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Commande à temps à impulsions.
Cette invention concerne une commande électronique et, en particulier, un système électronique destiné à une commande à temps à impulsions.
Dans la soudure par points à résistance, on peut obtenir des soudures uniformes de bonne qualité, en utilisant une méthode, connue sous le nom de soudure par impulsions. Dans cette métho- de, une source de courant alternatif alimente le transformateur de soudure, par l'intermédiaire d'une paire d'ignitrons montés en opposition. Des circuits de commande sont disposés pour régler l'allumage des ignitrons, de façon que chaque soudure soit produite par un nombre d'impulsions distinctes du courant de soudure. La longueur de chaque impulsion et de chaque inter- valle, entre impulsions successives, est un multiple de demi- périodes du courant d'alimentation..
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On a inventé jusqu'ici un certain nombre de systèmes à temps différents, destinés à commander le fonctionnement des ignitrons. Certains de ces systèmes sont assez perfectionnés.
Ils utilisent de nombreuses lampes électronioues et les circuits qui leur sont associés. Cependant des systèmes de ce genre, tout en fonctionnant de façon satisfaisante, sont relativement onéreux: ils ne sont donc pas satisfaisants dans de nombreuses applications commerciales.
Un but de cette invention consiste donc à réaliser un système électronique à temps, nouveau et simplifié, destiné à une soudeuse à impulsions.
Un but plus général est de réaliser un système tout nouveau, fournissant, par impulsions distinctes, à un circuit d'utilisation, la puissance d'une source alternative. La longueur de chaque impulsion, ainsi que celle de l'intervalle entre im- pulsions successives, est fixée à l'avance.
D'une façon plus précise, cette invention a pour but de réaliser un système à temps à impulsions, perfectionné, d'une construction simple, peu soignée et bon marché et d'un fonction- nement précis.
D'après cette invention, on dispose d'un système à temps, comprenant une lampe électronique, du type valve à gaz, en série avec la source de tension alternative. La lampe, de préférence un thyratron, est montée pour être rendue conductrice dans une demi-période positive du courant d'alimentation, quand un voltage, plus positif qu'une tension critique donnée, est appliqué entre la grille et la cathode de cette lampe. Des circuits, comprenant un condensateur normalement déchargé, réunissent la grille et la cathode. Ils tendent à rendre la lampe conductrice à un instant déterminé d'une demi-période positive, ce qui conduit la lampe à laisser passer une intensité de valeur efficace supérieure à une valeur donnée.
(il
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Un dispositif fonctionnant par intensité, tel qu'un re- lais, est monté en série avec la lampe. Sous une intensité d'une valeur efficace supérieure à la valeur donnée ci-dessus,il fonc- tionne et met en série avec une source auxiliaire de tension al- ternative, le condensateur ainsi que la grille et la cathode de la lampe.
La source auxiliaire a la même fréquence que la source principale, mais déphasée par rapport à celle-ci. Dans le mon- tage série de la source auxiliaire et du condensateur, le cou- rant de grille de la lampe charge le condensateur et une tension alternative, ajoutée à une tension, devenant graduellement de plus en plus négative, est appliquée entre la grille et la ca- thode. Par suite, la lampe devient conductrice à un instant qui se trouve progressivement plus tard dans les demi-périodes posi- tives successives de la source principale, jusqu'à ce que la va- leur efficace du courant de la lampe soit inférieur à une valeur déterminée.
Le dispositif fonctionnant par intensité, manoeuvre à ce moment. Il coupe la source auxiliaire du condensateur et ferme un circuit de décharge aux bornes de ce condensateur. La charge du condensateur est déterminée pour maintenir la lampe non conductrice.
Après un nombre déterminé de demi-périodes de la source principale, le condensateur se décharge et la lampe est rendue de nouveau conductrice.
