Dispositif d'amorçage d'arc pour appareils électriques à vapeur -de mercure. La mise en marche des appareils à va peur de mercure possédant un dispositif d'a morçage suivant l'invention, tels que les re dresseurs qui seront décrits ci-dessous à titre d'exemples, s'effectue suivant le processus connu qui consiste à amorcer momentanément un arc entre le mercure de la cathode et une électrode auxiliaire. Les actions mécaniques nécessaires pour amener au contact l'électrode auxiliaire avec le mercure et pour interrompre ensuite ce contact, sont dans ce cas obtenues à l'aide d'un organe à lame bimétallique, du genre de ceux qu'on emploie dans des ther mostats bien connus.
Ledit .organe peut être constitué d'un simple élément bimétallique, ou de plusieurs éléments bimétalliques de constituants diffé rents, les uns et les autres étant dimension- nés, groupés et fixés de façon à obtenir les effets mécaniques utiles; ces actions mécani ques pourront être soit lentes, soit brusques, des actions -brusques pouvant être obtenues par des éléments bimétalliques convenable ment incurvés et encastrés.
L'invention s'applique à tous les appareils qui L. lisent l'arc à vapeur de mercure ; le montage électrique de l'électrode . auxiliaire dans le circuit d'amorçage pourra être réalisé de différentes façons suivant les cas envisagés. Au dessin annexé La fig. 1 représente, comme exemple de l'application de l'invention, un dispositif d'a morçage pour redresseur à ampoule de verre, utilisant un seul élément bimétallique chauffé par un courant qui le traverse; La fig. 2 représente schématiquement un redresseur pourvu d'un dispositif suivant l'in vention, dont le circuit d'amorcage est amé nagé d'une autre manière;
La fig. 3 représente schématiquement un dispositif suivant l'invention, permettant le contrôle à distance du redresseur auquel il est appliqué; Les fig. 4, 5 et 6 indiquent les différentes positions d'un organe à lame bimétallique en deux parties; pendant l'amorcage.
En se référant à la fig. 1, on voit que l'élec trode auxiliaire a en graphite est fixée à l'extré mité libre b d'un élément bimétallique ou bi- lame c dont l'autre extrémité d est encastrée de façon convenable dans l'enveloppe en verre de l'ampoule et sert de prise de courant;
l'électrode a solidaire mécaniquement du bi- lame est isolée électriquement de ce dernier à l'aide de la pièce isolante e et est reliée électriquement par une connexion souple f à une prise de courant g; l'extrémité libre du bilame b est reliée électriquement, en perma nence, au mercure de la cathode i par l'élec trode h ; à l'état de repos de l'appareil l'é lectrode a plonge légèrement dans le mercure de la cathode principale i;
nous avons indiqué q u 'il suff i sait, pour amorcer l'arc principal utile, de créer un arc local cri séparant les électrodes a et i ; le circuit électrique réalisé étant celui figuré en traits interrompus sur la fig. 1, f# étant une résistance convenablement choisie.
Si nous appliquons une force électro motrice appropriée entre les points 1c et<I>1,</I> l'énergie dissipée par effet ,roule dans l'élé ment bimétallique utilisé comme conducteur dans le circuit électrique<I>1 r d</I> c <I>b</I> h <I>i k</I> va produire la déformation de cet élément, le point<I>b</I> venant en<I>B</I> et le bilame prenant l'aspect figuré en traits mixtes. L'électrode a solidaire de l'extrémité B du bilame et qui fermait le circuit d'amorçage<I>1 a</I> g <I>f a i k</I> quitte ainsi le mercure et amorce un arc à la sui-face du mercure, le mouvement se con tinue jusqu'à ce que l'arc se rompe et coupe le circuit d'amorçage.
Si, à ce moment, l'arc principal s'est amorcé, c'est-à-dire que le re dresseur- est en fonctionnement, un dispositif convenable, non montré au dessin, supprime la force électromotrice appliquée entre<I>k</I> et<I>l;</I> le.bilame se refroidissant, les électrodes re viennent à l'état de repos et sont prêtes pour un nouvel amorçage.
