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BREVET D'INVENTION Prooédé et dispositif pour la soudure électrique continue.
La présente invention a trait à un procédé et un dispositif pour la soudure électrique continue ou par sucoession de points, en utilisant des réoipients à décharge à commande par grille, à remplissage de gaz ou de vapeurs, et à décharge en aro ou en forme d'arc.
Dans la soudure électrique continue, il est nécessaire de communiquer aux convertisseurs de courant, directement ou indireotement intercalés dans le circuit de soudure (circuit primaire
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du transformateur de soudure) une tension de commande à variation périodique qui libère et bloque alternativement les récipients pour le passage du courant.
On a déjà proposé de produire cette tension de commande à variation périodique par des moyens purement électriques, par exemple en utilisant comme tension de commande une tension al ternative dont la fréquence - invariable - est inférieure à la fréquence de la tension alternative alimentant les convertisseurs de courant. Ce dispositif connu présente l'inconvénient de ne permettre, pour une fréquence de commande déterminée, que la variation du rapport entre le courant et l'intervalle d'in terruption, alors qu'il n'est las possible de modifier la durée de l'interruption de courant ou la durée de l'interruption de soudure indépendamment l'une de l'autre. Ce résultat ne peut au contraire être obtenu que si la fréquence de la tension de commande peut être modifiée en même temps.
Or, un tel réglage est relativement compliqué; de ce fait, on utilise dans la plupart des cas pour la commande des machines de soudure continue des tambours à contacts appliquant périodiquement aux grilles des convertisseurs de courant une tension telle que les réaipients sont alternativement bloqués et rouverts pour le passage du courant. Ces commandes à tambour à contacts fonctionnent en général d'une manière satisfaisante, mais présentent l'inconvénient d'exiger une surveillance spéciale en raison de la présence du moteur et d'autres organes tournants. De plus, ce dispositif ne détermine pas avec précision, dans une même soudure, la durée de la première impulsion de soudure, lorsqu'elle intéresse plusieurs alternances.
La durée de cette première impulsion dépend au contraire également de la position du tambour à contacts, à l'instant où s'effectue la mise en circuit,
La présente invention vise à substituer à la commande par
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tambour à contacts une commande très précise à;fonctionnement parement électrique et qui permet de régler l'tmpulsion de courant de soudure à n'importe quelle longueur et, en même temps, n'importe quel;rapport entre la'durée de passage du courant de soudure et la durée de l'intervalle; de plus, ce dispositif garantit un dosage précis de la première impulsion de courant de soudure.
Conformément à l'invention, la durée des différentes impulsions de courant de soudure est mise sous la dépendance de la charge échelonnée d'un condensateur de commande, cette charge s'amorçant au début de la période de conductibilité des redresseurs; le condensateur est de préférence relié indirectement à la grille de l'un des récipients convertisseurs; la durée des intervalles de soudure est déterminée par la charge, également échelonnée, d'un deuxième condensâtes qui s'amorce à la fin de l'impulsion de courant de soudure et provoque, lorsqu'elle atteint une valeur déterminée, la décharge du con- densateur de commande, par l'intermédiaire d'une lampe auxiliaire à commande par grille et à remplissage de gaz ou de vapeurs.
Grâce à la charge échelonnée des condensateurs, synchronisée avec la tension au transformateur de soudure ou avec la tension de grille, on obtient que la tension aux bornes des condensateurs augmente dans chaque cas suivant une courbe très inclinée, de sorte que des valeurs de tension déterminées, telles que les tensions d'allumage des récipients à décharge, sont atteintes très rapidement. L'allumage précis et sur de la déoharge dans le récipient ainsi commandé est garanti; grâce à cette disposition.
Il y a avantage à utiliser pour la commande du convertisseur de courant commandant le courant de soudure, un transformateur de grille fournissant une tension alternative à pointes de tension raides et dont le coté primaire est relié au réseau par
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l'intermédiaire d'un déphaseur. Un enroulement secondaire du transformateur est monté en série avec une tension négative de blocage appliquée à la grille de l'un des redresseurs de courant et est court-circuité, pendant les intervalles de soudure, à travers une résistance et un récipient à décharge en arc, à commande par grille et à cathode incandescente. Pendant ces périodes, seule agit la tension de polarisation négative de grille qai bloque le convertisseur et empêche le passage du courant.
La brille du récipient auxiliaire est alors reliée au con- densateur de commande qui détermine la durée des impulsions de courant de soudure, la liaison étant telle que le récipient à décnarge auxiliaire soit bloqué par la chute de tension prpduite aux bonnes d'une résistance par le courant de charge du oondensateur. La charge échelonnée du condensateur s'effectue sous la dépendance des moments de conductibilité de l'un des convertisseurs.
