Procédé pour l'amorçage et l'alimentation de deux appareils à décharge électrique. La présente invention et relative à un pro cédé pour l'amorçage et l'alimentation, à par tir d'une même source de courant alternatif, de deux appareils à décharge électrique à élec trodes chauffées pour l'amorçage, les deux appareils à déeharge étant alimentés par la source de courant par L'intermédiaire d'organes de stabilisation constitués, pour l'un, par une réactance et, pour l'autre, par une réactance et un. condensateur en série, l'impédance du condensateur étant.
supérieure en valeur abso lue à celle de la seconde réactance à la fré quence de la source de courant, l'alimentation des deux appareils par la source de courant s'effectuant, éventuellement, par l'intermé diaire d'un transformateur commun ou d'un transformateur par appareil. L'une ou l'autre des réactances, ou les deux, peuvent être cons tituées, an moins en partie, par la réactance de fuite d'un transformateur.
Il est connu de chauffer les électrodes d'un appareil à décharge en vue de son amorçage en connectant l'une à l'autre, par l'intermé diaire d'un interrupteur, celles des extrémités de ces électrodes qui ne sont pas reliées à la source (le courant; ].'ouverture de l'interrup teur, qui fait cesser le chauffage, est cause que la. tension entre les électrodes devient égale à la tension à vide du dispositif d'ali mentation et, de plus, elle produit une brève surtension de rupture, ce qui provoque l'amor çage.
Ce procédé a 'comme inconvénients que l'amorçage ne se produit qu'au bout du temps nécessaire au chauffage des électrodes et aux mouvements de l'interrupteur, qu'il nécessite un artifice pour obtenir une intensité suffi sante du courant de chauffage lorsque l'appa reil est stabilisé par réactance et capacité en série, et, de plus, il fatigue un peu les électro des par suite de la, surtension de rupture.
Le procédé selon l'invention, au contraire, permet d'obtenir un amorçage quasi-instan- tané et peut. fournir d'une façon très simple le courant de chauffage de l'intensité désirée, sans fatiguer les électrodes. Il est caractérisé en ce que les électrodes des deux appareils à décharge sont chauffées pour l'amorçage et pendant. le fonctionnement, le courant de chauffage étant fourni par deux transforma teurs, dits transformateurs de chauffages>, un par appareil à décharge. Chaque transfor mateur comporte un primaire alimenté par la source de courant par L'intermédiaire de l'or gane de stabilisation de l'appareil correspon dant et, éventuellement, du transformateur interposé entre l'appareil et la source.
L'impé dance de ce primaire est suffisamment forte pour que le courant dans ce primaire avant l'amorçage de la décharge dans l'appareil cor respondant soit inférieur au courant de dé- charge en régime dans cet appareil. Chaque transformateur de chauffage comporte deux secondaires, un par électrode, dont l'un est connecté par l'une de ses extrémités à l'une des extrémités du primaire de ce transforma teur et par l'autre extrémité à l'une des extré mités de l'une des électrodes de l'appareil à, décharge correspondant, l'autre extrémité de cette électrode étant connectée en un point. de ce secondaire, par exemple au point commun. à.
ce secondaire et à ce primaire, ou à une prise sur ce secondaire entre ce point commun et l'autre extrémité de ce secondaire, 1-'autre secondaire de ce même transformateur étant. connecté par l'une de ses extrémités à l'autre extrémité du primaire du transformateur, et par son autre extrémité à l'une des extrémi tés de l'autre électrode de l'appareil à.
dé charge correspondant, l'autre extrémité de cette électrode étant connectée en lin point de ce secondaire, par exemple au point commun à ce secondaire et à ce primaire, ou à une prise sur ce secondaire, entre ce point commun et l'autre extrémité de ce même secondaire, le sens d'enroulement de chaque secondaire étant celui qui donne à celle des deux extrémités de l'électrode correspondante qui est la plus éloi- -née du-primaire tune différence de potentiel avec l'autre électrode plus forte que celle de l'autre extrémité.
Selon une variante du procédé ci-dessus, on munit chaque appareil à décharge d'au moins une surface conductrice en contact avec son enveloppe et. connectée à l'une de ses élec trodes, éventuellement par l'intermédiaire d'une impédance.
