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Système de contrôle pour appareil de soudure.
Cette invention se rapporte à un système de contrôle électronique destiné à être utilisé pour fournir du courant à une charge à partir d'une source à voltage alternatif et elle se rapporte particulièrement à un tel système dans lequel l'envoi de courant est limité à un intervalle de temps exactement déter- miné.
Dans le système de contrôle pour la soudure par résis- tance, le courant est habituellement fourni au transformateur de soudure à partir d'une source de voltage alternatif par l'in- termédiaire d'une paire de valves électriques du type à arc. Les valves sont connectées en opposition et sont rendues conductri- ces alternativement pendant des demi-périodes opposées du vol- tage alternatif. Le voltage effectif fourni au transformateur de soudure, et ainsi la chaleur développée à la soudure, est con-
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trôlé par réglage de l'instant dans la demi-période auquel les valves sont rendues conductrices.
Dans de tels systèmes, il est souvent nécessaire de com- mencer l'envoi du courant au transformateur de soudure en syn- chronisme avec le voltage alternatif et de limiter l'envoi de courant à un intervalle de temps exactement déterminé pour ob- tenir la soudure désirée. Un appareil antérieur permet de contr8- ler l'envoi de courant de cette manière, mais cet appareil est assez compliqué et requiert un nombre de valves, aussi bien que de circuits de contrôle associés, qui augmentent considérablement le prix de la fabrication. De plus, tandis que plusieurs opéra- tions du système de soudure exigent un intervalle de temps de l'ordre de 15 à 30 périodes du voltage alternatif, certaines opé- rations exigent un intervalle de temps aussi court qu'une demi- période.
Pour ces intervalles de temps plus court, il est souvent nécessaire de fournir un système de contrôle entièrement diffé- rent de celui qui est utilisé pour les intervalles plus longs.
C'est en conséquence un but de l'invention que de fournir un système de contrôle nouveau et perfectionné destiné à fournir du courant à une charge à partir d'une source de voltage alterna- tif.
Un autre but de l'invention est de fournir un tel systé- me de contrôle dans lequel le temps d'envoi du courant est exac- tement déterminé.
Un autre but de l'invention est de fournir un tel sys- tème dans lequel l'envoi de courant est débuté en synchronisme avec le voltage alternatif et est limité à un intervalle de temps prédéterminé.
Un autre but de l'invention est de fournir un système de contrôle nouveau et perfectionné dans lequel la fourniture de courant peut être effectuée dans un intervalle de temps déter- miné exactement entre de larges limites d'intervalles de temps prédéterminable. n
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Conformément à l'invention, il est prévu un système de contrôle dans lequel un premier circuit tend à rendre conductrice une valve de contrôle d'un circuit de fourniture de courant à un instant pré-déterminé pendant une demi-période d'un voltage al- ternatif fourni. Au même instant, un second circuit est efficace pour empêcher le fonctionnement de la valve.
Il est ensuite prévu un nouveau circuit de détermination du temps qui peut fonction- ner pendant un intervalle de temps pré-déterminé pour rendre le second circuit inefficace et permettre ainsi aux valves de de- venir conductrices pendant cet intervalle sous l'influence du premier circuit.
L'invention apparaîtra plus clairement dans la descrip- tion détaillée suivante qui sera donnée, à titre d'exemple seu- lement, d'une forme de réalisation particulière et en se réfé- rant au dessin annexé dans lequel la figure unique représente une forme de réalisation préférée de l'invention appliquée à un contrôle de soudure par résistance et sous la forme d'un cir- cuit schématique.
Ainsi que le montre le dessin, l'enroulement primaire 3 d'un transformateur de soudure 5 est relié en série avec une paire de valves 7 et 9 reliées en opposition par l'intermédiaire de deux conducteurs d'alimentation en courant alternatif 11 et 13. Les valves 7 et 9 sont de préférence du type à arc, tels que des thyratrons et seront désignées ci-après comme valves prin- cipales. L'enroulement secondaire 15 du transformateur de soudure 5 est relié aux électrodes de soudure 17 entre lesquelles est engagée la matière à souder 19.
