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Commande électronique pour soudure par résistance.
Cette invention se rapporte à un circuit de commande électronique; elle concerne notamment un circuit commandant la distribution du courant d'une source de tension alterna- tive à une charge, un appareil de soudure par résistance, par exemple.
Dans certains appareils de soudure par résistance de construction antérieure, une source de tension alternative alimente un transformateur de soudure au moyen d'une paire de valves électroniques inversement connectées, du type à arc, des ignitrons par exemple. Divers circuits assurent la conductibilité des ignitrons alternativement aux demi-périodes opposées de la tension d'alimentation pendant un intervalle
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de temps déterminé, 1'instant de conductibilité d'un ignitron dans une demi-période pouvant être choisi afin de déterminer la chaleur produite à la soudure.
Ces appareils antérieurs dans l'ensemble, fonctionnent de manière satisfaisante, mais la faculté de choisir l'instant de la demi-période auquel l'i- gnitron est rendu conducteur est limitée et ne permet pas à l'ignitron de devenir conducteur à l'instant correspondant à une tension d'alimentation nulle. Cependant, une gamme étendue de sélection est souvent désirable; et lorsqu'on emploie dans le circuit de charge une capacité en série pour corriger le facteur de puissance, de manière que la tension de la capacité, à l'instant de tension d'alimentation nulle, rende positive l'anode de l'ignitron suivant à devenir conducteur, il est par- ticulièrement désirable de rendre l'ignitron conducteur à cet instant.
L'invention a pour but de réaliser un nouveau montage per- fectionné pour commander la distribution du courant d'une sour- ce de tension alternative à une charge.
On s'est également proposé de créer un nouvel appareil perfectionné de ce genre pour alimenter une charge au moyen de valves électriques inversement connectées, dans lequel ces val- ves sont rendues conductrices à un instant choisi d'une demi- période de la tension d'alimentation.
Dans ce nouvel appareil, l'instant de la demi-période auquel une valve devient conductrice peut être choisi, confor- mément à l'invention, sur une gamme étendue comprenant l'ins- tant correspondant au zéro de tension d'alimentation.
Selon l'invention, une gamme étendue de sélection de l'instant d'une demi-période auquel une valve principale devient conductrice est obtenue au moyen d'un retard d'une demi-période entre la commande à temps et la commande effective des valves principales.
L'invention elle-même, ainsi que ses divers buts et avan- tages, ressortiront mieux de la description suivante d'un
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montage particulier., établie en référence au dessin annexe dont la figure unique est un schéma des circuits d'un appa- reil de soudure par résistance.
Le circuit d'alimentation de l'appareil comprend une paire de valves électriques principales 3 et 5, du type à arc, de préférence des ignitrons, connectés entre eux en op- position et en série avec une capacité 7, et avec l'cmroule- ment primaire 9 d'un transformateur de soudure 11, entre deux lignes de courant 13 et 15 alimentées par une source de ten- sion alternative 17. Une paire d'électrodes de soudure 19 et 21 et la matière 23 à souder sont connectées en série au se- condaire 25 du transformateur de soudure 11. La capacité 7, en série avec l'enroulement primaire 9 du transformateur de soudure 11, est utilisée pour corriger le facteur de puissance mais peut être supprimée si on le désire.
Un tube à décharges électriques 27, du type à are, de préférence un thyratron, est connecté entre l'anode 29 et l'électrode d'amorçage 31 de la première valve principale 3, au moyen d'une résistance à maximum d'intensité 33. LTn tube semblable 35 est connecté entre l'anode 37 et l'électrode d'amorçage 39 de la seconde valve principale 5, au moyen d'une résistance à maximum d'intensité 41. Ces deux tubes 27 et 35 sont appelés ci-après tubes d'amorçage.
Le circuit de commande du premier tube 27 de la première valve principale 3 passe de la grille de commande 43 de celle- ci par une résistance de grille 45, une résistance 47 en pa- rallèle avec un enroulement secondaire 49 d'un premier trans- formateur d'amorçage 51, et une résistance de polarisation 53, à. la cathode 55. Une tension de polarisation est appliquée à la résistance 53 au moyen d'un dispositif appropriée tel qu'un circuit d'alimentation à courant redressé 57 alimenté
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par les ligues de courant alternatif.
