Installation électrique comprenant au moins un dispositif à décharge électrique à vapeurs. La présente invention se rapporte à une installation électrique -comprenant au moins iin dispositif à décharge électrique à va peurs.
L'installation :suivant l'invention com prend au moins un dispositif à .décharge élec trique à vapeurs, du genre possédant au moins une anode principale. une cathode et une anode d'amorçage destinée à coopérer avec ladite cathode; cette installation se ca ractérise en -ce que ledit dispositif comporte un écran conducteur isolé de ladite anode d'amorçage et espacé de ladite cathode d'une petite distance, et des moyens permettant de régler à volonté le potentiel dudit écran par rapport à ladite cathode.
Dans des dispositifs à décharge électrique à vapeur., connus, dont l'exemple plus com mun est probablement le redresseur à vapeur de mercure, il est établi des arcs d'amorçage jaillissant d'une manière continue, ou des branches d'arc latérales, dans lesquelles le courant passe entre une anode auxiliaire et la -cathode, mais dans ces dispositifs, le courant entre cette cathode et une anode principale quelconque prévue dans le récipient est amorcé aussitôt qu'un voltage positif relati vement petit par rapport à la cathode est im primé à cette anode,
ce -courant continuant de passer jusqu'à ce que le voltage de ladite anode principale par rapport à la cathode tombe à zéro. Toutefois, pour bien des buts, tel que. par exemple, pour le réglage à vo lonté du courant .dans le .circuit de l'anode principale, il est désirable de pouvoir faire sans que l'amorçage du courant à partir .de l'anode principale se produise nécessairement par suite de l'application à. cette dernière d'un potentiel positif par rapport à la cathode.
Ainsi, par exemple, on désire fréquemment empêcher le passage pendant une période de temps prédéterminée, du courant de l'anode principale, même après que cette dernière est devenue positive par rapport à la cathode, pour ensuite, sans changement appréciable dans ce potentiel, laisser ce courant se réta blir.
Dans les dispositifs à décharge électri que à vapeurs connus jusqu'à présent, ceci peut être effectué par interruption du courant dans l'arc .d'amorçage et par rétablissement -de celui-ci seulement lorsqu'on désire remettre en jeu le courant de l'anode. Toutefois, le réamorçage de l'arc ne se laisse pas si facile ment réaliser, en particulier pas sans l'écou lement d'un délai de temps considérable. Ces dispositifs connus ne sont, par conséquent, pas satisfaisants au point de vue pratique.' Les effets désirés su-énoncés peuvent être accomplis sans la nécessité de l'interruption du courant dans l'arc d'amorçage,
si ce -der nier est renfermé dans un .écran conducteur qui s'étend jusqu'à une petite distance de la surface de la cathode à vapeurs, la cham bre fermée par cet écran conducteur étant pourvue de moyens permettant de régler à volonté le potentiel des parois de cette chambre par rapport à la cathode.
Si les parois de la chambre sont isolées au point de vue électrique du récipient .de l'ensem ble électrique ou si elles n'ont pas un poten tiel positif suffisamment élevé par rap port à la cathode pour qu'un arc jaillisse avec ces parois -comme anode, l'influence ioni- saute de l'arc d'amorçage est apparem ment limitée à l'intérieur immédiat ou voisi nage 4e la chambre et un potentiel positif très considérable par rapport à la cathode peut être imprimé à l'anode principale sans donner lieu à un courant sensible à partir de celle-ci. Toutefois,
si on imprime aux parois de la chambre susmentionnée un potentiel po sitif suffisamment élevé, de façon qu'un arc soit établi entre elles et la cathode à vapeurs, l'ensemble fonctionne comme un .dispositif à décharge électrique à vapeurs ordinaire ayant un arc d'amorçage comme on l'a décrit plus haut, le courant étant établi à partir de l'a node principale lorsque celle-ci a un potentiel positif qui e'st légèrement plus élevé que celui de la cathode.
Il en résulte, qu'en réglant le potentiel des parois de la chambre susmen tionnée par rapport à la cathode, l'influence ionisante de l'arc d'amorçage peut être limi- tée sensiblement à son voisinage immédiat ou être étendue sur sensiblemen toute la chambre de décharge, et le courant à partir .de l'anode principale peut être réglé d'une manière plus on moins indépendante du potentiel de cette dernière.
