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ERFECTIOIVIiEiV'1S APPORTES AUX PROCIIDM m DISPOSITIFS POUR LE RmLAGE AUTQMA- nnLUI-0- DE COU1iAN.I!5 ELEC#mQIm3.-
La présente invention vise les systèmes destinés à effectuer automatiquement et très rapidement le réglage de courants électriques dans n'im- porte quels circuits de consommation, comme les circuits de force motrice, d'é- clairage , de chauffage et de soudure, par exemple* Elle s'applique plus parti- culièrement aux systèmes de soudure comportant le réglage et la commande du courant fourni aux électrodes-
Il est souvent désirable de maintenir le courant, dans les appareils de soudure électrique,
à une valeur pratiquement constante ou de lui imposer une loi de variation déterminée d'avance et uniforme- On a proposê
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d'utiliser dans ce but des régulateurs électromagnétiques ou des appareils ana- logues de construction compliquée et de fonctionnement relativement lent.
Avec ces appareils, on arrive à réduire la proportion des mauvaises soudures,'mais l'efficacité réalisée dansce sens est seulement partielle et soulève beaucoup de difficultés*
Suivant la présente invention, on peut établir des régula- teurs pratiquement instantanés, ne comportant pas d'organes mobiles et offrant encore nombre d'autres avantages-
Pour réaliser ces conditions, on incorpore dans les circuits de soudure ou on associe à ces circuits, des dispositifs à décharge commandés de préférence de façon à maintenir constante l'intensité du courant de soudure, ou à lui imposer certaines variations*
Un tube à décharge de ce genre diffère des autres tubes à dé- charge par le fait qu'il se prêta aux fortes intensités de courant et offre une chute intérieure très faible,
ce qui lui permet de fonctionner à haut rendement et à forte intensité- On peut utiliser d'autres tubes à décharge, si on le dé- sire, la présente invention couvrant toutes les applications des dispositifs de ce genre aux problèmes rencontrés dans l'industrie de la soudure, aussi bien de la soudure à l'arc que de la soudure à résistance ou de la soudure bout à bout -
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux des- sins qui l'accompagnent, relatifs à l'application de l'invention aux systèmes de soudure et donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels:
La Fig.1 est une vue schématique d'un dispositif à soudure à l'arc, objet de l'invention*
La Fig.2 est une vue analogue d'un système à courant de sou- dure variable pour soudure par résistance-
La Fig.3 est une vue analogue d'un appareil réalisant la soudure bout à bout-
Dans la Fig.l, on a représenté un système de soudure à cou- rant alternatif comportant un transformateur de soudure 1 à enroulements pri- maires 2 et 3, une impédance en série 4 dans les conducteurs de soudure allant du transformateur 1 aux électrodes de soudure 5 & 6.
Les éléments 5 & 6 peuvent comporter une avance manuelle ou automatique, c'est-à-dira un dispositif avan-
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gant l'électrode de soudure ou la pièce à souder, et d'autres appareils de sou- dure, par exemple lorsqu'il s'agit de la soudure à résistance ou de la soudure par contact*
La fréquenes du courant fourni au transformateur 1 et aux ap- pareils de soudure peut être de 50 périodes , ou beaucoup plus élevée, par exem- ple 500 périodes, l'appareil de commande fonctionnant convenablement pour de tel- les fréquences* Les intensités et tensions utilisées pouvant varier dans de gran- des limites, suivant les variations et la nature de l'électrode de soudure ou des autres appareils de soudure ou des pièces à souder ou des parties à souder-
L'impédance 4 est représentée sous forme d'une réactance,
mais une résistance non-inductive peut la remplacer, ou même on peut utiliser à la fois la résistance et la résetance, le but essentiel de l'impédance étant de li- miter le courant à une valeur inférieure à celle qu'on désire réaliser pour la soudure* Un chemin en dérivation, d'impédance variable, comportant les tubes à décharge 10 et 11, est ménagé autour de l'impédance 4 Les dispositifs 10 et 11 sont réglés de telle sorte que le courant moyen traversant le conducteur de sou- dure et l'électrode 5 est maintenu pratiquement constant à la valeur désirée, et que des opérateurs peu entraînés peuvent réaliser des soudures uniformes*
Au cas où on réaliserait automatiquement l'avancement et le dé- placement transversal de l'électrode de soudure et de la pièce à souder (ou de cette pièce seule),
on obtiendrait une très grande proportion de soudures satis- faisantes, avec une vitesse uniforme du mouvement de l'électrode et avec une ab- sorption d'énergie constante aux points de soudure. De marne, si le système est appliqué à la soudure par résistance (cas de la Fig.2), une absorption uniforme d'énergie contribue à la formation de bonnes soudures et à l'obtention d'excel- lents résultats*
Comme indiqué ci-dessus,
l'impédance 4 est d'une valeur telle que le courant est inférieur à celui qu'on désire au point de soudure- Un sup- plément variable du courant de soudure est fourni par les tubes à décharge 10 et 11 en dérivation sur l'impédance 4 Les tubes à décharge 10 et 11 sont représen- tés comme des tubes dans lesquels le courant est réglé par déionisation de l'es- pace où se produit la décharge et par retardement du point d'amorçage de l'arc, mais on peut substituer à ces tubes des tubes comportant d'autres éléments de réglage et d'autres caractéristiques*
