Procédé pour la fabrication d'un élément redresseur de courant alternatif et élément redresseur obtenu (d'après ce procédé. L'invention comprend un procédé pour la fabrication d'un élément redresseur de cou rant alternatif -et un élément redresseur ob tenu d'après ce procédé. Cet élément redres seur utilise la propriété de certains composés métalliques en contact avec certains métaux, tel que par exemple de l'oxyde cuivreux en contact avec du cuivre métallique, de laisser passer un courant électrique plus facilement du composé métallique au métal qu'en sens inverse.
Suivant l'invention, le composé m6talli- que est formé sur le métal dans un état homogène, dense, non poreux par au moins une opération de chauffage en présence d'un gaz oxydant, tel que de l'air ou de l'oxygène.
L'élêment redresseur obtenu d'après ce procédé comporte une pièce de métal avec une couche de contact homogène, dense, non poreuse, sous forme de composé métallique, en combi naison avec des moyens pour faire varier les caractéristiques de résistance de l'élément redresseur en faisant varier le voltage élec trique y appliqué. A titre d'exemple, on décrira ci-après un procédé pour la fabrication d'un élément re dresseur de courant alternatif du type à cui vre métallique et à oxyde cuivreux.
Pour la fabrication d'un élément de ce genre, une ébauche de cuivre, de préférence en forme d'une plaque @ ou d'un disque, est d'abord nettoyée, par exemple en l'exposant à un jeu de sable, ou en immergeant l'ébauche de cuivre pendant un instant dans une solution caustique, telle qu'une solution aqueuse de soude caustique ou lessive ordi naire, l'ébauche étant ensuite rincée à l'eau afin d'en enlever l'agent de nettoyage.
n a trouvé en pratique qu'on peut em ployer du cuivre dur ou ductile sans diffé rence appréciable dans le résultat obtenu, mais il convient tout particulièrement que la surface qui doit être munie de l'oxyde cui vreux soit lisse et propre.
L'ébauche est ensuite chauffée en pré sence d'air, de préférence dans un four élec trique, à une température située :près de 1000 C pour produire une pellicule d'oxyde de cuivre sur elle. Si la température du cui vre est poussée jusqu'à 1040 C environ, la surface de l'ébauche prendra une apparence glacée et la température de l'ébauche devrait être réglée de façon à se tenir tout près de ou de préférence justement au-dessous de cette température de glaçage, ou approxima tivement à 1015 C.
Le chauffage de l'ébauche devra évidem ment être effectué en présence d'oxygène pour assurer la formation d'oxyde de cuivre, et dans certains cas, il peut être avantageux de limiter la quantité d'air ou d'oxygène en contact avc l'ébauche par des moyens éta blis à cet effet.
Le chauffage de l'ébauche produit la for mation d'une couche d'oxyde de cuivre ou d'oxyde cuivreux rouge sur la surface de l'ébauche, l'opération de chauffage étant continuée jusqu'à ce que la couche d'oxyde soit suffisamment épaisse pour être assez so lide au. point de vue mécanique. Pendant cette opération, il se forme également un re vêtement mince d'oxyde de cuivre noir, ou oxyde cuivrique, qui a une résistance électri que relativement élevée et sera enlevée ulté rieurement comme décrit plus loin.
Le composé cuivreux ainsi formé sur l'ébauche métallique devrait être dans une condition physique telle qu'il ait sensible ment le même coefficient de dilatation que l'ébauche elle-même, ou il devra au moins adhérer suffisamment bien à l'ébauche et avoir une solidité mécanique suffisante pour ne pas se détacher du métal lors du refroi dissement.
Une caractéristique importante du com posé chimique formé sur l'ébauche est celle de conduire l'électricité sans décomposition ou modification chimique, c'est-à-dire d'être stable et permanent pendant le passage d'un courant électrique. Comme conducteur d'élec tricité, le composé se distingue ainsi nette ment d'un conducteur électrolytique dans le quel une décomposition chimique se mani feste pendant le passage d'un courant à tra vers lui. Autrement dit, le composé peut être considéré comme conduisant l'électricité par voie électronique et non pas par voie ionique et restera un conducteur électronique à. toutes les températures de travail raison nables.
On a trouvé que l'oxyde de cuivre préparé de la. manière susdécrite, ne présente point de trace de force contre-électromotrice par suite de polarisation et point d'autre signe de décomposition après un long usage.
Aussitôt que le traitement par chauffage en présence d'oxygène est terminé, l'ébauche cst retirée du four et refroidie on trempée, une méthode préférée d'accomplir ce refroi dissement étant celle d'immerger l'ébauche dans de l'eau froide ou de l'exposer à un cou rant d'air froid.
