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L'invention est: relative au travail du verre par l'électricité et concerne principalement la limitation automatique de la puissance appliquée à des valeurs que la pratique a montré pouvoir donner les résultats désirés sans introduire des défauts dans l'ouvrage
Il est bien connu que la résistance du verre décroit pendant une opération de chauffage électrique, lorsque la température s'élève.
Par suite, la chute de tension à travers le verre chaud décroît, et cette réduction de viltage se reflète dans la tension primaire du transformateur de la source d'alimentation qui montre une réduction correspondante Si cette réduction n'était pas contrecarrée d'une manière ou d'une autre , cette réduction dans la chüte de tension primaire permettrait l'écoulement d'une trop grande quan- tité de courant dans le verre en fusion @ Ceci donnerait une plus grande réduction encore de la résistance du
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verre se traduisant par un écoulement de courant encore plus grand et ainsi conduirait à un état incontrôlable .
Pour empêcher un tel état de se développer , il a depuis longtemps été de pratique courante de monter une bobine d'absorption de ballast en série avec le système d'alimentation d'énergie . la chute de tension dans cette bobine de ballast limite le courant s'écoulant dans le verre à des valeurs de sécurité .
Alors qu'au début de l'opération seule une bande étroite est chauffée dans le verre , à mesure que le chauf- fage se poursuit,de plus en plus de verre est chauffé et fondu, en nécessitant de plus en plus de courant électrique de chauffage Ce courant de chauffage supplémentaire est en pratique procuré en réduisant la réactance, qui, dans ce but, peut Préétablie variable, en permettant ainsi l'écoulement d'un plus grand courant de chauffage . 0 La réactance variable utilisée pour ce service est d'ordinaire une bobine d'absorption à noyau saturable dont la réactance décroit à mesure que son noyau magnétique est amené à un plus grand degré de saturation par un enroulement de contrôle à courant c ontinu .
Si la puissance est augmentée à une vitesse uniforme, inversement proportionnelle à la diminution de la résistance du verre dans un laps de temps prédéterminé , une opération peut être efficacement conduite " à la main " , Les. opérateurs diffèrent toutefois considérablement dans leur appréciation de la quantité de courant qui peut être appliquée effi- cacement . Si le courant est fourni trop lentement,le temps écoulé sera excessif et l'on ne pourra obtenir une production normale .
D'autre part, su le courant est appliqué trop rapidement, le verre sera chauffé à une température excessive
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et il se produira une " ébullition " ,se traduisant par la fabrication de produits défectueux
Bien qu'un opérateur expérimenté puisse diligen- ment exécuter une opération de travail du verre de haute qualité, là..fatigue et la tension visuelle avec la perte de temps qui en résulte,
réduisent son habileté à appliquer correctement la puissance . Le système de rénuxé ration à prime d'encouragement amène souvent aussi des opérateurs à une application trop rapide de la puissance se traduisant par la production d'un travail défectueux
Conformément à l'invention on utilise également une bobine d'absorption de ballast comprenant une bobine d'absorption saturable , mais son contrôle est rendu automatique en plaçant son. enroulement de contrôle sous l'influence de signaux de réaction procurés par des modifications dans la tension primaire
Alternativement , des modifications survenant dans le courant primaire sont également utilisées comme signaux de réaction .
Dans une autre modification encore de l'invention, des variations dans la tension primaire et dans le courant continu de saturation sont utilisées en association comme signaux de réaction .
Dans chacune des formes de l'invention, les signaux de réaction fournis à l'enroulement de contrôle de la bobine d'absorption saturable , sont amplifiés par un amplificateur magnétique ayant un enroulement de contrôle alimenté par du courant de réaction en concordance avec des variations survenant dans la tension primaire .
Conformément à la première forme de l'invention un deuxième enroulement de contrôle de l'amplificateur
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magnétique est alimenté à partir d'une source de courant in- dépendante , sous contrôle manuel restreint ou limité ,
Conformément à la deuxième forme de l'inventionle deuxième enroulement de contrôle est alimenté en courant à partir d'un transformateur de courant inséré dans la ligne d'alimentation et se trouve également placé sous contrôle manuel restreint ou limité .