Des appareils sont également disposés pour régler in- dépendamment à la fois la vitesse de charge et la vitesse de décharge du condensateur. On peut ainsi déterminer la longueur des intervalles de conductibilité et de non-conductibilité de la lampe. Le courant passe ainsi dans la lampe par impulsions, de longueur et d'intervalle donnés. On peut donc commander, d'âpres le courant traversant la lampe, les ignitrons placés dans le circuit de soudure.
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Les principales caractéristiques originales, qu'on peut considérer comme particulières à cette invention, sont exposées dans leurs particularités dans le résumé joint en annexe. Cepen- dant, on comprendra mieux l'invention elle-même, à la fois dans son organisation et son mode de fonctionnement, ainsi que ses buts supplémentaires et ses avantages, en lisant, en s'aceompagnant des figures jointes, la description suivante d'une réalisation particulière. Parmi ces figures:
La fig.l représente un schéma d'une réalisation de cette invention.
La fig.2 et la fig.3 sont des courbes, montrant le fonc- tionnement de l'appareil décrit à la fig.l.
Comme l'indique la fig.l une source de courant alternatif 5 est reliée au primaire 7 d'un transformateur de soudure 9, par l'intermédiaire d'une paire d'ignitrons 11 et 13, montés en opposition.
Le secondaire 15 du transformateur 9 est monté en paral- lèle sur les électrodes de soudure 17 et 19, entre lesquelles s'engage la pièce à souder 21.
Chacun des ignitrons 11 et 13 comporte une plaque 23, une cathode 25 et une électrode d'allumage 27. Une paire de redresseurs 29 et 31, montée en série, relie la cathode 25 de chaque ignitron à chaque électrode d'allumage correspondante. Les points de jonction des deux paires de redresseurs 29 et 31 sont réunis par le contact 33, normalement ouvert, du relais 35.
Le circuit d'allumage de l'un des ignitrons 11 peut être défini comme suit: Il part de la source 5 ; suit le conducteur 37, traverse le redresseur 29 associé à l'ignitron 18, le contact 33 du relais 35, le redresseur 31 associé à l'ignitron 11,,l'élec- trode d'allumage 27, la cathode 25 de l'ignitron 11, le conduc- teur 39 et le secondaire 7 du transformateur, pour revenir vers la source. On doit remarquer qu'on dispose les redresseurs dans
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le circuit d'allumage de l'ignitron 11 dans un sens tel que ce courant d'allumage ne passe que dans les demi-périodes de la source 5, où la plaque 25 de l'ignitron 11 est positive.
Le circuit d'allumage de l'autre ignitron 13 est quelque peu semblable. Il peut être défini ainsi: Il par de la source 5, traverse le secondaire 7, le conducteur 39, le redresseur 29 associé à l'ignitron 11, le contact 33, le redresseur 31 associé à l'ignitron 13, l'électrode d'allumage 27, la cathode 25 de l'ignitron 13, le conducteur 37 et se termine à la source.
Le courant traverse les redresseurs, placés dans le cir- cuit d'allumage de l'ignitron 13, dans un sens tel que le courant ne passe, que quand la plaque 23 de l'ignitron 13 est positive.
D'après la description précédente, on voit que ce cou- rant alimente le transformateur de soudure 9 dans chaque demi- période de la source 5, aussi longtemps que le contact 33 est fermé; les ignitrons 11 et 13 étant alternativement conducteurs dans les demi-périodes successives. Réciproquement, aucun courant n'alimente le transformateur de soudure pendant la période où le contact 33 est ouvert.
La bobine 41 du relais 35 est montée en série avec une résistance 42, un interrupteur 43, et la plaque 45 et la cathode 47 d'une lampe électronique 49, l'ensemble étant en parallèle sur le secondaire 51 d'un transformateur auxiliaire 53. La lampe 49 est du type valve à gaz, de préférence un thyratron, elle est montée pour devenir conductrice, pendant que sa plaque est posi- tive, si la tension de sa grille 57 par rapport à la cathode 47 est égale ou plus positive qu'une valeur critique donnée. Dans les thyratrons usuels, la valeur critique est environ 6 volts.
La source 5 alimente le primaire 55 du transformateur 53.