La tension de polarisa- tion appliquée sur la résistance 53 tend à maintenir le pre-
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mier tube d'aorc;a e 2 7 non-condacteur, de manière qu'il ne devienne conducteur que lorsqu'une tension suffisante pour neutraliser la tension de polarisation est appliquée au cir- cuit de commande par le premier transformateur d'amerçage 51.
Lorsque le premier tube d'amorçage devient conducteur, le courent passe dans ce tube et dans l'électrode d'amorçage 31 de la première valve principale correspondante 3 pour rendre celle-ci conductrice.
Un circuit de commande semblable pour le second tube d'amorçage 35 passe de la grille de commande 59 à la cathode 61 de celui-ci et comprend une résistance de grille 63, un enroulement secondaire 65 d'un second transformateur d'amor- çage 67 en parallèle avec une résistance 69, et une résistan- ce de polarisation 71 à la.quelle une tension de polarisation est fournie par un circuit redresseur approprié 73, alimenté par les lignes d'alimentation. Lorsque le second tube d'a- morçage 35 est conducteur, le courant passe dans 1'électrode d'amorçage 39 de la seconde valve principale 5 pour le. rendre conductrice.
L'alimentation des impulsions de tension par les trans- formateurs d'amorçage 51 et 67, destinées à rendreles val- ves principales conductrices, est commandée par un circuit intermédiaire 75, lequel est à son tour commandé par un cir- cuit à temps 77 et un circuit de commande de chauffage 79.
Le circuit intermédiaire 75 comprend une première capa- cité 81 correspondant à la première valve principale 3 et une seconde capacité 83 correspondant à la seconde valve principale 5. L'enroulement primaire 85 du premier transfor- mateur d'amorçage 51 est connecté .en série avec un tube auxi-
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liaire 87 à la. première capacité 51 pour former un circuit de décharge de celle-ci. Ce tube auxiliaire 87 est de préfé- rence du type à arc, un thyratron par exemple, et est appelé ci-après premier tube de décharge.
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L' enrouleú:en primaire 89 du second tr,-1--isf or..F -(-leur d'amorçage 67 est connecté en série avec un autre tube auxiliaire 91 à la. seconde capa.cité 83, pour forcer un circuit de décharge de celle-ci. Ce tube auxiliaire 91 est également de préférence, du type à arc, tel qu'un thyratron, et est ap- pclé ci-après second tube de décharge.
Le circuitde commande du premier tube de décharge 87 passe de la grille de commande de celui-ci, 93, par une résis- tance de grille 95, une autrerésistance 97 et une résistance de polarisation 99, à. la cathode 101. Il existe dans la ré- sistance 99 une tension de polarisation en vertu du courant fourni au moyen d'un redresseur 103 par la partie gauche de l'enroulement secondaire 105 d'un transformateur auxiliaire 107, alimenté par les lignes d'alimentation en tension alter- native 13 et 15. Une capacité 109 est connectée à la résistance de pola.risation 99 pour amortir les ondes de tension.
La tension de polarisation de la résistance 99 tend à maintenir le premier tube de décharge 87, non-conducteur, de manière qu'il ne puisse être rendu conducteur que par une ten- sion neutralisant la tension de polarisation, tension qui peut être appliquée à la résistance 97 du circuit de commande pa.r un autre transformateur auxiliaire 111, dont le secondaire 113 est connecté à cette résistance 97. Le transformateur auxiliai- re 111 fait partie du circuit de commande de chauffage 79, qui sera décrit ultérieurement.
Le circuit de commande du second tube de décharge 91 est semblable à celui du premier tube 87 et passe de la grille de
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commande 115 à la cathode 117; il comprend une résistance de grille 119, une autre résistance 121 en parallèle avec un se- cond enroulement secondaire 123 du transformateur auxiliaire 111 du circuit de commande de chauffage, et une résistance de polarisation 125. Une tension de polarisation est fournie à la résistance 125 par un autre transformateur d'alimentation auxiliaire 127, par l'intermédiaire d'un redresseur 129 avec une capacité 131 en parallèle avec la résistance 125 pour amortir les ondes de tension.
Il est alors évident que lorsqu'un tube de décharge est rendu conducteur pour décharger l'une des capacités corresponda.ntes 81 et 83 sur l'enroulement primairedu transformateur d'amorçage correspondant, une impulsion de tension est fournie au circuit de commande du tube d'amor- ;age correspondant pour provoquer la conductibilité de la valve principale correspondante.