Lorsque l'électrode a a quitté le mercure et rompu l'arc auxiliairé et le circuit d'amor çage, si l'arc principal rie s'est pas amorcé, le relais à manque de courant 33a, inséré dans le circuit d'amorçage et pourvu de moyens qui n'en permettent le fonctionnement qu'aussi longtemps que la force électromotrice est ap pliquée entre k et 1, fonctionne et coupe le circuit de chauffage de l'élément bimétallique; celui-ci revient à sa position initiale; le foirc- tionnement précédent se reproduit à nouveau jusqu'à ce que l'arc principal soit amorcé.
Plus simplement l'électrode auxiliaire petit être fixée directement à l'extrémité de l'élé ment bimétallique, celui-ci servant seul de conducteur dans un unique circuit (amorçage) et la mise en route du redresseur s'effectuant suivant le processus indiqué ci-dessus, sans l'aide de relais auxiliaire.
On a représenté, à titre d'exemple, dans la fig. 2, un mode de réalisation de cette com binaison, supposée adaptée à un redresseur à ampoule en verre, redressant les deux al ternances d'un courant alternatif monophasé. L'électrode auxiliaire a est fixée à l'extrémité libre d'un élément bimétallique c dont l'autre extrémité d fixe est solidaire de la tige mé tallique o encastrée dans le verre de l'am poule et formant prise de courant ;
au repos les positions de ces différents éléments sont telles que l'électrode a plonge dans le mer cure de la cathode i. Dans l'exemple figuré, on applique entre la tige o et la cathode i une force électromotrice alternative à l'aide d'un enroulement axiliaire <I>k l</I> du transforma teur principal.
Outre le circuit principal .d'a morçage ainsi constitué, le montage du cir cuit principal du redresseur compas nd, ainsi qu'il est connu, le secondaire p j du trans formateur principal, débitant à travers l'am poule, à l'aide des anodes t, un courant re dressé dans le circuit d'utilisation<I>ii,</I> v et dont le primaire x, y est alimenté par la source d'énergie alternative s.
Dans ces conditions, l'appareil étant au repos, si l'on alimente le primaire j@ y du transformateur principal, la force électromo trice appliquée par l'enroulement<I>k 1</I> au cir cuit d'amorçage provoque par l'effet Joule l'échauffement et par suite la déformation de l'élément bimétallique disposé de façon que l'électrode a. qui en est solidaire quitte le mercure et amorce un arc momentané par rupture du circuit précédent. Le refroidisse ment consécutif de l'élément bimétallique ra mène l'électrode a au contact du mercure et les phénomènes précédents se reproduisent jusqu'à ce que l'arc principal soit amorcé; ce qui se produit généralement à la première rupture du circuit d'amorçage.
L'arc princi- pal étant amorcé, provoque dans le bilame un échauffement déterminant une déformation permanente de ce dernier; le circuit d'amor çage reste alors ouvert tant que subsiste l'arc principal. Si pour une cause quelconque l'arc principal s'arrête, l'élément bimétallique se refroidit et ramène l'électrode à sa position initiale en vue d'un nouvel amorçage.
Il y a intérêt à ce que l'allumage du re dresseur soit aussi rapide que possible, qu'il s'agisse d'un premier allumage ou d'un allu mage après extinction fortuite. Il faut pour cela a) que le bilame s'échauffe rapidement de manière à séparer rapidement du mercure l'électrode d'amorçage ; le bilame devrait donc avoir une épaisseur faible ; b) que, aussitôt l'arc principal éteint, le bilame ramène l'électrode d'allumage au cou- tact du mercure.
Ces deux conditions sont difficilement compatibles, car un bilame d'épaisseur faible imprime à l'électrode fixée sur lui de grands déplacements, et il faut à celle-ci un temps appréciable pour venir rejoindre la surface du mercure en cas d'extinction de l'arc principal, ce qui est contraire au but cherché.