La grille 57 de la lampe 49 est reliée à la cathode 47 par une résistance de grille 59, un condensateur 61 et une résistance 63.
Un circuit de décharge est monté en parallèle sur le condensateur- 61; il comprend un potentiomètre 65 et le contact 67, normalement
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fermé, du relais 35. Comme le condensateur 61 est ainsi normale- ment déchargé, la grille 57 de la lampe 49 est normalement à la même tension que la cathode 47, ou plus positive que la valeur critique donnée. Par conséquent, si l'interrupteur 43 est fermé, la lampe 49 laisse passer le courant pendant toute une demi-pé- riode positive de la source.
Le courant, passant dans la lampe 49, alimente le relais 35, qui ferme le contact 33 et déclenche l'alimentation du cou- rant dans le transformateur de soudure, par l'intermédiaire des ignitrons 11 et 13. On peut monter un condensateur 50, en paral- lèle sur la bobine 41, pour la maintenir alimentée entre les demi-périodes positives successives. L'excitation du relais 35 provoque également l'ouverture du contact 67 : circuit de décharge du condensateur 61 est coupé. L'excitation du relais 35 provoque aussi la fermeture d'un autre contact 69 du relais 35.
Cette fermeture met en parallèle le secondaire 71 d'un autre transformateur auxiliaire 73 sur la résistance 63, par l'inter- médiaire d'un second potentionmètre 75. Le secondaire 51 du trans- formateur 53 alimente le primaire 77 du transformateur auxiliai- re 73, par l'intermédiaire d'un circuit de déphasage 79, compre- nant un condensateur variable 81 et une résistance 83, en paral- lèle avec lui.
Il apparaît ainsi aux bornes du secondaire 71 du trans- formateur 73, une tension alternative ayant la même fréquence que la tension de la source 5, mais déphasée par rapport à celle-ci.
La valeur du déphasage est déterminée par le réglage du condensa- teur 81. C'est de préférence un retard de 60 à 90 par rapport à la source. La valeur du déphasage à utiliser réellement dépend de la valeur du courant nécessaire pour maintenir le relais 35, comme on le verra plus loin.
La tension alternative, apparaissant aux bornes du se- condaire 71, fait circuler un courant dans un circuit partant
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de ce secondaire, traversant le potentiomètre 75, le contact 69, le condensateur 61, la résistance de grille 59, la grille 57 et la cathode 47 de la lampe 49, pour revenir au secondaire 71. A cause des propriétés de redressement du circuit grille-cathode, le condensateur 61 se charge graduellement à une vitesse dépen- dant du réglage du potentiomètre 65. La charge du condensateur 61 tend à maintenir la grille 57 plus négative que la valeur criti- que, nécessaire pour rendre la lampe 49 conductrice. Cependant, la tension alternative aux bornes du secondaire 71 s'ajoute à la charge du condensateur 61. Elle produit une tension résultante de grille, devenant plus positive que la valeur critique donnée.
Par suite de l'accroissement de la charge du condensateur 61 et de la pente du front d'onde de la tension alternative, l'instant où la tension résultante dépasse la valeur critique donnée, se trouve graduellement plus tard, dans les demi-périodes positives suc- cessives du courant d'alimentation.
La bobine 41 du relais 35 et le condensateur 50, en parallèle avec elle, forment un appareil fonctionnant sous une certaine intensité, et tel que le relais reste à sa position attirée, tant que la valeur efficace de l'intensité dans la lampe 49 dépasse une valeur donnée. Comme la lampe 49 est rendue conductrice graduellement plus tard dans les demi-périodes posi- tives successives, la valeur efficace de l'intensité diminue pro- gressivement et devient éventuellement trop faible, pour mainte- nir le relais excité. Le temps, pendant lequel le relais reste excité, dépend ainsi de la vitesse de charge du condensateur 61, qui dépend à son tour du réglage du potentiomètre 75. On com- prendra qu'avec certains relais, possédant une longue période de fonctionnement, un condensateur 50 en dérivation n'est pas nécessaire.