Pour rendre la charge reçue par le condensateur de commande et, partant, le nombre de charges nécessaires jusqu'à. obtention de l'ouverture du récipient auxiliaire, indépendante de la valeur de l'impulsion de courant conduit par le convertisseur pendant une alternance, l'invention prévoit l'emploi d'un autre récipient auxiliaire à commande par grille et à décharge en forme d'arc. Ce récipient auxiliaire ne doit être conducteur q que pendant les périodes de conductibilité du convertisseur; sa commande de grille est de ce fait reliée à la commande de grille du convertisseur de courant. Les impulsions de courant traversant ce récipient pendant une'alternance doivent être constantes ; de ce fait, sa tension d'anode subit un déphasage invariable par rapport à la tension de grille.
Le condensateur de commande est chargé par échelons par l'intermédiaire d'un transformateur dont l'enroulement primaire est situé dans le circuit d'anode
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du récipient à décharge auxiliaire. Un deuxième enroulement secondaire de ce transformateur est, conformément à l'invention, dispose dans le circuit de grille du deuxième convertisseur de courant et permet l'allumage dè celui-ci en fonction des périodes de conductibilité du premier convertisseur.
Pour permettre par ailleurs la correspondance exacte entre l'impulsion de courant du deuxième convertisseur et celle du premier, autrement dit pour garantir l'attaque identique des alternanoes des deux convertisseurs, l'invention prévoit que le circuit de grille du deuxième convertisseur comprend un deuxième enroulement secondaire du transformateur de grille, cet enroulement fournissant également une tension alternative à pointes de tension raides.
L'allumage du deuxième convertisseur s'effectue alors lorsque les tensions des deuxièmes enroulements secondaires des transformateurs se superposent.
Le condensateur auxiliaire qui détermine la durée des in- tervalles de soudure est, conformément à l'invention, disposé en série avec un redresseur et une résistance de charge et, par l'intermédiaire d'un transformateur en parallèle avec la résistance à travers laquelle le premier enroulement secondaire du transformateur de grille est court-circuité par le récipient auxiliaire pendant les intervalles de soudure. Le condensateur auxiliaire est donc alors chargé grâce aux impulsions de tension de grille prenant naissance à cette résistance. Cette dernière présente une valeur telle qu'il n'y ait une chute de tension notable que lors du court-circuit de l'enroulement se- oondaire, c'est-à-dire pendant l'intervalle de soudure. Il ne peut donc y avoir charge du condensateur auxiliaire que pendant cet intervalle.
Or, il peut, le cas échéant, se produire une faible chute de tension, même pendant les périodes de soudure, c'est-à-dire
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pendant les périodes pendant lesquelles le convertisseur laisse passer le courant; cette chute de tension peut déjà provoquer une charge du condensa Leur auxiliaire, de sorte qu'au début de l'intervalle de soudure, le condensateur se trouve déjà sufrisamment chargé pour que l'intervalle de soudure soit réduit d'une manière inadmissible.,Cet inconvénient peut être évité grâce à l'invention, en reliant le transformateur qui fournit la tension nécessaire à la charge du condensateur auxiliaire, à la résistance du circuit de grille du convertisseur, par l'inermédiaire du.un redresseur,
en même temps que ladite résistance est shuntée par un deuxième redresseur relié par la cathode ou par l'anode à la cathode ou à l'anode du premier redeesseur.
L'intervalle de soudure, amoral par la charge totale du. condensateur de commande, se termine par la charge totale du condensateur auxiliaire, puisque celle-ci provoque, comme il a été dit plus haut, la décharge brusque du condensateur de oom- mande par l'intermédiaire d'un récipient à décharge à commande par grille, de manière à permettre la recharge du condensateur de commande et partant le réamorçage du courant de soudure.
La fig. 1 des dessins annexés représente, schématiquement et à titre d'exemple nullement limitatif, le-schéma d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, en vue de la soudure continue.
Le circuit secondaire du transformateur de soudure 2, relié au réseau à courant alternatif 1, comporte des électrodes de soudure 3, constituées par exemple par des électrodes en forme de galets. Le circuit primaire du transformateur comprend les convertisseurs 4 et 5 montés en parallèle et en ppposition; dans l'exemple figuré, ces-convertisseurs-sont du. type multi-anodique et présentent une décharge en forme d'arc; ile peuvent comporter
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des cathodes incandescentes ou des cathodes en mercure. La lampe 5 ou lampe commandée est dirigée automatiquement et en fonction de la perméabilité au courant de la lampe 4 ou lampe de commande.
