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Circuit de commande.
Cette invention concerne des circuits de commande de contacteurs électroniques et se rapporte, en particulier, , des circuits de commande de contacteurs électroniques, employés dans les appareils à souder par résistance.
Dans les appareils à souder par résistance établis sui- vant les enseignements de la technique antérieure, un courant provenant d'une source de courant alternatif est habituellement envoyé au transformateur de soudage à travers une paire d'igni- trons connectés à l'inverse l'un de l'autre. Les ignitrons sont disposés pour être rendus conducteurs ou incandescents dans des demi-périodes alternées depolarités opposées couvrant un inter- valle de temps déterminé. Pour commander le passage efficace du courant envoyé pendant l'intervalle choisi, l'instant auauel un ignitron devient conducteur, dans chaque demi-période du cou- rant de ligne, est déterminé par un circuit de commande de son
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chauffage qui comprend une sorte d'appareil déphaseur.
Divers modulateurs électroniques ont étéétablis pour scander l'intervalle pendant lequel le courant est envoyé au transformateur de soudage. Le modulateur fait généralement passer un courant continu à travers une résistance de débit pendant l'intervalle de temps. Le courant passant dans la résistance est alors employé concuremment avec le courant débité par le circuit de commande du chauffage pour commander les ignitrons.
On a rencontré des difficultés considérables, dans le passé, pour réaliser un dispositif sur pour coupler le débit du modulateur avec celui du circuit de commande du chauffage des ignitrons. Des valves à incandescence auxiliaires du type à arc, telles que les thyratrons, sont habituellement employées entre l'anode et l'électrode d'amorçage de chaque ignitron pour en commander l'incandescence. Ainsi, les valves à incandescence sont ,elles-mêmes connectées à l'inverse l'une de l'autre dans un circuit parcouru par un courant alternatif. La difficulté que présente l'établissement d'un dispositif coupleur approprié provient, en grande partie, de cette connexion inversée, pour isoler les commandes et assurer des relations convenables entre les tensions dans les demi-périodes successives de polarités opposées.
Une difficulté supplémentaire se présente dans l'établis- sement d'un système où les ignitrons deviennent conducteurs dans un même nombre de demi-périodes du courant de ligne pour un régime quelconque du modulateur. On sait qu'un tel système est très désirable pour éviter la saturation du transformateur de soudage.
Dans le passé, on a parfois employé à cet effet un circuit asser- vi, c'est-à-dire un circuit dans lequel l'une des deux valves connectées à l'inverse l'une de l'autre est commandée par un appareil de commande, tel qu'un modulateur, tandis que l'autre valve est disposée pour devenir conductrice dans chaque demi-
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période qui suit immédiatement, et qui suit seulement, une demi- période où la première valve est conductrice. Cependant, ces dis- positifs asservis antérieurs n'ont pas été entièrement satisfai- sants. Ils sont peu surs avec une charge inductive et, après un intervalle dans lequel les valves sont conductrices, ils tendent à rendre la valve satellite conductrice dans la demi-période qui suit la première demi-période où la valve directrice ne devient pas conductrice.
L'invention a pour objet de réaliser un système de com- mande, nouveau et perfectionné, de valves électriques connectées à l'inverse l'une de l'autre et disposées pour commander l'envoi à une charge d'un courant provenant d'une source de courant al- ternatif.
Elle a plus spécialement pour objet une commande nouvelle et perfectionnée de valves connectées à l'inverse l'une de l'au- tre dans un circuit parcouru par un courant alternatif, cette commande rendant les valves conductrices à un instant déterminé de chacune des périodes d'un même nombre de demi-périodes cou- vrant un intervalle de temps déterminé.
Suivant une caractéristique de l'invention, une réalisa- tion de cette commande intervient pour rendre les valves con- ductrices à un instant déterminé de chaque demi-période pendant tout un intervalle de temps déterminé.