Quand le relais 35 n'est plus excité, le contact 33 ouvre les circuits d'allumage des ignitrons 11 et 13 et arrête
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ainsi le passage du courant de soudure. Le contact 69 du relais, supprime également la liaison entre le secondaire 71 et le con- densateur 61, après quoi la charge du condensateur 61 est suffi- sante pour maintenir la lampe 49 non conductrice.
Le contact 67 du relais 35 se referme, quand le relais n'est plus excité. Il ferme de nouveau le circuit de décharge aux bornes du condensateur 61. Le condensateur se décharge alors à une vitesse déterminée par le réglage du potentiomètre 75. Après un intervalle de temps déterminé, le condensateur est suffisam- ment déchargé, pour permettre de nouveau le passage du courant dans la lampe 49 et le cycle du fonctionnement se répète.
On peut mieux comprendre le fonctionnement de l'appareil, représenté fig.l, en se reportant aux figs.2 et 3. Sur ces fi- gures, la courbe 85 représente la tension alternative, fournie par le secondaire 51, entre la plaque et la cathode de la lampe 49. Pour simplifier la figure, on suppose dans les fig.2 et 3, que la valeur critique donnée de la tension grille-cathode, né- cessaire pour rendre la lampe 49 conductrice, se confond avec le zéro ou la droite origine des ordonnées 86. La courbe 87 repré- sente la tension alternative, apparaissant aux bornes du secon- daire 71. La courbe 89 représente le voltage aux bornes du con- densateur 61 ; la courbe 91, la tension résultante appliquée en- tre la grille et la cathode de la lampe 49.
On remarquera que la courbe 91 passe par un maximum aplati pendant les alternances positives, par suite du passage du courant dans le circuit grille-cathode. Les courbes pointillées 95 représentent la posi- tion de la tension résultante, si le courant ne traverse pas le circuit grille-cathode.
En considérant particulièrement la fig.2 et en se repor- tant à la fig.l: Quand l'interrupteur 43 est fermé, la lampe 49 devient immédiatement conductrice et, après un intervalle de temps donné, dépendant du relais utilisé, le relais 35 est excité au point 95 sur la courbe 85, de façon que le contact 33 ferme les
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circuits d'allumage des ignitrons 11 et 13. Le relais 35 étant attiré, le contact 69 met en série le secondaire 71 avec le con- densateur 61, pour fournir la tension représentée par la courbe 87. Quand la courbe 87 dépasse légèrement la droite origine 86 au point 97, le courant commence à passer dans le circuit grille- cathode de la lampe 49.
Par suite, le condensateur 61 se charge négativement, comme le montre la courbe 89 ; pente de la cour- be en ce point dépend du réglage du potentiomètre 75. L'addition des tensions 89 et 87 pendant la période de charge du condensa- teur, a pour résultat la courbe 93. Cependant la tension résul- tante grille-cathode ne suit pas la courbe 93, mais est repré- sentée par la courbe 91, qui passe par un maximum aplati, à cause du courant grille-cathode.
Quand la courbe 91 descend en dessous de la valeur né- cessaire, pour maintenir le passage d'un courant grille-cathode, comme au point 99, la charge du condensateur 61 est arrêtée momentanément. Le condensateur ne se décharge pas, car le circuit de décharge à travers le potentiomètre 65 est maintenant ouvert et le circuit grille-cathode sert de redresseur. Par conséquent, la courbe 89 descend vers le point 100, correspondant au même temps (en abscisse) que le point 99 sur la courbe 91. La courbe 89 est ensuite horizontale entre les points 100 et 102, quand la tension résultante dépasse légèrement la droite origine 86, au point 101, sur la courbe 91, pour commencer à laisser passer le courant grille-cathode. Un courant de charge alimente de nouveau le condensateur 61.