La tension de commande pour les convertisseurs de courant est prise dans le réseau par l'intermédiaire du déphaseur 6 et du transformateur de grille 9. Le circuit de la lampe de commande 4 comprend l'enroulement secondaire 10' du transformateur de grille 9. La pointe de tension de grille provoque à chaque fois l'amorçage de la décharge dans la lampe 4? Pendant les intervalles de soudure, l'enroulement secondaire est courtcirouité, à travers la résistance 20, par l'intermédiaire du récipient auxiliaire à décharge 11, à décharge en forme d'arc (préférablement du type à cathode incandescente) , de sorte que la lampe de commande 4 se trouve bloquée sous l'aotion d'une tension continue négative 27 prévue dans le circuit de grille.
La grille de la lampe auxiliaire 11 présente pendant ce temps un potentiel positif, pris par l'intermédiaire d'une résistance de proteotion de grille et d'un rhéostat R sur la source de courant continu 14.
Lorsqu'il y a lieu d'assurer l'envoi d'une impulsion de courant de soudure, le communtateur de commande 12, actionné par la machine de soudure lorsque la pression d'électrodes voulue est atteinte, se trouve manoeuvré de telle sorte qu'il provoque, par la liaison des contacts a et b, une charge du condensateur variable C1 par la tension de la batterie 14. La chute de tension ainsi produite aux oornes de la résistance R assure le blocage de la lampe auxiliaire 6 et la pointe de tension de grille du transformateur 9 peut donc allumer 1a récipient à décharge principal 4.
En même temps que s'effectue l'amorçage de la décharge dans
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la lampe 4, il se produit une recharge accélérée et échelonnée du condensateur C1 par l'intermédiaire du transformateur de commande 13, au redresseur sec G1 et de la résistance variable R1. A ceteffet, l'enroulement primaire 16 du transformateur de commande 15 est monté en parallèle sur l'enroulement primaire 10 du transformateur de grille. Grâce à la lampe auxiliaire 7 qui présente également une décharge en forme d'arc, l'enroulement primaire du transformateur de commande 15 est mis en circuit ou hors circuit en même tempsque la lampe de commande.
La lampe auxiliaire 7 est-commandée, comme le convertisseur 4, par la tension aux bornes de l'enroulement secondaire 10' du transformateur de grille; les grilles des deux récipients sont reliées directement entre eLles avec interposition de résistances protectrices de grilles.
Grâce à cette disposition, on obtient qu'à chaque alternance positive de la tension alternative de grille, donc aussi à chaque alternance positive de l'impulsion de soudure, le oonuensateur de commande C1 reçoit par l'intermédiaire de l'enrou- lement secondaire 161 du transformateur 15 une charge complémentaire. En faisant varier la capacité du condensateur C1 et la valeur de la résistance de charge R1, on peut modifier le nombre de charges nécessaire pour recharger 01 jusqu'au potentiel d'allumage de la lampe auxiliaire 11, ce qui permet de régler avec précision la durée des impulsions de oourant de soudure.
Tant que le condensateur C1 est entièrement chargée la lampe 11 laisse passer le courant et le convertisseur 4 s'oppose à son passage.
La fig. 2 montre l'allure de la tension de grille de la lampe 7; la tension de grille U est représentée en fonction du temps t. On admettra que la tension d'allumage de grille est représentée par la ligne f. La lampe 7 est bloquée tant que la
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tension de grille reste au-dessous de f, et est ouverte dès que la tension devient supérieure à f.
Si l'enroulement secondaire 10' du transformateur de grille est court-circuité à la fin de l'impulsion de courant de soudure, la totalité de la chute de tension de cet enroulement se trouve sensiblement aux bornes de la résistance 20. Les impulsions de courant ainsi produites sont alors utilisées, conformément à l'invention, pour assurer la charge progressive du transformateur variable auxiliaire C2 par le transformateur 26, le redresseur G2 et la résistance de charge R2. C2 est situé dans le circuit de grille d'un récipient à décharge auxiliaire 8, à décharge en forme d'arc, relié du cote cathode et du côté anode à travers la résistance 18 et le commutateur 19 au condensateur C1.
Une fois chargé, le condensateur C2 provoque le passage du courant dans le récipient à décharge auxiliaire 8, et partant, la décharge de Ci. Une fois déchargé, le condensateur C1 peut être rechargée ce qui bloque à nouveau la lampe auxiliaire 11 et rend sa perméabilité au. convertisseur 4.
