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Circuit de contrôle électronique.
Cette invention se rapporte aux circuits de contrôle électroniques, et plus particulièrement aux circuits de contrôle pour appareils destinés à fournir une onde unique de courant de même sens à partir d'une source de potentiel alternatif à un appareil d'utilisation, cette onde étant de courte durée, inférieu- re à une période dé la tension alternative.
Dans la soudure des matières de conductibilité électri- que et thermique élevée, telles que les fils d'aluminium et. de cuivre, il est nécessaire d'avoir un courant très élevé dans le secondaire du transformateur de soudure, pendant un très petit intervalle de temps. La période de passage du courant correspond d'ordinaire à moins d'une période d'une tension alternative de 60 périodes. La durée exacte de cette période de temps est assez cri-
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tique, car elle détermine la chaleur développée au point de sou- dure et toute irrégularité entraîne une mauvaise soudure ou pas de soudure du tout.
Les circuits électroniques pour contrôler l'arrivée du courant à un transformateur de soudure en ondes de même sens de durée inférieure à une période de la tension alternative, tels qu'ils sont construits selon la technique actuelle, comprennent un tube à décharge électrique, du type à arc, tel qu'un ignitron, connecté en série avec le primaire du transformateur de soudure aux bornes de la source de tension alternative. L'allumage de l'ignitron est alors contrôlé par un circuit de temporisation qui est usuellement composé d'un certain nombre d'éléments comprenant différents tubes, transformateurs et appareils pour fournir des tensions de commande continues.
Ces contrôles connus fonctionnent de manière satisfaisante, mais le nombre d'éléments qu'ils impli- quent les rendent assez coûteux, tant comme prix de revient que comme frais d' entretien.
Par conséquent, l'objet principal de l'invention est de réaliser un circuit de contrôle électronique nouveau et perfec- tionné pour fournir une onde unique de courant de même sens à un appareil d'utilisation.
Conformément à l'invention, un condensateur est connec- té en série avec une valve électrique, aux bornes de la tension alternative d'alimentation. TJn circuit de contrôle connecté à la valve, l'oblige à conduire le courant pendant les demi-pério- des de même polarité, de manière à charger le condensateur.
Un dispositif d'interruption tel qu'un relais est prévu pour interrompre la connexion de la valve :électrique et du conden- sateur avec le circuit d'alimentation et pour connecter au contrai- re le condensateur en série avec la valve et l'électrode d'allumage
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d'un ignitron qui est en série avec l'appareil d'utilisation aux bornes du circuit de tension alternative.
La connexion est telle que lorsque la valve est de nouveau en état de conduire le courant, le condensateur soit dé- chargé à travers l'électrode d'allumage pour rendre l'ignitron conducteur. Le circuit de contrôle peut également comprendre des dispositifs agissant après le fonctionnement du relais pour rendre la valve conductrice, à un instant choisi à l'avance dans la demi-période de la tension alternative.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la descrip- tion qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, repré- senté à titre d'exemple dans les dessins annexés.
La figure 1 est un schéma des circuits représentant l'invention et,
La figure 2 représente une série de courbes illustrant le fonctionnement de l'appareillage de la figure 1.
Comme on le voit à la figure 1, l'enroulement primaire 3 d'un transformateur de soudure 5 est connecté en série avec l'anode 7 et la cathode 9 d'un appareil à décharge électrique 11 du type à arc, tel qu'un ignitron, entre les bornes 13 et 15, des- tinées à être reliées à une source de tension alternative. L'en- roulement secondaire 17 du transformateur de soudure 5 est connec- té en circuit avec une paire d'électrodes de soudure 19 et 21 et la matière à souder 23 qui est serrée entre ces électrodes.
Les lignes 25 et 27 d'un circuit d'alimentation auxi- liaire sont connectées aux bornes du circuit 13-15 par l'inter- médiaire d'un interrupteur 29. L'enroulement primaire 31 d'un transformateur auxiliaire 33 est connecté aux lignes 25 et 27, de même que la bobine de commande 34 d'un relais à retardement 35.
Le contacteur 37 du relais 35 ne se ferme qu'après que se soit écoulé un intervalle de temps prédéterminé après la
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fermeture de l'interrupteur 29. Cet intervalle de temps est de l'ordre de cinq minutes et empêche le fonctionnement de l'appa- reil avant que le filament 39 d'un tube à décharge électrique 41 du type à arc, tel qu'un thyratron ne soit suffisamment chaud.
Ce filament 39 est chauffé par le courant d'un enroulement se- condaire 43 du transformateur 33.
Un autre enroulement secondaire 45 du transformateur auxiliaire 33 a une de ses bornes 46 reliée à la cathode 47 de la valve 41. L'autre borne 48 de l'enroulement secondaire 45 est reliée par l'intermédiaire du contacteur 37 du relais à¯retar- dement 35, d'une résistance 49, d'un contacteur 52 d'un relais principal 50, d'un condensateur 61, d'un autre contacteur 54 du relais principal 50, à l'anode 63 de la valve 41. Une grande résistance d'absorption 64 est connectée directement aux bornes du condensateur 61 pour assurer une décharge complète du con- densateur lorsque l'appareil n'est pas en fonctionnement.