Pour chacune des capacités 81 et 83, un circuit de charge est alimenté par la tension apparaissant dans la partie droite de l'enroulement secondaire 105 du transfor- mateur auxiliaire 107. Le circuit de charge de la première capacité 81 pa.sse de l'extrémité de droite de l'enroulement secondaire 105 par une résistance 133, une capacité de com- mande 135, un autre tube à décharges électriques 127 et la première capacité 81 à la prise intermédiaire 139 de l'en- roulement secondaire 105. Le dernier tube mentionné 137 est du type à arc, de préférence un thyratron, et est appelé ci-après premier tube de charge. Ce tube 137 est commandé par le circuit à temps 77.
Le circuit de charge de la seconde capacité 83 passe du point milieu 139 de l'enroulement secondaire 105 par la seconde capacité 83, un conducteur 141, un autre tube à décharges électriques 143 du type à arc, un thyratron par
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exemple, la capacité de commande 135 et la résistance 133, à l'extrémité de droite de l'enroulement secondaire 105.
Il est donc évident que le premier tube de charge 137 ne peut laisser passer le courant pour charger la première ca- pacité 81 qu'aux demi-périodes d'une certaine polarité de la tension d'alimentation, tandis que le second tube de charge 143 ne peut laisser passer le courant pour charger la seconde capacité 83 qu'aux demi-périodes de polarité contraire. L'agencement est tel que la première capacité 81 ne peut être chargée que dans une demi-période de pola.- rité opposée à celle de la demi-période à laquelle la première valve principale correspondante 3 peut laisser passer le courant. De même, la seconde capacité 83 ne peut être cha.rgée qu'aux demi-périodes de polarité opposée à celle des demi-périodes pendant lesquelles la seconde valve principale 5 peut être conductrice.
Alors que le premier tube de charge 137 est commandé directement par le circuit à temps 77, le second tube de charge 143 est commandé par ce qu' on appelle un circuit à double alternance. Le circuit de commande du second tube de charge 143 passe de sa grille de commande 145, par une résistan- cc de grille 147, une résistance de polarisation 149, et la. capacité de commande 135 à la cathode 151. La tension de po- larisation existant dans la résistance 149 tend à maintenir le second tube de charge 143 non conducteur. Cependant, lors- que le premier tube de charge 137 laisse passer le courant pour charger la première capacité 81, ce courant cha.rge égale- ment la capacité de commande 135.
La tension de la, capacité de commande chargée 135 s'oppose à la tension de pola.risation de la résistance 149 et fait devenir le second tube de charge 143 conducteur dans la demi-période suivante de la tension
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d'alimentation, quand son anode 153 devient positive. Ainsi,. chaque fois que le premier tube de charge 137 devient conducteur, le second tube de charge 143 est rendu conducteur à la demi- période suivante.
Le circuit à temps 77 comprend une résistance de sortie 155, dans laquelle le courant passe à chaque demi-période de tension alternative d'alimentation d'une certaine polarité, pendant un intervalle de temps déterminé, à la suite de la manoeuvre d'un interrupteur de démarrage 157. Les détails de fonctionnement du circuit à temps sont décrits dans le brevet demandé par la Société Demanderesse, le 10 Avril 1947 accordé sous le ? 472.474 pour "circuits de commande".
Une prise intermédiaire 159 de la résistance de sortie 155 est connectée, au moyen d'une résistance de polarisation 161 et d'une résistance de grille 163, à l'électrode de com- mande 165 du premier tube de charge 137, tandis que la catho- de 167 de celui-ci est connectée à l'extrémité inférieure de la résistance de sortie par le conducteur 169. Une tension de polarisation tendant à maintenir la premier tube de charge 137 non-conducteur apparaît aux bornes de la résistance 161..
A cette-tension s'oppose la tension créée dans la résistance 155 par le passage du courant. L'agencement est tel que le courant passe dans la résistance de sortie 155 dans la demi- période pendant laquelle le premier tube de charge 137 peut laisser passer le courant. Ainsi, le premier tube de charge 137 est rendu conducteur, dans chaque demi-période pendant laquelle la valve principale correspondante 3 ne peut pas laisser passer le courant, pendant un intervalle de temps dé- terminé.
Le circuit de commande de chauffage 79 qui commande le fonctionnement des tubes de décharge 87 et 91 est représenté
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et décrit dans une demande de brevet au nom de la même Société demanderesse déposée le 15 Juin 1948 sous le N 375.578 pour : "Circuit de contrôle électronique".