Ces relations sont valables à condition que la tache cathodique de l'arc d'amorçage reste à l'intérieur des parois .de la chambre. Si elle passe à l'extérieur des parois de la chambre, l'anode principale petit alors porter un arc avec seulement un faible potentiel positif. Pour empêcher la tache cathodique de l'arc à. courant d'amorçage de sortir de la cham bre, le bord inférieur de celle-ci doit être placé aussi près qu'il est pratiquement pos sible de la .surface de mercure.
Une réalisation se basant sur la décou verte signalée ci-dessus et qui est. décrite dans ce qui suit se rapporte à. l'emploi d'un dispositif à -décharge électrique à vapeurs pour interrompre et amorcer le courant dans un -circuit :à courant continu, dans lequel l'anode principale et la cathode du .dispositif sont interposées. Si on suppose que l'arc d'a morçage jaillit, le courant dirigé vers l'a node principale se produira aussitôt. que les parois de la chambre auront un potentiel po sitif suffisamment élevé.
Lorsqu'on désire in terrompre le courant traversant l'anode prin cipale, un condensateur ou autre moyen dis posé pour provoquer tin appel de courant con sidérable au moment où il vient d'être relié dans un circuit tout en étant capable de faire décroître rapidement ce courant à une valeur relativement petite en peu de temps, est relié subitement en shunt entre l'anode principale et la cathode du -dispositif à décharges élec triques à vapeurs.
L'appel de courant dans le circuit de l'anode principale donne lieu à une chute :de potentiel sur cette dernière jusqu'à une valeur tellement basse, .que, si les parois .de .chambre renfermant l'arc d'amorçage se trouvent ,à un potentiel bas par rapport à la cathode, l'arc jaillissant entre l'anode prinei- pale et la cathode est éteint et ne sera. pas réamorcé lorsque le potentiel da l'anode prin cipale augmentera de nouveau jusqu'à sa, va leur positive élevée.
Toutefois, un courant à partir de l'anode principale sera réamorcé lorsque, suivant le désir de l'opérateur sur veillant le fonctionnement du dispositif, un potentiel positif suffisamment élevé par rap port à la cathode sera imprimé aux parois de la chambre précitée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre, schématiquement, en coupe verticale, un dispositif à décharge élec trique à vapeurs relié à un circuit, dans le quel on désire amorcer et interrompre le cou rant, et La fi-. ? montre, schématiquement, en coupe verticale, un convertisseur destiné à la transmission d'énergie électrique entre des circuits à. .courant continu et à courant alter natif.
t1 la fig. 1 du dessin, 1 désigne un réci pient étanche, qui peut être fait, par exem ple, en verre, celui-ci renfermant une anode principale 2 et une -cathode à vapeurs 3, cons tituée, par exemple, par un bain de mercure. La. surface de la -cathode 3 a une étendue con sidérable et une électrode auxiliaire à arc ou électrode d'amorçage 4 se trouve en relation de coopération avec la cathode 3. La disposi tion décrite jusqu'ici ne constitue rien d'extraordinaire. Une source de courant con tinu 5 et une résistance 6 sont prévues pour régler le courant dans un arc d'amorçage jaillissant entre l'anode 4 et la cathode 3.
L'anode 4 est entourée, sauf à son extré mité inférieure, par les parois conductrices 7 d'une chambre en forme .de tambour ouvert vers le bas, ces parois 7 s'étendant jusqu'à une petite distance de, par exemple, environ 6 mm de la surface de la cathode 3. Les parois 7 peuvent être isolées de l'anode 4 par un collet en quartz ou autre matière isolante ré fractaire, ou elles peuvent être séparées -de l'anode simplement par un espace qui est pe tit par rapport au libre parcours moyen d'un électron dans le gaz contenu dans le réci pient, une distance de l'ordre de grandeur d'un millimètre étant satisfaisante pour la plupart des dispositifs à vapeurs de mercure.
Les parois entourantes 7 sont -supportées de façon à être isolées au point .de vue électrique, de la cathode et des autres électrodes -du ré cipient 1, Celles sont reliées à un conducteur passant à travers la paroi du récipient, comme il est montré, par exemple, au culot 8. Tout moyen peut être prévu pour -commander le po tentiel des parois 7 par rapport aux autres électrodes du récipient, une simple résistance 9 et un interrupteur 11 étant prévu-- ici à cet effet.