La troisième forme de l'invention ne diffère de la seconde qu'en ce que le courant est ramené au déclame enrou-
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lement de contrôle à partir des bornes d'ur!" res:LiaID6:<.tonn., ¯'{Ü3e en série avec l'enroulement de contrôle de la botine dabsorp- tion saturable plutôt qu'à partir d'un transformateur de courant,
Dans tous les agencements conformes à l'invention quelles que soient les tentatives de l'opérateur d'accélérer letravail du verre ou l'opération de refroidissement, la quantité d'énergie fournie à l'ouvrage est limitée en concor- dance de la résistance électrique et, ou de la conductibilité du verre'qui est chauffé,
à la valeur ou degré déterminé par les contrôles de réaction automatiques qui sont réglés d'après ce qufune pratique ancienne admet comme sur pour la produc- tion d'un bon travail
Et pour que l'intention puisse être bien comprise, aux dessins annexés on se référera à la description qui suit et/se rapportant à une opération de soudure ou de scellement et sur lesquels
Fig. 1 montre une série de fourbes typiques{ d'un cycle de soudure ou scellement du verre exécuté sous contrôle manuel de l'énergie;
Fig. 2 illustre schématiquement une disposition pré- férés de l'invention ;
Fig. 3 montre des parties de la Fig.2, modifiées sui- vant la deuxième forme de l'invention ;
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Fig. 4 montre des parties de la Fig. 2 modifiée suivant la troisième forme de l'invention ;
Fige 5 montre une série de courbes typiques d'un cycle de soudure ou scellement du verre exécuté sous contrôle automatique ;
Fig. 6 et 7 sont des courbes dans lesquelles on a montré le courant de contrôle du courant de sortie VS d'un amplificateur magnétique tel que celui décrit dans le.pré- sent mémoire
En se référant aux courbes A et B de la Fig.
1 ,on peut voir que tant la résistance du verre que la tension primaire décroissent graduellement tandis que l'opération de chauffage progresse Les deux pointes Pl et P2 dans la courbe de la tension primaire n'existeraient pas si le courant continu de saturation, montré par la courbe D,avait été augmenté d'une manière plus graduelle comme dans le cas d'un cycle type de scellement ou. soudure à contrôle automatique d'énergie tel qu'illustré par la courbe D 1 de la Fig. 5 Ainsi dans la tension primaire on dispose d'un signal qui est directement proportionnel à la résistance du verre @ 'En se référant à la figure 2 , l'énergie pour l'opération de scellement est obtenue de manière comventionnelle à partir d'une source de courant à 440 Volts, et 60 cycles-.
, SI, courant qui est fourni aux. conducteurs 11 et 12 et traverse l'enroulement à courant alternatif 13 d'une bobine d'absorption saturable et l'enroulement primaire 14 d'un transformateur de fusion et, ou de soudure ou scellement T-l monté en série .
L'enroulement secondaire 16 du transformateur T-l est illustré comme étant raccordé à des électrodes appropriés
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17 et 18 entre lesquelles des éléments ou parties en verre tels que 19 et 20 sont disposés et manipulés d'une façon classique ou conventionnelle pour les souder ou sceller l'un à l'autre .
Comme indiqué précédemment, la''.quantité d'énergie disponible pour chauffer les éléments ou parties de verre est contrôlée par l'impédanoe de la bobine d'absorption saturable Cette impédance est réglée par la variation. du courant de saturation fourni à l'enroulement à.courant continu 23. Par exemple, l'impédance est diminuée en accroissant la quantité de courant continu 'que l'on fait passer dans l'enroulement 23.
Du courant continu est fourni à l'enroulement 23 de la bobine d'absorption à partir des bornes - et +.d'un redresseur d'isolement S R - 3 , aux bornes d'entrée 25 et 26 duquel du courant continu est fourni par l'amplificateur magnétique A M à partir d'une source de courant S2 de 240 volts; ' 60 cycles reliée via l'amplificateur magnétique associé Ce circuit d'alimentation de courant va d'une borne X de cette .source , en passant à travers un redresseur complémentaire R C alternativement aux bornes 25 et 26 ;
via la borne Y , à travers la moitié de gauche de l'enroulement 31 de ampli- ficateur magnétique , son redresseur de saturation 27 et le rhéostat R-3 en parallèle, à la borne 25, et alternativement à travers la moitié de droite de l'enroulement 31, le redresseur de saturation 32 et le rhéostat R-4 en parallèle, à la borne 26 .
L'enroulement primaire 35 d'un transformateur abaisseur de tension T-2 est connecté' en multiple avec l'enroulement primaire 14 du transformateur T-1, l'enroulement secondaire 36 du transformateur T-2 étant connecté en série avec un rhéostat R-l et l'enroulement primaire 37 d'un transformateur
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abaisseur de tension T-3 L'enroulement secondaire 140 du transformateur T-3 est connecté aux bornes d'entrée 41 et 42 d'un redresseur SR-1 , dont les bornes + et - sont à leur tour connectées à l'enroulement médian ou central 9( 1 de, l'amplificateur magnétique AM
L'enroulement de contrôle à.
courant continu 1( 2 de l'amplificateur magnétique sert à limiter la valeur du courant qui peut être fourni aux électrodes 17 et 18 . L'enroulement -2 est alimenté en courant continu à partir des bornes! + et -. d'un redresseur SR-2 via un rhéostat R-2 .
