bien que des essais sur ce point n'aient pas été faits. Ceci est d'une importance considérable pour l'abaissement des frais de production.
Le transformateur décrit ci-dessus est dis posé dans un bac; dont les dimensions sont 90 X 90 'X 110 cm et contenant 140 galons d'huile. Le poids total du transformateur, du bac et de l'huile étant considérablement au- dessus d'une tonne. Le coefficient de trans formation, quand le primaire est connecté en série, est de 240 et le transformateur peut être utilisé pour la transformation de puis sances instantannées allant jusqu'à 10000 kw, quoique le rendement diminue lorsque la puis sance dans le primaire augmente.
Il doit être noté que le transformateur est destiné seulement à la production de dé charges de relativement haut ampérage et courte durée. Lorsque des courants de 10 ampères et une tension de 40000 volts sont transmis à travers le sécondaire à un tube Geissler six de ces décharges sont suffisantes pour photographier le spectre. En ce qui con cerne les installations à rayons X ordinaires, il a été possible de prendre des photogra- phies aux rayons X, satisfaisantes, avec. des décharges simples ayant une durée de 1/iooo à 5/iooo de seconde.
Lors de l'usage, il n'est pas nécessaire d'interrompre le circuit primaire pour obtenir la décharge à haute tension. La durée de la décharge primaire est si brève que la dé charge de haute tension suit automatiquement la fermeture de l'interrupteur primaire;
ce pendant, pour préserver la batterie, il a été trouvé avantageux d'empêcher que l'accumu lateur se décharge complètement et, à cet effet, on peut employer, dans le circuit pri maire, deux interrupteurs connectés entre eux par un mécanisme de liaison et un dispositif de déclenchement, de façon telle que, lorsque le premier interrupteur se ferme, il actionne le mécanisme de liaison et le dispositif de déclenchement de façon à ouvrir le second interrupteur, le mécanisme de liaison pouvant être réglé de faon. à donner la valeur voulue à l'intervalle s'écoulant entre la mise en ac tion des deux interrupteurs.
Par ces moyens, il est possible d'obtenir que le circuit pri maire s'ouvre à nouveau, dans un intervalle compris entre 1/iooo et 1/ioo de seconde, après qu'il a été fermé. En pratique, la rupture immédiate est préférablement obtenue par le moyen d'un fusible connecté en parallèle avec le second interrupteur.
Il doit être compris cependant que la dé charge principale dans le secondaire a lieu lorsque l'interrupteur est fermé et non lorsque le circuit primaire est ouvert; grâce à l'aire élevée de la section de l'armature un temps appréciable (d'environ 1/ioo de seconde) est nécess,aire pour que la saturation magnétique du fer se produise et, durant ce temps, la décharge a lieu dans le secondaire avec une force électromotrice relativement constante, ce qui, comme déjà dit plus haut, est im portant en ce qui concerne les installations à rayons X.
En outre, c'est aussi un trait important de la présente invention qu'une décharge à haute tension, destinée. à être utilisée eu technique, soit obtenue en déchar geant un accumulateur à travers le primaire d'un transformateur, tandis que, habituelle- nient, les décharges à haute tension de ce genre étaient simplement obtenues, en pra tique, en produisant la rupture d'un courant primaire ou en utilisant un courant alternatif.
Grâce à la brève durée du courant, la résistance de l'isolant du transformateur peut sans danger être bien inférieure à ce qu'elle serait nécessaire pour l'usage continu, à une puissance égale. Siiriilairement, l'aire de la section transversale des conducteurs peut être faite beaucoup plus faible, grâce aux effets caloriques beaucoup moins conséquents.
Installation for the production of high voltage discharges. The present invention relates to an installation for the production of high voltage discharges. This installation is characterized by an accumulator comprising a series of negative electrodes on one side, positive on the other and separated by insulating discs, the total area of which is small compared to that subjected to electrolysis, this accu mulator being coupled, via a switch, to a transformer.
The accompanying drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a diagram of the electrical circuits; Fig. 2 is a perspective view of the transformer, with two sections of the primary bearing; Figs. 3 and-4 are a plan, respectively a front elevation, of a transformer forming part of the embodiment; Fig. 5 is a transverse vertical section of FIG. 4; Figs. 6 and 7 show details in perspective; Fig. 8 shows a sectional detail.
In fig. 1, 1 represents a battery of accumulators, each of which comprises a series of cells separated by thin bipolar electrodes (that is to say electrodes which are positive on one side and negative on the other), these electrodes being placed very close to each other (at a distance of the order of a millimeter) and being separated by small spacing discs ,. insulators, the total area of which is small compared to the area subjected to electrolysis. By short-circuiting this device, it is easily possible, after having charged it by means of a power source, for a few minutes, to obtain a discharge of the order of 10,000 amperes with a duration of approximately 1 / looo of a second.
This battery is connected on the one hand to a power source 2 and 3 by the intermediary of an ammeter 9 and a rheostat 4 and, on the other hand, to the primary winding 5 of a transformer, via a switch 6. The secondary 9 of this transformer is connected to the discharge electrodes 7 and 8; in the case of an x-ray installation, the secondary will be connected to the x-ray tube at points 7 and 8.
It will be understood that the battery is charged by the source of electricity and that, when the switch 6 is closed, it discharges through the primary winding 5. As a result, a secondary current of very high voltage is generated in the winding condaire and a discharge occurs between the electrodes 7 and 8.
The transformer is shown in more detail in Figs. 2 to 7. It comprises a laminated frame, the core of the windings being constituted by a separate titi bridge 2, resting on the vertical arms of a U-shaped piece 1. By varying the thickness of paper or cardboard placed between parts 1 and 2, orr adjusts the air gap between these two parts to the desired value.