Le procédé selon l'invention permet. d'ob tenir un produit industriel nouveau, constitué par un ensemble de deux appareils à décharge présentant simultanément, ce qui n'a pas en core été réalisé jusqu'ici, les avantages ci- dessous effet stroboscopique négligeable; facteur de puissance voisin de 1; allumage pratiquement instantané et sans battements; disparition presque totale des taches noires au voisinage des électrodes; très grand nombre d'allumages possibles; accroissement de la durée de l'appareil; allumage possible par temps relativement froid; pertes plus faibles qu'avee les dispositifs usuels d'alimentation permettant un allumage.
instantané.
Les figures ci-jointes représentent, schéma tiquement et. à, titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes de réalisation de l'invention.
Sur les diverses figures, les éléments qui jouent le même rôle portent le même numéro de repère.
La fig. 1 représente un premier exemple d'exécution.
Les fig. 2, 3, 4- représentent des appareils à décharge avec ou sans une surface conduc trice en contact avec leur enveloppe.
Les fig. 5 et 6 représentent d'autres exem ples d'exécution. Sur chacune de ces fig. 5 et 6, les appareils à décharge sont du type représenté sur la fig. 4 et ne comportent donc pas de surface conductrice en. contact. avec leur enveloppe, mais ils pourraient être munis d'une telle surface conductrice comme les appareils représentés sur les fig. 2 ou 3, ou encore comporter une telle surface connectée à une électrode comme sur la fi;.. 1, sans que le reste du schéma. du circuit doive être mo difié.
Sur la fi-. 1, une source de courant alter natif 1, 2 alimente les extrémités 31, 32 des électrodes d'un premier appareil à. décharge 3, en l'espèce une lampe fluorescente à. atmo sphère de gaz rares et de mercure et à élec trodes préchauffables; cette alimentation est effectuée par l'intermédiaire d'un autotrans formateur à fuites dont la réactance propre stabilise la décharge dans la lampe 3. Le pri maire de cet autotransformateur comporte deux bobines 8, 5, montées en série; le secon daire est constitué par les bobines 5, 8, 7, 6, également montées en série.
La même source 1., 2 alimente également les extrémités 41, 42, des électrodes d'une autre lampe fluorescente 4 analogue à. la lampe 3; cette alimentation est effectuée par l'intermédiaire d'un auto transformateur à faibles fuites dont le pri- maire 8, 5 est le même due ci-dessus et dont le secondaire est, constitué par les bobines 5, 8, 9, 10, ce secondaire étant relié à la lampe 4 par la réactance 11 et le condensateur 12 mon tés en série et constituant la réactance et le condensateur stabilisant la décharge dans la lampe 4.
Ainsi qu'il est usuel pour les montages bi- lampes antistroboscopiques, la bobine de réac tance 1.1 présente, à la fréquence de la source 1, 2, une impédance inductive approximative ment, égale à celle de la réactance de fuite du transformateur 5, 8, 6, 7, et à. la moitié de l'impédance capacitive du condensateur 12.
Dans le cas présent, la self-induction de la bobine 11 et la réactance de fuite du transformateur 5, 8, 6, 7 sont chacune de 2 heures (impédance 628 ohms); la capacité du condensateur 12 est de 2,5 microfarads (impédance 1260 ohms).
Un transformateur de chauffage 30 fournit aux électrodes 31, 33 et 32, 31. de la lampe 3 le courant de chauffage convenable pour l'amorçage de cette lampe; il fournit égale ment à ces électrodes un certain courant pen dant le fonctionnement, mais ce dernier cou rant est très inférieur au courant de préchauf fage, on verra plus loin pourquoi. Les extré mités du primaire 37 de ce transformateur sont connectées respectivement aux extrémités 31, 32 des électrodes; ce primaire est donc ali menté par le secondaire du transformateur 5, 8, 7, 6. Le transformateur de chauffage 30 est muni de deux secondaires 35, 36, dont chacun est connecté respectivement à l'électrode 31, 33 ou 32, 34.
Le secondaire 35, étant bobiné dans le sens convenable et ayant une extrémité commune avec le primaire 37, forme, avec celui-ci, un autotransformateur élévateur de tension; il en est de même du secondaire 36. L'extrémité d'électrode 33, non connectée au secondaire 5, 8, 7, 6, présente ainsi, par rap port à l'extrémité 32 de l'autre électrode, une différence de potentiel supérieure à celle four nie par le secondaire 5, 8, 7, 6. On accroît ainsi la tension disponible pour l'amorçage aux bornes de la lampe 3.