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Le tube à décharge 10 comporte une cathode 12, une anode 13 et une grille de commande 14 pouvant par exemple envelopper complètement l'anode- De même, le tube 11 comporte une cathode semblable 15,
une anode 16 et une grille 17- Les cathodes sont disposées de manière à émettre des électrons et on peut les chauffer à la manière ordinaire ou autrement, de façon à les por- ter à la température élevée-
Les tubes sont de préférence pourvus d'un remplissage gazeux de nature et de pression dépendant de la forme et des dispositions des électro- des, et quand une tension alternative est appliquée entre cathode et anode, le courant moyen dans le tube dépend des potentiels de la grille- Si celui-ci est plus négatif qu'une certaine valeur, appelée potentiel critique, aucun courant ne traverse le tube- Le potentiel critique, aucun courant ne traverse le tube- Le potentiel critique peut 'être, soit positif, soit négatif, et le réglage peut être effectué avec un potentiel de grille alternatif,
s'il existe la rela- tion de phase voulue entre lui et le potentiel de plaque*
Comme on le voit au dessin, les potentiels de grilles peuvent être dérivés de l'impédance 4, de façon telle que les potentiels de commande varient suivant le courant traversant l'impédance ou suivant une fonction de ce courant, un régulateur de phases 20 étant prévu, s'il est nécessaire, pour assurer le déphasage voulu entre le potentiel cathode-anode et le potentiel de commando* Les grilles 17 et 15 sont représentées comme reliées au régulateur de phase 20 par les conducteurs respectifs 21 - 22-
Avec les dispositions représentées, les potentiels cathode- anode étant proportionnels à la chute dans l'impédance 4, ils varient suivant le courant traversant cette impédance* De même,
la valeur des potentiels de commande varie suivant la chute de tension dans l'impédance 4 ou une fonction de cette chute* Dans les conditions normales, le courant moyen traversant les tubes 10 et 11 est relativement faible- Si, an raison d'une variation dans la résistance de l'arc à la soudure, le courant de l'arc tend à augmenter, la chu- te de tension de l'impédance 4 devient légèrement plus grande, et les poten- tiels appliqués aux grilles de commande 14 et 17 deviennent plus négatifs :
d'où résulte une réduction du courant dans la dérivation comprenant les tubes 10 et 11 et un maintien du courant moyen à une valeur pratiquement constante à la soudure* Si,au contraire, le courant- de soudure tend à diminuer, les poten-
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tiels de grilles devient plus positifs, et un courant plus élevé traverse la dérivation comprenant les tubes 10 et 11.
Le potentiel critique des grilles, par rapport aux cathodes, peut être, soit positif, soit négatif- Dans l'un et l'autre cas, quand le po- tentiel de grille devient plus positif, un arc jaillit entre cathode et anode, d'autant plus tôt dans chaque période- Quand la cathode est négative par rap- port à l'anode, l'arc s'éteint et l'espace se déionise à la fin de chaque al- ternance, lorsque la tension tombe à zéro- De cette façon, l'impédance moyenne des dispositifs à décharge est commandée suivant la valeur et le déphasage des potentiels de grilles-
On peut évidemment, si on le désire, utiliser d'autres tubes à décharge à impédance réglable- Tous les tubes à décharge rentrent dans l'objet de l'invention,
silleur impédance est réglable et si on utilise le réglage à la soudure* Comme les appareils de réglage décrits fonctionnent sans retard appré- ciable, on obtient une compensation parfaite des variations rapides qui peu- vent se produire dans l'arc da soudure, de sorte que le système réalise, pour la première fois, le réglage à une valeur pratiquement constante de l'énergie admise dans les conducteurs de soudure ou aux points de soudure-
Le tube décharge peut aussi permettre d'assurer une certaine variation rapide et uniforme de l'énergie de soudure* On a trouvé désirable de faire varier le courant ou l'énergie de soudure;
, particulièrement dans la sou- dure par résistance des tôles minces, pour obtenir ce qu'on a appelé la soudu- re par points- Dans la soudure des tôles minces, il est di fficile d'utiliser un courant et un temps suffisants sans brûler ou fondre localement les tôles,ce qui conduit à des résultats très imparfaits- On a trouvé qu'il était possible d'éviter ces difficultés en faisant varier rapidement le courant, par exemple plusieurs fois par seconde, au-dessus et au-dessous d'une valeur moyenne* Des systèmes ont déjà été préconisés pour obtenir ce résultat, mais ils sont si compliqués et de réglege si difficile que la méthode n'est pas entrée dans la pratique coûtante* .On obtient ce résultat par des dispositions simples surmontant toutes les difficultés rencontrées jusqu'ici au moyen, par exemple,
du disposi- tif représenté Fig-2, à titre Indicatif- Dans cette figure, le transformateur de soudure 25 comporte un enroulement primaire 26 et le secondaire 27- Une im-
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pédance de stabilisation 28, représentée sous la forme d'une résistance non- inductive (mais qu'on peut remplacer par une impédance inductive) est reliée à l'enroulement secondaise du transformateur 27.