Le circuit de commande de chauffage fonctionne à la suite de la fermeture d'un interrupteur manuel 171, pour pro- duire une impulsion de tension dans chacun des enroulements secondaires 113 et 123 d'un transformateur de débit, à un instant préalablement choisi dans chaque demi-période de la tension alternative d'alimentation, les impulsions des demi- périodes successives étant de polarités contraires.
Les enroulements secondaires 113 et 123 sont connectés aux circuits de comnande correspondants, de telle manière que les impulsions de tension tendent à rendre le tube de déchar- ge correspondant conducteur dans une demi-période de la ten- sion d'alimentation pendant laquelle la valve principale cor- respondante peut conduire le courant. Comme expliqué dans la demande précitée du 15 Juin 1948, les impulsions de tension peuvent être fournies à un moment correspondant au zéro de la tension d'alimentation.
Pour faire fonctionner l'appareil, on ferme d'abord l'interrupteur manuel 171 du circuit de commande de chauffage 79. Il en résulte que les impulsions de tension sont appli- quées au?: circuits de commande des tubes de décharge 87 et 91, tendant à rendre ceux-ci conducteurs alternativement dans les demi-périodes successives. Toutefois, puisque les capa- cités 81 et 83 ne sont pas chargées, les tubes de décharge ne deviennent pas conducteurs à ce moment.
On ferme ensuite l'interrupteur de démarrage 157 du cir- cuit à temps 77, rendant conducteur le premier tube de charge 137 à chaque demi-période pendant laquelle la valve principale 3 n'est pas conductrice, pour effectuer la charge de la pre- @
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mière capacité 81. Grâce au circuit à double alternance, le second tube de charge 143 est rendu conducteur dans chaque demi-période de polarité contraire pour charger la. seconde capacité 83. En même temps, les première et seconde capacités 81 et 83 sont déchargées dans chaque demi-période succédant à la demi-période pendant laquelle chacune a été chargée grâce aux impulsions fournies par le circuit de commande de chauffage 79, qui rend conducteurs les tubes de décharge 87 et 91.
Du fait de l'inductance des enroulements primaires 85 et 89 des circuitsjde décharge des capacités 81 et 83, chacun des tubes de décharge 87 et 91 devient non-conducteur avant que le tube de charge correspondant 137 ou 143 redevienne conducteur. Lorsque chaque capacité est déchargée, une impulsion de tension est appliquée au circuit de commande du tube d'amorçage correspon- dant pour le rendre conducteur; celui-ci rend à son tour con- ductrice la valve principale correspondante.
Ce fonctionnement se poursuit, les valves principales 3 et 5 étant alternativement rendues conductrices dans les demi-périodes opposées, à un instant choisi de ces demi- périodes, jusqu'au terme de l'intervalle de temps préalable- ment déterminée moment auquel la conductibilité du premier tube de charge est empêchee, et la charge des capacités 81 et 83 s'arrête. Il est évident que les valves principales 3 et 5 sont rendues conductrices encore une fois après la dernière charge de la capacité 81 par le premier tube de charge, de sorte que la commande effective des valves prin- ci..ales est retardée d'une demi-période de la tension d'ali- mentation, après le fonctionnement du circuit à temps lui-mê- me.
Ce retard permet au circuit de commande de chauffage d'ef- fectuer la décharge des capacités 81 et 83 et par conséquent de rendre conductrice les valves principales 3 et 5, à n'im-
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porte quel instant choisi d'une demi-période correspondante, y compris l'instant auquel la tension d'alimentation est sen- siblement zéro.
Bien que l'on ait représenté et décrit un circuit de com- mande de chauffage particulier, il est évident que l'on peut utiliser divers autres circuits appropriés pour fournir les impulsions voulues aux circuits de commande des tubes de dé- charge. De même d'autres circuits à temps peuvent être utili- sés pour régler le temps de fonctionnement des tubes de charge bien que celui décrit convienne particulièrement conjointement avec le circuit intermédiaire spécial représenté ici.
Bien que l'on ait décrit et représenté une forme particu- lière de réalisation de l'invention, il est bien entendu que certaines modifications peuvent y être apportées sans s'écar- ter de son cadre. La forme particulière décrite donc aucun caractère restrictif.