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COMMANDE DE CONVERSION DE FREQUENCE.
La présente invention se rapporte aux appareils àdécharge élec- triques et plus particulièrement aux appareils de soudure par résistance,
On a proposé des appareils de soudure dans lesquels le courant est pris à un réseau commercial à courant alternatif et fourni à une charge telle qu'un transformateur de soudure à une fréquence nettement plus basse que celle du réseau. Le réseau peut être monophasé ou polyphasé. La conversion de fré- quence commerciale en fréquence plus basse se fait au moyen de valves électri- ques à décharge, habituellement des ignitrons, insérées entre les barres du réseau et le primaire du transformateur de soudure..
De préférence., les ignitrons sont disposés par paires,, chaque paire étant connectée en anti-parallèle à une section du primaire du transformateur de soudure, chaque section et ses paires associées étant mises aux bornes d'une paire de barres du réseau. Les ignitrons individuels des paires sont commandés de telle façon que du courant d'une po- larité est d'abord accumulé dans le transformateur de soudure et qu'on le lais- se ensuite décroître, et immédiatement après du courant de polarité opposée est accumulé et on le laisse aussi décroître ensuite, Les ignitrons de chaque paire qui conduisent du courant d'une polarité ou de l'autre forment un groupe.
Les appareils de ce type fonctionnent bien dans l'ensemble Cepen- dant dans certains cas certains ignitrons ont une vie relativement courte. En effet les ignitrons sont fortement endommagés après que l'appareil n'a fonction- né que peu de temps; parfois les ignitrons sont endommagés au point de devoir être remplacés. La charge peut d'ailleurs aussi être endommagée.
En particulier, de telles difficultés se sont présentées quand 19 appareil fonctionne avec une charge à faible facteur de puissance, par exemple lorsqu'au cours d'essais les électrodes de soudure sont mises en court-circuit, et quand l'appareil draine un courant important du réseau d'alimentation '
Au point de vue du fonctionnement du dispositif proposé, un igni- tron de chaque paire d'ignitrons connectés en anti-parallèle est rendu conduc- teur quand la barre à laquelle son anode est connectée devient positive par
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rapport aux autres barres;,et conduit à son tour pendant une demi-période de fréquence basse jusqu'à ce que le courant accumulé dans la charge ait l'ampli- tude basse fréquence désirée.
Le dernier ignitron du groupe conducteur con- duit le courant maximum. Quand ce courant est atteint., le premier ignitron du groupe conducteur ne se réallume pas. Quand le courant décroit dans la ' charge, le dernier ignitron du groupe continue à conduire. Le courant de la déni-période de fréquence basse de la polarité opposée doit être conduit ensuite par les autres ignitrons de chaque paire. Chacun de ces derniers est rendu conducteur à son tour, quand la barre connectée à son anode devient plus positive que les autres barres du réseau. On a constaté que les ignitrons sont endommagés parce que lorsque le premier des ignitrons qui conduit le cou- rant de la polarité opposée est rendu conducteur, le dernier des ignitrons qui conduit le courant de la polarité initiale est toujours conducteur.
Le courant conduit par le premier ignitron à conduire le courant inverse induit un potentiel dans l'enroulement alimenté par le dernier ignitron qui conduit le courant de polarité initiale dans un sens tel qu'il remonte la conductivité décroissante de ce dernier ignitron. Celui-ci est donc conducteur pendant une durée excessivement longue. 'De plus le courant fourni à son enroulement cor- respondant par le premier ignitron du nouveau groupe retourne au réseau par le dernier ignitron de l'ancien groupe. On produit donc en fait un court-cir- cuit. Comme le dernier ignitron de 1$ ancien groupe conduit pendant un temps trop long dans des conditions de court-circuit, il devient rapidement très chaud,ne se désionise plus et conduit les courants des deux polarités sans interruption.
Le même cas se produit quand le dernier ignitron conduisant le courant inverse continue à être conducteur après que le premier ignitron de- vant conduire le courant de la polarité initiale est rendu conducteur à la demi-période de fréquence basse suivante. Ce phénomène est plus fréquent pour des facteurs de puissance faibles que pour des facteurs de puissance élevés, et est particulièrement marqué quand les appareils sont mis à l'essai. avec les électrodes de soudure court-circuitées.
Antérieurement, diverses solutions du problème ont déjà été pro- posées.
Par exemple, une solution propose un dispositif à relais servant à asservir la minuterie à impulsions déterminant la fréquence basse au circuit de courant de charge, de façon qu'une impulsion de fréquence basse ne puisse être amorcée avant que le courant de charge de la demi-période de fréquence basse immédiatement précédente soit tombé à zéro. Quoique cette solution évite 1-'endommagement des dispositifs à décharge, dû au phénomène précité, aussi long- temps que les relais fonctionnent convenablement, elle a le désavantage de ne pas fonctionner sûrement.
Ceci est spécialement vrai dans les applications de soudure, où les appareils à décharge se trouvent en série avec les enroulements primaires du transformateur de soudure, Le courant de charge décroît de manière non contrôlée, ce qui fait que l'on ignore quel dispositif à décharge s'allume- ra le crémier dans la période de fréquence basse suivante et à quel moment il le fera dans sa demi-période. De cette incertitude résultent des différences entre les quantités de courant accumulées dans les demi-périodes successives de fréquence basse.
Par conséquent, au bout d'un certain temps, le courant to- tal de charge ,passant dans les enroulements du transformateur durant les demi- périodes de fréquence basse d'une polarité dépasse le courant total de charge passant dans les enroulements du transformateur durant les demi-périodes de fréquence basse de polarité opposée, ce qui provoque la saturation du transfor- ma.teur de soudure. Avec de tels dispositifs, on se contente ordinairement de tourner la difficulté de la saturation en prévoyant un transformateur de sou- dure plus grand, qui est lourd, encombrant et coûteux.
Dans les appareils précités, on permet au dernier tube de chaque groupe de conduire aussi longtemps que la force électromotrice inverse produite par la charge est suffisante pour y faire passer du courant. La force électro- motrice inverse décroît comme la conduction continue, mais la décroissance n'est pas positive. Le dernier tube peut donc dans chaque groupe conduire beaucoup plus longtemps que les autres tubes. Cette conductivité excessive.peut nette- ment raccourcir la vie des derniers tubes.
