CH223648A - Device for starting and supplying under low voltage an electric discharge tube. - Google Patents

Device for starting and supplying under low voltage an electric discharge tube.

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CH223648A
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Ets Claude Paz & Silva
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/16Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies
    • H05B41/20Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch
    • H05B41/23Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode
    • H05B41/232Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode for low-pressure lamps

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Description

  

  Dispositif pour     l'amor        çage    et l'alimentation sous basse tension d'un tube  à décharge électrique.    On connaît des montages constitués par  des combinaisons d'éléments d'inductances et  de capacité et permettant de transformer une  distribution d'énergie à tension constante en  une distribution d'énergie à intensité cons  tante.  



  Pour définir ces montages d'une manière  générale, considérons un ensemble alimenté  au moyen d'une source de courant alterna  tif à tension constante et constitué par une  capacité en série avec une inductance; soit  entre ces deux éléments un point d'où part une  dérivation constituant le circuit d'utilisation,  cette dérivation venant aboutir, d'autre part,  à un point :quelconque d'un réseau de conduc  teurs auquel appartient ledit ensemble; si  l'on suppose que le courant dans la dériva  tion n'est pas nul, on sait qu'il est constant,  quelle que soit l'impédance du circuit d'utili  sation, lorsque l'inductance et la capacité con  sidérées sont accordées à la résonance sur    la fréquence de la. source de courant.

   Dans  ce qui     suit,    l'expression     "montage    apparte  nant par sa forme au type tension     constante-          intensité    constante" s'applique aux montages  répondant à la définition ci-dessus, mais dans  lesquels la condition de résonance n'étant pas  satisfaite, le courant dans le circuit d'utilisa  tion n'est pas constant.  



  L'invention a pour but l'application de  ces montages     à,    l'alimentation en fonctionne  ment des tubes à décharge électrique à basse  tension munis d'électrodes     thermo-émissives     chauffées par la décharge elle-même, à par  tir d'une source de courant alternatif four  nissant une basse tension d'amplitude cons  tante, par exemple une source de distribution  usuelle à basse tension, elle permet de n'uti  liser dans le circuit d'utilisation que des ten  sions ne dépassant pas les limites autorisées  par les règlements pour les installations à  basse tension.

   Sans diminution de la durée      de vie du tube employée, elle peut réaliser  un encombrement minimum et donner lieu à  une dépense d'énergie très faible dans l'en  semble des organes d'alimentation, à un fac  teur de puissance élevée aux bornes de la  source et à une grande stabilité de fonction  nement à l'égard, tant des variations de ten  sion aux bornes de la source et du tube,     (pic,     des déformations tendant c se, produire dans  la forme du courant traversant le tube sous  l'effet des décharges périodiques du conden  sateur au cours du fonctionnement.  



  Conformément à l'invention, le tube étant  disposé en série avec une bobine d'inductance  dans le circuit d'utilisation, il doit être satis  fait simultanément aux conditions suivantes:  a) l'impédance de ladite bobine est telle  qu'elle serait suffisante pour stabiliser le  tube à son     intensité    de fonctionnement, si  l'ensemble formé par le tube et la bobine  était monté directement aux bornes d'une dis  tribution à tension constante, de même fré  quence que le courant d'alimentation, la ten  sion constante, dont la valeur est celle néces  saire pour assurer le fonctionnement du tube  dans ces conditions, étant, d'autre part, infé  rieure à deux fois la tension du tube en ré  gime de fonctionnement;

    b) la tension aux bornes du circuit d'uti  lisation pour un courant nul dans ce circuit  est supérieure à la tension d'allumage du  tube, mais inférieure à trois fois la tension  aux bornes de la source de distribution;  c) le circuit aboutissant aux     bornes    de la  source de distribution comporte un organe  de coupure automatique du courant (fusible  ou relais disjoncteur)     réglé    de façon à entrer  en action pour une intensité de courant nulle  dans le circuit d'utilisation, mais, d'autre  part, de     façon    à ne pas empêcher la réalisa  tion de     l'allumage.     