Le redresseur SR-2. est alimenté en courant à partir d'une source S-' 3 de 110 volts 60 cycles via un auto-transformateur AT-2 réglable à la main , un auto-transformateur réglable AT-1 et un transformateur abaisseur de tension T-4
Le rhéostat R-2 et l'auto-transformateur AT-1 sont réglés pour imposer une limite supérieure au débit d'énergie vers les électrodes 17 et 18 , en conformité des caractères particuliers des objets en verre à travailler, ou à. souder ou sceller , et ne sont pas accessibles à l'opérateur pour leur réglage .
Le transformateur réglable AT-2 peut, naturellement, . sa être utilisé à/discrétion par l'opérateur pour réduire la puissance d'entrée en dessous du maximum automatiquement dis- ponible , suivant la température du verre et, ou sa conducti- bilité .
En se référant à. nouveau à la figure 1, on observera sur les courbes A et B que la résistance du verre et la tension primaire sont de valeur élevée au commencement d'un cycle de soudure ou scellement, moment auquel le verre est relativement froid. Lorsque le verre est chauffé par des moyens auxiliaires! , comme par exemple , lorsqu'il est atteint par des flammes diri- géessur lui, la résistance du verre et la tension primaire
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diminuent et du courant commence à s'écouler à travers les-. éléments ou parties en verre lorsque la température du verre s'élève, sa résistance à l'écoulement du courant diminue graduellement,
l'écoulement du courant de scellement croit et la tension primaire décroît . En comparant la courbe A ..à la courbe B on peut voir que la courbe de la résistance du verre est pratiquement la même que la courbe de la tension primaire .
En réglant le courant primaire (de travail du verre) de manière que son écoulement soit inversement proportionnel à latension primaire telle qu'indiquée par les courbes B et B 1 de la figure 1 et de la figure 5, un tel courant-sera alors; également proportionnel à la résistance du verre telle qu'indiquée par les courbes A et A 1 .
A l'aide du transformateur abaisseur de tension T-2 ,du transformateur abaisseur de tension T-3 et dû redresseur SR-1 ,un courant continu est induit dans 3'enroulement de contrôle / 1 de l'amplificateur magnétique AM, qui est proportionnel à la tension primaire .
La résistance du verre et la tension primaire du transformateur T-2 doivent diminuer toutefois à des valeurs préalablement fixées avant qu'il soit permis au courant primaire de croître comme indiqué dans la courbe C 1, et ceci est obtenu à l'aide du rhéostat R-1. En établissant cet écoulement de courant continu dans la direction convenable par l'enroulement de contrôle 5/ 1, le dé-bit de courant continu de l'amplificateur magnétique au redresseur SR-3 et dans l'enroulement à courant continu 23 de la bobine d'absorption saturable est rendu inversement proportionnel au courant de contrôle et également à la résistance du verre .
Le redresseur SR-3 sert à isoler l'amplificateur magné- tique de l'inductanceélevée de l'enroulement à courant contint 23 de la bobine d'absorption saturable. Les rhéostats' R-3 et R-4,
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qui comprennent avantageusement des résistances de 5000 ohms chacun, servent à fournir des réactions négatives dans l'am- plificateur magnétique et sont utilisés dans le réglage .de fixation du gain de l'amplificateur . Une basse résistance donne plus de réaction négative et ainsi un faible gain .
Une résistance élevée donne peu de réaction négative et ainsi un fort gain . la valeur du courant de soudure ou scellement débité est ainsi en partie contrôlés en conformité de la valeur du courant continu passant dans l'enroulement 9/ 2 de l'amplifi- cateur magnétique AM 0 La valeur de ce courant continu est réglable à l'aide de l'auto-transformateur AT-1 et du rhéostat.
R-2 , qui sont tous deux rendus inaccessibles à l'opérateur, L'opérateur peut toutefois réduire à volonté le maximum possible de puissance d'entrée à l'aide de l'auto-transformateur AT-2.
Dans la première variante de l'invention, illustrée fig.3, le redresseur SR-2 au lieu d'être alimenté en courant par une source indépendante via le secondaire d'un transforma- teur tel que T-4 est alimenté par un transformateur de cou- rant T-5 dont le primaire est connecté en série avec l'enrou- lemjnt 13 de la bobine d'absorption saturable et l'enroulement primaire de transformateur 14.
Dans la deuxième variante de l'invention,illustrée fig.4, l'enroulement de contrôle 4- 2 au lieu de recevoir du courant continu d'un redresseur tel que SR-2, reçoit du courant continu des bornes d'une résistance fixe R reliée en série aveo l'enroulement de contrôle 23 de la bobine d'absorption saturable, en dispensant donc de l'obligation de prévoir soit un redresseur tel que SE-2 soit le transformateur de courant T-5 .