De même que la durée des impulsions de courant de soudure est déterminée par la durée de charge, ou par le nombre de charges additionnelles du condensateur C1, la durée des intervalles de soudure est déterminée par la durée de charge du condensateur C2. En faisant varier la capacité de ce condensateur, ou la valeur de la résistance de charge R2, on peut régler le nombre de charges élémentaires nécessaires jusqu'à amorçage de la décharge dans la lampe 8 ;et, partant,la longueur de l'intervalle de sou- dure, d'une façon entièrement indépendante de la longueur des impulsions de courant de soudure.
Pour provoquer une nouvelle décharge du condensateur C2 à la fin de l'intervalle de soudure, ce condensateur est relié par l'intermédiaire d'un redresseur, par exemple d'un redresseur
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sec 17, et par son armature reliée à la grille, à l'anode de la lampe 8, de telle sorte que lors de l'allumage de cette lampe, il se trouve décnargé en même temps que C1. Une fois le commutateur 12 fermé, il se prpduit donc des charges et des décharges alternées, continues et ininterrompues des condensateurs C1 et C2, et, partant, une production périodique d'impulsions de courant de soudure.
Afin d'empêcher que de faibles chutes de tension aux bornes de la résistance 20, qui pourraient se produire même en cas de blocage ae la lampe 11, ne provoquent la charge du condensateur auxiliaire 02, le condensateur est shunté par une résistance 13 de valeur élevée. De plus l'enroulement primaire du transformateur 26 est monté en série aveo un redresseur 29, tandis que la résistance 20 est shuntée par un autre redresseur désigné par 30 (voir fige 5). Ces soupapes sont préférablement constituées par des redresseurs du type sec et sont reliées par leurs anodes ou par leurs cathodes. S'il se produit une chute de tension aux bornes de la résistance 20,le passage du courant dans le transformateur 26 est empêché, dans l'une des directions, en raison de la présence du redresseur 29.
Il ne peut d'ailleursy avoir passage de courant dans l'autre direction, puisque dans ce cas la résistance 20 est directement courtedircuitée par le redresseur 30, de sorte qu'il ne peut en aucun cas de produire de chute de tension aux bornes de la résistance 20. Si par contre le récipient à décharge 11 laisse passer le courant, un courant peut également passer pendant cette alternance à travers le redresseur 29 et à travers l'enroulement primaire du transformateur 26. Pendant cette alternance, il y a une ohute de tension aux bornes ae la résistance 20, si la soupape 30 est orientée de manière adéquate.
Le shunt de la résistance 20 par le redresseur 30 est cause
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que cette résistance ne doue effectivement son rôle que pour l'une des directions du courant..Comme le circuit de grille est alimenté par la. tension alternative, la valeur de toutes les résistances situées dans le circuit de grille de commande du récipient 4 varie donc entre une valeur maxima et une valeur minima.
Ces variations peuvent, le cas échéant, influer désavantageusement sur 10 fonctionnement de l'installation; mais elles peuvent facilement être éliminées, en disposant, en série avec la résistance 20, une résistance 31, ayant à peu près la même valeur, dans le circuit de commande, et en shuntant cette résistance par un autre redresseur désigné par 32, l'anode ou la cathode du redresseur 32 devant être dirigée vers l'anode ou vers la cathode du rédresseur 30. Dans chacune des directions du courant, une seule des doux résistances est active, l'autre étant court-circuitée par le redresseur 30 ou par le redresseur 32. La valeur de toutes les résistances situées dans le circuit de grille de commande reste donc pratiquement invariable.
Le deuxième convertisseur 5 (lampe commandée) est commandé par la superposition de la tension prenant naissance aux bornes de l'enroulement secondaire 1611 du transformateur de commande 15 et de la tension de drille de l'enroulement 10" du transformateur 9. L'instant où s'effectue l'allumage de la lampe 5 est alors déterminé par la pointe de tension due au courant magnétisant, après disparition de la tension, au transformateur de commando 15. l'our permettre une charge étendue de cette pointe de tension, l'enroulement 16" est shunté par un condensateur 22 et par une résistance de décharge 23, en série avec le redresseur sec 24.