L'invention comporte encore un nouveau couplage entre un modulateur et des valves électriques connectées à l'inverse l'une de l'autre dans un circuit parcouru par un courant alter- natif.
Une autre particularité de l'invention consiste en un circuit asservi nouveau et perfectionné, destiné à être employé avec des valves électriques connectées à l'inverse l'une de l'autre dans un circuit parcouru par un courant alternatif.
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Suivant l'invention, telle qu'on l'a appliquée à un appareil à souder par résistance, les valves à incandescence à connexions inversées peuvent comporter chacune un circuit de commande normalement disposé pour empêcher la valve correspondante de devenir conductrice. Une impulsion instantanée de courant est envoyée dans chaque circuit de commande à un instant pré-déter- miné de chaque demi-période du courant de ligne. Cette impulsion a une amplitude et une polarité qui tendent à rendre la valve correspondante conductrice dans chaque demi-période positive. Par demi-période positive on entend une demi-période du courant de ligne dans laquelle l'anode de la valve en cause est positive par rapport à la cathode.
Les impulsions envoyées dans les deux circuits de commande peuvent provenir d'un unique transformateur de pointe, excité par la source par l'intermédiaire d'un circuit déphaseur nouveau.
Un courant alternatif de même fréquence que le courant de ligne, mais déphasé d'environ 180 , est également envoyé dans chaque circuit de commande. Ce courant alternatif a une amplitude normalement suffisante pour empêcher les valves à incandescence de devenir conductrices. Les courants alternatifs envoyés dans les circuits de commande peuvent provenir d'un trans- formateur unique excité par la source. Un circuit électronique nouveau, comprenant un circuit asservi nouveau et sur, est dispo- sé pour réagir au fonctionnement d'un modulateur approprié et réduire dans une mesure importante l'envoi de courant alternatif par le transformateur pendant l'intervalle de temps fixé. Quand le courant alternatif parcourant le circuit de commande est réduit, les impulsions interviennent pour rendre conductrices les valves à incandescence.
L'invention elle-même, ainsi que ses objets et avantages supplémentaires, peuvent être mieux compris à l'aide de la description qui suit d'une réalisation spéciale, complétée par
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le dessin annexé, dans lequel:
La figure 1 est un schéma des connexions d'un appareil- lage de commande de soudage par résistance réalisant l'inven- tion, et,
La figure 2 est une série de courbes représentant le fonctionnement d'une valve à incandescence de la figure 1.
Comme le montre la figure 1, l'enroulement primaire 5 d'un transformateur de soudage 3 est connecté entre les deux conducteurs 7 et 9 d'une ligne amenant un courant alternatif, par l'intermédiaire de deux valves électriques 11 et 13 connec- tées à l'inverse l'une de l'autre, du type à arc, telles que des ignitrons. L'enroulement secondaire 15 du transformateur de sou- dage 3 est connecté pour envoyer un courant à travers une paire d'électrodes de soudage 17 et 19 et les pièces à souder 21 qui sont prises entre elles.
Une autre valve à décharge électrique 23 du type à arc qui est de préférence un tube rempli de gaz, telle qu'un thy- ratron, est connectée par son anode 25 à l'anode 27 du premier ignitron 11 par l'intermédiaire d'une résistance limitant le courant 29, et par sa cathode 31 à l'électrode d'amorçage 33 de ce même premier ignitron. Une autre valve à décharge électri- que 35 du type à arc, qui est de préférence un tube rempli de gaz, telle qu'un thyratron, est connectée par son anode 37 à l'anode 39 du second ignitron 13 par l'intermédiaire d'une ré- sistance limitant le courant 41 et par sa cathode 53 à l'élec- trode d'amorçage 55 du même second ignitron. Ces valves 23 et 35 seront appelées, dans ce qui suit, respectivement la pre- mière et la seconde valve à incandescence.
