Installation comprenant une machine électrostatique et un dispositif pour en stabiliser la tension de sortie On connaît des dispositifs de régulation pour machine électrostatique, dans lesquels la tension fournie par un dispositif engendrant le courant d'ex citation est asservie à la tension que maintient la machine aux bornes du circuit de débit.
On connaît d'autre part des dispositifs de régula tion pour machine électrostatique, dans lesquels un tube électronique, jouant le rôle de résistance va riable, permet d'asservir à la tension que fournit la machine le courant débité par les ioniseurs de charge.
La présente invention a pour objet une installa tion comprenant une machine électrostatique et un dispositif pour en stabiliser la tension de sortie, la machine électrostatique comprenant un rotor isolant, au moins une paire d'inducteurs disposés au voisi nage immédiat d'une face du rotor, au moins une paire d'ioniseurs disposés au voisinage immédiat de l'autre face du rotor, et opposés aux inducteurs, la dite installation comprenant une source de tension d'excitation agencée de manière à appliquer une dif férence de potentiel entre l'un des inducteurs et l'io- niseur correspondant,
caractérisée en ce que le dis positif destiné à stabiliser la tension de sortie de la machine électrostatique comprend des moyens pour prélever une partie de la tension fournie par la ma chine, pour la commande d'au moins un tube élec tronique disposé en série dans le circuit de sortie de la machine, de façon à faire varier la tension en tre l'un des inducteurs et l'ioniseur correspondant en fonction inverse des variations de la tension de sortie, un condensateur destiné à assurer la stabilité étant en outre disposé de façon à pouvoir fournir des impulsions de courant dans le cas de variations ra- pides de l'impédance de la charge alimentée par la machine.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 représente le schéma d'une installation comprenant un dispositif pour stabiliser la tension de sortie d'une machine électrostatique dont le poten tiel de la borne reliée à l'ioniseur de débit est négatif.
La fig. 2 représente le schéma d'une installation comprenant un dispositif pour stabiliser la tension de sortie d'une machine électrostatique dont le po tentiel de la borne reliée à l'ioniseur de débit est positif. L'installation représentée à la fig. 1 comprend une machine électrostatique à transporteur isolant G, schématiquement représentée, comportant un rotor cylindrique 1 en matière isolante, un inducteur de charge 2, un ioniseur de charge 3, un inducteur de débit 4 et un ioniseur de débit 5.
L'inducteur de charge 2 est relié à la borne positive d'un généra teur quelconque de haute tension continue 6, ca pable de fournir la tension d'excitation nécessaire. L'ioniseur de charge 3 est relié à la borne 12 par l'intermédiaire d'une triode 7, capable de supporter une tension anodique élevée. Une fraction de la dif férence de potentiel entre les bornes 12 et 11, cette dernière étant négative par rapport à la borne 12, est prélevée au moyen d'un diviseur 15, comparée à un étalon de tension 9, amplifiée par un amplifi cateur 8 et appliquée à la grille de la -triode 7.
Un condensateur 10 est monté entre l'ioniseur de charge 3 et l'ioniseur de débit 5 de la machine G. Des con densateurs 13 et 14 peuvent être montés en parallèle avec le diviseur 15, entre la borne 11 et le point de prélèvement 18, et entre ce point et la borne 12, pour des raisons qui seront indiquées plus loin.
L'amplificateur 8 doit avoir une bande passante de zéro à quelques centaines de périodes par seconde, et, de préférence, ne doit pas introduire dans cette zone de déphasage important ; il peut être constitué, par exemple, par deux ou plusieurs tubes en série.
Le fonctionnement est le suivant: le générateur d'excitation 6 porte l'inducteur de charge 2 à un po tentiel constant par rapport à la borne 12. Si le cou rant que débite la machine à travers le récepteur 17 a tendance à diminuer, la tension de sortie de la machine va avoir tendance à augmenter. La tension de polarisation de la grille de la triode va également augmenter. Il en résultera donc une réduction du courant passant par l'ioniseur de charge 3.
En fin de compte, la tension d'excitation de la machine c'est-à-dire la différence de potentiel entre l'induc teur de charge 2 et l'ioniseur de charge 3 va dimi nuer, entraînant une diminution du débit de la ma chine.
Le condensateur 10 assure la stabilité de la ma chine et peut fournir des impulsions de courant dans le cas de variations rapides de l'impédance du récep teur 17. En effet, en supposant, par exemple, que le potentiel de la borne 11 est de 50 kV et celui de l'ioniseur de charge 3, 15 kV, le condensateur 10 est chargé sous une différence de potentiel de 65 kV.
Si l'impédance du récepteur 17 décroît, la diffé rence de potentiel entre les bornes 11 et 12 va bais ser, par exemple, à 49 kV, et le potentiel de l'ioni- seur de charge 3 va baisser, par exemple, à 5 kV. Dans ces conditions, le condensateur 10 de capacité C, aura à ses bornes une différence de potentiel de 54 kV, après avoir perdu une charge Q égale à Q = C - (65 - 54) Coulombs.