La pointe de tension de grille de l'enroulement 10" est, avec ce montage, en synchronisme avec la pointe de tension de l'enroulement 16", et provoque l'allumage de la décharge dans la lampe commandée 5. Comme la tension de commande
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de la lampe commandée est déphasée avec celle de la lampe de commande par rapport à la tension alternative d'anode, L'attaque de l'alternance de la;lampe commandée se déplace en même temps que l'attaque de l'alternance de tension anodique de la lampe de commande. Le dispositif de commande permet donc non seulement une détermination précise de la durée de chaque impulsion de oourant de soudure, mais aussi un dosage extrêmement précis de l'intensité moyenne.
Les phénomènes qui se produisent lors de l'allumage fonctionnel sont représentés aux fige 3 et 4? La fig. 3 montre la tension U15 produite dans le transformateur 15 lors de la libération de la lampe auxiliaire 7. La référence U27 désigne la tension continue de grille. La tension de commande U10" est superposée à la tension continue de grille Lorsque la lampe 11 est bloquée. L'angle d'ouverture de la lampe est, pour toutes les positions du déphaseur, préférablement de 110 . Etant donné le courant magnétisant qui traverse le transformateur, la tension U15' ne s'annule pas lors du passage par zéro, mais continue suivant la ligna figurée en pointillé.
Le réamorçage de la décharge dans la lampe 7 est évité, si la pointe de tension de commande positive suivante est oourt-cirouitée par la lampe 11.
La fig. 4 montre l'allure des différentes tensions dans le circuit de grille de commande de La lampe 5. La courbe a montre la tension aux bornes du transformateur de soudure 2 pour un rédéterminé du déphaseur 6, c'est-à-dire pour un déphasages La courbe b montre la tension U15 au transformateur de commande.
La partie de la courbe figurée en pointillé représente la pointe de tension produite par le courant magnétisant, qui provoque par l'intermédiaire du redresseur 24, la charge au condensateur 22 et de ce fait la naissance d'une tensionux bornes de la résistance 23. La courbe 0 montre la superposition de la tension
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au condensateur 22 et de la tension alternative de grille U10".
Dans ce cas également on n'a représenté que le cas d'une impulsion de courant de soudure s'étendant sur deux alternances.
Entre les instants t0 et tl; le commutateur de commande 12 est inversé. A l'instant tl il y a dohc allumage de la lampe de commande 4 (courbe a) et de la lampe commandée 7 (courbe b). En même temps prend naissance au condensateur 22 une tension représentée en c par la courbe pointillée en traits forts. Cette courbe atteint son maximum à l'instant tZ. Au. même instant se superpose à cette pointe de tension une pointe de la tension de grille U10" du transformateur de grille 9, qui dégage donc la lampe commandée 5 (courbe a). Pour que le montage fonctionne d'une manière correcte, il est indispensable que la tension négative de polarisation de grille U28 de la lampe 5 soit supérieure à la valeur maxima de la pointe de tension de la tension de grille U10", comme le montre la courbe indiquée en o.
Le fonctionnement du montage est extrêmement précis, étant donné que la pointe d'allumage se superpose au maximum de la tension du transformateur de commande 15.
Les courbes b et o restent les mêmes pour toutes les positions du déphaseur 6; seul l'angle d'ouverture des lampes 4 et 5 est modifié.
Un avantage particulier du dispositif de soudure conforme à l'invention réside dans le fait qu'il @@ peut être utilisé directemeht, c'est-à-dire sans dispositifs de commande spéciaux, en vue de la soudure par points, et ce tant pour la soudure par alternanoe que pour la soudure s'étendant sur plusieurs alternances. Comme lors de la soudure par points, les impulsions de courant de soudure n'ont pas besoin de se répéter périodiquement, le condensateur auxiliaire C2 et sa lampe auxiliaire 8 qui provoquent la décharge automatique du condensateur de
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commande C1, deviennent superflus. Cette partie du dispositif est donc mise hors service, lorsque l'on effectue des soudures par points, en ouvrant le commutateur 19.
Ba charge de C1 est amorcée par la manoeuvre du commutateur de commande 12 amené dans la position a-b, aussi bien pour la soudure par points que pour la soudure en ligne ; maisavant de pro.uire l'impulsion de courant de soudure suivante, ce commutateur doit être ramené dans la position a-c, ce qui provoque la décharge de C1 et sa préparation pour l'impulsion suivante.
Pour la soudure par points s'étendant sur une seule alternance pour laquelle on n'a besoin que du convertisseur 4, la lampe commandée 5 est mise hors service par fermeture du commu- tateur 21. La tension de grille de l'enroulement 10" du transrormateur 9 est donc court-circuitée à travers la résistance 25 et le récipient 5 reste constamment bloqué, même si une tension prend naissance aux bornes de l'enroulement secondaire 16".
REVENDICATIONS.
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