RATES

devient bourdonnante et instable, et la lumière devient inutilisable. Il existe donc un point d'impact optimum. Les figures 9 et 30 montrent l’allure du phénomène. Ainsi que l’a montré M. Suquer, l'étude expérimentale permet de délimiter avec précision les zones dans lesquelles les extrémités des deux charbons d'arc peuvent être déplacées pour conserver un fonctionnement stable.

J’ai passé rapidement sur l'influence de l’angle.

En faisant varier l’impact, on peut pour n'importe quel angle compris entre 150 et au moins 450, peut-être même 90°, obtenir une brillance égale.

c. Longueur d'arc. — C’est un facteur secondaire qui peut varier dans d’assez larges limites. Plus l’arc est court, plus le cratère se trouve occulté, mais la limite inférieure est donnée par l’apparition d’une condensation de carbure de terres rares sur la cathode aux bas régimes, et par une gêne mutuelle des vapeurs anodiques et cathodiques aux régimes plus élevés. La limite supérieure est donnée par une trop grande sensibilité aux courants d’air, un amorçage exagéré de l’arc sur les parois du charbon positif par suite de la divergence des filets de la partie cathodique de l’are, et une dépense inutile. d'énergie dans la colonne.

Voici quelques chiffres usuels :

Longueur d'arc

A. (mm).

Gharbons horizontaux ere dre 30 à 75 6 Charbonstenanele ere MEN eue FD 15 à 20 | SAONE 2 Me Rd ES A me 120 FH DRE at ele tete nous nelle tere à citiotene 150 20 3h DORE RTS Ent GÉ DUUTOEN DÉCO 200 30 45 nr en RE CR PAS VERS or MT d'arts 300 4o 5o DR ON CARE PTE SOA PNA PE UE 450 70: 85 Influences hydrodynamiques. — Dans l’air calme les vapeurs de l’arc ont tendance

à s’élever par suite de leur température. Ce mouvement ascendant ne peut avoir d’influence fâcheuse que sur la partie cathodique de Parc.

Les projecteurs sont souvent ventilés artificiellement et la flamme surplombant l'arc est aspirée dans une cheminée. Le but n’est pas seulement de refroidir le projecteur mais aussi de masquer la flamme qui cause un rayonnement parasite dans le bas du faisceau. La disposition des charbons dans le plan horizontal ou dans un plan incliné n’a pas d’autre but. Enfin, un projecteur devant pouvoir être pointé suivant un site quelconque doit avoir son arc afiranchi de la pesanteur.

Dans le projecteur SPERRY, le porte-charbon positif est refroidi par un violent courant d’air qui frappe la flamme au-dessus du charbon positif, et la souffle vers l’avant. Enfin, on peut couper cette flamme au-dessus du charbon par un fort courant d’air presque horizontal.

Tous ces dispositifs de soufflage ne sont pas sans agir sur le rendement lumineux. On peut considérer que leur influence directe sur la température du cratère est nulle, mais nous verrons que toute cause qui tend à faire sortir les gaz incandescents du cratère augmente la brillance de ce dernier. La figure 3r montre l’effet du soufflage dans les conditions analogues à celles du brevet français 789 761. La brillance maximum pour

une même dépense d'énergie passe de 52 000 à 70 000 sb et la brillance moyenne est encore plus augmentée. La consommation anodique est fortement accrue.

ou © is Lun X & G

Axe Vertical du craltére mm

Fig. 31. — Effet d'un soufflage.

Angle 45°. Impact — 7,2. 150 A/75 V.

Charbons, Orlux : — 555 ® 11 mm; — 550 D 16 mm.

le | DRE 39 Rte.

À ce sujet, il convient de mentionner le brevet français 641 944 de Y. Rocanp et P. de RorasCHiLp, délivré le 13 août 1928, d’après lequel on provoque l'effet Beck à intensité réduite, en soufflant de l’air autour de l’arc dans le sens anode-cathode. Il se produit ainsi un effet de trompe qui tend à extraire les gaz incandescents du cratère. Des essais ont été faits au Laboratoire en 1935, dans des conditions un peu différentes de celles du brevet. Les charbons, de diamètre 8, supportaient de 20 à 45 À, et étaient placés dans le prolongement du charbon négatif. L’arc était très rigide et pouvait être très

20cet 50A

-— é— SL

Fig. 32. — Soufflage de gaz.

allongé sans se rompre (fig. 32), mais la brillance du cratère n’était pas augmentée, parce que la densité de courant n’était pas suffisante.