Le circuit de contrôle de la première valve principale 7 peut être suivi, à partir de l'électrode de contrôle 21, par la résistance de limitation 23, une résistance 25 et un enroulement secondaire 27 d'un premier transformateur auxiliaire 29, jusqu'à la cathode 31 de la valve. Un enroulement secondaire 33 d'un
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second transformateur auxiliaire 35 est relié en circuit avec un redresseur 37 aux bornes de la résistance 25.
Le circuit de contrôle de la seconde valve principale 9 peut être suivi, à partir de l'électrode de contrôle 39, par un interrupteur normalement fermé 40 court-circuitant un condensateur 42, une résistance de limitation 41, une autre résistance 43 et un autre enroulement secondaire 45 du premier transformateur auxi- liaire 29 jusqu'à la cathode 47. Un autre enroulement secondaire 49 du second transformateur auxiliaire 35 est relié en circuit avec un autre redresseur 51 aux bornes de la résistance 43.
L'enroulement primaire 53 du premier transformateur au- xiliaire 29 est relié en circuit avec une résistance 55 aux bor- nes d'une partie de l'enroulement secondaire 57 d'un transforma- teur d'alimentation auxiliaire 59, dont l'enroulement primaire 61 est alimenté par les conducteurs 11 et 13. La disposition est telle que le voltage appliqué entre l'électrode de contrôle et la cathode de chacune des valves principales 7 et 9 par l'in- termédiaire du premier transformateur auxiliaire 29 est déphasé de 180 avec le voltage apparaissant entre l'anode et la catho- de, respectivement 63 et 31, 65 et 47, des valves principales 7 et 9.
Le voltage ainsi appliqué dans les circuits de contrôle des valves principales 7 et 9 par le premier transformateur au- xiliaire 29 tend à maintenir le voltage de contrôle par rapport à la cathode de chaque valve principale plus négatif que le voltage critique de la valve, par rapport auquel le voltage de l'électrode de contrôle par rapport à la cathode doit être plus positif pour rendre la valve conductrice dans une demi-période po- sitive du voltage alternatif. Par demi-période.positive,on désigne une demi période dans laquelle l'anode de la valve considérée est positive par rapport à la cathode. En d'autres termes, le voltage fourni par l'intermédiaire du premier transformateur auxiliaire tend à maintenir les valves principales non conductrices.
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L'enroulement primaire 67 du second transformateur auxi- liaire 35 est alimenté à partir dtun circuit changeur de phase qui comporte un condensateur 69 et une paire d'éléments de résis- tance réglables 71 et 73 connectés, dans l'ordre indiqué, aux bornes de l'enroulement secondaire 67 du transformateur d'alimen- tation auxiliaire 59, 1'enroulement primaire 67 du transforma- teur auxiliaire 35 étant connecté d'une borne intermédiaire 75 sur l'enroulement secondaire 57 à un point 77 situé entre le condensateur 69 et l'élément de résistance réglable 71.
Le voltage aux bornes de l'enroulement primaire 67 du second transformateur auxiliaire 35 est déphasé par rapport au voltage d'alimentation d'une quantité déterminée par le réglage des éléments de résistance variable 71 et 73. En raison de l'ac- tion des redresseurs 37 et 51, le voltage apparaissant aux bornes des résistances 25 et 43 dans les circuits de contrôle des val- ves principales 7 et 9, respectivement, prend la forme d'un voltage alternatif redressé, déphasé par rapport au voltage d'ali- mentation et inversé par rapport à l'électrode de contrôle cor- respondante. Ce voltage tend à rendre chaque valve principale conductrice à un instant pré-déterminé dans chaque demi-période positive correspondante et fixé par la quantité de déphasage.
Dans cette disposition, l'élément de résistance 71 peut être réglé d'après le facteur de puissance de la charge, tandis que l'autre élément de résistance 73 peut être réglé d'âpres la cha- leur désirée.