L'autre borne 48 de l'enroulement secondaire 45 est également connectée à la grille de cohtrôle 69 de la valve 41, par l'intermédiaire d'une autre résistance 65, d'un autre contac- teur 55 du relais principal 50, d'un second condensateur 67 shunté par la résistance 68. La grille de contrôle 69 est également connectée à un circuit allant du second condensateur 67, shunté par la résistance 68, par l'enroulement secondaire 71 d'un trans- formateur de pointe 73, et une résistance 75 shuntant cet enrou- lement secondaire, et par une autre résistance 77, à la cathpde 47.
L'enroulement primaire 79 du transformateur de pointe 73 est connecté par une extrémité à une prise médiane 81 sur l'enroulement secondaire 45 du transformateur auxiliaire 33 et par l'autre extrémité à une prise réglable 83 sur une résistance
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85 qui fait partie d'un circuit de déphasage 87. Le circuit de déphasage 87 comprend une self 89 et une troisième capacité 91, en plus de la résistance 85. La prise médiane 93 de la ré- sistance 85 est connectée à la première borne 46 de l'enroule- ment secondaire 45 du transformateur auxiliaire 33.
Un circuit complet est alors formé de la borne 46 de l'enroulement secon- daire 45 à la prise médiane 93 de la résistance 85 et de là, par des circuits parallèles consistant en, d'une part, une moitié de la résistance 85 la self 89, et d'autre part, l'autre moitié de la résistance 85 et le troisième condensateur 91, et enfin par un conducteur 95 à l'autre borne 48 de l'enroulement secon- daire 45.
Il apparaît alors entre la prise médiane 81 de l'en- roulement secondaire 45 et la prise réglable 83 de la résistance 85, une tension alternative, qui est de même fréquence que la tension alternative du réseau, mais est déphasée par rapport à celle-ci d'une quantité qui dépend de la position de la prise réglable 83.
La bobine 56 actionnant le relais principal 50 est connectée au circuit d'alimentation auxiliaire 25-27 par un interrupteur à main 97 tel qu'un poussoir. Lorsque le relais prin- cipal est actionné, les second, quatrième et cinquième contac- teurs 52, 54 et 55 ouvrent le circuit entre la borne 48 de l'en- roulement secondaire 45 et l'anode 63 de la valve 41 et le circuit entre la borne 48 et l'électrode de contrôle 69.
Immé- diatement après, le premier et le tvoisième contacteurs 51 et 53 du relais principal 50 ferment un circuit, dans lequel la première armature 99 du premier condensateur 61, qui était aupa- ravant connectée à la borne 48 de l'enroulement secondaire 45, se trouve connectée à l'anode 63 de la valve 41, et l'autre armature
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101 du premier condensateur 61 est connectée à la cathode 9 de l'ignitron 11. Un circuit de décharge pour le condensateur 61 est alors complété grâce à une connexion entre l'électrode d'allumage 1U3 de l'ignitron 11 et la cathode 47 de la valve 41 par l'inter- médiaire de la résistance 105.
Le fonctionnement du circuit décrit en référence à la figure 1, sera mieux compris en se reportant aux courbes de la figure 2. Dans ces courbes, la tension et l'intensité sont re- présentées en fonction du temps. La courbe 107 représente la ten- sion alternative apparaissant entre les bornes 13 et 15, tandis que la courbe 109, représente la tension entre la grille de contrôle 69 et la cathode 47 de la valve 41.
La courbe 111 en pointillés représente la tension appa- raissant entre les deux résistances 75 et 77 dans le circuit de contrôle de la valve 41, tandis que la courbe 113 en trait mixte représente la tension apparaissant aux bornes du second condensa- teur 67 dans le circuit de contrôle de la valve 41.
On suppose que le contacteur 37 du relais retarda- teur 35 est fermé au point 115. Une tension apparaît alors entre la grille de contrôle 69 et la cathode 47 de la valve 41, cette tension étant composée d'une tension alternative de l'enroule- ment secondaire 45 du transformateur auxiliaire 33, une pointe de tension déphasée, produite par le transformateur de pointe 73 et la tension apparaissant aux bornes du second condensateur 67.
La courbe de tension 111 aux bornes des résistances 75 et 77 dans le circuit de contrôle de la valve 41 est composée de la tension alternative aux bornes des résistances, et de la pointe de tension qui y est superposée, comme on le voiten 117.
Au moment de la fermeture du contacteur 37 du relais retardateur 33, aucune tension n'apparaît aux bornes du second condensateur 67. Lorsque la tension de contrôle grille-cathode de la valve 41 s'élève au-dessus de la ligne du zéro, la grille de
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contrôle 69 agit comme anode, et le courant est conduit de la borne 48 de l'enroulement secondaire 45, par la résistance 65, le second condensateur 67, la grille 69 et la cathode 47 de la valve 41, à la première borne 46 de l'enroulement secondaire.