Une lampe pour projection cinématographique dans laquelle un soufflage d’air dans le sens anode-cathode est réalisé, a été présentée à la Foire de Paris en 1949. Son caractère essentiel est l’utilisation de l'effet de trompe pour extraire les vapeurs du cratère et augmenter la brillance. De petits ajutages, disposés autour du charbon positif, dans une tête qui assure l’amenée du courant et l’avance du charbon, envoient l'air d’une soufflerie en direction du charbon négatif. Cet air, qui enrobe et entraîne les vapeurs anodiques, est repris par une buse au-dessus du charbon négatif et envoyé à la cheminée. Le charbon négatif est incliné. La brillance, la tension aux bornes de l'arc, l’usure sont accrues. L'augmentation de la chute de tension dans l’arc provient, non pas d’un accroissement de la résistance des vapeurs anodiques aux environs immédiats du cratère, mais d’un étalement de ces vapeurs en direction de Ja cathode. Cette lampe comporte aussi d’autres perfectionnements.

EP

Influences magnétiques. -— Un constructeur allemand présenta quelques années avant la guerre une lampe dans laquelle le charbon positif passait dans un solénoïde puissant branché en dérivation sur l’arc. Les lignes de forces étaient parallèles aux lignes de courant, car les charbons étaient placés dans le prolongement l’un de l’autre. Les essais auxquels nous nous sommes livré n’ont pas fait ressortir l’avantage d’un tel dispositif.

Le soufflage magnétique dont les lampes sont parfois munies redresse la flamme vers le charbon positif, afin de l’éloigner du miroir. Il agit en même temps un peu sur les gaz sortant du cratère, et tend à les rentrer, donc à diminuer un peu la brillance. Le renversement du champ produirait l’effet contraire. He

On peut conclure que les influences magnétiques, sans être négligeables, n’ont pas une action directe sur la production de lumière, mais qu’elles peuvent augmenter le rendement lumineux en agissant sur l’orientation des jets gazeux.

Tension. -— Bien que ce facteur soit d'importance secondaire pour la production de la lumière, je vais l’étudier du point de vue général.

C’est la chute de tension entre les bornes de la lampe qui intéresse l'utilisateur. Cette chute comprend

— les chutes au contact dans les bornes et les conducteurs ;

— Jes chutes au contact entre les pinces et les charbons;

— les chutes dans les charbons;

— la tension d’arc proprement dite, qui se subdivise en chute cathodique, chute dans la colonne d’arc, chute anodique.

1° ÉTUDE DES CHUTES PARASITES. — Je négligerai les premières qui doivent être d’une petite fraction de volt si la lampe est bien construite.

En ce qui concerne la chute entre les pinces et les charbons, il faut considérer séparément le cas des charbons cuivrés et celui des charbons nus.

a. Charbons cuivrés. — Si la pince est propre et en bon état, la chute de tension entre pince et charbon est inférieure à o,1 V. Le dépôt de cuivre est d'épaisseur telle que la chute de tension est de l’ordre de 0,2 V à 0,3 V par charbon. Reste la chute dans l’extrémité décuivrée par l’action de la température.

Un charbon correctement fabriqué se décuivre, une fois le régime établi, sur une longueur constante qui ne dépend que de l'intensité électrique. Le cuivre fond, se rassemble en gouttes et tombe, tandis que la partie décuivrée du charbon, appelée pointe, brûle et prend une forme définie, plus ou moins effilée. La pointe du charbon reçoit et perd de la chaleur suivant le bilan ci-dessous :

Apports. Pertes.

Chaleur transmise de l’arc par conductibilité. Chaleur transmise à arrière par conductibilité. Chaleur apportée par le rayonnement de la Chaleur perdue par rayonnement et convection.

flamme.

Chaleur dégagée par effet Joue.

Chaleur de combustion de l'écorce.

SET ne

La conséquence est une certaine distribution de la température qui décroît de l'ex: trémité de la pointe, où l’on peut la supposer de l’ordre de 37009 C jusqu’à la base où elle est celle de la fusion de l’eutectique Cu-OCu,, soit 10650 C. La longueur de pointe dépend des propriétés électriques et thermiques de l'écorce. Les écorces à base de noir de fumée, de coke, de graphite artificiel, et de graphite naturel ont des conductibilités électriques et thermiques qui croissent du noir de fumée au graphite. On sait faire des écorces dont la conductibilité électrique à froid croît de 145 à 1700Q-1cm-1, et dont les conductibilités thermiques, dont nous ne connaissons que les valeurs relatives, croissent dans le même ordre. Ce fait d'expérience est confirmé par FINKELNBURG et SCHLUGE, d’après lesquels la loi de WreneMAnN-FRANz s’applique au carbone [44 bis]. Si l’on considère, toutes choses égales d’ailleurs, les longueurs de pointes obtenues en fonction de la densité de courant, avec des charbons dont les écorces ont des conductibilités électriques et thermiques différentes, on distingue deux cas :