Tandis que le voltage fourni aux circuits de contrôle des valves principales par l'intermédiaire du second transformateur auxiliaire tend à rendre chaque valve principale conductrice à un instant prédéterminé dans une demi-période positive, le voltage fourni par l'intermédiaire de la première valve auxiliaire est suffisant, normalement, pour empêcher les valves principales de devenir conductrices.
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La résistance 55 en circuit avec l'enroulement primaire 53 du premier transformateur auxiliaire 29 est également connectée en circuit aux bornes de l'enroulement secondaire tout entier 57 du transformateur d'alimentation auxiliaire 59 par l'intermédiaire d'une seconde résistance 79, d'une paire de valves auxiliaires 81 et 83 connectées en opposition et d'une troisième résistance 85.Les valves auxiliaires 81 et 83 sont de préférence du type à arc, tels que des thyratrons, et sont efficaces pour contrôler l'envoi de courant à travers les premières et secondes résistances 55 et 79.
La première valve auxiliaire 81 est de préférence une tétrode, ayant une grille écran 87 connectée à la cathode 89 par l'intermédiaire d'un condensateur en parallèle 91 et d'une résis- tance 93 en série avec une résistance 95 et un autre enroulement secondaire 97 du transformateur d'alimentation auxiliaire 59. Un autre condensateur 99 est relié aux bornes de la résistance 95 et de l'enroulement secondaire 97 par l'intermédiaire d'un contact normalement ouvert 101 d'un relais 103.
La disposition est telle que le voltage apparaissant aux bornes de l'enroulement secondaire 97 est déphasé de 180 par rapport au voltage entre l'anode 105 et la cathode 89 de la pre- mière valve auxiliaire 81. Dans les demi-périodes du voltage d'alimentation pendant lesquelles l'anode 105 est négative, le voltage aux bornes de l'enroulement secondaire 97 rend la grille écran 87 positive par rapport à la cathode 89. En conséquence, le coùrant circule de la grille écran 87 à la cathode 89, ce qui pro- voque la charge du condensateur 91.
A.insi, au commencement d'une demi-période dans laquelle l'anode 105 est positive, le voltage sur le condensateur 91 rend la grille écran 87 négative par rap- port à la cathode 89 et empêche la valve 81 de devenir conduc- trice, même si le voltage entre la grille de contrôle 107 et la cathode 89 est légèrement plus positif que la valeur critique , nécessaire pour rendre la valve conductrice. La valeur critique préférée
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pour la valve est de l'ordre de moins six volts, ce qui est une valeur critique pour un thyratron convenable.
Comme il apparaf- tre ultérieurement, le voltage entre la grille de contrôle et la cathode est à l'origine pratiquement nul et ainsi est plus posi- tif que la valeur critique, mais le voltage entre la grille de contrôle et la cathode est efficace pour maintenir la. valve 81 non conductrice.
Le circuit de contrôle de la seconde valve auxiliaire 83 peut être suivi, de la grille de contrôle 109, par la résistance de grille 111, un autre enroulement secondaire 113 du transforma- teur d'alimentation auxiliaire 59 et un condensateur 115 à la cathode 117. Le condensateur 115 est également connecté aux bor- nes de la troisième résistance 85 en circuit avec les valves au- xiliaires principales par l'intermédiaire d'une autre résistance 119.
En conséquence, le condensateur 115 est chargé par le courant à travers la première valve auxiliaire 81 lorsque cette valve est conductrice, et la polarité de la charge est telle qu'elle tend à rendre la grille de contrôle 109 de la seconde valve auxiliaire 83 positive par rapport à la cathode 117. Le voltage apparaissant aux bornes de l'enroulement secondaire 113, dans le circuit de contrôle, est déphasé d'environ 180 par rapport au voltage appa- raissant entre l'anode 121 et la cathode 117 de la seconde valve auxiliaire. Ce voltage d'enroulement secondaire tend à maintenir la seconde valve auxiliaire 83 non conductrice.