Il aura donc fourni instantanément une impulsion que la machine au rait apportée avec un retard inhérent à son fonction nement. D'autre part, il peut arriver que la machine ne puisse pas par elle-même fournir une impulsion d'amplitude suffisante.
Les condensateurs 13 et 14 ne sont pas indis pensables, mais peuvent permettre de compenser les distorsions dues aùx amplificateurs ou d'avoir une réponse variable suivant les fréquences. En augmen tant, par exemple, la capacité du condensateur 13, on accentue la réponse aux fréquences élevées, ce qui améliore encore la fourniture d'impulsions brè ves.
Le montage que représente la fig. 2 concerne le cas où la tension de la borne 11 est positive par rap port à la borne 12. La triode 7 est montée entre l'io- niseur de débit 5 et la borne 11 ; l'inducteur de dé bit 4 est relié, non pas à l'ioniseur de débit 5, com me dans le montage décrit sur la fig. 1, mais à la borne 11. L'ioniseur de charge 3 est relié à la borne 12.
L'inducteur de charge 2 est relié à la borne négative d'un générateur quelconque de haute ten sion continue 16. La grille de la triode 7 est reliée, comme dans la fig. 1, à un point du diviseur de ten sion 15 par l'intermédiaire de l'amplificateur 8 et de l'étalon de tension 9. Dans ces conditions, la triode 7 agit sur la différence de potentiel entre l'in ducteur de débit 4 et l'ioniseur de débit 5, provo quant ainsi des variations d'intensité du courant que débite cet ioniseur.
Le fonctionnement est le suivant : si le courant débité dans la charge 17 a tendance à diminuer, le potentiel de la borne 11, c'est-à-dire la tension de sortie de la machine, a tendance à augmenter. Si l'amplificateur 8 et l'étalon de tension 9 sont choisis de façon que la tension de la grille de la triode 7 devienne alors plus positive par rapport à la ten sion de la borne 11, le courant à travers la triode augmente et la tension entre sa cathode et son anode diminue, ce qui réduit la différence de potentiel en tre inducteur et ioniseur de débit, entraînant une di minution de débit de la machine.
Le condensateur 10, monté entre l'ioniseur de débit et l'ioniseur de charge assure la stabilité et peut fournir des impulsions. Les condensateurs 13 et 14 jouent le même rôle que dans le cas de la fig. 1. On peut naturellement apporter de nombreuses modifications aux schémas fonctionnels des fig. 1 et 2. La chaîne de résistances constituant le diviseur de tension 15 pourrait notamment être remplacée par un dispositif rotatif électrostatique à influence. Un tel dispositif permet, en effet d'obtenir, dans le cir cuit de réglage, un courant proportionnel à la va leur de la tension mesurée.
Selon une variante avan tageuse, l'amplificateur 8 peut être prévu pour at taquer la triode 7 par la cathode, la grille de la triode étant alors reliée à une borne de la machine, soit à la borne de haute tension, soit à la borne de masse. L'amplificateur pourrait notamment être constitué par une pentode dont l'anode est reliée à la cathode de la triode. La pentode et la triode sont alors bran chées en série l'une avec l'autre.
Le demandeur a déjà réalisé plusieurs montages tels que ceux qui viennent d'être décrits. Un de ces montages, correspondant au schéma de la fig. 1, avait les caractéristiques suivantes : la machine élec trostatique était d'un des types décrits dans le bre vet suisse No 317644. Les dimensions du rotor étaient les suivantes - longueur: 18 cm - diamètre : 15 cm La tension et le débit maximum étaient respec tivement de 150 kV et 2 mA.
Le générateur d'excitation était du type redres seur à cascade fournissant 30 kV.
La triode était du type TH-100, pouvant sup porter une tension directe de 20 kV.
L'amplificateur à courant continu 8 était cons titué par la triode TH-100 et une pentode, en série. L'étalon de tension 9 était constitué par une pile de 90 volts. . Le condensateur 10 avait une capacité de 5000 pF, et était susceptible de résister à une ten sion de 200 kV.
Le diviseur était constitué par une chaîne de résistances, haute tension, de 3000 MQ.
Les condensateurs 13 et 14 avaient des capacités respectives de 50 et 200 pF.
Dans ces conditions, les variations de la tension fournie par la machine étaient de 20 volts environ, lorsque l'impédance du circuit récepteur restait constante ; la stabilité de la machine était donc as surée à 1/10 000, malgré les variations de tension dues aux variations de vitesse de rotation du rotor, aux perturbations dans l'ionisation créant les char ges électriques transportées par le rotor, aux petites décharges locales parasites, etc. Les variations étaient de 500 volts environ, en cas de brusques variations de l'impédance du circuit récepteur, ce qui corres pond à une stabilité assurée à 1/300 près.