Comme en pratique , pour l'une quelconque des formes de l'invention,l'opérateur ne peut faire quoi que ce soit pour accélérer l'amonée de puissance aux électrodes 17 et 18 au delà de l'optimum automatiquement fourni, il prend rarement des
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mesures pour freiner ou. restreindre l'opération . Comme on le comprendra,l'ouvrage, tels que les éléments ou parties 19 et 20 disposés entre les électrodes 17 et 18, est habituel- lement entraîne en rotation autour d'un centre C situé à mi- chemin entre-elles ,et aussi que dans les cas où l'ouvrage n'est pas circulaire, des dispositifs couramment employés sont prévus pour maintenir les électrodes uniformément espacées de l'ouvrage tandis que;
celui-ci tourne Alternativement, des électrodes .telles que 17 et 18 peuvent comprendre une paire ou bien un groupe de paires d* électrode s sélectivement con- nectées aux bornes de l'enroulement 16 par un équipement de commutation' approprié en concordance d'une technique anté- rieure connue, comme par exemple indiqué dans le brevet des
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Etats-Unis ? 2o389 360 , une dispasition d'amplificateur magnétique propre à être utilisé dans la mise en oeuvre de l'invention, comporte un enroulement de contrôle 5/ 1 de 50 spires et un enroulement de contrôle 4 2 de 200 spires, et est montré et, ou déorit dans les Bulletins Nos 20 B et 2700 distribués
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par Tiokersiro, 1815, Zooust Street , St Louis- - Missouri , E.UoA.
Le fonctionnement d'un tel amplificateur magnétique dans le système de la demande pourra être bien compris en
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référence aux Figs4 S et 7 et a l'aide du tableau I e;i-après TABLEAU I
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<tb>
<tb> Résistance <SEP> : <SEP> Tension' <SEP> : <SEP> Courant <SEP> de <SEP> :Courant <SEP> de <SEP> ' <SEP> :Courant <SEP> de <SEP> :
<SEP> Puissance
<tb> du <SEP> verre <SEP> primaire <SEP> :contrôle <SEP> ;saturation <SEP> :soudure <SEP> ou <SEP> , <SEP> sou <SEP> dure <SEP> au
<tb> ohms, <SEP> Volts- <SEP> :ampères <SEP> ampères <SEP> :scellement <SEP> scellement
<tb>
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-############################## :ampères au delàde500.000 440 - 3,0 0,25 0 0
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<tb>
<tb> 20.000 <SEP> 200 <SEP> 1,0 <SEP> 0,13 <SEP> 10 <SEP> 2,0
<tb> 1.000 <SEP> 100- <SEP> 0,2 <SEP> 2,2 <SEP> 100 <SEP> logo
<tb>
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###########################"#4'#######'-''-'#--'*'"'-"***''*
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' le tableau ci-dessus illustra comment le courant de .contrôle? , -le courant de saturation ,..
le courant de soudure ou scellement et là puissance de soudure ou scellement changant avec des modifications dans la résistance du verre .Ainsi qu'on peut le', déduire des courbes montrées fig. 6, le courant de saturation varie avec le courant de contrôle comme indiqué dans le tableau I . L'opération de travail du verre se résume à simplement avancer le long d'une courbe choisie telle que 'la courbe 200 MA, commencnat avec le courant de contrôle - 3eO ampères et finissant à - 0,2 ampères , On notera du tableau I qu'alors que la tension primaire varie d'un facteur 4,4 le courant de contrôle varie d'un facteur de 15 Ceci est dû à la non linéarité du redresseur SR-1 .
Une autre variation encore pourrait être obtenue en insérant une résistance variable en série avec l'enroulement de contrôle :/.10
Les enroulements de contrôle / 1 et 5/ 2 sont de basse impédance et par suite il y a une certaine interaction entre ces enroulements 0 Le rhéostat R-2 peut être une résistance réglable de 50 ohms utilisée pour contrôler cette interaction. l'effet d'un changement de réglage da R-2 et illustré par la courbe montrée figo 7.
On obtient moins, d'interaction avec une valeur plus élevée de R-2 et la courbe est plus linéaire Toutefois une caractéristique non linéaire est désirable dans ce cas car la bobine d'absorption saturable n'a pas une caractéristique linéaire et R-2 est normalement réglé à une valeur de 10 à 15 ohms.Une comparaison des courbes A à E de la fig. 1 avec les courbes correspondantes A 1 à E 1 de la fig.5 montre clairement les avantages de l'invention par rapport au contrôle manuel de la puissance .