Cependant, le condensateur 115 est suffisamment chargé chaque fois que la pre- mière valve auxiliaire 81 est conductrice pour surmonter les effets du voltage de l'enroulement secondaire 113, il en résulte que la seconde valve auxiliaire 83 est rendue conductrice à chaque demi-période du voltage d'alimentation qui suit immédiatement une demi-période dans laquelle la première valve auxiliaire 81 est conductrice. La capacité 115 est, naturellement, déchargée dans la demi-période alors que la seconde valve 83 est conductrice
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et est chargée avec une polarité opposée pour empêcher la secônde valve 83 de devenir conductrice jusqu'après que la première valve 81 soit à nouveau conductrice.
Le circuit de contrôle de la première valve auxiliaire 81 peut être suivi, de la grille de contrôle 107, par un premier et un deuxième potentiomètre 123 et 125, un interrupteur 127, une ré- sistance 129, un condensateur de détermination du temps 131, un condensateur de contrôle 135 et une autre résistance 137 jusque la cathode 89. Un circuit de décharge comprenant une résistance 139 est connecté aux bornes de la capacité de détermination de temps 131 par l'intermédiaire de contact normalement fermé 141 du relais 103. Un circuit de décharge comportant une résistance réglable 143 est également connecté aux bornes de la capacité de contrôle 135.
L'interrupteur 127 peut être placé sur l'un des trois points A, B, C. Dans la position A,comme il est représenté, le circuit de contrôle de la première valve auxiliaire 81, comprend à la fois les premier et deuxième potentiomètres 123 et 125.
Dans la position B, le second potentiomètre 125 est court-circuité.
Dans la position C à la fois les potentiomètres 123 et 125 sont court-circuités. Ces trois positions peuvent correspondre à des intervalles de temps allant de 15 à 30 périodes du voltage d'ali- mentation, une à quinze périodes et une demi période respective- ment.
Un redresseur 145, de préférence sous la forme d'une autre valve auxiliaire du type à arc, tel qu'un thyratron, est connecté de manière à conduire le courant depuis une borne de la première résistance 55, qui est opposée à celle à laquelle la seconde ré- sistance 79 est reliée, à un point sur le circuit de contrôle de la première valve auxiliaire 81 situé entre le condensateur 131 et la capacité 135. Le circuit de contrôle du redresseur 145 peut être suivi, depuis la grille de contrôle 147, par une ré-
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sistance de grille 149 et la résistance 139 dans le circuit de décharge du condensateur 131 à la cathode 151.
En conséquence, le redresseur 145 est susceptible de conduire le courant pendant chaque demi-période dans laquelle la seconde valve auxiliaire 83 est conductrice, de manière à fournir un voltage positif entre l'anode 153 du redresseur et la. cathode 151 au moyen d'un voltage développé aux bornes de la première résistance 155 et de la se- conde résistance 79 par le courant qui les traverse.
Si l'on considère le fonctionnement du système tel qu'il vient d'être décrit, on notera tout d'abord que les valves prin- cipales 7 et 9 sont primitivement maintenues non conductrices par le voltage fourni à travers le premier transformateur auxiliaire 29. Les première et deuxième valves auxiliaires 81 et 83 sont maintenues non conductrices par le voltage fourni à travers les enroulements secondaires 97 et 113 du transformateur auxiliaire 59.
La capacité 131 et la capacité 135 sont toutes deux à l'état de décharge. Avant de mettre en marche l'appareil, l'interrupteur 127 est placé à la position désirée. Pour le besoin de la dis- cussion, on supposera qu'il est placé à la position A, comme il est représenté. Ensuite, un interrupteur de mise en marche 155 peut être fermé pour compléter un circuit allant des conducteurs d'alimentation 11 et 13 à travers la bobine d'excitation 157 du relais 103. Le relais 103 est alors excité et un de ses contacts 141 ouvre le circuit de décharge aux bornes du condensateur 141 tandis que l'autre contact 101 achève la connexion de la capacité 99 par la résistance 95 et l'enroulement secondaire 97 dans le circuit de grille-écran de la première valve auxiliaire 81.