Le courant de chauffage après amorçage est faible, parce que la tension aux bornes du primaire 37, étant égale à la tension entre les extrémités 31 et 32, n'est alors plus _ la tension d'amor çage de la lampe 3, mais sa tension de fonc tionnement seulement; le secondaire 35 fournit donc une tension moindre pendant le fonction nement que pendant le préchauffage.
L'autre électrode 32, 34 de la lampe 3- est alimentée en courant de chauffage par un se cond secondaire 36 du transformateur 30 de la même façon que l'électrode 31, 33 par le secondaire 35.
La lampe 3 est munie, sur la paroi exté rieure de son enveloppe, d'un trait conducteur 38,à base de graphite par exemple, connecté à une extrémité de l'une de ses électrodes à. travers une résistance 39 de forte valeur, et représenté en traits interrompus sur la figure.
Le chauffage des électrodes de la lampe 4 est effectué de même par un transformateur de chauffage 40. La lampe 4 est également munie d'un trait conducteur externe connecté de la même manière à l'une de ses électrodes. Il est à. remarquer qu'on n'a pas prévu de réactance supplémentaire à mettre en série avec la réactance 11 et le condensateur 12 pendant le préchauffage et destinée à augmen ter le courant de préchauffage. En effet, le transformateur 40 peut être prévu pour four nir, avant l'amorçage, le courant convenable.
La perte due au chauffage des électrodes pendant le fonctionnement est particulière ment faible lorsque l'atmosphère de la lampe est. constituée, au moins en partie, par des gaz rares à poids atomique élevé comme l'argon, ou mieux le krypton et le xénon. En effet, un gaz rare de poids atomique élevé possède une conductibilité thermique faible et un po tentiel d'ionisation peu élevé. Il en résulte que le préchauffage d'un type donné d'électrode jusqu'à une température déterminée peut être effectué avec un courant moindre que lorsque le gaz est moins dense, et que la tension n6ces- saire aux bornes de l'électrode pour obtenir une décharge entre ses extrémités est d'autant moins élevée que le gaz est plus dense.
On va donner ci-dessous un exemple de réalisation pratique, relatif à l'alimentation de deux lampes fluorescentes de 1 m de long et 30 mm de diamètre à atmosphère d'argon et de mercure, alimentées à partir d'un réseau de courant alternatif à 110 volts, 50 périodes. Les chiffres donnés peuvent, d'ailleurs, varier légèrement lorsqu'on change une lampe pour une autre, du même- type, ou un appareillage d'alimentation pour un autre du même mo dèle.
Dans cet. exemple, chaque lampe, dont l'en veloppe est munie sur sa paroi externe d'un trait de graphite connecté à l'une des électro des par une résistance de 0,1 mégohm envi ron, a une tension de fonctionnement de 120 volts; sa tension d'amorçage par préchauffage sans rupture du circuit de préchauffage est de moins de 200 volts. Cette tension d'amorçage s'élèverait à 235 volts si le trait conducteur n'existait. pas, et à 225 volts si la, lampe, dé munie de trait conducteur, était portée par une réglette métallique mise à la terre.
Pendant le préchauffage; chaque électrode est parcourue par un courant de 0,27 ampère et présente une différence de potentiel de 1.1 volts entre ses extrémités; pendant le fonc tionnement, ces valeurs sont ramenées à 0,185 ampère et 4,5 volts. Le courant de décharge dans la lampe est de 0,25 ampère environ.
Les transformateurs 5, 8, 7, 6 et 5, 8, 9, 10 fournissent chacun une tension à vide de 220 volts, lorsque la tension du réseau est de 110 volts.
Le courant dans le primaire unique des deux transformateurs a une valeur de 0,69 ampère; le réseau fournit 76 voltampères et 75 watts, ce qui correspond à un facteur de puissance très voisin de 1. Chaque lampe con somme, en régime, 29 watts, non compris la puissance correspondant au courant de chauf fage permanent de ses deux électrodes et qui se monte à. 2 X 0,185 X 4,5 = 1,7 watt, ce qui fait que les pertes totales dans l'appareil lage ne ,sont que de 17 watts, y compris la puissance consommée par le chauffage per manent.
Pendant le préchauffage des électrodes, le courant dans le primaire 37 ou 47 de chaque transformateur de chauffage est. de 0,06 am père.