Pendant une demi-période du courant de ligne de l'une des polarités, l'anode 27 du premier ignitron 11 est positive par rapport à la cathode 57 de cet ignitron. Si la première valve à incandescence 23 devient conductrice pendant cette demi-période,, '
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un courant traverse cette première valve à incandescence 23, l'électrode d'amorçage 53 et la cathode 57 du premier ignitron 11, rendant ce dernier conducteur.
De même, pendant une demi-pé- riode du courant de ligne de polarité opposée, l'anode 39 du second ignitron 13 est positive par rapport à la cathode 59 de cet ignitron, de sorte que si la seconde valve à incandescence 35 devient conductrice pendant cette demi-période, un courant traverse l'électrode d'amorçage 55 du second ignitron 13, rendant conducteur ce second ignitron.
Le circuit de commande de la première valve à incandes- cence 23 peut s'établir comme suit : partir de la cathode 31, il traverse une source de courant latéral négatif représentée sous forme d'une batterie d'accumulateurs 61 shuntée par une résistance 63, une autre résistance 65 connectée en dérivation en travers d'un enroulement secondaire 67 d'un transformateur de commande 69, un enroulement secondaire 71 d'un transformateur de pointe 73 et une résistance de grille 75 et arrive à la grille de commande 77 de la valve.
Le circuit de commande de le se- conde valve à incandescence 35 peut s'établir comme suit : à partir de la cathode 53, il traverse une source de courant de contrôle négatif représentée sous forme d'une batterie d'accu- mulateurs 79 shuntée par une résistance 81, tme autre résis- tance 83 connectée en dérivation sur un autre enroulement secon- daire 85 du transformateur de commande 69, un autre enroulement secondaire 87 du transformateur de pointe 73, une résistance de grille 89 et arrive à la grille de commande 91 de la valve.
Les courants de contrôle émis en travers des résistances 63 et 81 sont normalement suffisants pour maintenir non conduc- trices les valves à incandescence respectives 23 et 35. Avec desthyratrons comme valves à incandescence, ces courants sont ainsi normalement suffisants pour maintenir le courant allant de la grille de commande à la cathode de chacune des valves à
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incandescence, plus négatif que le courant critique fixé pour cette valve. La tension critique est celle d'un courant par rapport auquel la tension du courant allant de la grille de commande à la cathode doit être plus positive et rendre la valve conductrice pendant une demi-période positive.
L'enroulement primaire 93 du transformateur de pointe 73 est disposé pour être excité par le courant de lignes 7,9 par l'intermédiaire d'un transformateur auxiliaire 95, dont l'enroulement primaire 97 est connecté en travers de la ligne avec interposition d'un disjoncteur 99. Un circuit déphaseur est intercalé entre l'enroulement secondaire 101 du transformateur auxiliaire 95 et l'enroulement primaire 93 du transformateur de pointe 73. Ce circuit déphaseur comprend un condensateur 103 et une résistance réglable 105 connectés en série en travers de l'enroulement secondaire 101.
L'enroulement primaire 93 du transformateur de pointe 73 est monté en série avec un autre condensateur 107, un enroulement inducteur réglable 109 et une résistance 111 dans un circuit allant du point de jonction 113 placé entre le condensateur 105 et la résistance réglable 105 à un branchement intermédiaire 115 de 1'enroulement secondaire 101.
Le condensateur 107, l'enroulement inducteur 109 et la résistance 111 sont déterminés en fonction du condensateur 103 et de la résistance 105 de telle sorte qu'une impulsion de courant ins- tantanée puisse être produite à travers les enroulements se- condaires du transformateur de pointe, à un instant de chaque période que l'on peut choisir sur la plus grande partie de la demi-période, par réglage de la résistance 105. L'intensité de l'impulsion de courant instantanée envoyée dans le circuit de commande de chacune des valves à incandescence 23 et 35 à travers le transformateur de pointe 73 est légèrement supérieure à celle du courant de contrôle négatif.