Lorsque le condensateur 99 est connecté en circuit aux bornes de la résistance 95 et de l'enroulement secondaire 97, le voltage fourni entre la grille-écran 87 et la cathode 89 de la première valve auxiliaire 81 par l'enroulement secondaire 97, est déphasé de telle sorte que la première valve auxiliaire 81 peut devenir conductrice du commencement d'une demi-période dans la-
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quelle son anode 105 est positive pourvu que le voltage entre la grille de contrôle et la cathode soit plus positif que la valeur critique pour la valve.
Puisque le condensateur 131 et le conden- sateur de contrôle 135 sont à l'état de décharge, le voltage entre la grille de contrôle et la cathode de la première valve auxi- liaire 81 est approximativement nul et est en conséquence plus positif que la valeur critique négative. Il en résulte que la première valve auxiliaire 81 est rendue conductrice au commence- ment de la demi période suivante dans laquelle son anode 105 est positive et qui suit l'actionnement de l'interrupteur de mise en marche 155.
Alors que la première valve auxiliaire 81 est conductrice, le courant qui :circule dans la première résistance 55 y fournit un voltage qui s'oppose au voltage appliqué aux bornes de l'enroule- ment primaire 53 du premier transformateur auxiliaire 29 par l'enroulement secondaire 57 du transformateur d'alimentation au- xiliaire 59. Ce voltage aux bornes de la résistance 55 est suffi- sant pour contrebalancer le voltage fourni par le transformateur d'alimentation auxiliaire, de sorte que le voltage fourni dans le circuit de contrôle de la première valve principale 7, par l'intermédiaire du premier transformateur auxiliaire 29 devient inefficace pour empêcher la première valve principale de devenir conductrice.
L'anode 63 de la première valve principale est po- sitive dans la même demi-période du voltage d'alimentation pendant laquelle la première première valve auxiliaire 81 est conductrice. En conséquence, la première valve principale 7 est rendue conductrice dans la demi-période du voltage d'alimen- tation à un instant déterminé par la quantité de déphasage dans le voltage fourni par le second transformateur auxiliaire 35 pour alimenter en courant le transformateur de soudure.
Alors que la première valve auxiliaire 81 est conductrice, le condensateur 115 du circuit de contrôle de la seconde valve
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auxiliaire 83 est chargé. En conséquence, la seconde valve auxi- liaire 83devient conductrice dans la demi-période suivante. Alors que la seconde valve auxiliaire 83 est conductrice, un voltage est également appliqué aux bornes de la première résistance 55 et ce voltage est efficace pour contrebalancer le voltage fourni aux bornes de l'enroulement 53, primaire, du premier transformateur auxiliaire 29 par l'enroulement secondaire 57 du transformateur d'alimentation auxiliaire 59. Il en résulte que la seconde valve principale 9 est rendue conductrice à un instant prédéterminé dans la demi-période, dans laquelle la seconde valve auxiliaire 83 est conductrice.
Au même moment, le voltage combiné aux bornes des première et seconde résistance 55 et 79 est efficace pour fournir du courant à travers le redresseur 145, le condensateur de contrôle 135 et la résistance 137, ce qui charge le condensa- teur 135. Le courant circule également à travers le redresseur 145, le condensateur 131, les potentiomètres 123 et 125, la grille de contrôle 107 et la cathode 89 de la première valve auxiliaire 81.
Ainsi la capacité de détermination du temps 131 est chargée d'une façon déterminée par la position des potentiomètres 123 et 125.
On doit alors noter que, tandis que la charge sur le condensateur 131 tend à empêcher la première valve auxiliaire de devenir conductrice, la charge sur le condensateur de contrôle 135 s'y oppose et fournit un voltage de contrôle positif tendant à faire devenir la première valve auxiliaire 81 conductrice. Les constantes des circuits de charge des condensateurs sont telles que la charge sur le condensateur 135, juste après la demi-période de charge, est beaucoup plus grande que celle sur le condensateur 131 de sorte que la première valve auxiliaire 81 est rendue con- ductrice dans la demi-période suivante après que la seconde valve auxiliaire 83 soit conductrice.