En pratique, pour amorcer et interrompre le courant dans un circuit ?à courant continu, l'anode 2 et la. cathode 3 peuvent être reliées aux conducteurs du circuit, par exemple en série avec une charge indiquée schématique ment en 12. Un condensateur 13, qui, -comme il peut .être désirable pour certains buts, est relié en shunt avec un parafoudre 14, a une borne reliée à la cathode 3. L'autre borne du condensateur est reliée à un interrupteur 15 qui peut être employé pour relier le conden sateur avec le côté négatif d'une source de voltage 16. L'interrupteur 15 est disposé de façon que la connexion dont on vient de par ler peut être interrompue, après quoi la borne du condensateur peut être reliée avec l'a node 2.
Il semble que les explications générales données dans l'entrée en matière suffisent pour rendre clair le fonctionnement des cir cuits qu'on vient de décrire. En supposant que l'anode 2 est positive par rapport à la cathode 3 par suite de sa connexion dans le circuit de la charge 12, l'arc d'amorçage étant établi entre l'électrode 4 et la cathode 3 et les interrupteurs 11 et 15 étant ouverts, au- eun courant ne .se produira entre l'anode 2 et la cathode 3.
Si, toutefois, l'interrupteur 11 est fermé, un courant sera amorcé entre l'a node principale 2 et la. cathode 3, l'intensité de ce courant étant naturellement d6ter- minée par les caractéristiques de la charge 12 et du circuit y associé. Le courant continuera alors jusqu'à ce que, pour une raison quelconque, le voltage de l'anode 2 tombe sensiblement à zéro par rap port à la cathode 3.
Si l'interrupteur 11 est encore fermé, le courant se reproduira aussi tôt que le potentiel de l'anode 2 augmenter < , de nouveau à une petite valeur positive par rapport à la cathode 3. D'autre part, si l'in terrupteur 11 a été ouvert dans les circons- tances qu'on vient d'expliquer, le courant ne se reproduira pas à partir de l'anode 2.
En supposant, comme autre situation, qu'un courant est en jeu entre l'anode 2 et la cathode 3 et que l'interrupteur 15 est, amené à. osciller vers la droite à la fig. 1, de façon à charger la plaque supérieure du condensa teur 13 à un potentiel négatif. Si alors l'in terrupteur 15 est amené à osciller vers la gau che pour intercaler le condensateur 13 entre l'anode 2 et la cathode 3, le potentiel de l'a node 2 tombera à une valeur qui est basse par rapport à la cathode 3, puis augmentera rapidement à la valeur positive qu'il avait auparavant, le condensateur 1.3 se chargeant.
Si l'interrupteur 11 était fermé pendant la suite d'événements qu'on vient de décrire, un courant à partir -de l'anode 2 ne sera pas interrompu, sauf que pour une très courte pé riode de temps, mais il augmentera à son ancienne valeur aussitôt que le condensateur 1.3 est chargé. Toutefois, si l'interrupteur 11 était ouvert, un courant aurait été interrompu entre l'anode 2 et la cathode 3 et ne se serait pas reproduit lorsque le condensateur 13 s'est rechargé. Aucun courant n'est réamorcé entre l'anode 2 et la cathode 3 jusqu'à ce que l'in terrupteur 11 soit fermé.
L'exemple montré à la fig. 2 montre une disposition qui peut être employée pour transformer un courant continu en un courant alternatif, ou vice-versa. A cet effet, une source de courant continu 21 fournit un cou rant par l'intermédiaire d'une inductance éle vée 22 au point d'embranchement médian 23 d'une inductance 24 qui est avantageusement du type à. noyau en fer. Les bornes de l'in ductance 24 sont reliées respectivement aux conducteurs d'un circuit à courant alternatif.
Si -ce circuit n'est pas pourvu d'une forme quelconque de dispositif qui a la tendance d'appeler de l'énergie dans une mesure va riant périodiquement, l'inductance 24 peut être shuntée au moyen d'une capacitan.c:e ?5.
Entre chaque borne de l'inductance 24 et la borne négative de la source 31 est relié un dispositif à décharge électrique 1, l' du genre de celui décrit en conjonction avec la fig. 1. Les éléments correspondants à la fig. 2 sont désignés par les mêmes chiffres de référence qu'à la fig. 1 et fonctionnent .d'une manière correspondante, de sorte qu'ils ne demandent pas d'autres explications que celles données dans ce qui suit.