Comme susmentionné, on a trouvé qu'une couche très mince d'oxyde cuivrique est for mée à. la. surface de l'oxyde cuivreux par :cite du traitement susdécrit et comme l'oxyde cuivrique a. suie résistance électrique relativement:
élevée, il est avantageux d'en lever cette couche. ce qui peut être effectué par voie d'abrasion à l'aide d'un jet de sable, en prenant soin toutefois d'éviter autant que possible d'enlever ou de réduire la couche d'oxyde cuivreux.
On a trouvé que dans certains cas la. ca ractéristique de conductivité en sens unique de l'élément redresseur peut être améliorée en répétant le traitement de chauffage à plusieurs reprises. Dans ce cas, l'ébauche est oxydée et trempée comme précédemment ex- hliqué, la couche d'oxyde cuivrique est en suite enlevée et l'ébauche est remise au four pour une seconde opération de chauffage, après quoi elle cst retrempée comme aupara vant.
Après chaque trempe, la couche d'oxyde cuivrique est enlevée et le procédé est répété jusqu'à, ce que la surface de l'é bauche atteigne les caractéristiques désirées. En tant que l'on sache, toutefois, les carac- téristiques de résistance de l'élément ne sont pas matériellement modifiées par des change ments d'épaisseur du composé cuivreux.
La construction de l'élément redresseur e4t achevée après avoir enlevé la, couche d'oxyde cuivreux d'une face de l'ébauche de façon à, pouvoir établir une connexion élec- trique avec le cuivre métallique de l'ébauche qui constitue une électrode du redresseur. Le contact avec l'autre électrode du redresseur, c'est-à-dire. la couche d'oxyde cuivreux sur l'autre face de l'ébauche peut être effectué à l'aide d'un disque ou d'une plaque de cuivre y appliqué.
On a. trouvé que, pour assurer un bon contact électrique avec la couche d'oxyde cuivreux, il est avantageux d'appliquer du coke de pétrole pulvérisé sur la couche d'oxyde cuivreux et de préférence une couche d'une matière électro-conductrice appropriée est interposée entre la plaque ou le disque de cuivre et la couche d'oxyde cuivreux. A cet effet, on peut utiliser un nombre de couches de feuille d'étain ou de plomb, et il est en tendu que cette couche a pour but d'assurer autant que possible un contact métallique uniforme avec tous les points sur la surface de la couche d'oxyde cuivreux.
Dans une forme pratique de l'élément redresseur, l'ébauche portant la couche d'oxyde cuivreux peut être de forme circu laire et être pourvue d'une ouverture cen- frale, les couches de feuille d'étain ou de plomb étant appliquées sur la surface à oxyde cuivreux de l'ébauche. Ün disque de cuivre également pourvu d'une ouverture centrale peut alors être placé sur la face opposée des couches de feuille d'étain ou de plomb et un disque similaire être amené en contact élec trique avec la face opposée ou métallique de l'ébauche, avec ou sans couche de feuille d'étain ou de plomb interposée.
La structure composite ainsi formée est alors assemblée à l'aide d'un boulon de liai son central passant par les ouvertures dans les éléments, ce boulon étant électriquement isolé à l'aide d'une douille ou de rondelle de toute matière non-conductrice appropriée.
On a trouvé que dans des éléments redres seurs construits comme susdécrit le rapport de redressement, c'est-à-dire le rapport entre la résistance s'opposant au courant passant dans une direction et la résistance s'apposant au courant passant dans la direction opposée varie en fonction de variations de plusieurs facteurs de réglage.
En particulier, on a trouvé qu'une aug mentation de la pression de contact entre la couche d'oxyde cuivreux et le disque métal lique adjacent provoque une variation consi dérable du rapport de redressement. Dans le cas d'un redresseur particulier, une modifi cation de cette pression de contact de 0,7 kgrcm' à 8,6 kg/em2 produit un accrois sement du rapport de redressement de 27,5 environ à 120 environ.
On a trouvé que cette augmentation du rapport de- redresse ment est due au fait que la résistance basse s'opposant au passage du courant dans une direction décroît plus rapidement avec un accroissement de la pression de contact que la résistance élevée s'opposant au passage du courant dans la direction opposée. Dans le cas susmentionné, la, résistance élevée fut ré duite de 620 à 380 ohms lors de l'augmen tation de la pression de contact de 0,7 à 8,6 kg/cm', ce changement de résistance étant approximativement de 39 %, alors qu'avec le même accroissement de pression de con tact, la résistance basse fut réduite de 22,5 à 3,8 ohms, ce qui correspond à une varia tion d'environ 83 %.