Le circuit de décharge du con- densateur de contrôle 135 est prévu de manière à décharger le condensateur de contrôle pratiquement au même voltage après chaque intervalle de charge et au commencement de la demi-période
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suivante dans laquelle la seconde valve auxiliaire 83 va devenir conductrice. En conséquence, la charge sur le condensateur 135 est toujours pratiquement de la même valeur au commencement de la demi- période dans laquelle la première valve auxiliaire 81 va devenir conductrice et tend à rendre la première valve auxiliaire 81 con- ductrice, alors que la charge sur le condensateur 131 est accrue par degrés pendant les demi-périodes dans lesquelles la seconde valve auxiliaire 83 est conductrice.
Après un intervalle de temps pré-déterminé, déterminé par la position des potentiomètres 123 et 125, la charge sur le condensateur 131 devient suffisamment grande pour surpasser l'effet du condensateur de contrôle et main- tenir la première valve auxiliaire 81 non conductrice. Lorsque la première valve auxiliaire 81 manque à devenir conductrice, le condensateur 115 dans le circuit de contrôle de la seconde valve auxiliaire 83 n'est pas chargé à la polarité convenable de sorte que la seconde valve auxiliaire 83 manque également, à son tour, à devenir conductrice. Comme les valves auxiliaires manquent à devenir conductrices, le voltage de contrôle est à nouveau appli- qué par l'intermédiaire du premier transformateur auxiliaire 29 au circuit de contrôle des valves principales 7 et 9 pour empé- cher celles-ci de devenir conductrices.
Une nouvelle opération du système pour fournir du courant au transformateur de soudure pendant un autre intervalle de temps déterminé peut être obtenue par ouverture de l'interrupteur de mise en marche 145 pour rétablir le circuit de détermination de temps et en le refermant ensuite.
Dans le cas où l'on désire un intervalle de 1 à 15 pério- des du voltage d'alimentation, l'interrupteur 127 est déplacé à la position B et le premier potentiomètre 123 est réglé pour correspondre au nombre exact de périodes désiré.
Dans le cas où une seule demi-période de courant doit être fournie au transformateur de soudure, l'interrupteur 127 est
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placé à la position C et l'interrupteur 40 du circuit de contrôle de la seconde valve auxiliaire principale 9 est ouvert. Le fonc- tionnement de l'appareil commence alors de la même manière que pour des intervalles de temps plus longs. Le condensateur 131 est alors chargé pour empêcher la première valve auxiliaire 81 de devenir conductrice après une période. Ainsi la première valve auxiliaire 81 est conductrice pendant seulement une demi période et la seconde valve auxiliaire 83 est conductrice pendant seule- ment la demi-période suivante. Lorsque la première valve auxiliaire 81 devient conductrice, elle permet à la première valve princi- pale 7 d'être rendue conductrice dans cette demi période.
Cepen- dant, lorsque la seconde valve auxiliaire 83 devient conductrice, le condensateur 42 du circuit de contrôle de la seconde valve principale est alors déjà chargé par le courant de grille anté- rieur à une polarité qui empêche la seconde valve principale d'être rendue conductrice. En conséquence, seule la première val- ve principale devient conductrice et seulement pendant une demi- période du voltage d'alimentation.
Il apparait alors que le système décrit, bien que rela- tivement simple et peu coûteux à fabriquer, permet d'obtenir une détermination exacte du temps d'envoi de courant au transforma- teur de soudure, cet intervalle étant choisi dans une marge très large. Il apparaît également que le même système peut être utilisé pour fournir uniquement une seule demi-période de cou- rant au transformateur de soudure par déplacement de deux in- terrupteurs.
Il serait possible d'apporter des modifications à la forme de réalisation décrite, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.