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On a proposé un système comportant un dispositif servant à empêcher une montée rapide du courant de charge., de façon à ramener le temps de chute du courant à une valeur raisonnable. Avec ce système, le courant de charge tombe ordinairement à zéro dans chaque demi-période de fréquence basse,à temps pour que le dispositif à décharge approprié de la demi-pério- de de fréquence basse opposée s'allume bien au même moment dans chaque demi- période. En général les dispositifs à décharge ne sont pas endommagés par le phénomène précité et le même courant de charge total passe dans les enrou- lements primaires du transformateur de soudure pendant les demi-périodes de basse fréquence opposées, On peut donc utiliser un transformateur relative- ment petit et moins coûteux sans grand danger de saturation.
Quoique ce dis- positif représente un perfectionnement important par rapport au passé, son fonctionnement n'est pas encore sûre
L'invention a donc pour but de créer pour un appareil de sou- dure du type électronique dans lequel le courant de charge traverse des dis- positifs électriques à décharge,, un dispositif sûr empêchant que les dispo- sitifs électriques à décharge soient sérieusement endommagés.,
Un but secondaire de l'invention est de procurer un dispositif de commande électronique pour un appareil servant à dériver du courant d'une source alternative et à convertir ce courant en courant d'une fréquence net- tement plus basse que celle de la source alternative, qui comprendra un dis- positif électronique pour asservir la période de fréquence basse d'une pola- rité à celle de l'autre polarité.
Conformément à l'invention, le premier dispositif à décharge électrique d'un groupe qui conduit pendant une demi-période de fréquence basse d'une polarité, en plus de s'allumer en premier lieu dans cette demi-période, s'allume aussi tard dans sa demi-période correspondante du réseau, immédia- tement après l'allumage du dernier dispositif à décharge électrique du même groupe allumé dans la même demi-période de fréquence basse. Le passage du cou- rant dans ce dispositif à décharge électrique a alors une polarité qui cause une chute rapide du courant de charge.
Dans ces conditions, le dispositif à décharge électrique connecté en parallèle et en opposition avec le premier dispositif à décharge électrique précité peut être allumé avec sûreté à un moment bien déterminé dans la demi-période de sa phase qui suit immédatiement celle dans laquelle le premier dispositif à décharge était allumé.
Le premier dispositif à décharge du premier groupe conduit du courant dans la charge dans un sens tel qu'il éteint le dernier dispositif à décharge du premier groupe et continue à conduire aussi longtemps que la force contre électromotrice créée par la chute du flux dans la charge fait passer du courant dans celle-ci. Comme le premier dispositif à décharge du second groupe se trouve directement en anti-parallèle sur le premier dispositif du premier groupe, il lui est impossible de s'allumer pendant que le premier dispositif à décharge du premier groupe est conducteur. Il y a donc une liaison directe et sûre entre les déni-périodes de fréquence basse de polarités oppo- sées qui empêche l'une de conduire avant que l'autre ait cessé de conduire.
De plus, dans les applications de soudure, la chute rapide du courant de char- ge permet l'allumage des groupes de dispositifs à décharge électriques de ma- nière que le courant de charge total d'une polarité passant dans le primaire du transformateur de soudure soit égal au courant de charge total de l'autre polarité, de sorte que le transformateur de soudure n'a pas de tendance à sa- turer.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est représentée à titre d'exemple aux dessins annexés.
Les figures 1 et 1A réunies constituent le schéma de principe d'un appareil de soudure par résistance conforme à l'invention.
La figure 2 est un graphique montrant le fonctionnement d'ap- pareils antérieurs.
Les figures 3 et 4 sont des graphiques montrant le fonctionne- ment de l'appareil des figures 1 et lA.
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La figure 5 est un oscillogramme réel de l'onde de courant d'appareils antérieurs en service.
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La figure 6 est un osèi1logramme réel de Inonde dw:sà!sP- pareils conformes à l'invention en fonctionnement.
Pour bien comprendre 15invention, il est utile de bien saisir le fonctionnement des appareils antérieurs. Afin de faciliter l' exposé de 1-'invention,. on décrira d'abord comment un appareil du type représenté aux figures 1 et 1A fonctionnerait en l'absence des perfectionnements faisant l'objet de la présente invention.
L'appareil représenté comprend un transformateur de soudure à trois enroulements primaires 11 12 et 13Les primaires sont alimentés
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par les barres T3.9 Lu L3 d'une source triphasée à travers trois paires d'ignitrons ITUy 2TU; 3TU l'U; et 5TU 6TU les ignitrons de chaque paire étant montés en anti-parallèle. Les barres L1.$ ±2, L3 sont d'habitude celles d'un réseau commercial de courant alternatif à une fréquence de 60 périodes aux Etats-Unis ou d'un autre nombre de périodes dans d'autres pays, 50 pé- riodes par exemple.
Le courant est fourni aux primaires 11 12, 13 de ma- nière successive, d'abord dans un sens pendant une demi-période de fréquence
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basse à travers les ignitrons J'IT9 3TU, 5TU formant un groupe., puis pendant la demi-période de fréquence basse suivante dans le sens opposé à travers les ignitrons 2TU, 4TU, 6TU formant un autre groupe. Quand les ignitrons
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ITU., 3TU, 5TU sont conducteurs, le courant circule de droite à gauche dans chacun des primaires 11, 12a 13 et quand les ignitrons 2lu,. LTU 6TU sont conducteurs, le courant circule de gauche à droite.
Chaque ignitron devient conducteur quand la barre reliée à son anode est positive par rapport aux autres barres et quand on applique le potentiel de commande voulu pour l'al
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lumage de son thyratron d'amorgage. Le moment auquel un ignitron devient conducteur est déterminé par le réglage des curseurs 44 du rhéostat 36. Les ignitrons 1TU., 3tut 52'U9 ou 2TUe ITU 6TU respectivement, conduisent à leur tour pendant un nombre déterminé de périodes de réseau successives fonction de la fréquence basse désirée. Par exemple, on peut supposer que chacune des ignitrons conduit deux fois pendant chaque demi-période de fréquence basse.
Dans ces conditions, la fréquence basse est de l'ordre'de 12 cycles par secon- de.