Etant donné que la résistance 68 qui shunte le second condensa- teur 67 est relativement élevée, la plus grande partie du courant grille-cathode passe à travers le second condensateur 67 pour le charger. Pendant la période de passage du courant à travers la grille 69, la tension grille-cathode reste pratiquement constante, comme on le voit en 119 sur la courbe 109. En même temps, le second condensateur 67 est partiellement chargé dans un sens tendant à rendre la grille 69 plus négative par rapport à la cathode 47, comme on le voit en 121 sur la courbe 113.
Dans un but d'illustration seulement, on suppose que le potentiel critique au-dessus duquel la courbe de tension grille-cathode lU9 doit s'élever pour rendre la valve 41 con- ductrice, correspond avec l'axe des zéros. Par conséquent, lorsque la courbe de tension grille-cathode lU9 s'élève la première fois au-dessus de l'axe des zéros en 123, la valve 41 devient con- duetrice et le couraht passe de l'enroulement secondaire 45, par le premier condensateur 61 et la valve 41 pour charger le premier condensateur.
Etant donné que la valve 41 est du type à arc, elle cesse d'être conductrice à la fin de chaque demi-période de la tension alternative pour laquelle elle est rendue conductrice.
Ainsi, pratiquement toute la chrge établie dans le premier condensateur 61 pendant une demi-période positive, y est mainte- nue pendant la demi-période négative suivante, l'unique décharge ayant lieu dans la grande résistance d'absorption 64.
Lorsque la tension grille-cathode 109 devient de nou- veau positive pendant la demi-période positive suivante de la
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tension alternative, la valve 41 est de nouveau rendue conductrie pour permettre une charge additionnelle du premier condensateur 61. De plus, le courant passe de la grille 69 à la cathode 47, pour accroître la charge du second condensateur 67 comme on le voit en 125 sur la courbe 113.
Après un petit nombre de périodes de la tension alter- native, le premier condensateur 61 se trouve chargé à la tension de pointe de l'enroulement secondaire 45 du transformateur 33 de sorte que la valve 41 ne devient plus conductrice pendant une demi- période positivd, lorsqu'elle est mise en état de conduire le courant par la tension grille-cathode.
Si l'on ferme alors 1'interrupteur à poussoir 97, le relais principal 50 est actionné, comme au point 127. Comme cela a déjà été mentionné plus haut, l'actionnement du relais princi- pal 50 ouvre le circuit de charge pour le premier condensateur 61 et le connecte en série à l'électrode 103 et à la cathode 9 de l'ignitron 11, par l'intermédiaire de la valve 41, l'armature positive 99 du premier condensateur chargé 61 étant maintenant connectée à l'anode 63 de la valve 41. Le fonctionnement du relais principal 50 ouvre également le circuit de charge pour le second condensateur 67. Le second condensateur 67 commence alors à se décharger à un taux prédéterminé dans la résistance 68 qui le shunte.
La courbe de la tension grille-cathode 109 h'a plus de composante alternative, et consiste simplement dans la tension de contrôle fournie par le second condensateur 67, comme on le voit en 129, et de la pointe de tension fournie par le transformateur de pointe 73, comme on le voit en 131. Par conséquent, la courbe de tension grille-éathode 109 s'élèvera d'abord au-dessus de l'axe des zéros, à un moment dans une demi-période, où est fournie la pointe de tension, comme en 133.
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Cet instant est prédéterminé par le réglage de la prise réglable 83, sur le circuit de déphasage 87. A l'instant même où la courbe de tension grille-cathode 109 s'élève au-dessus du zéro en 133, la valve 41 est rendue conductrice pour décharger le premier condensateur 61 à travers l'électrode d'allumage 103 de l'ignitron 11. Une telle décharge envoie suffisamment de courant à travers l'électrode d'allumage, comme on le montre à la courbe 135, pour rendre conducteur l'ignitron 11 et une seule onde de courant, représentée par la courbe 137 passe des bornes du réseau 13-15, par l'enroulement primaire 3 et l'ignitron 11 pour produire une soudure.
Il est à noter 'que le second condensateur se charge en un temps très court jusqu'à une tension telle que lorsque le re- lais principal 50 est actionné, la valve 41 n'est pas rendue con- ductrice. Si, lorsque la soudure est faite, on lâche le poussoir 97 pour désexciter le relais 50 en quelque point 139, la re- charge du premier et du second condensateur 61 et 67 est commencée et une nouvelle soudure peut être faite en refermant l'interrup- teur à poussoir 97, une fois que la recharge est accomplie.
Il est à noter que le circuit de contrôle décrit n'utilise qu'une seule valve de contrôle 41 qui sert à la fois à la charge et à la décharge du condensateur 61. De plus, le circuit a un effet auto-redresseur pour la valve 41, de sorte que tout appareil pour produire une tension continue de contrôle est inùtile. Ces caractéristiques permettent la création d'un contrôle très peu coûteux, mais très précis.