Par conséquent, en l'absence de tout courant notable envoyé par le transformateur de commande 69 dans le circuit de commande, les valves à in-
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candescen#23 et 35 sont rendues conductrices dans chaque demi- période positive, à un instant déterminé par le réglage du cir- cuit déphaseur.
Une résistance 117 est montée en série avec deux valves électriques auxiliaires 119 et 121, connectées à l'inverse l'une de l'autre, qui sont de préférence du type à arc, telles que des thyratrons, dans un circuit allant de l'une des bornes terminales 123 de l'enroulement secondaire 101 du transformateur auxiliaire 95 au branchement intermédiaire 115 de celui-ci.
L'enroulement primaire 125 du transformateur de commande 69 est alors connecté entre un autre branchement 127 de l'enroulement secondaire 101, placé entre la borne terminale 123 et le bran- chement intermédiaire 115,d'une part, et un branchement régla- ble 129 de la résistance 117, d'autre part. Les valves auxi- liaires 119 et 121 sont normalement non conductrices, de sorte qu'un courant alternatif est envoyé à travers l'enroulement primaire 125 du transformateur de commande 69, provenant de la partie de l'enroulement secondaire 101 du transformateur auxi- liaire 95 comprise entre les branchements intermédiaires 115 et 127 de celui-ci.
Les enroulements secondaires 67 et 85 du trans- formateur de commande 69 sont connectés dans le circuit de commande des valves à incandescence 23 et 35 de telle sorte que le courant alternatif envoyé dans chaque circuit de com- mande ait la même fréquence que le courant de ligne, mais qu'il soit déphasé de 180 environ par rapport à celui-ci, tel qu'il est appliqué à la valve à incandescence qui lui correspond.
La relation entre les divers courants appliqués à une valve à incandescence est représentée par les courbes de la figure 2. La courbe 131 représente le courant anode-cathode tel qu'il est appliqué à une valve à incandescence, venant de la ligne. La courbe 133 représente le courant total entre la grille de commande et la cathode de la valve à incandescence, en admet- -
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tant pour les besoins de la figuration que la. tension critique du courant grille-cathode pour la. valve est sur la ligne des tensions zéro. La courbe 133 a pour axe une tension de contrôle négative, tension en principe constante, représentée par la ligne en traits interrompus 135.
Sur ce courant négatif est envoyé le courant composant engendré par le transformateur de commande 69, auquel s'ajoutent les impulsions de courant instan- tanées lancées par le transformateur de pointe 73, ce qui donne lieu aux pointes 137 de la courbe 133.
On admet que, pendant les deux premiers cycles de la courbe 131, les valves auxiliaires 119 et 121 restent non conduc- trices. Il est évident que la courbe 133 reste moins positive, pendant ces deux cycles, que la tension critique dans chaque demi-période positive, de sorte que la valve à incandescence ne devient pas conductrice. Comme cela sera expliqué plus loin, les valves auxiliaires 119 et 121 deviennent conductrices pendant un intervalle de temps fixé à l'avance, qu'on suppose ici commencer au point 139 de la courbe 133. Quand ces valves auxiliaires deviennent conductrices, la tension composante alternative du courant grille de commande-cathode de la valve à incandescence est ramenée en principe à zéro, comme cela est expliqué plus loin.
La courbe 133 se réduit alors à la tension de contrôle négative, à laquelle s'ajoutent les impulsions de courant en pointes. Les impulsions de courant dans la demi-période positive sont d'une amplitude suffisante pour s'élever au-dessus de la tension critique et rendre la. valve conductrice au point 141, sur quoi le courant anode-cathode de la valve tombe jusou'à la faible tension de l'arc traversant la valve.