L'appareil décrit travaille bien dans l'ensemble; mais avec des facteurs de puissance faibles le dernier des ignitrons de chaque groupe au point de vue conduction, c'est-à-dire les ignitrons 5TU et 6TU peut conti- nuer à conduire indéfiniment. Ce fonctionnement est représenté à la figure 2 des dessins annexés. Le courant y est porté verticalement-et le temps hori- zontalement. Pour faciliter l'exposé, les abscisses à égale distance corres- pondant aux instant ou-les ignitrons deviennent successivement conducteurs, sont exprimées en douzièmes de période du réseau. Chaque demi-alternance re- présente un laps de temps pendant lequel un des ignitrons d'un groupe est conducteur et porte la référence correspondante.
Pendant la première demi-période de fréquence basse., chacun des
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ignitrons 1TU, 3TU, 5TU est deux fois conducteur. Pendant les 4/12 d'une pé- riode de réseau, 1-'ignitrons leu conduit le courant de droite à gauche dans l'enroulement l:L. Pendant cet intervalle, la barre LI est positive par rap- port aux autres barres. A la fin de l'intervalle, la barre L2 devient posi-
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tive par rapport â Lly mais l'ignitron 1TU continue à conduire à cause du potentiel inverse., fourni par l'enroulement 11, L'ignitron leu continuant à conduire., l'ignitron 3TU est rendu conducteur et le courant circule de droite à gauche dans l'enroulement 12.
Ce passage de courant induit un potentiel aux bornes de l'enroulement 11 de polarité telle que son extrémité de droite devienne nettement positive par rapport à son extrémité de gauche. L'ignitron 1TU est donc éteint. De même, comme l'indiquent les demi-alternances, les
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ignitrons 5TU 1TIT9 3TU et 5TU deviennent conducteurs à leur tour en étei- gnant l'ignitron conducteur précédent., Quand 1-'ignitron 5TU est conducteur pour la seconde fois, l'ignitron 1.'U n'est plus rendu conducteur..Le courant circulant dans l'ignitron 5TU et son enroulement associé 13 baisse donc comme
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l'indique la sixième demi-alternance 5TU de la demi-onde de gauche de la courbe représentée.
A ce moment le potentiel de l'anode de l'ignitron 5TU est égal au potentiel de la barre 13 et le potentiel de sa cathode est égal au potentiel de la barre 11 moins le potentiel inverse produit par l'en- roulement 13. Comme le courant traversant l'ignitron 5TU décrotta le poten- tiel de la barre Ll devient plus positif que le potentiel de la barre. L3 et cette différence inverse de potentiel tend à éteindre l'ignitron 5TU Celui- ci est donc maintenu conducteur par la force électromotrice inverse produite par la chute du flux dans le transformateur T, qui se présente sous la for- me d'un potentiel aux bornes du primaire 13 de sens tel que l'extrémité de gauche de ce primaire est positive et son extrémité de droite négative.
Si l'on permettait au courant passant dans l'ignitron 5TU de décroître sans interruption, ce potentiel aux bornes du primaire 13 deviendrait éventuelle- ment inférieur au potentiel négatif entre les barres L1 et L3, et l'ignitron 5TU deviendrait non conducteur.
Cependant, 10/12 de période après l'allumage de l'ignitron 5TU, l'ignitron 2TU est rendu conducteur comme l'indique la première demi-alter- nance 2TU de la demi-onde de droite. Comme le montre le chevauchement des deux demi-courbes, l'ignitron 2TU devient parfois conducteur avant l'extinc- tion de l'ignitron 5TU Ce cas est le plus fréquent quand le facteur de puis- sance de la charge est faible, de l'ordre de 20 % pour un réseau de 60 cycles par seconde. L'ignitron 2TU conduit le courant de gauche à droite dans le primaire 11 et induit un potentiel dans le primaire 13 qui augmente le poten- tiel positif de son extrémité de gauche par rapport à son extrémité de droite.
Ce potentiel s'ajoute au potentiel dû au flux décroissant et tend à mainte- nir l'ingnitron 5TU conducteur comme l'indique le bout remontant R de la ' courbe positive. Le courant venant par l'ignitron 2TU d'entre la barre posi- tive L2 et la barre négative L3 du réseau retourne au réseau par l'ignitron 5TU entre la barre négative L3 et la barre positive L1 Le réseau est donc en fait court-circuité. Le potentiel induit par le primaire 11 augmente com- me l'indique la première demi alternance négative jusqu'à ce que l'ignitron 4TU devienne conducteur, le courant circulant alors de gauche à droite dans le primaire 12 (voir la seconde demi-alternance négative)
0 Un potentiel ten- dant à maintenir l'ignitron 5TU conducteur est à nouveau induit et s'il est encore conducteur, ce dernier continue à conduire. Eventuellement, l'igni- tron 6TU est rendu conducteur comme 1-'indique la troisième demi-alternance négative et l'igntron 5TU s'il est encore conducteur, s'éteint. l'igni- tron 5TU a cependant conduit pendant un temps excessif* dans des conditions de court-circuit et devient éventuellement chaud au point de conduire sans interruption, le processus décrit ci-dessus se répétant au cours des sou- dures successives. Le fonctionnement en court-circuit détériore aussi sé- rieusement le transformateur T.
Le phénomène décrit ci-dessus se produit aussi quand l'ignitron 6TU continue à conduire fautivement quand l'ignitron 1TU se met à conduire.
La présente invention supprime ces difficultés d'une manière qui sera décrite ci-dessous et expliquée lors de l'exposé défaille du dis- positif de circuits.
Dans l'appareil représenté aux figures 1 et 1A les références L1 l2 L3 indiquent les lignes d'une source d'énergie triphasée, dont les diverses phases alimentent les ignitrons 1TU et 2TU, 3TU et 4TU 5TU et 6TU montés dos-à-dos par paires, une paire aux bornes de chaque phase, et cha- que paire fournissant du courant à un enroulement primaire différent 11 12 13 d'un transformateur T, dont l'unique enroulement secondaire 14 amène le courant à une charge à souder L.
Chacun des ignitrons 1TU à 6TU inclusivement est réglé par un thyratron d'allumage, les thyratrons d'allumage respectifs désignés par les références 1Ft à 6FT étant insérés chacun en série entre l'anode et la tige ci-'allumage ou igniteur d'un ignitron associé de sorte que l'allumage de- n'importe quel thyratron provoque l'allumage de l'ignitron associé.