en série avec le circuit de sou- dure aboutissant à l'électrode 29 et au support 30 des tôles 31 à souder-
Les tubes 35 et 36 sont montés en dérivation sur l'impédance 28 et fournissent un circuit de faible résistancew lorsque les potentiels de leurs grilles sont plus positifs qu'une certaine valeur critique* Des disposi- tifs à fermeture de circuit périodique (commutateurs tournants par exemple, 37 et 38) sont disposés de façon à relier ou couper des potentiels négatifs, com- me indiqué en 39, sur les grilles des tubes 36 et 36.
La fréquence de la sou- dure par points est déterminée par la vitesse de rotation des commutateurs, et elle peut varier entre cinq et dix fois par seconda par exemple- Les commuta- tours 37 et 38 tournent ensemble, de sorte que la commande de 11 impédance et des tubes 35 et 36 s'effectue simultanément- Quand l'électrode 29 se déplace le long de la soudure, la variation d'impédance du circuit des tubes 35 et 36 en dérivation sur l'impédance 28, entraîne une fluctuation du courant de sou- dure à un taux uniforme entre un maximum et un minimum déterminés, de façon à produire un joint offrant les caractéristiques désirées*
Les appareils régulateurs représentés Fig.1 peuvent aussi s'ap- pliquer à la soudure usée en Fig.3, et on peut thés reliée,
soit au primaire, soit au secondaire du transformateur*
La Fig.3 représente un tel procédé de soudure, avec appareil régulateur disposé dans le primaire du transformateur* Un transformateur de soudure 40, comportant des primaires et secondaires 41 et 42, est relié aux pièces à souder 43. Ces pièces peuvent être des barres, des cornières, des tubes, etc----,et elles sont maintenues dans des pinces appropriées 44 et 45.
La pince 44 est mobile et pourvue d'une oreille ou saillie 46 pouvant faire contact avec une came 47, pour effectuer le mouvaient usuel nécessité pour la soudure- En faisant une telle soudure, on engage d'abord légèrement les piè- ces avec un mouvement relatif graduel jusqu'à ce que les extrémités soient por- tées à la température de soudure, on presse ensuite intimement les pièces et on coupe le courant*
Dans le circuit du primaire 41 sont inclus une impédance régu- latrice 50, un enroulement de commande 51 d'un relais 52 et une résistance ou impédance 53.
L'impédance régulatrice 50 comporte des enroulements reliés in-
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ductivement 55 et 56 qu'on peut disposer sur un noyau magnétique' Les enroule- ments secondaires 56 sont disposés de manière à être court-circuités par les dispositifs à décharge 57 et 58 pour la commande de l'impédance du circuit du transformateur 40 Les grilles de 57 et 58 sont reliées aux contacts du relais
52, à travers les conducteurs 60 et 61
Pendant le chauffage initial les tubes 57 et 58 agissent pour maintenir un courant pratiquement constant sur les pièces à souder, les tubes étant commandés par le circuit 62 en dérivation sur la résistance 53 La dis- position et le fonctionnement du système sont pratiquement les mêmes que dans la variantenreprésentée Figol,
le circuit 62 étant relié aux éléments de com- mande ou grilles des tubes 57 et 58, par les conducteurs 63 et 64 Quand le sta- de final du procédé est atteint et que les pièces soudées sont pressées l'une contre l'autre pour l'achèvement de la soudure, l'augmentation du courant agit sur le relais à maximum 52 pour assurer l'application d'un potentiel négatif aux grilles des tubes 57 et 58, et, par conséquent, limiter le courant à une valeur inférieure à celle qu'il atteindrait sans cette précaution-
Si on le déstre, le relais 52 peut être pourvu d'un contact de verrouillage pour maintenir l'armature dans la position voulue,
après son fonc- tionnement- Le relais 52 peut aussi être disposé de façon à ouvrir le circuit du transformateur de soudure-
Il est évident que les dispositifs de réglage décrits agissant pour rendre les opérations successives de soudure beaucoup plus unifonnes et beaucoup plus indépendantes de l'habileté de l'opérateur dans le déplacement des pièces à souder, et la coupure du circuit après l'achèvement de la soudure-
Bien qu'on ait décrit at représenté plusieurs formes de réali- sation de l'invention, il est évidant qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières, données simplement à titi d'exemple et saris aucun carac- tère restrictif,
et que par conséquent toutes les variantes ayant marne principe et môme oujet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention*
Il va, d'autre part, de soi que les systèmes de commando basés sur l'application du dispositif à décharge en dérivation sur une impédance an vue de régler, sans inertie appréciable et sans pièces mobiles, le courant to- tal, sont applicables non seulement à la soudure électrique!, mais dans beaucoup d'autres domaines de l'électrotechnique, comme par exemple, la réglage de fours,
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de machinas, de circuits d'éclairage, d'alimentation, d'installations de T.S.F..