La tension à ses bornes devient régulière- ment plus négative jusqu'à l'arrêt de la charge du condensateur, quand la tension résultante est de nouveau inférieure à la va- leur nécessaire, pour maintenir le courant grille-cathode. On voit donc que le condensateur 61 reçoit une charge négative supplémentaire, avec une vitesse de chargement déterminée, à chaque demi-période de la tension alternative apparaissant dans le secondaire 71. La charge du condensateur reste constante
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pendant les intervalles séparant la charge.
La courbe 91 de tension résultante s'abaisse donc gra- duellement; la lampe 49 est ainsi rendue conductrice à un instant, situé progressivement plus tard, dans les demi- périodes positives successives de la courbe de tension 85.
Après un intervalle de temps déterminé, dépendant de la vitesse de charge du condensateur 61, la lampe 49 est rendue conductrice si tard dans une demi-période que, comme au point 103, le relais 35 ne reste pas attiré et retombe au point 105. A la retombée du relais 35, la composante alternative 87 de la tension résultante revient à zéro le long de la ligne 107 et la courbe de tension résultante 91 revient au point 111 de la courbe 89 le long de la ligne 109. En même temps, le contact 33 ouvre les circuits d'al- lumage des ignitrons 11 et 13.
Si l'on se reporte de nouveau à la fig.3, quand le relais 35 n'est plus excité, 'le condensateur 61 commence à se décharger dans le potentiomètre 65 ; la courbe 89 se rapproche de la droite origine 86 à une vitesse déterminée par le réglage du potentio- mètre 65. Quand la courbe 89 atteint la droite origine 86 au point 113, la lampe 49 redevient conductrice et excite le relais 35 au point 114. La composante alternative 87 fait de nouveau partie de la tension résultante et le système recommence à fonctionner, comme on l'a décrit à la fig.2.
On voit donc que le contact 33 ferme les circuits d'allu- mage des ignitrons, pendant un intervalle de temps déterminé par le réglage du potentiomètre 75, et ouvre les mêmes circuits pendant un intervalle de temps, fixé par le réglage du poten- tiomètre 65.
On vient de décrire et de montrer une réalisation parti- culière de cette invention, mais il est bien certain que de nombreuses modifications de cette invention sont possibles.
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Pulse time control.
This invention relates to electronic control and, in particular, to an electronic system for pulse time control.
In resistance spot welding, uniform welds of good quality can be obtained using a method known as pulse welding. In this method, an alternating current source supplies the welding transformer, via a pair of ignitrons mounted in opposition. Control circuits are arranged to regulate the ignition of the ignitrons, so that each weld is produced by a number of distinct pulses of the weld current. The length of each pulse and of each interval, between successive pulses, is a multiple of half periods of the supply current.
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A number of different time systems have been invented so far for controlling the operation of ignitrons. Some of these systems are quite sophisticated.
They use many electronic lamps and the circuits associated with them. However, systems of this type, while operating satisfactorily, are relatively expensive: they are therefore not satisfactory in many commercial applications.
An object of this invention is therefore to provide a new and simplified electronic timing system for a pulse welder.
A more general goal is to achieve a completely new system, supplying, by separate pulses, to a user circuit, the power of an AC source. The length of each pulse, as well as that of the interval between successive pulses, is fixed in advance.
More specifically, the object of this invention is to provide an improved impulse timing system, of simple construction, sloppy and inexpensive, and of precise operation.
According to this invention, a timing system is provided, comprising an electronic lamp, of the gas valve type, in series with the alternating voltage source. The lamp, preferably a thyratron, is mounted to be made conductive in a positive half-period of the supply current, when a voltage, more positive than a given critical voltage, is applied between the grid and the cathode of this lamp. . Circuits, including a normally discharged capacitor, join the grid and the cathode. They tend to make the lamp conductive at a determined instant by a positive half-period, which leads the lamp to allow an intensity of rms value greater than a given value to pass.
(he
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A device operating by intensity, such as a relay, is mounted in series with the lamp. Under an intensity of an effective value greater than the value given above, it operates and places in series with an auxiliary source of alternating voltage, the capacitor as well as the grid and the cathode of the lamp.