Les électrodes de commande 15 des tubes d'allumage 1FT à 6FT sont normalement polarisées négativement au-delà du potentiel critique auquel l'al-
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lumage des thyratrons est possible, au moyen d'une tension continue appli- quée a chacun des tubes d'allumage aux bornes d'un condensateur 16.
La ten- sion continue établie aux bornes de chacun des condensateurs 16 est obtenue par redressement d'une tension prise aux lignes Ll, L3 et appliquée via les lignes 6 aux primaires 17 des transformateurs 18, dont les secondaires 19 sont reliés en série avec les condensateurs 16 par l'intermédiaire d'un re- dresseur 20 Des impulsions d'allumage sont appliquées aux tubes d'alluma- ge 1FT, 3FT et 5FT par les lignes respectives 21,22 et 23, et aux tubes d'allumage 2FT, 4FT et 6FT par les lignes respectives 24, 25 26, les,tubes d'allumage, en l'absence d'impulsions d'allumage fournies par les lignes appropriées 21 à 26, respectivement, étant maintenus au cut-off, mettant ainsi les ignitrons associés 1TU à 6TU au cut-off aussi, et empêchant le passage de courant à la charge à souder L.
Il ressort clairement que l'on peut allumer n'importe quel thyratron 1FT à 6FT inclusivement et donc n'importe quel ignitron 1TU à 6TU inclusivement,en envoyant une impulsion d'allumage appropriée de polarité et amplitude requises, par la ligne appropriée des lignes 21 à 26 inclusi- vement, quand l'anode de l'ignitron est polarisée positivement. L'allumage de l'un ou l'autre des ignitrons 1TU 3TU, 5TU fait passer dans la charge L un courant d'une polarité, que l'on peut dénommer positive pour la facilité de l'exposé, tandis que la conduction de l'un ou l'autre des ignitrons 2TU, 4TU, 6TU fera passer dans la charge L un courant de la polarité opposée à la polarité positive et qui peut donc être dénommée négative.
De la tension anodique alternative pour les tubes de commande 1CT à 6CT est fournie par le réseau triphasé L1 L2 et L3 à travers un trans- formateur T2 ayant un enroulement primaire 30 connecté entre les lignes L1 et L2,un second primaire 31 connecté entre les lignes L2 et L3 et un troi- sième enroulement primaire 32 connecté entre les lignes Ll, et L3. Les pri- maires du transformateur T2 sont donc connectés en delta avec le réseau L1 L2, L3. Les enroulements secondaires du transformateur T2, portant respecti- vement les références 33, 34 et 35, associés dans l'ordre aux primaires 30, 31 et 32, sont aussi connectés en delta.
Aux bornes des secondaires 33, 34 et 35 se trouve un dispositif déphaseur désigné dans son ensemble par la référence 36,et constitué de trois potentiomètres, 37, 38 et 39 assemblés mécaniquement et connectés en delta par rapport aux enroulements secondaires 33, 34 et 35 du transformateur T2. Trois résistances 40, 41 et 42 sont con- nectées en étoile aux bornes des potentiomètres 37, 38 et 39, établissant', ainsi un point neutre 43 pour le système triphasé.
La phase des potentiels établis aux bornes des résistances 40, 41, et 42 par rapport au point neutre 43 peut être changée en variant les curseurs 44 des potentiomètres 37, 38 et 39 parce que les points de liaison entre les potentiomètres 37, 38 et 39 sont reliés à des prises médianes 45 des enroulements secondaires respectifs 33, 34 et 35 du transformateur T2.
Trois lignes 46, 47 et 48 partent des curseurs 44 des potentio- mètres 37, 38 et 39. Les tensions sur les lignes 46, 47 et 48 sont déphasées entre elles de 120 , parce que ces tensions prennent naissance dans les lignes triphasées L1, L2 et L3, et les potentiels des lignes 46, 47, et 48 prennent leur maximum positif successivement, dans l'ordre d'énumération des lignes.
Les phases des tensions des lignes 46, 47 et 48 par rapport aux tensions du réseau L1 L2 et L3 peuvent être réglées en déplaçant les curseurs 44, ces curseurs étant assemblés mécaniquement afin d'assurer que toute variation de phase introduite dans une des lignes 46, 47 et 48 l'est automatiquement dans les deux autres.
La ligne 46 fournit le potentiel anodique ou tube de commande 1CT par l'intermédiaire de l'enroulement primaire 50 d'un transformateur de commande 1T ayant deux enroulements secondaires 51 et 52. La ligne 47 alimen- te de même l'anode du tube de commande 1CT par l'intermédiaire de l'enroule- ment primaire 53 d'un transformateur de commande 3T ayant deux secondaires 54 et 55. La ligne 48 fournit de la tension anodique au tube de commande 5GT par l'intermédiaire de l'enroulement primaire 56 d'un transformateur de com-
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mande 5T, ayant deux secondaires 57, et 115.
Alors que les tubes lGT, 3GT et 5CT sont alimentés de manière continue en tensions anodiques déphasées de 1200 en l2Cca ils sont normalement mis au cut-off et empêchés de s$allumera au moyen d'un potentiel de polarisation appliqué à leur électrode de COM mande par un redresseur RX qui reçoit du courant alternatif dérivé des li-
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gnes T7.. L3 par l'intermédiaire d'un enroulement primaire 60 d'un transfor- mateur 61 ayant un enroulement secondaire 62.
Celui-ci est connecté à deux extréinités diagonalement opposées du redresseur RX et applique la tension redressée aux bornes de deux résistances mises en série 63, 64 et shuntées 'par un condensateur de filtrage 65.Le point commun aux résistances 63, 64
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est relié aux électrodes de commande lGT, 3CT, 5CT en parallèle, et l'autre borne de la résistance 63 est reliée aux cathodes des tubes de commande 1CT,
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3CT 5CT en parallèle. Le potentiel développé aux bornes de la résistance 63 est utilisé pour établir un potentiel négatif aux grilles de commande des
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tubes 1CT, 3CT' SCT qui, comme on le sait, empêche l'allumage de ces tubes quelle que soit la tension appliquée aux anodes de ces tubes.