Aux densités de courant moyennes et basses, les longueurs de pointes se classent dans le même ordre que les conductibilités électriques et thermiques. La chaleur apportée par conductibilité thermique a donc alors plus d'importance que la chaleur dégagée par effet Jour, et il n’y a pas intérêt à choisir des écorces très conductrices. Lorsqu'on augmente la densité de courant, les longueurs de pointe croissent, et celle du charbon dont l'écorce est la moins conductrice de la chaleur et de l'électricité augmente tout à coup et devient prohibitive, alors que les autres se sont allongées modérément. En continuant d'augmenter la densité de courant, les charbons s’effilent successivement, et pour une densité de courant d’autant plus élevée qu’ils sont plus conducteurs. L'effet JouLe devient donc prépondérant aux densités de courant élevées, et une haute conductiblité de l’écorce est alors à rechercher.

Les charbons anodiques se classent dans le premier cas. Il n’y aurait donc pas un gros intérêt à chercher à diminuer la chute de tension dans la pointe en augmentant les conductibilités électriques et thermiques de l'écorce, mais un autre effet est à considérer. Toute cause qui diminue la température du- cratère influence le rendement lumineux, et l’on constate que l’augmentation de la conductibilité thermique du charbon est accompagnée d’un abaissement de la brillance. Pratiquement, c’est cette dernière considération qui prédomine, et l’on ne cherche pas à diminuer la chute de tension dans la pointe d’un charbon anodique cuivré, laquelle est de l’ordre de 2 V.

Par contre, pour le charbon cathodique la question est différente, il n’y a alors que des avantages à réduire l'effet Joue, et la soustraction de chaleur à l'extrémité a moins d'importance. C’est d’ailleurs souvent une nécessité d'augmenter la conductibilité pour que le charbon ne s’effile pas de façon prohibitive. Pratiquement on utilise des charbons dont la conductibilité est comprise entre 225 et 1700Q-1cm-1, Il faut cependant adapter la conductibilité à la densité de courant, car un refroidissement exagéré de la pointe cathodique peut causer des déplacements de la tache émissive.

La quantité et la qualité du cuivre déposé électrolytiquement sur le charbon jouent bien entendu un rôle important sur la longueur de la pointe. Il faut que la pellicule de cuivre ait une bonne cohésion et qu’elle adhère parfaitement au charbon. Suivant la densité de courant que le charbon doit supporter, son épaisseur varie en général de 0,03 à 0,12 mm.

po * b. Charbons noirs. — La chute de tension entre la pince et le charbon est assez importante, surtout lorsque le charbon y glisse à frottement doux comme dans les projecteurs militaires. Avec des contacts d’argent bien conditionnés, on peut abaisser ces chutes à 1,5 V pour 150 A. En ce qui concerne la chute dans les charbons, le même raisonnement que pour les charbons cuivrés peut être fait, avec cette différence que la longueur de la partie de charbon parcourue par le courant et exposée à ‘l'effilement par combustion est constante.

Les conclusions sont les mêmes; lorsque la densité de courant est élevée, ce qui est généralement le cas, il y a intérêt à augmenter la conductibilité du charbon cathodique qui peut atteindre 1 700Q-1cm-1, quant au charbon anodique, il faut surtout considérer que toute augmentation de sa conductibilité thermique diminue le rendement lumineux.

20 TENSION D’ARC PROPREMENT DITE. — J'ai traité la chute cathodique. Au sens strict du terme, c’est la chute qui a lieu dans un espace d’épaisseur négligeable au contact immédiat de la cathode. En ce qui concerne l’arc intensif, on peut décomposer la chute anodique en deux parties, la chute anodique proprement dite, qui a lieu au contact de l’anode, et la chute dans les vapeurs anodiques.

On trouve dans la bibliographie plusieurs formules donnant la chute de tension d’un arc au carbone, entre autres les suivantes :

a. Pour des arcs de faible puissance avec électrodes homogènes de carbone :

V étant exprimé en volts, I en ampères, etl en millimètres la formule de Mme AyRTON[14] s'exprime, pour un charbon de ro mm homogène, par