The following description relates to a transformer of massive construction that can be used with four or more accumulators, giving a flow rate of the order of 40,000 amps or more; but it must be understood that with a simple accumulator giving a rate of <B> 10000 </B> amperes or less the same provisions can be applied, the weight and the dimensions of the different parts being simply reduced accordingly, which can be done without further by any person skilled in the art.
As seen in Figs. 4 and 5, the bridge 2 has a transverse contour cut into a staircase and has eyes 4 by means of which it can be raised or lowered. The primary bearing is formed of four sections 11, 12 13 and 14 arranged in two groups; separated by a central space, and adjacent to the ends of the <B> U </B> 1 piece. Each section comprises two adjacent coils formed of a strong copper tape in rolled clear two fittings and shown separately in fig. . 7.
Each tape 5, 6 is rolled twice on itself in the same plane and the opposite ends are joined by a transverse bar, while the more distant ends carry the connections 8 (fig. 6) extending axially. out of the coil and dividing and) two bent, copper arms, which connect to terminals 9 and 10 (fig. 3). The rings and connections are suitably separated by a titi tape of impregnated paper as shown at 8a, in fig. 6, which serves to obtain the necessary insulation at the voltage employed.
The total resistance of the windings and connections in the model described is of the order of 0.007 ohms.
The sections are made separately and are connected to separate pairs of terminals so that these can be easily interconnected to connect the sections in series or in parallel, as desired. The primary sections and the space tube 15 are carried by outer rings 16 mounted in an insulating balelite tube disposed spaced from the outer surface of the sections. The secondary winding comprises twelve sections 18 made separately and separated by wooden discs 19 and mounted on a frame comprising discs 20 joined by bolts 21, the discs 19 being kept spaced apart by washers 22.
In each case the secondary sections are connected in series and the ends of the bearing have connections 23 adapted to come into contact with leaf springs 24 attached to the inner end of terminals 25 shown in detail in fig. . 8. These terminals include a central conductor 26 mounted inside an insulating cylinder 27 provided with a flange 28. The latter is fixed to an iron ring <B> 29 </B> which can be fixed to itself. even, through bolts, to a reinforcing ring 30 welded to the iron base plate of the casing 31 in which the transformer is disposed.
The transformer thus described is immersed in oil passing freely in the space between the two windings.
In the example shown, each of the twelve sections of the secondary winding comprises 640 turns of copper wire 11 ”24 w. G., The total resistance of the twelve sections being 824 ohms.
An important feature of the present invention is that in the very short space of time in which the current flows through the primary winding there is an appreciable initial period in which the magnetization of the iron steadily increases to the point of saturation and during this period, the voltage in the secondary is constant for an interval of about 1 / 10o of a second.
This point is of considerable importance for the use of the object of the invention in connection with a Coolidge tube or other X-ray tube. It has, moreover, been found that, thanks to the short duration of the current Primary, the resistance of the transformer insulation which was found to be able to withstand a voltage of 30,000 volts in continuous use, was able to withstand a voltage, in the secondary, exceeding 200,000 volts. It is even possible that it can withstand higher voltages although tests on this point have not been made. This is of considerable importance for lowering production costs.
The transformer described above is placed in a container; whose dimensions are 90 X 90 'X 110 cm and containing 140 gallons of oil. The total weight of transformer, tank and oil being considerably over a ton. The transformation coefficient, when the primary is connected in series, is 240 and the transformer can be used for the transformation of instantaneous powers up to 10,000 kw, although the efficiency decreases as the power in the primary increases.
It should be noted that the transformer is intended only for the production of relatively high amperage and short duration discharges. When currents of 10 amps and a voltage of 40,000 volts are transmitted through the secondary to a Geissler tube six of these discharges are sufficient to photograph the spectrum. With regard to ordinary X-ray installations, it has been possible to take satisfactory X-ray photographs with it. simple discharges having a duration of 1/1000 to 5/1000 of a second.
During use, it is not necessary to interrupt the primary circuit to obtain high voltage discharge. The duration of the primary discharge is so short that the high voltage discharge automatically follows the closing of the primary switch;
However, to preserve the battery, it has been found advantageous to prevent the accumulator from completely discharging and, for this purpose, two switches can be used in the primary circuit, connected to each other by a link mechanism and a trigger device, such that when the first switch closes, it operates the link mechanism and the trigger device so as to open the second switch, the link mechanism being adjustable. in giving the desired value to the interval between the activation of the two switches.
By these means, it is possible to obtain that the primary circuit opens again, in an interval of between 1/1000 and 1/10 of a second, after it has been closed. In practice, immediate rupture is preferably obtained by means of a fuse connected in parallel with the second switch.
It should be understood, however, that the main discharge in the secondary takes place when the switch is closed and not when the primary circuit is open; thanks to the high area of the cross-section of the reinforcement an appreciable time (of about 1 / ioo of a second) is necessary, area so that the magnetic saturation of the iron occurs and, during this time, the discharge takes place in the secondary with a relatively constant electromotive force, which, as already mentioned above, is important with regard to X-ray installations.
Furthermore, it is also an important feature of the present invention that a high voltage discharge intended. to be used technically, or obtained by discharging an accumulator through the primary of a transformer, whereas, usually, high voltage discharges of this kind were simply obtained, in practice, by producing the rupture of 'primary current or using alternating current.
Thanks to the short duration of the current, the resistance of the transformer insulation can safely be much less than what would be required for continuous use at equal power. Alternatively, the cross-sectional area of the conductors can be made much smaller, thanks to the much smaller caloric effects.