Le potentiel d'allumage est appliqué aux tubes de commande
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1OTe 3CT et sot d'une manière à décrire ci-dessous. Si l'on considère d' a- bord le tube 1CT, le potentiel d'allumage est appliqué à ce tube par une paire de lignes 66 sous la forme d'une impulsion. Cette impulsion est déri- vée d'un circuit de minuterie etde détermination de fréquence 58 représenté schématiquement seulement
La production d'une impulsion d'allumage sur la ligne 66 amorce un cycle d'opérations des tubes de commande ICT, 3CT et 5CT et par conséquent,
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comme il sera décrit ci-après, des ignitrons 1Ti38 3TU et 5TU.
La production d'une impulsion sur la ligne 66 signale donc le début d'un cycle de soudre. ' L'impulsion appliquée à la ligne 66 est appliquée au primaire 67 d'un trans-
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formateur 1F ayant un enroulement secondaire 68 relié à l'électrode de com- mande du tube de commande 1CT par l'intermédiaire d'un redresseur 69, une com- binaison parallèle comprenant une résistance 71 et un condensateur 70 étant mise aux bornes du secondaire 68 et du redresseur 69 en série.
Le redresseur 69 redresse l'impulsion fournie par le transformateur 1F, chargeant le conden- sateur 70 dans un sens tel que l'on rende 1-'électrode de commande du tube de commande 1CT suffisamment positive pour ioniser le gaz du tube 1CT et allumer celui-ci quand l'anode du tube de commande 1CT devient positive.
La constante de temps de la combinaison condensateur 70 et résistance 71 est suffisamment courte pour que le condensateur 70 se décharge rapidement après l'allumage du tube 1CT La cadence de l'impulsion d'allumage appliquée sur 1'électrode de commande du tube 1CT est synchronisée avec la tension d'anode appliquée au même tube, puisque 1-impulsion de commande appliquée au tube 1CT est dérivée de la même phase du réseau Ll L2 L3 que la tension d'anode du tube 1CT La phase relative de l'impulsion d'allumage appliquée à l'électrode de commande du tube de commande 1CT est évidemment variable puisque l'impulsion d'allumage se produit à un moment fixe par rapport à la tension établie sur les lignes
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du réseau Ll, L2,
L3 tandis que la tension anodique appliquée au tube de commande 1CT l'est par l'intermédiaire du circuit déphaseur 36, cette dernière étant avancée de façon variable sur la cadence de l'impulsion d'allumage.
L'allumage du tube 1CT établit une impulsion de courant dans
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l' enroulernént primaire 50 du transformateur lT, cette impulsion étant trans- férée d'abord par le secondaire 51 du transformateur 1T au circuit à impul- sion de grille 72 du tube de commande 3CT circuit en tous points identique au circuit à impulsion de grille associé au tube 1CT,. dont le fonctionnement
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a été décrut ci-dessus. L'impulsion appliquée par 1-i-ntenlédiaire de l'enrou- lement secondaire 51 est donc redressée et appliquée à l'électrode de commande du tube de commande 3GT, permettant à ce dernier de s5aUumer quand sa tension d'anode devient positive.
La tension anodique est délivrée au tube 3CT par la ligne 47 et l'enroulement primaire 53 du transformateur 3T
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Par conséquent, le tube de cOIJJMlnde 3GT conduira le courant à un moment après l'allumage du tube 1CT, ce temps étant donc déterminé par le temps d'application de la tension positive à 1' anode du tube de commande 3CT.
L'allumage du tube 3CT établit une impulsion de courant dans 1.?enroulement
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primaire 53 du transformateur 3T, transférée par l'intermédiaire de l'enrou- lement secondaire 54 du transformateur 3T au circuit à impulsions 73 de l'é- lectrode de commande du tube de commande 5CT, ce dernier circuit à impulsion- étant de nouveau identique au circuit à impulsion 72 et établissant une im- pulsion de tension à appliquer à l'électrode de commande du tube de commande 5CT.
Inapplication d'une impulsion de commande positive à l'élec- trode de commande du tube de commande 5CT provoque 'le passage de courant dans. ce dernier quand sa tension d'anode devient positive, la tension d'anode étant appliquée au tube de commande 5CT via la ligne 48 et l'enroulement primaire 56 du transformateur 5T. L'impulsion de courant établie dans l'enroulement primaire 56 n'est pas renvoyée au circuit d'impulsion du tube de commande 1CT l'opéra- tion en cascade des tubes de commande 1CT 3CT et 5CT se terminant au contraire, à moins qu'une nouvelle impulsion de commande ne soit appliquée à l'enroule- ment primaire 67 et au transformateur 1F via la ligne 66.
Si une telle impul- sion de commande est appliquée à nouveau, une nouvelle suite d'allumage se fait, les tubes 1CT 3GT et 5CT conduisant en cascade dans un nouveau cycle d'opérations doublant le cycle décrit.
Associé à l'enroulement primaire 50 du transformateur 1T un enroulement secondaire 52 est relié par le conducteur 21 à l'électrode de com- mande et à la cathode du tube d'allumage 1FT qui détermine le temps d'allumage de l'ignitron 1TU établissant un potentiel d'allumage sur l'électrode de com- mande du tube 1FT à un moment approprié pour permettre l'allumage du tube, c'est-à-dire quand l'anode du tube 1FT est positive. L'allumage du tube 1FT établit une impulsion de courant dans l'igniteur de l'ignitron 1TU qui pro- voque l'allumage du tube ignitron 1TU permettant l'envoi d'une impulsion de courant à la charge à souder L par l'intermédiaire de l'enroulement primaire 11 et l'enroulement secondaire 14 du transformateur T.
Quand le tube de commande 3CT s'allume, l'impulsion de courant dans l'enroulement primaire 53 du transformateur 3T applique de même de la tension à L'enroulemet secondaire 55 du transformateur 3T, l'impulsion de ten- sion étant appliquée via la ligne 22 à l'électrode de commande du tube d'allu- mage 3FT qui à son tour établir une occasion d'allumage pour l'ignitron 3TU, et envoie une impulsion positive de courant à la charge à souder L, par l'in- médiaire de l'enroulement primaire 12 et l'enroulement secondaire 14 du trans- formateur T.