Les parons conductrices 7 de chaque dispositif à décharge de la fig 2 sont reliées par l'intermédiaire de résistances 26, 26' à leurs anodes relatives, et un -con- densateur 97 est relié entre les parois con d c- trices 7 .des dispositifs respectifs 1, 1'.
Dans cet ensemble, un courant alternatif passera à travers les résistances 26, 26' et la capa citance 27, ceci pouvant être réalisé de fa çon à imprimer un tel voltage aux parois 7 -des dispositifs respectifs 1, l' qu'elles soient capables d'appeler un courant à partir de la source 21 par l'intermédiaire de l'inductance 24 dans des périodes alternantes, et de don ner lieu, par conséquent, à un voltage alter natif au travers des bornes de l'inductance 2-1 @et dans le circuit à courant alternatif y associé.
Il est avantageux, .dans l'ensemble repré senté à la fig. 2, que les parois 7 acquièrent un voltage négatif par rapport à la cathode 3 peu avant l'instant, dans chaque cycle, auquel le voltage de l'anode 2 par rapport à la ca thode 3 devient zéro. D'autres dispositions de circuit pour amener -des dispositifs à dé charges gazeuses à convertir de l'énergie d'une forme en une autre entre des circuits à courant alternatif et à courant continu sont connues et le réglage du potentiel des parois peut être exécuté à l'aide des éléments, dans ces ensembles, qui amorcent et suppriment le courant entre l'anode principale et la cathode par l'action de décharges auxiliaires et de po tentiels d'électrode.
Il est possible d'employer comme dispo sitif électrique à vapeurs aussi un dispositif à décharges gazeuses, dans -lequel la ,cathode est du type à action par ,chauffage (thermioni- quement émissive). On a aussi décrit seule ment une disposition particulière pour le ré glage du potentiel des parois 7, mais il est évident que tout autre moyen pour fixer et amener à varier à volonté le potentiel .de ces parois peut être prévu et être, dans certains cas, même plus avantageux.
En plus, on a. dit des parois 7 qu'elles entouraient sensiblement l'anode d'amorçage 4, mais il est évident qu'un écran ou cloison permettant d'isoler sensiblement l'électrode 4 du chemin à courant s'étendant entre l'a node 2 et la cathode 3 peut être employé à la place d'un élément entourant .complètement l'anode 4, et donner, .dans bien des cas, des résultats satisfaisants.
Le dispositif à décharge électrique décrit ne possède qu'une seule anode et une seule cathode, mais il est bien entendu qu'on pour rait prévoir plusieurs anodes dont les poten tiels peuvent être différents, ces anodes pou- vant,coopérer avec une seule cathode par l'in termédiaire d'un arc d'amorçage du genre dé crit. En plus, il est évident que la seconde électrode avec laquelle l'anode 4 coopère à l'intérieur de l'écran en forme de tambour 7 n'a pas besoin d'être solidaire de la cathode 3, mais peut constituer une électrode distincte au point de vue physique.
Il est. aussi évident, que bien qu'on ait décrit une batterie 16 pour charger le coudensateur 13 à un potentiel né gatif, l'emploi d'une batterie est facultatif dans bien des -cas; de même, le parafoudre 14 est plutôt un -dispositif auxiliaire désirable qui n'est pas absolument nécessaire pour le bon fonctionnement .du .condensateur 13.
En outre, bien qu'on ait expliqué, au cours de la description, comment des arcs dans le dispositif peuvent être amorcés et in terrompus par suite de l'application de poten tiels appropriés aux parois de la chambre 7, à l'aide d'un interrupteur, et par suite de charge et de décharge d'un condensateur par l'intermédiaire d'un autre interrupteur, il est entendu qu'on peut employer tout autre moyen que,des interrupteurs pour amener à varier les potentiels imprimés aux parois de la chambre 7, et la charge et la -décharge du ,condensateur peuvent être effectué-es de toute autre manière.
Ainsi, deux dispositifs du genre décrit peuvent être reliés pour trans former un .courant continu en un courant al ternatif, au cas où l'allumage de l'arc dans un dispositif occasionne la décharge de conden- sateur d'extinction à travers l'autre disposi tif. Il est aussi possible de prévoir, à la place d'un élément amoreeur-souteneur coopérant avec une cathode à mercure, une anode auxi liaire, entourée par les parois 7, se déchar geant vers une cathode chaude ordinaire.