  L'impédance telle que définie ci-dessus  permet d'éviter l'altération rapide des élec  trodes soit au cours de l'amorçage du tube,  soit au cours de son fonctionnement; elle a  une valeur     très    supérieure à celle qu'il pour  rait être avantageux     d'employer    pour le fonc  tionnement régulier d'un tube à électrodes    froides. Il est     remarquable;    de constater que  cette valeur d'impédance est     indépendante    de  la constitution du montage d'alimentation et  de la valeur des éléments de celui-ci, bien  que ces     éléments        interviennent    pour la stabi  lisation du tube.

      La stabilisation avec la distribution à  tension constante     envisagée    en a) doit être       considérée    comme assurée lorsqu'à une: va  riation accidentelle de<B>10%</B> dans la tension  constante correspond une variation comprise  entre 30 et 18     9ô    du courant     dans    le tube.  Dans le cas de l'invention;     étant    donné la  présence des éléments du montage d'alimen  tation, la stabilisation obtenue pour l'en  semble du dispositif sera évidemment encore  bien meilleure.

      Quant à la tension aux bornes du circuit  d'utilisation pour un courant nul dans ce cir  cuit, elle est obtenue par un     dimensionnement     convenable des éléments du montage qui,  d'autre part, doivent avoir les valeurs con  venables pour qu'en fonctionnement le tube  soit parcouru par un courant normal de ré  gime.

   Ce     dimensionnement    peut être déter  miné, en dehors de la méthode expérimentale,  tout au moins en première approximation,  par application des formules mathématiques  connues relatives au     montage        considéré,    dans       lesquelles    on exprime     ,que    les réactances     des-          dits    éléments     satisfont    aux deux conditions  précédentes, cela, en tenant compte en outre  de la valeur     obtenue        nour    la réactance de la  bobine en série avec le tube par application  de la règle     a)    ci-dessus.  



  La faible valeur choisie pour la     tension     aux bornes du circuit d'utilisation correspon  dant à un courant nul dans ce circuit permet,  tout en évitant la production d'une surten  sion dangereuse aux bornes de ce dernier, si  le tube est mis hors     d'usage,    de diminuer  l'encombrement des éléments du montage  d'alimentation, cet effet est encore accentué  par la disposition de l'organe de coupure  prévu, qui permet de ne     dimensionner    ces       éléments    que dans la mesure nécessaire pour  supporter le     passage    d'un     courant        égal    à ce-      lui qui les parcourt au moment de l'amor  çage,

   pendant la mise en fonctionnement de  régime du tube. On a en effet reconnu que  la durée de l'amorçage est suffisamment ré  duite pour permettre d'obtenir ainsi un en  combrement très restreint par rapport à ce  lui qui serait nécessaire en l'absence de l'or  gane de coupure, si lesdits éléments avaient  été choisis pour supporter le courant qui  les     parcourerait    en cas de mise hors service  du tube.  



  L'organe de coupure automatique de cou  rant employé peut être un fusible à action  différée, réglé pour entrer en action après  l'écoulement du temps nécessaire pour la mise  en fonctionnement de régime du tube, si l'a  morçage de ce dernier n'a pas lieu. Ce fusible  est, par exemple, constitué par un enroule  ment de chauffage électrique, qui peut être  en un métal dont la résistance augmente  fortement avec la température, entourant une  masse d'alliage fusible, par exemple alliage       Lipowita    (26,3% de plomb,     13,,3%    d'étain,  50% de bismuth, 10% de cadmium, tempé  rature de fusion<B>70'</B> C), avec laquelle il se  trouve     en,    série,

   le fusible se terminant par  un ressort sous     tension    dont l'une des extré  mités est     enrobée    dans la masse fusible. Mais  dans     bien    des cas, ainsi qu'on l'a reconnu, il  suffit d'employer un organe de coupure au  tomatique de courant à action instantanée,  par exemple un fusible ordinaire, il en est  ainsi lorsque l'écart entre l'appel de courant  à la source de distribution correspondant à  un courant nul dans le circuit d'utilisation  et celui correspondant à la période d'amor  çage est rendu suffisant pour permettre  l'amorçage du tube sans mise en action de  l'organe de coupure.