L'allumage du tube de commande 5CT établir de même une impul- sion dans l'enroulement primaire 56 du transformateur 5T, qui est transformée en impulsion de tension dans son enroulement secondaire 57, cette impulsion de tension étant transférée par la ligne 23 à l'électrode de commande du tube d'allumage 5FT, qui s'allume en conséquence et provoque 1'allumage de l'igni- tron 5TU. Celui-ci envoie à son tour une impulsion positive à la charge à souder L via l'enroulement primaire 13 et l'enroulement secondaire 14 du transformateur T..
En bref donc, chaque envoi d'une impulsion dans la ligne 66 provoque une succession d'opérations des tubes de commande 1CT 3CT et 5CT qui fournissent successivement des impulsions de commande aux tubes d'allu- mage 1FT, 3FT et 5FT qui allument les ignitrons 1TU 3TU et 5TU en cascade, avec un déphasage de 120 en 120 , de façon à produire une impulsion positi- ve dans la charge à souder d'une durée égale à 360 de la fréquence du réseau.
Le dispositif exige et force donc les ignitrons 1TU 3TU et 5TU à s'allumer par groupes de trois, en réponse à l'application d'une seule impulsion de com- mande envoyée dans la ligne 66, et la suite d'allumages des ignitrons 1TU 3TU et 5TU ne peut être interrompue ou arrêtée, une fois amorcée, aussi long- temps que les trois ignitrons n'ont pas conduit le courant. On peut amorcer ainsi une ou plusieurs cascadres d'allumages par l'application d'impulsions de commande successives à la ligne 66, et on peut interrompre le courant de soudure à tout moment à la fin d'une série complète d'allumages des ignitrons 1TU, 3TU, 5TU, en omettant simplement d'envoyer une impulsion de commande dans la ligne 66.
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Les tubes de commande 2CT, 4GT, 6GT fonctionnent d'une manière entièrement semblable celle des tubes IGT, 3GT, 5GT décrite ci-dessus, entièrenaent semblable celle des tubes 1C' 30Te 50' décrite ci-dessus, l'allumage du tube 2CT ayant lieu en réponse à l'envoi d'une impulsion de coriande dans les lignes 80.
Cette impulsion est fournie par la minuterie 58 et applique une tension de commande d'allumage dans le circuit d' élec- trode de commande 81 du tube de commande 2CT auquel un potentiel négatif de cut-off est habituellement, appliquée aux bornes de la résistance 82, par redressement dans le redresseur 83 de courant alternatif envoyé par la li- gne 84 de l'enroulement secondaire 85 d'un transformateur 86 ayant un enrou- lement primaire 87. Les transformateurs 88 et 89 sont utilisés pour établir, d'une manière semblable, des potentiels de cut-off pour les électrodes de
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commande des tubes de commande 4CT et 6GT, le tube de commande 4CT compre- nant dans son circuit de grille une résistance 90 connectée en série avec le redresseur 91 et l'enroulement secondaire du transformateur 88,
et le tube de commande 6CT comprenant dans son circuit d'électrode de commande une ré- sistance de polarisation 92 en série 'avec un redresseur 93 et l'enroulement secondaire du transformateur 89
En série avec le circuit cathodique du tube de commande 2CT se trouve un enroulement primaire 94 d'un transformateur 2T ayant un enroulement secondaire 95 relié au circuit de l'électrode de commande du tube de commande 4CT par l'intermédiaire d'un circuit redresseur d'impulsions 96, identique au circuit redresseur d'impulsions associé au tube de commande 1CT et au cir- cuit redresseur d'impulsions du circuit de commande 81 associé au tube 2CT et qui a été décrit en détail ci-dessus.
Par conséquent, l'allumage du tube 2CT est suivi de l'allumage du tube 4CT au moment de Inapplication d'une tension d'anode positive appropriée, De même le circuit cathodique du tube 4CT com- prend l'enroulement primaire 97 d'un transformateur 4T dont un enroulement secondaire 98 est connecté au circuit d'entrée 99 du tube de commande 6CT ce dernier étant identique aux circuits de commande 96 et 81 associés respective- ment aux tubes de commande 4CT et 2CT Par conséquent, l'allumage du tube 4CT est suivi de l'application d'une impulsion d'allumage au tube 6CT qui s'allume quand sa tension anodique atteint une valeur positive appropriée.
L'allumage du tube de commande 6CT termine le cycle d'allumage
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des tubes 2cet, 4cet, et 6CT à moins qu'une autre impulsion de commande soit envoyée sur la ligne 80 vers le transformateur d'entrée 2F du tube de comman- de 2CT.
Le transformateur 2T comprend aussi un enroulement secondaire 100 qui, en réponse à une- impulsion de courant dans l'enroulement primaire 94 du transformateur 2T, applique une impulsion de tension par la ligne 24 au tube d'allumage 2FT associé à l'ignitron 2TU, celui-ci s'allumant sur allumage du tube d'allumage 2FT.
Un enroulement secondaire 101 associé au transformateur 4T inséré dans le circuit cathodique du tube de commande 4CT envoie par la ligne 25 une impulsion de tension au circuit de l'électrode de commande du tube d'allumage 4FT, qui s'allume en fonction de 1-'impulsion de tension et provoque ainsi
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11 allumage de 15 ignitrons 4Tu< De même, un enroulement secondaire 105 est couplé magnétiquement à l'enroulement primaire du transformateur 6T qui est connecté en série avec le circuit de cathode du tube de commande 6CT de sorte que l'allumage du tube de commande 6CT provoque l'envoi d'une impulsion de ten- sion par la ligne 26 au tube d'allumage 6FT, qui conduit en réponse à une impul-
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sion de commande établie sur la ligne 80s les tubes de commande 2CT, 4CT et 6CT s'allumant en cascade,
envoyant des impulsions d'allumage aux tubes d'al- lumage 2FT, 4FT et 6FT successivement, ceux-ci en s'allumant provoquant l'allu-
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mage dans le même ordre des ignitrons associés 2fU 45lu, 6TU et appliquant des impulsions négatives de tension se chevauchant à la charge L par l'intermédiai- re des enroulements primaires 11, 12 et 13 du transformateur de soudure T.
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Les ignitrons 2TïT, ¯42U, 6TU s'allument donc en cascade, par groupes de trois, en réponse à une seule impulsion de commande appliquée aux fils 80, et cha- que série d'allumages ne peut avoir lieu que s'il y a chaque fois une impul- sion appliquée à la ligne 80, la série d'allumages se terminant après l'allu- mage du tube 6TU, à moins qu'une nouvelle série d'allumages''ne soit amorcée.