La réduction de la tension composante alternative dans les circuits de commande des valves à incandescence 23 et 35 est assurée au moyen des valves auxiliaires 119 et 121. Le circuit de commande de la première valve auxiliaire 119 peut s'établir comme suit : partant de la cathode 143, il passe par une résis-
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tance 145, une source de courant de contrôle négatif en principe constant, une résistance de grille 149 et aboutit à la grille de commande 151. Le courant de contrôle est normalement suffisant pour maintenir la première valve auxiliaire 119 non conductrice.
Le circuit de commande de la seconde valve auxiliaire 121 peut s*établir comme suit : partant de la cathode 153, il passe par un premier condensateur 155, un second condensateur 157 shunté par une résistance 159, l'enroulement secondaire 161 d'un autre transformateur auxiliaire 163, une résistance de grille 165 et aboutit à la grille de commande 167. Un redresseur 169 connecte le premier condensateur 155 en travers de la. partie de la résistance 117 comprise entre la cathode 153 de la seconde valve auxiliaire 121 et le branchement réglable 129.
L'enroulement primaire 171 du second transformateur auxiliaire 163 est excité par le courant de la ligne 7, 9 par l'intermédiaire du premier transformateur auxiliaire 95. Le courant alternatif envoyé par le transformateur auxiliaire 163 dans le circuit de commande de la seconde valve auxiliaire 121, est déphasé d'environ 180 par rapport au courant anode-cathode de cette valve auxiliaire. Pendant que la première valve auxi- liaire 119 est maintenue non conductrice, le courant venant du transformateur auxiliaire 163 maintient la seconde valve auxi- liaire 121 non conductrice.
D'autre part, pendant les demi-pé- riodes négatives du courant anode-cathode de la seconde valve auxilj.aire 121, le courant venant du transformateur auxiliaire 163 fait passer un courant par le circuit de commande de la valve 121, dont la grille de commande et la cathode font office de redresseur pour charger les condensateurs 155 et 159. La charge de ces condensateurs tend à rendre la grille de commande 167 négative par rapport à la cathode et rend la sedonde valve auxiliaire non conductrice.
Pour rendre les valves auxiliaires conductrices, on- connecte un modulateur 173 qui envoie un courant en travers
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de la résistance 145 dans le circuit de commande de la première valve auxiliaire 119. Un modulateur approprié quelconque peut être employé du moment que le courant envoyé par lui en travers de la résistance 145 est d'une polarité et d'une amplitude telles, au début de chaque demi-période positive du courant anode-cathode de la. première valve auxiliaire 119 pendant un intervalle de temps déterminé à l'avance, qu'il l'emporte sur le courant latéral négatif de la source 147 et qu'il rend la valve conductrice. Un interrupteur à bouton-poussoir 175 peut être associé avec le modulateur 173 pour amorcer l'intervalle de temps fixé.
Pendant que la première valve auxiliaire 119 est conduc- trice, un courant passe à travers toute la résistance 117 qui est en série avec cette valve, y compris la partie située entre la cathode 153 de la seconde valve auxiliaire 121 et le bran- chement réglable 129 donnant lieu à une tension dans cette par- tie. Cette tension est appliquée au condensateur 155 et le charge avec une polarité tendant à rendre la grille de commande 167 de la seconde valve auxiliaire plus positive par rapport à la ca- thode 153.
Il est évident que cette tension est appliquée à la résistance 117 pendant la demi-période négative du courant anode-cathode de la seconde valve auxiliaire 121 dans laquelle les courants alternatifs fournis par le transformateur auxi- liaire tendent à charger les deux condensateurs 155 et 157 avec une polarité qui tend à rendre la grille de commande 167 néga- tive par rapport à la cathode 153. Par conséquent, le courant passant dans la résistance 117 entre la cathode 153 et le bran- chement 129 concourt avec le courant traversant l'enroulement secondaire 161 pour établir un courant à travers le circuit de commande de la seconde valve auxiliaire 121.