   Or, cet écart peut être  déterminé par un choix convenable des don  nées intervenant dans le dispositif (tension  aux bornes du circuit de distribution, ten  sion d'amorçage et caractéristique du tube);  en effet, il est d'autant plus grand que sont  plus grands le rapport de la tension d'amor  çage à la tension aux bornes du tube et les  rapports du courant dans le montage d'ali  mentation pour un courant nul dans le cir-    cuit d'utilisation, au courant de fonctionne  ment, d'une part, et au courant d'amorçage,  d'autre part.

   De préférence, la bobine en sé  rie avec le tube est dimensionnée de telle fa  çon que     l'induction    produite par le passage  du courant d'amorçage dans cette bobine est  rendue suffisamment faible pour     permettre     d'éviter la saturation de celle-ci par les  pointes de courant instantanées résultant de  décharges brusques du condensateur pendant  l'amorçage; cette induction est, par exemple,  choisie de l'ordre de 6000 à 7500 gauss.

     La figure annexée fournit, .à titre d'exem  ple non limitatif, une forme d'exécution du  dispositif suivant l'invention; sur cette fi  gure,<I>A, B</I> désignent les bornes de la source  de distribution à tension constante,<I>C, D,</I>  celles du circuit d'utilisation, 1 et 3 sont les  inductances, 2 et 4 les capacités du montage  d'alimentation, ces éléments étant respective  ment égaux l'un à l'autre; le montage en  pont ainsi réalisé est un des montages con  nus pour la transformation d'une distribu  tion à tension constante en une distribution  à intensité constante, 5 est la bobine d'induc  tance en série avec le tube .à décharge lumi  nescente 6; 7 représente un fusible.

   L'induc  tance 5 étant choisie comme indiqué ci-des  sus, les éléments du montage sont     dimen-          sionnés,    compte tenu des conditions énoncées,  de manière à assurer une tension suffisante  pour l'amorçage du tube et une intensité de  courant en fonctionnement égale à l'inten  sité de régime de ce     dernier.  



  Device for igniting and supplying under low voltage an electric discharge tube. Assemblies are known which consist of combinations of inductance and capacitance elements and make it possible to transform an energy distribution at constant voltage into an energy distribution at constant intensity.



  To define these assemblies in a general way, let us consider an assembly supplied by means of a source of alternating current at constant voltage and constituted by a capacitor in series with an inductor; or between these two elements a point from which starts a branch constituting the utilization circuit, this branch terminating, on the other hand, at a point: any one of a network of conductors to which said assembly belongs; if we assume that the current in the shunt is not zero, we know that it is constant, whatever the impedance of the circuit of use, when the considered inductance and capacitance are matched at resonance on the frequency of the. Power source.

   In what follows, the expression "assembly belonging by its form to the constant voltage-constant current type" applies to assemblies corresponding to the definition above, but in which the resonance condition is not satisfied, the current in the operating circuit is not constant.



  The object of the invention is the application of these assemblies to the operating power supply of low voltage electric discharge tubes provided with thermo-emissive electrodes heated by the discharge itself, by firing from a source of alternating current supplying a low voltage of constant amplitude, for example a usual low-voltage distribution source, it makes it possible to use in the user circuit only voltages not exceeding the limits authorized by the regulations for low voltage installations.

   Without reducing the service life of the tube used, it can achieve a minimum bulk and give rise to a very low energy expenditure in all of the power supply units, at a high power factor at the terminals of the source and to a high operating stability with regard to both voltage variations across the source and the tube, (peak, deformations tending to occur in the form of the current flowing through the tube under the effect of periodic discharges of the capacitor during operation.



  In accordance with the invention, the tube being arranged in series with an inductance coil in the circuit of use, it must be satisfied simultaneously with the following conditions: a) the impedance of said coil is such that it would be sufficient to stabilize the tube at its operating current, if the assembly formed by the tube and the coil were mounted directly to the terminals of a constant voltage distribution, of the same frequency as the supply current, the constant voltage , the value of which is that necessary to ensure operation of the tube under these conditions, being, on the other hand, less than twice the voltage of the tube in operating regime;

    b) the voltage across the user circuit for zero current in this circuit is greater than the tube ignition voltage, but less than three times the voltage across the distribution source; c) the circuit terminating at the terminals of the distribution source includes an automatic current cut-off device (fuse or circuit breaker relay) set so as to come into action for zero current in the user circuit, but on the other hand, so as not to prevent the realization of ignition.