Pour résoudre cette difficulté, on peut constituer l'organe à lame bimétallique en deux parties, de propriétés différentes, et disposées en sens inverse (fig. 4). L'une b est mince et tend en s'échauffant à relever l'électrode a, l'autre e est épaisse et tend au contraire en s'échauffant à ramener l'ensemble vers le mer cure. Au moment où le courant est établi dans le bilame, la partie b s'échauffe rapide ment et sépare l'électrode du mercure (fig. 5) puis la partie e s'échauffe lentement et ra mène l'électrode a au voisinage du mercure (fig. 6) de manière qu'elle puisse s'y retrouver plongée rapidement en cas d'extinction for tuite de l'ampoule.
Le processus d'amorçage décrit ci-dessus utilise l'échauffement permanent provoqué par l'arc principal ; il est clair que l'échauffement et la déformation permanente de l'élément bimétallique, nécessaires pour maintenir le circuit d'amorçage ouvert, peuvent être pro voqués par l'arc d'entretien dans le cas où le redresseur possède un circuit d'entre tien, ou simultanément par l'arc principal et par l'arc d'entretien.
L'électrode auxiliaire pourra également être utilisée successivement comme électrode d'amorçage, puis comme électrode d'entretien. Dans ce cas, la déformation permanente de l'élément bimétallique sera assurée à la fois par le courant d'entretien qui le traverse et par l'échauffement résultant de l'arc d'entre tien. Dans tous les cas, il conviendra d'as surer la protection du circuit d'amorçage contre les surintensités possibles par l'insertion dans ce circuit d'un dispositif protecteur courant (fusible, limiteur, etc.).
Dans un redresseur muni d'un dispositif dont l'organe à lame bimétallique est disposé clans le circuit d'amorçage, l'énergie électrique nécessaire pour l'alimentation de ce circuit peut être fournie par la source alimentant le redresseur au moyen d'un enroulement auxiliaire du transformateur principal comme montré ci-dessus, ou d'un transformateur auxi liaire indépendant, ou d'une combinaison de ces deux moyens.
-Pour un dimensionnement convenable de l'organe à lame bimétallique et de l'électrode auxiliaire, il est possible, eu faisant varier la force électromotrice appli quée, de régler à volonté, d'une part, la vi tesse de séparation de l'électrode auxiliaire et du mercure de la cathode, c'est-à-dire la durée de l'arc auxiliaire, d'autre part, l'inter valle de temps qui s'écoule entre la mise sous tension des divers enroulements du ou des transformateurs utilisés et l'amorçage du pre mier arc auxiliaire et de l'arc principal. On pourra aussi donner au circuit d'amorçage une réactance convenablement choisie, qui inter vient en particulier pour modifier l'énergie et la durée de l'arc auxiliaire.
Le choix des élé ments précédents devra se faire en tenant compte du temps que l'ensemble : électrode auxiliaire, organe à lame bimétallique, met à se refroidir et qui s'écoule par suite entre l'extinction de l'arc principal et l'instant cil l'électrode auxiliaire revient au contact de la cathode pour permettre le réamorçage de l'arc principal ; enfin il y aura lieu de faire en sorte que les déplacements de la tache ca thodique de l'arc principal rie puissent pas produire d'effets nuisibles sur l'ensemble: élec trode, bilame.
1létat du circuit d'amorçage caractérisant tr chaque instant la phase du fonctionnement du redresseur, ce circuit peut être utilisé pour le contrôle de cette phase. La fig. 3 repré sente, à titre d'exemple, un dispositif per mettant le contrôle à distance par lampe té moin du fonctionnement du redresseur mono phasé de la fig. 2.
Le bobinage z d'un relais à deux positions est inséré dans le circuit d'amorçage o 7c <I>l i,</I> le circuit de la lampe témoin<B>tu</B> étant alimenté par la source prin cipale s et comprenant utile résistance y- dort- nain, lorsqu'elle est en circuit, un éclat cou venablement réduit et bien caractéristique à la lampe.
Dans ces conditions, on voit inr- rnédiaternent que la lampe aura un éclat ré duit ou intermittent à l'amorçage, un éclat normal lorsque l'arc principal sera amorcé, et sera éteinte en cas de désamorçage par man que de courant; le contrôle optique du fonc tionnement de ce redresseur sera donc obtenu simplement par le circuit d'amorçage.