A titre de comparaison, avec les appareil lages usuels pour l'alimentation de deux lam pes de 1 m consommant. chacune environ 30 watts, à partir d'un réseau à 110 volts, les pertes pour l'ensemble des deux lampes sont 12 watts dans le cas d'alimentation par autotranformateur et amorçage par préchauf fage et rupture du courant, de préchauffage par interrupteur à électrode bimétallique et à lueur;
30 watts dans le cas d'alimentation sans préchauffage des électrodes, par autotrans- formateur et amorçage instantané dû à une ten sion à vide de l'autotransformateur suffisam ment élevée, l'amorçage étant facilité par un trait conducteur externe connecté à, une élec trode.
La fig. 2 représente un appareil à. décharge 3, par exemple une lampe fluorescente de 1 in de long, comme dans l'exemple ci-dessus, dont la surface conductrice 38 en contact. avec son enveloppe 50 est connectée, non pas à l'une de ses électrodes 31, 33 ou 32, 34, mais à. une prise de terre 51 ou à une masse con ductrice qui en tient lieu.
La flg. 3 représente un appareil à dé charge qui ne diffère de celui selon la fi,-. 2 qu'en ce que la. surface conductrice 38 n'est connectée à rien. On simplifie ainsi les arri vées de courant à. l'appareil à décharge, irais la tension nécessaire à, son amorçage, toutes choses égales par ailleurs, s'en trouve augmen tée Lui peu plus.
L'appareil à décharge représenté par la fig. 4 ne diffère de ceux selon les fig. 2 et 3 qu'en ce que son enveloppe 50 n'est. en con tact avec aucune surface conductrice. On fa cilite ainsi la, construction de cet appareil et on en améliore l'aspect, mais il faut. lui Iour- nir une tension encore plus élevée pour y amorcer la décharge.
La fig. 5 représente deux appareils à dé charge 3 et 4 et leurs circuits d'amorçage et d'alimentation; ces appareils sont, par exem ple, des lampes fluorescentes et peuvent être de l'un quelconque des types représentés sur les fig: 1, 2, 3, 4. Au-dessous des points 89 et 90 et au-dessus des points 59 et 60, le cir cuit est un circuit normal d'alimentation d'ap pareil à décharge par autotransformateur à fuites magnétiques. Nous ne décrirons en dé tails que le circuit relatif à la lampe 3, car ce circuit diffère pets de celui pour la lampe 4. Le primaire de l'autotransformateur est cons titué par les enroulements .5 et 8, et le secon daire pour la lampe 3 par le primaire et par les enroulements 6 et 7.
Cet autotransforma teur élève la tension de la source de courant alternatif 1, 2 et; de plus, stabilise la décharge dans la lampe 3 par ses fuites magnétiques; il est du même modèle que celui représenté, avec les mêmes chiffres de repère, sur. la fig. 1. L'autotransformateur 5, 6, 7, 8 ali mente, par ses bornes 59 et 60, un autotrans- formateur 61 dit de chauffage . Cet auto- transformateur de chauffage comporte, comme dans le dispositif représenté sur la fig. 1, un primaire, ici indiqué par le repère 58, et deux secondaires.
Ces derniers sont respectivement connectés aux deux électrodes de la lampe 3, d'une part, comme sur la fig. 1, par leur extrémité non reliée au primaire 58, d'autre part, et ceci est nouveau, par une prise 56 ou 57 située entre cette extrémité et celle reliée au primaire. Chaque secondaire comporte ainsi deux enroulements: par exem ple, le secondaire de gauche comprend un premier enroulement 53 qui fournit la ten sion de chauffage de l'électrode<B>31, 33,</B> et un second enroulement 55 qui élève la tension entre cette électrode et l'électrode 32, 34 et contribue ainsi à compenser l'augmentation de tension d'amorçage de la lampe 3; pour le secondaire de droite, les enroulements cor respondants sont désignés par les repères 52 et 54.
Comme dans le dispositif représenté sur la fig. l., les secondaires sont enroulés dans le sens qui donne le maximum de tension entre les extrémités 33 et 34 des électrodes. Le transformateur 61 représenté sur cette figure est symétrique; il pourrait aussi com porter un seul enroulement pour élever la tension, 54 par exemple, le nombre de spires de cet enroulement étant alors double de ce qu'il est dans le cas d'un transformateur sy métrique, et l'enroulement 55 étant supprimé. Un autotransformateur de chauffage 81, cons truit et connecté de façon analogue au trans formateur 61, chauffe les électrodes de la lampe 4 à courant en avance sur la tension et élève la tension disponible pour cette lampe.