  The impedance as defined above makes it possible to avoid the rapid deterioration of the electrodes either during the priming of the tube or during its operation; it has a much higher value than that which could be advantageous to use for the regular operation of a cold electrode tube. It is remarkable; to note that this impedance value is independent of the constitution of the power supply assembly and of the value of the elements thereof, although these elements intervene for the stabilization of the tube.

      Stabilization with the constant voltage distribution envisaged in a) must be considered as ensured when at an: accidental variation of <B> 10% </B> in the constant voltage corresponds a variation between 30 and 18% of the current in the tube. In the case of the invention; given the presence of the elements of the power supply assembly, the stabilization obtained for the entire device will obviously be even better.

      As for the voltage at the terminals of the utilization circuit for a zero current in this circuit, it is obtained by a suitable dimensioning of the elements of the assembly which, on the other hand, must have the appropriate values so that in operation the tube is traversed by a normal regime current.

   This dimensioning can be determined, outside the experimental method, at least as a first approximation, by applying known mathematical formulas relating to the assembly considered, in which it is expressed that the reactances of said elements satisfy the two preceding conditions, this, also taking into account the value obtained for the reactance of the coil in series with the tube by applying rule a) above.



  The low value chosen for the voltage at the terminals of the user circuit corresponding to a zero current in this circuit allows, while avoiding the production of a dangerous overvoltage at the terminals of the latter, if the tube is taken out of use, to reduce the size of the elements of the power supply assembly, this effect is further accentuated by the arrangement of the cut-off device provided, which makes it possible to size these elements only to the extent necessary to withstand the passage of a current equal to that which passes through them at the time of ignition,

   while the tube is being put into operation. It has in fact been recognized that the duration of the ignition is sufficiently reduced to thus make it possible to obtain a very small footprint compared to that which would be necessary in the absence of the breaking device, if said elements had been chosen to withstand the current which would flow through them in the event of the tube being taken out of service.



  The automatic current cut-off device used may be a delayed-action fuse, set to come into action after the expiration of the time required for the tube to be put into operation, if the tube has not been blown. does not take place. This fuse is, for example, constituted by an electric heating winding, which can be of a metal whose resistance increases sharply with temperature, surrounding a mass of fusible alloy, for example Lipowita alloy (26.3% lead , 13,, 3% tin, 50% bismuth, 10% cadmium, melting temperature <B> 70 '</B> C), with which it is found in, series,

   the fuse terminating in a spring under tension, one of the ends of which is embedded in the fusible mass. But in many cases, as has been recognized, it suffices to use an instantaneous current automatic cut-off device, for example an ordinary fuse, this is the case when the difference between the call current at the distribution source corresponding to zero current in the user circuit and that corresponding to the priming period is made sufficient to allow the tube to be primed without actuation of the cut-off member.

   However, this difference can be determined by a suitable choice of data intervening in the device (voltage at the terminals of the distribution circuit, starting voltage and characteristic of the tube); in fact, it is all the greater the greater the ratio of the starting voltage to the voltage at the terminals of the tube and the ratios of the current in the supply assembly for a zero current in the circuit. operating current, operating current, on the one hand, and priming current, on the other hand.

   Preferably, the coil in series with the tube is dimensioned in such a way that the induction produced by the passage of the starting current in this coil is made sufficiently low to make it possible to avoid saturation thereof by the latter. instantaneous current peaks resulting from sudden discharges of the capacitor during ignition; this induction is, for example, chosen from the order of 6000 to 7500 gauss.

     The appended figure provides, by way of non-limiting example, an embodiment of the device according to the invention; in this fi gure, <I> A, B </I> designate the terminals of the constant voltage distribution source, <I> C, D, </I> those of the user circuit, 1 and 3 are the inductors, 2 and 4 the capacities of the power supply assembly, these elements being respectively equal to one another; the bridge assembly thus produced is one of the assemblies designed for the transformation of a constant voltage distribution into a constant current distribution, 5 is the inductance coil in series with the glow discharge tube 6; 7 represents a fuse.