The auxiliary source has the same frequency as the main source, but out of phase with the latter. In the series connection of the auxiliary source and the capacitor, the gate current of the lamp charges the capacitor and an alternating voltage, added to a voltage, gradually becoming more and more negative, is applied between the gate and the cathode. As a result, the lamp becomes conductive at a time which is gradually later in the successive positive half-periods of the main source, until the rms value of the lamp current is less than a value. determined.
The device operating by intensity, operates at this time. It cuts off the auxiliary source of the capacitor and closes a discharge circuit across this capacitor. The capacitor charge is determined to keep the lamp non-conductive.
After a determined number of half-periods of the main source, the capacitor discharges and the lamp is made conductive again.
Apparatus are also arranged for independently controlling both the charging rate and the discharging rate of the capacitor. The length of the conductivity and non-conductivity intervals of the lamp can thus be determined. The current thus passes through the lamp in pulses, of given length and interval. It is therefore possible to control, according to the current passing through the lamp, the ignitrons placed in the soldering circuit.
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The main original characteristics, which can be considered as particular to this invention, are set out in their particularities in the summary attached hereto. However, the invention itself will be better understood, both in its organization and its mode of operation, as well as its additional objects and advantages, by reading, together with the accompanying figures, the following description of 'a particular achievement. Among these figures:
Fig.l shows a diagram of an embodiment of this invention.
Fig. 2 and fig. 3 are curves showing the operation of the apparatus described in fig.l.
As shown in fig.l an alternating current source 5 is connected to the primary 7 of a welding transformer 9, via a pair of ignitrons 11 and 13, mounted in opposition.
The secondary 15 of the transformer 9 is mounted in parallel on the welding electrodes 17 and 19, between which the piece to be welded 21 engages.
Each of the ignitrons 11 and 13 has a plate 23, a cathode 25 and an ignition electrode 27. A pair of rectifiers 29 and 31, connected in series, connect the cathode 25 of each ignitron to each corresponding ignition electrode. The junction points of the two pairs of rectifiers 29 and 31 are joined by contact 33, normally open, of relay 35.
The ignition circuit of one of the ignitrons 11 can be defined as follows: It starts from source 5; follows the conductor 37, passes through the rectifier 29 associated with the ignitron 18, the contact 33 of the relay 35, the rectifier 31 associated with the ignitron 11,, the ignition electrode 27, the cathode 25 of the ignitron 11, conductor 39 and secondary 7 of the transformer, to return to the source. It should be noted that the rectifiers are placed in
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the ignition circuit of the ignitron 11 in a direction such that this ignition current flows only in the half-periods of the source 5, where the plate 25 of the ignitron 11 is positive.
The ignition circuit of the other ignitron 13 is somewhat similar. It can be defined as follows: It from the source 5, passes through the secondary 7, the conductor 39, the rectifier 29 associated with the ignitron 11, the contact 33, the rectifier 31 associated with the ignitron 13, the electrode d ignition 27, the cathode 25 of the ignitron 13, the conductor 37 and ends at the source.
The current passes through the rectifiers, placed in the ignition circuit of the ignitron 13, in a direction such that the current passes, only when the plate 23 of the ignitron 13 is positive.
From the preceding description, it can be seen that this current feeds the welding transformer 9 in each half-period of the source 5, as long as the contact 33 is closed; ignitrons 11 and 13 being alternately conductors in successive half-periods. Conversely, no current is supplied to the welding transformer during the period when contact 33 is open.
The coil 41 of the relay 35 is connected in series with a resistor 42, a switch 43, and the plate 45 and the cathode 47 of an electronic lamp 49, the assembly being in parallel with the secondary 51 of an auxiliary transformer 53 The lamp 49 is of the gas valve type, preferably a thyratron, it is mounted to become conductive, while its plate is positive, if the voltage of its grid 57 with respect to the cathode 47 is equal or more positive. than a given critical value. In common thyratrons, the critical value is about 6 volts.