Cependant, les tensions et les résistances 165 et 159 sont telles qu'au début de la demi-période positive suivante de la valve auxiliaire 121, la charge da condensateur 155 dépasse celle du condensateur 157,
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ce qui fait que le courant total parcourant à ce moment le circuit de commande est plus positif que le courant critique qui rend conductrice la seconde valve 121.
Dans un certain circuit employé avec un thyratron du type WL. 2050, les condensateurs 155 et 157 ont une capacité de 0,25 microfarad; les résistances 159 et 165 sont de 20.000 ohms et la résistance 117 est de 1000 ohms; la tension dans l'enroule- ment secondaire 161 est de 40 volts et la tension entre les bran- chements 115 et 127, et entre les branchements 127 et 123, de l'enroulement secondaire 101 est de 115 volts.
Il est alors évident que la seconde valve auxiliaire 121 est toujours rendue conductrice dans chaque demi-période qui suit immédiatement une demi-période où la première valve auxiliaire 119 est conductrice. Après expiration de l'intervalle de temps fixé, tel qu'il est déterminé par le modulateur 173, la première valve auxiliaire 119 reste non conductrice. En l'absence d'un courant passant dans la partie de la résistance 117 comprise entre la cathode 153 et le branchement 129 en provenance de l'en- roulement secondaire 101, la première valve auxiliaire 119 et le condensateur 155 se déchargent à travers le circuit de commande de la seconde valve auxiliaire 121, tandis que l'enroulement secondaire 161 émet également un courant qui charge les conden- sateurs 155 et 157 avec une polarité tendant à maintenir négative la grille de contrôle 167.
Il s'ensuit que la seconde valve au- xiliaire 121 est maintenue non conductrice dans une demi-période positive toutes les fois où la première valve auxiliaire 119 manque à devenir conductrice dans la demi-période précédente.
Quand les valves auxiliaires 119 et 121 sont conductrices, la résistance 117 en série avec elles fait office d'un diviseur de courant à travers la partie de l'enroulement secondaire 101 comprise entre la borne 123 et le branchement 115. La position donnée au branchement réglable 129 sur la résistance 117, compte
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tenu de la position du branchement 127 sur l'enroulement secon- daire 101, est telle que le courant qui la traverse est réduit dans une grande mesure et ramené de préférence à zéro. Aucun courant notable n'est alors envoyé dans les circuits de commande des valves à incandescence par le transformateur de commande 69, et les ignitrons deviennent conducteurs dans des demi-périodes alternées.
Après expiration de l'intervalle de temps fixé, les valves auxiliaires 119 et 121 sont à nouveau maintenues non conductrices afin d'empêcher les ignitrons 11 et 13 de devenir conducteurs.
On remarquera qu'avec la disposition représentée et décrite, les circuits de commande afférents aux deux valves à incandescence, tout en recevant des courants des mêmes sources, sont néanmoins isolés l'un de l'autre et des courants parasites. Pour amener une valve à incandescence à devenir conductrice, on n'ajoute pas un nouveau, courant au circuit de commande, comme on le fait habituellement, mais au con- traire on supprime un courant. Cette suppression peut être effectuée efficacement avec plusieurs courants composants. En outre, l'emploi du circuit asservi comportant des valves auxi- liaires plutôt que des ignitrons, permet d'employer une charge résistante associée avec le système asservi pour améliorer la sécurité de fonctionnement de l'appareil dans un ensemble robuste et peu coûteux.
Bien qu'on ait représenté et décrit une réalisation préférée de l'invention, on n'ignore pas que bien des modifica- tions peuvent y être apportées sans s'écarter de l'esprit de l'invention. On n'a donc pas l'intention de limiter l'invention à la disposition particulière qui a été représentée.
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Control circuit.
This invention relates to electronic contactor control circuits and in particular relates to electronic contactor control circuits used in resistance welding apparatus.