Dans le cas de la résistance basse, le changement est probablement dû en grande partie à une réduction de la - résistance du contact entre l'oxyde cuivreux et le disque de cuivre en contact avec celui--ci, tandis que dans le cas de la résistance élevée le change ment est probablement dû au changement dans la résistance effective de -l'oxyde cui vreux.
Il s'ensuit donc qu'en augmentant la pres sion de contact à une valeur convenablement élevée, on peut obtenir un rapport de redres sement relativement élevé, toute construction appropriée pouvant être employée pour ob tenir la pression de contact désirée et une répartition uniforme de cette pression sur toute l'aire de contact. De plus, il est évi dent qu'en variant la pression de contact de toute manière appropriée, l'on peut obtenir à volonté un changement correspondant du rapport de redressement de l'élément re dresseur.
Les caractéristiques de l'élément redres seur dépendent également de la tension qui lui est imprimée. On a trouvé dans un exemple que la résistance basse d'un élément redresseur à. la plus basse tension apprécia ble était environ de 500 ohms, alors que pour une tension de 0,.1 volt cette résistance était réduite à 50 ohms et que pour une ten sion de 8 volts, elle était réduite davantage à environ 15 ohms. La réduction de la ré sistance de 500 à 50 ohms pour un accroisse ment de la tension imprimée jusqu'à 0,4 volt se produisait relativement rapidement, tandis que la réduction ultérieure jusqu'à 15 ohms lors de l'accroissement de la tension imprimée jusqu'à 8 volts s'effectuait relativement len tement.
Il est à, remarquer que pour une étendue de lai tension imprimée jusqu'à 8 volt, la résistance basse de l'élément redresseur est inférieure à la. résistance normale de l'oxyde cuivreux, comme cela a été observé et enre gistré dans des essais antérieurs à ce sujet.
Quant à la résistance élevée, la résistance de l'élément augmentait depuis environ 500 ohms pour la plus faible tension appré ciable imprimée à environ 1000 ohms pour une tension imprimée de 1,4 volts et tom bait ensuite à environ 910 ohms pour une tension imprimée de 8 volts.
La capacité de charge de l'élément re dresseur est apparemment limitée à. un maxi mum d'environ 0,08 ampères par centimètre carré de surface de contact entre les élec trodes de cuivre et d'oxyde cuivreux, un courant plus élevé impliquant le danger de détériorations par suite de surçha.uffage.
On a trouvé en outre que la, durée effec tive de l'élément redresseur ' dépend de la température à laquelle il fonctionne si cette température est relativement élevée, et la température de fonctionnement dépend à son tour de la densité du courant traversant la couche d'oxyde cuivreux.
De plus, on a. trouvé que si l'élément re dresseur est employé pour alimenter de cou rant un appareil actionné électriquement n'ayant pas de force contre-électroniotrie < , l'élément supportera un courant considérable ment plus puisant sans détérioration que lorsqu'il est emplot-fy par exemple pour char ter une batterie d'accumulateurs à partir d'une source de courant alternatif.
Dans ce dernier cas 1_a tension de la batterie d'accu mulateurs est ajouté@#, pendant une moitié de chaque onde, ù. la tenion du circuit d'ali- raentation pour produira le passage d'un cou rant par l'élément redresseur dans la direc tion de la réi:,tauce élevée et:
ce courant peut s'élever à une valeur telle que l'effet de chauffage qui en résulte peut être nuisible au redresseur.
On a. trouvé cii prot.iqnr# que (les élé)1ent# redresseurs de la construction susdécrite ne se détériorent que très lentement et seule ment peu à peu, - et que toute détérioration est pratiquement éliminée, s'ils sont convena blement construifa et protégés contre des ac tions chimiques dues aux. constituants (le l'atmosphère ambiante.
<B>En</B> outre, on a trouvé que l'élément re dresseur est immédiatement prêt à entrer en fonction en permanence lorsqu'une tension lui est imprimée, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de retard oii de laps de temps nécessaire pour (lue les caractéristiques de résistance attei gnent une valeur stable.
Le seul changement qui se manifeste en réalité lorsque la tension imprimée est appliquée, est une variation dans les caractéristiques de résistance si la densité de courant est suffisante pour pro duire une au"nieniation de la température.
Il va de soi que la, po#,;ibilité de varier le rapport de redres.enient et d'autres carac téristiques ch- l'lénient redresseur peut être utile de différente,; manières suivant les con ditions de service demandées, et l'invention est ainsi applicable à différents emploi. De plus, l'élément redresseur décrit a un rende ment relativement élevé, une capacité de charge considérable et est d'une -construction solide, durable et bon marché.