On va donner ci-dessous un exemple de réalisation pratique, pour le circuit d'alimen tation de la lampe en retard 3 de la fig. 5; cette lampe ne diffère de celles de l'exemple décrit ci-dessus qu'en ce qui concerne la bande conductrice en contact avec l'enve loppe, cette bande n'existant pas dans le cas présent.
L'autotransformateur 5, 6, 7, 8 n'est pas changé et fournit, lorsque la tension de la source de courant 1,'2 est de 110 volts, une tension à vide de 220 volts. Les 2 X 11 volts de supplément de tension, fournis par les secondaires du transformateur de chauffage, compensent approximativement., dans l'exem ple ci-dessus et dans le présent exemple, la chute de tension du transformateur 5, 6, 7, 8 lors du préchauffage, chute due à la puis sance que ce transformateur débite à ce mo ment.
Dans le cas présent, la lampe fluores cente 3 ne comporte pas de trait conducteur sur sa paroi externe; sa tension moyenne d'amorçage n'est alors plus. 200 volts, mais 235 volts, donc a augmenté de 17,5 0/0. Pour amorcer la nouvelle lampe avec la même cer titude, c'est-à-dire avec des conditions aussi défavorables de tension de la source, de tem pérature, ete., que dans l'exemple ci-dessus, les secondaires 54 et 5.5 doivent fournir les 17,5 % de tension, soit 220 X 17,
5 = 38,5 volts, soit environ 19 volts chacun. Les se condaires 52 et 53 continuent à fournir la même tension de chauffage, soit 11 volts, pen dant le préchauffage. Ces chiffres ne sont d'ailleurs qu'approchés, les tensions néces saires et les tensions obtenues variant avec les lampes, leur emplacement, l'appareillage, etc.
Comme dans l'exemple ci-dessus, le circuit pour la lampe 4 diffère de celui pour la lampe 3 en ce qu'il comporte une self-induc tance 11 et Lin condensateur 12 en série avec le secondaire 5, 8, 9, 10 alimentant la lampe 4; ce secondaire est à couplage serré avec le primaire 5, 8.
La fig. 6 représente schématiquement un circuit d'alimentation en direct;> de deux lampes fluorescentes et des transformateurs de chauffage de celles-ci. On appelle ici ali mentation en direct l'alimentation à partir de la source de courant par l'intermédiaire d'une simple impédance. Cette impédance est la self-inductance 65 pour la lampe 3 et son transformateur 61; pour la lampe 4 et son transformateur 71, cette impédance est cons tituée par l'ensemble de la self-inductance 66, de valeur sensiblement égale (2 henrys) à celle de la self-inductance 65, et du conden sateur 67 de 2,5 microfarads dont l'impédance capacitive est à la fréquence de la source de courant, sensiblement égale au double de l'impédance inductive de la self-inductance 66, montés en série.
La source de courant 1, 2 alimente, à tra vers la self-inductance 65, l'ensemble lampe 3 - transformateur de préchauffage 61, qui est du même type que celui représenté sur la fig. 5. Par exemple, la source de courant est un réseau à 220 volts et, comme pour l'exem ple de la fig. 1, alimente des lampes de 1 m de long; le transformateur 61 a, alors, les mêmes caractéristiques que dans l'exemple numérique ci-dessus.
Le transformateur de chauffage 71 pour la lampe 4 est d'un type un peu différent de celui du transformateur 61, afin de donner un exemple de transformateur de chauffage ne comportant qu'un seul secondaire à rap port de transformation augmenté. Le secon daire 72 de ce transformateur est calculé pour ne fournir que la tension de chauffage, par exemple 11 volts, avant l'amorçage comme dans l'exemple numérique précédent; il est connecté à l'électrode correspondante et au primaire comme sur la fig. 1.
Le secondaire 73, 75, par contre, fournit à la fois la tension de chauffage par son enroulement 73, par exemple 11 volts avant l'amorçage, et le sup- plérnent de tension par son enroulement. 75, par exemple 38 volts, si l'on prend les mêmes valeurs de tensions que pour l'exemple relatif à la fig. 5 ; ce secondaire est. connecté à l'élec trode correspondante et au primaire, comme dans la fi-. 5.
Il va de soi que les transformateurs de chauffage peuvent, et même c'est préfé rable, être du même type pour les deux lam pes: soit du t@-pe représenté en 61, soit du type représenté en 71. De même, le circuit selon la fig. 5 peut comporter deux trans formateurs du type représenté en 71 ou bien un transformateur de chaque type.