Source 5 supplies primary 55 of transformer 53.
The grid 57 of the lamp 49 is connected to the cathode 47 by a grid resistor 59, a capacitor 61 and a resistor 63.
A discharge circuit is connected in parallel on the capacitor 61; it includes a potentiometer 65 and contact 67, normally
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closed, of relay 35. As capacitor 61 is thus normally discharged, gate 57 of lamp 49 is normally at the same voltage as cathode 47, or more positive than the given critical value. Therefore, if the switch 43 is closed, the lamp 49 will allow current to flow for a full positive half-period of the source.
The current, passing through the lamp 49, supplies the relay 35, which closes the contact 33 and triggers the supply of the current in the welding transformer, via the ignitrons 11 and 13. A capacitor 50 can be fitted. , in parallel with the coil 41, to keep it supplied between the successive positive half-periods. The energization of the relay 35 also causes the opening of the contact 67: discharge circuit of the capacitor 61 is cut. The energization of relay 35 also causes the closing of another contact 69 of relay 35.
This closing places the secondary 71 of another auxiliary transformer 73 in parallel with the resistor 63, by means of a second potentiometer 75. The secondary 51 of the transformer 53 supplies the primary 77 of the auxiliary transformer. 73, by means of a phase shift circuit 79, comprising a variable capacitor 81 and a resistor 83, in parallel with it.
It thus appears at the terminals of the secondary 71 of the transformer 73, an alternating voltage having the same frequency as the voltage of the source 5, but out of phase with respect to the latter.
The value of the phase shift is determined by the setting of capacitor 81. It is preferably a delay of 60 to 90 with respect to the source. The value of the phase shift to be really used depends on the value of the current necessary to maintain the relay 35, as will be seen later.
The alternating voltage, appearing at the terminals of secondary 71, causes a current to circulate in a leaving circuit.
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of this secondary, passing through the potentiometer 75, the contact 69, the capacitor 61, the gate resistor 59, the gate 57 and the cathode 47 of the lamp 49, to return to the secondary 71. Because of the rectifying properties of the gate circuit In cathode, capacitor 61 gradually charges at a rate dependent on the setting of potentiometer 65. The charge on capacitor 61 tends to keep gate 57 more negative than the critical value necessary to make lamp 49 conductive. However, the AC voltage across secondary 71 adds to the charge on capacitor 61. It produces a resulting gate voltage, becoming more positive than the given critical value.
As a result of the increase in the charge of the capacitor 61 and the slope of the wavefront of the alternating voltage, the instant when the resulting voltage exceeds the given critical value is gradually found later, in the half-periods successive positive values of the supply current.
The coil 41 of the relay 35 and the capacitor 50, in parallel with it, form an apparatus operating under a certain intensity, and such that the relay remains in its attracted position, as long as the rms value of the intensity in the lamp 49 exceeds a given value. As the lamp 49 is made conductive gradually later in the successive positive half-periods, the rms value of the intensity gradually decreases and eventually becomes too low, to keep the relay energized. The time during which the relay remains energized thus depends on the charging speed of the capacitor 61, which in turn depends on the setting of the potentiometer 75. It will be understood that with certain relays, having a long period of operation, a 50 bypass capacitor is not required.
When relay 35 is no longer energized, contact 33 opens the ignition circuits of ignitrons 11 and 13 and stops
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thus the passage of the welding current. Contact 69 of the relay also removes the link between secondary 71 and capacitor 61, after which the charge of capacitor 61 is sufficient to keep lamp 49 non-conductive.
Contact 67 of relay 35 closes when the relay is no longer energized. It again closes the discharge circuit at the terminals of the capacitor 61. The capacitor then discharges at a rate determined by the adjustment of the potentiometer 75. After a determined time interval, the capacitor is sufficiently discharged, to allow again current flows through lamp 49 and the operating cycle is repeated.