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Les circuits des figures 1 et lA. décrits jusqu'ici sont semblables à ceux proposés antérieurement. Le fonctionnement de tels circuits a été dé- crit ci-dessus en se référant à la figure 2.
Conformément à la présente invention, une paire de circuits de/ commande auxiliaires sont prévus portant les références 107 et 108 Ces cir- cuits, sauf en ce qui concerne leurs connexions extérieures, sont identiques aux circuits de commande déjà décrits, par exemple ceux associés aux tubes de commande 5CT et 6CT. Des tubes de commande auxiliaires 7CT et 8CT sont connectés de façon à être associés aux ignitrons 1TU et 2TU respectivement.
Chaque tube de commande auxiliaire a un circuit de polarisation de cut-off aux références générales 109 et 110 alimenté par les lignes 84 à travers ' des transformateurs 111 112, et un circuit redresseur d'impulsion portant les références respectives 113 114. La tension d'anode fournie aux tubes 7CT et BCT provient de la prise médiane côté L2 du secondaire 34 du transi'or- mateur d'alimentation de tension anodique T2 dont le primaire est connecté entre L2 et L3. Des impulsions dérivées des secondaires 115 116 des trans- formateurs 5T et 6T sont fournies aux circuits redresseurs d'impulsions 113, 114 afin d'allumer en temps voulu les tubes de commande 7CT et 8CT.
Les trans- formateurs 117, 118 ont des enroulements primaires 119, 120 insérés dans les circuits anodiques des tubes de commande auxiliaires 7CT et 8CT respective- ment. Les secondaires 121122 de ces transformateurs sont insérés dans les circuits de grille des thyratrons d'allumage 1FT 2FT qui commandent la pre- mière paire d'ignitrons 1TU et 2TU respectivement.
Le fonctionnement de ce dispositif peut être expliqué en se réfé- rant aux graphiques des figures 3 et 4. A la figure 3, la tension est portée en fonction du temps, et à la figure 4 le courant est porté en fonction du temps, l'échelle des temps étant la même pour les deux figures. A la figure 3, les courbes 1TU, 3TU 5TU, 2TU 4TU, 6TU, représentent les tensions de ligne du réseau triphasé (leurs amplitudes relatives étant prises l'une par rapport à l'autre) appliquées aux ignitrons respectifs. Les parties hachurées indiquent le temps pendant lequel un ignitron particulier est allumé.
En par- tant d'un temps zéro, on suppose que les constantes de circuit sont telles que le premier ignitron s'allume 30 ou 1/12 d'une période de réseau après le temps zéro. La courbe A de la figure 3 représente la tension d'anode sur les tubes de commande 1CT, 2CU dérivée d'entre un contact 44 du potentiomè- tre 39 et le neutre 43 du circuit déphaseur 36. La courbe B de la figure 3 représente la tension anodique sur les 'tubes de commande auxiliaires 7CT, 8CT prise à la prise médiane d'un secondaire 34 du transformateur d'alimen- tation T2.
Si on suppose que deux impulsions consécutives provenant du cir- cuit de minuterie et de détermination de fréquence 58 ont été envoyées sur les lignes 66 afin d'allumer les ignitrons dans l'ordre 1TU 3TU, 5TU, 1TU 3TU 5TU, dans les appareils de type antérieur, 5TU s'allumerait la seconde fois à 21/12 de période du début et le courant de soudure baisserait relati- vement lentement, ce qui donnerait un chevauchement de courant représenté par l'extrémité R à la figure 2.
Au contraire, conformément à la présente invention, quand le tube de commande 5CT conduit et alimente le secondaire 57 du transformateur 5T dans le but d'allumer l'ignitron 5TU, il alimente aussi le secondaire 115 du transformateur 5T qui attaque le redresseur d'im pulsions du tube de commande 7CT Celui-ci s'allume alors quand sa tension d'anode (courbe B, fig. 3, approximativement les temps 17/12 et 29/12 de- vient positive. Quand l'allumage du tube 7CT se produit pendant l'intervalle ou l'ignitron ITU est rendu conducteur tôt dans une demi-période du réseau, (instant 17/12 fig.3) il n'a pas d'effet sur le fonctionnement de l'appa reil.
Au contraire, quand l'allumage du tube 7CT se produit pendant un in- tervalle où l'ignitron 1TU ne s'allume pas (instant 29/12 suivant l'instant 25/12), il provoque l'allumage de l'ignitron 1TU tard dans sa demi-période positive. L'allumage du tube de commande 7CT alimente le secondaire 121.du transformateur 117 qui à son tour alimente le circuit redresseur d'impul- sions du tube d'allumage 1FT pour l'ignitron 1TU Comme avant l'instant 29/12 le tube d'allumage 1FT n'était pas conducteur puisqu'il ne recevait
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pas d'impulsion du tube de commande 1CT le tube 1FT conduit à la suite d'une impulsion reçue du tube de commande auxiliaire 7CT. C' est pourquoi (voir courbe B de la figure 3)
l'ignitron 1TU s'allume immédiatement avant l'instant 29/12.
Le courant conduit par l'ignitron 1TU circule dans le primaire 11 du transformateur de soudure de droite à gauche, et à cause du flux de fuite dans le transformateur de soudure, applique aux bornes de l'enroule- ment 13 un potentiel de sens tel qu'il éteint l'ignitron 5TU. Comme l'igni- tron 1TU s'était allumé près de la fin de sa demi-période positive de po- tentiel de source, ce potentiel devient rapidement négatif après l'allumage de l'ignitron et aide efficacement à la chute du flux dans le transforma- teur de soudure.
Comme indiqué à la figure 4, le courant de soudure augmente légèrement après l'allumage de 1TU au moment approximatif 29/12, et tombe ensuite rapidement à zéro avant le temps 31/12. L'ignitron 2TU peut alors être allumé au temps 31/12 pour commencer la demi-période négative de fré- quence basse du courant.
Le circuit d'allumage 108 du tube de commande 8CT fonctionne de la même manière pour allumer 2TU tard dans sa demi-période de réseau., envi- ron au temps 59/12, afin de faire tomber le courant de soudure à zéro avant le réallurnage de 1TU au début de la demi-période positive suivante de fré- quence basse.