   Inductance 5 being chosen as indicated above, the elements of the assembly are dimensioned, taking into account the stated conditions, so as to ensure a sufficient voltage for the initiation of the tube and a current intensity in operation equal to the regime intensity of the latter.

 

Claims (1)

REVENDICATION Dispositif pour l'amorçage et l'alimenta tion en fonctionnement d'un tube à décharge électrique muni d'électrodes thermo-émissives chauffées par la décharge elle-même au moyen d'une source de courant alternatif à basse tension d'amplitude constante com portant un montage appartenant par sa forme au type tension constante-intensité constante, avec addition, dans le circuit d'utilisation du- dit montage, d'une bobine d'inductance en série avec le tube, caractérisé en: ce qu'il ré pond simultanément aux conditions suivantes: CLAIM Device for starting and supplying in operation an electric discharge tube provided with thermo-emissive electrodes heated by the discharge itself by means of a source of alternating current at low voltage of constant amplitude com bearing an assembly belonging by its form to the constant voltage-constant current type, with the addition, in the circuit of use of said assembly, of an inductance coil in series with the tube, characterized in: that it simultaneously responds to the following conditions: a) l'impédance de ladite bobine est telle qu'elle serait suffisante pour stabiliser le tube à son intensité de fonctionnement, si l'ensemble formé par le tube et la bobine était monté directement aux bornes d'une dis tribution à tension constante de même fré quence que le courant d'alimentation, la ten sion constante, dont la valeur est celle néces saire pour assurer le fonctionnement du tube dans ces conditions étant, d'autre part, infé rieure à deux fois la tension du tube en ré gime de fonctionnement; b) la tension aux bornes du circuit d'uti lisation pour un courant nul dans ce circuit est supérieure à la tension d'allumage du tube, mais inférieure à trois fois la tension aux bornes de la source de distribution; a) the impedance of said coil is such that it would be sufficient to stabilize the tube at its operating current, if the assembly formed by the tube and the coil were mounted directly to the terminals of a constant voltage distribution of same frequency as the supply current, the constant voltage, the value of which is that necessary to ensure the operation of the tube under these conditions being, on the other hand, less than twice the voltage of the tube in regime Operating; b) the voltage across the user circuit for zero current in this circuit is greater than the tube ignition voltage, but less than three times the voltage across the distribution source; c) le circuit aboutissant aux bornes de la source de distribution comporte un organe de coupure automatique du courant réglé de façon à entrer en action pour une intensité de courant nulle dans le circuit d'utilisation, mais, d'autre part, de façon à ne pas empê cher la réalisation de l'allumage. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Dispositif suivant la revendication, ca ractérisé en ce que la bobine d'inductance est dimensionnée de telle façon que l'induction produite par le passage du courant d'amor çage dans cette bobine est rendue suffisam ment faible pour permettre d'éviter la satu ration de celle-ci par les pointes de courant instantanées résultant de décharges brusques du condensateur. 2. c) the circuit ending at the terminals of the distribution source comprises an automatic current cut-off device set so as to come into action for zero current intensity in the user circuit, but, on the other hand, so as to do not prevent the realization of ignition. SUB-CLAIMS: 1. Device according to claim, characterized in that the inductance coil is dimensioned such that the induction produced by the passage of the starting current in this coil is made sufficiently low to allow to avoid saturation of the latter by instantaneous current peaks resulting from sudden discharges of the capacitor. 2. Dispositif suivant la revendication, ca ractérisé en ce que l'écart entre l'appel de courant à la source de distribution corres pondant à un courant nul dans le circuit d'utilisation, et l'appel de courant correspon dant à la période d'amorçage étant rendu suf fisamment grand, ledit organe de coupure est un fusible ordinaire. Device according to Claim, characterized in that the difference between the current inrush at the distribution source corresponding to zero current in the user circuit, and the current inrush corresponding to the period of ignition being made sufficiently large, said breaking device is an ordinary fuse.
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