We can better understand the operation of the device, shown in fig.l, by referring to figs.2 and 3. In these figures, the curve 85 represents the alternating voltage, supplied by the secondary 51, between the plate and the cathode of the lamp 49. To simplify the figure, it is assumed in Figs. 2 and 3, that the given critical value of the grid-cathode voltage, necessary to make the lamp 49 conductive, merges with zero or the line of origin of the ordinates 86. Curve 87 represents the alternating voltage, appearing at the terminals of secondary 71. Curve 89 represents the voltage at the terminals of capacitor 61; curve 91, the resulting voltage applied between the grid and the cathode of the lamp 49.
It will be noted that the curve 91 passes through a flattened maximum during the positive half-waves, as a result of the passage of current in the grid-cathode circuit. The dotted curves 95 represent the position of the resulting voltage, if the current does not flow through the grid-cathode circuit.
Considering particularly fig. 2 and referring to fig. 1: When the switch 43 is closed, the lamp 49 immediately becomes conductive and, after a given time interval, depending on the relay used, the relay 35 is excited at point 95 on curve 85, so that contact 33 closes the
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ignition circuits of ignitrons 11 and 13. The relay 35 being attracted, the contact 69 puts the secondary 71 in series with the capacitor 61, to supply the voltage represented by the curve 87. When the curve 87 slightly exceeds the straight line origin 86 at point 97, current begins to flow through the grid-cathode circuit of lamp 49.
As a result, capacitor 61 charges negatively, as shown by curve 89; The slope of the curve at this point depends on the setting of potentiometer 75. The addition of voltages 89 and 87 during the capacitor charging period results in curve 93. However, the resulting grid-cathode voltage does not follow curve 93, but is represented by curve 91, which passes through a flattened maximum, because of the grid-cathode current.
When the curve 91 drops below the value necessary, to maintain the flow of a gate-cathode current, as at point 99, the charging of the capacitor 61 is stopped momentarily. The capacitor does not discharge, because the discharge circuit through the potentiometer 65 is now open and the grid-cathode circuit serves as a rectifier. Consequently, curve 89 descends towards point 100, corresponding to the same time (on the abscissa) as point 99 on curve 91. Curve 89 is then horizontal between points 100 and 102, when the resulting voltage slightly exceeds the straight line. origin 86, at point 101, on curve 91, to start letting the grid-cathode current flow. A load current feeds again the capacitor 61.
The voltage across it becomes steadily more negative until the capacitor charge is stopped, when the resulting voltage is again lower than the value needed to maintain the gate-cathode current. It can therefore be seen that the capacitor 61 receives an additional negative charge, with a determined charging speed, at each half-period of the alternating voltage appearing in the secondary 71. The charge of the capacitor remains constant.
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during the intervals between the charge.
The resulting voltage curve 91 therefore decreases gradually; the lamp 49 is thus made conductive at an instant, situated progressively later, in the successive positive half-periods of the voltage curve 85.
After a determined time interval, depending on the charging rate of the capacitor 61, the lamp 49 is made conductive so late in a half-period that, as in point 103, the relay 35 does not remain attracted and drops out at point 105. When relay 35 drops, the AC component 87 of the resulting voltage returns to zero along line 107 and the resulting voltage curve 91 returns to point 111 of curve 89 along line 109. At the same time, contact 33 opens the ignition circuits of ignitrons 11 and 13.
Referring again to Fig. 3, when the relay 35 is no longer energized, the capacitor 61 begins to discharge in the potentiometer 65; the curve 89 approaches the origin line 86 at a speed determined by the adjustment of the potentiometer 65. When the curve 89 reaches the origin line 86 at point 113, the lamp 49 becomes conductive again and energizes the relay 35 at point 114. The AC component 87 becomes part of the resulting voltage again and the system resumes operation, as described in Fig. 2.
It can therefore be seen that the contact 33 closes the ignition circuits of the ignitrons, during a time interval determined by the adjustment of the potentiometer 75, and opens the same circuits during a time interval, fixed by the adjustment of the potentiometer. 65.
A particular embodiment of this invention has just been described and shown, but it is clear that many modifications of this invention are possible.