Les résultats obtenus grâce au fonctionnement de l'appareil con- forme à l'invention peuvent être facilement appréciés en comparant les figu res 5 et 6. La figure 5 est un oscillogramme réel pris sur un appareil dont les ignitrons sont allumés en succession pour former du courant à fréquence basse. Le courant descend comme il veut avant l'allumage du premier ingi- tron de la période de fréquence basse de polarité opposée. On remarquera (fig 5) qu'avec un tel fonctionnement le dernier ignitron à allumer dans la première demi-période de fréquence basse doit conduire le courant du temps A au temps C. Des conductions répétées aussi longues endommageront l'igni tron sévèrement.
De plus, si un allumage se produisait dans la demi-période de fréquence basse de polarité opposée avant le temps C, les enroulements primaires du transformateur de soudure seriaient mis en court-circuit, comme il a été expliqué.
La figure 6 est un oscillogramme réel pris sur un appareil fonc- tionnant conformément à la présente invention. Cette fois, le premier igni- tron à allumer dans une demi-période de fréquence basse est aussi allumé tard dans sa demi-période de réseau correspondante immédiatement après l'al- lumag (fig. 6, temps A) du dernier ignitron à allumer dans la demi-période de fréquence basse particulière considérée. Avec un tel fonctionnement, le courant de soudure est forcé de tomber à zéro au temps B. Aucun ignitron ne conduit pendant un temps exagéré. La demi-période de fréquence basse de pola- rité opposée peut commencer au temps B ou immédiatement après sans danger de court-circuit pour les enroulements primaires du transformateur de soudure.
Le dispositif de l'invention protège efficacement le transforma- teur de soudure contre- les courts-circuits dus au chevauchement de courants.
Comme les ignitrons 1TU et 2TU sont connectés dos-à-dos, l'anode de 2TU est négative aussi longtemps'que 1TU est conducteur. Un de ces ignitrons est toujours le dernier à s'allumer dans une demi-période de fréquence basse et l'autre est le premier à s'allumer dans la demi-période de fréquence basse suivante, de sorte qu'il ne peut jamais y avoir de chevauchement de courants entre demi-périodes de fréquence basse successives. Il faut remarquer que ce verrouillage est entièrement électronique et qu'un mauvais fonctionnement dû au blocage, à l'ouverture ou à une fausse manoeuvre d'un relais est impossi- ble.
Il ressort aussi qu'avec le dispositif de l'invention, il y aura pratiquement le même intervalle de temps entre les débuts de demi-périodes de fréquence basse opposées et que toutes les demi-périodes de fréquence basse auront pratiquement la même durée. Par conséquent, toute tendance
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du transformateur à la saturation est réduite au minimum.
Dans les cas où la charge établit un appel excessif de courant du réseau, il se peut qu'un dispositif conforme à l'invention tel que dé- crit ci-dessus ne suffise pas à absorber complètement l'effet de décrois- sement du flux dans la charge. Dans de tels cas, il peut être intéressant d'allumer les ignitrons 3TU et 4TU respectivement, tard dans leurs demi- périodes suivant l'allumage tardif des ignitrons 1TU et 2TU respectivement.
Ceci peut être réalisé en ajoutant des tubes supplémentaires semblables aux tubes 7TU et 8TU alimentés avec du potentiel réagissant contre un po- tentiel de blocage des secondaires auxiliaires des transformateurs 117 et 118,respectivement. Un de ces tubes additionnels est allumé à l'instant 33/12 pour rendre l'ignitron 3TU conducteur tard dans sa demi-période. L'au- tre est allumé à un moment correspondant afin de rendre l'ignitron 4TU con- ducteur tard dans sa période. Les appareils comprenant de tels tubes auxi- liaires supplémentaires restent dans le cadre de l'invention.
Dans certaines circonstances la charge peut n'exiger que des impulsions d'une polarité. Dans de tels dispositifs un groupe seulement d'ignitrons (1TU 3TU, 5TU ou 2TU, 4TU 6TU) et leurs circuits associés d'allumage sont intercalés entre le réseau L1 L2 L3 et la charge. L'in- vention s'applique aussi à de tels dispositifs. Un tel dispositif compren- drait le circuit 58 et rien que les tubes de commande 1CT 3CT, 5CT et 7CT.
Appliquée à de tels dispositifs l'invention présente l'avantage que le troisième ignitron (5TU ou 6TU est sûrement et rapidement éteint et ne conduit pas le courant pendant des intervalles de temps excessifs.
L'invention s'applique aussi aux dispositifs à fréquence=basse monophasés bomme il en a été proposé, auparavant. Dans un tel dispositif mo- nophasé deux thyratrons supplémentaires sont prévus dans le circuit de com mande et connectés de fagon à allumer, tard dans les demi-périodes du ré- seau, les ignitrons qui doivent s'allumer les premiers respectivement dans chaque groupe. Ces thyratrons supplémentaires doivent être allumés au moyen de secondaires auxiliaires de transformateurs de commande correspondant aux transformateurs 5T et 6T.
REVENDICATIONS.
1) Appareil pour convertir de l'énergie électrique d'une fréquen- ce,, dérivée d'une source 4' alimentation à impulsions, en une fréquence net- tement plus basse, spécialement pour des applications de soudure par résis- tance, comprenant plusieurs dispositifs à décharge électriques, un circuit de commande pour chacun des dispositifs à décharge, les circuits de comman- de étant connectés de manière à allumer (rendre conducteurs) 'périodiquement dans un ordre déterminé les dispositifs à décharge durant les induisions suc- cessives de la source d'alimentation pendant des intervalles déterminés égaux à la durée d'une impulsion de-la fréquence basse précitée,
caractérisé en ce que des dispositifs de commande sont prévus qui provoquent un allumage sup- plémentaire du dispositif à décharge qui a été allumé le premier au début d'une demi-période de fréquence basse, immédiatement après l'allumage du dispositif à décharge qui est normalement allumé le dernier à la fin d'une demi-période de fréquence basse, le point d'allumage de cet allumage supplé- mentaire du premier dispositif à décharge se présentant tard dans la demi- période correspondante de 'réseau de sorte que l'allumage supplémentaire du premier dispositif à décharge conducteur accélère la chute du courant main- tenu par le dispositif à décharge s'allumant normalement le dernier.