In resistance welders established according to the teachings of the prior art, current from an alternating current source is usually supplied to the welding transformer through a pair of inversely connected igniters. 'from each other. Ignitrons are arranged to be made conductive or incandescent in alternating half-periods of opposite polarities covering a determined time interval. To control the effective passage of the current sent during the chosen interval, the instant at which an ignitron becomes conductive, in each half-period of the line current, is determined by a control circuit of its
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heater which includes a kind of phase-shifting device.
Various electronic modulators have been established to mark the interval during which current is sent to the welding transformer. The modulator typically passes a direct current through a flow resistor during the time interval. The current flowing through the resistor is then used concurrently with the current delivered by the heater control circuit to control the ignitrons.
Considerable difficulty has been encountered in the past in making a device for coupling the flow rate of the modulator with that of the ignitron heating control circuit. Auxiliary arc-type incandescent valves, such as thyratrons, are usually employed between the anode and the ignition electrode of each ignitron to control the incandescence. Thus, the incandescent valves are themselves connected inversely to each other in a circuit traversed by an alternating current. The difficulty in establishing a suitable coupling device arises, in large part, from this inverted connection, to isolate the controls and ensure suitable relations between the voltages in the successive half-periods of opposite polarities.
A further difficulty arises in setting up a system where the ignitrons become conductive in the same number of half cycles of the line current for any modulator speed. It is known that such a system is very desirable in order to avoid saturation of the welding transformer.
In the past, a servo circuit has sometimes been used for this purpose, that is to say a circuit in which one of the two valves connected inversely to each other is controlled by a control apparatus, such as a modulator, while the other valve is arranged to become conductive in each half
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period immediately following, and following only, a half period when the first valve is conductive. However, these prior servo devices have not been entirely satisfactory. They are insecure with an inductive load and, after an interval in which the valves are conductive, they tend to make the satellite valve conductive in the half-period following the first half-period when the guide valve does not become conductive.
The object of the invention is to provide a new and improved control system of electric valves connected inversely to each other and arranged to control the sending to a load of a current coming from it. 'a source of alternating current.
It more specifically relates to a new and improved control of valves connected inversely to one another in a circuit traversed by an alternating current, this control making the valves conductive at a determined instant of each of the periods. of the same number of half-periods covering a determined time interval.
According to one characteristic of the invention, this control is carried out to make the valves conductive at a determined instant of each half-period during a whole determined time interval.
The invention also comprises a new coupling between a modulator and electric valves connected inversely to each other in a circuit through which an alternating current flows.
Another feature of the invention consists of a new and improved servo circuit, intended to be used with electric valves connected inversely to each other in a circuit traversed by an alternating current.
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In accordance with the invention, as applied to a resistance welding apparatus, the incandescent valves with reverse connections may each have a control circuit normally arranged to prevent the corresponding valve from becoming conductive. An instantaneous pulse of current is sent into each control circuit at a predetermined instant of each half-period of the line current. This pulse has an amplitude and a polarity which tend to make the corresponding valve conductive in each positive half-period. By positive half-period is meant a half-period of the line current in which the anode of the valve in question is positive with respect to the cathode.
The pulses sent to the two control circuits can come from a single peak transformer, excited by the source via a new phase shifter circuit.
An alternating current of the same frequency as the line current, but phase-shifted by about 180, is also sent to each control circuit. This alternating current has a magnitude normally sufficient to prevent the incandescent valves from becoming conductive. The alternating currents sent to the control circuits can come from a single transformer excited by the source. A new electronic circuit, comprising a new and safe servo circuit, is arranged to react to the operation of an appropriate modulator and to greatly reduce the output of alternating current by the transformer during the fixed time interval. When the alternating current flowing through the control circuit is reduced, the pulses intervene to make the incandescent valves conductive.
The invention itself, as well as its additional objects and advantages, can be better understood with the aid of the following description of a special embodiment, supplemented by
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the attached drawing, in which:
Figure 1 is a circuit diagram of a resistance welding control apparatus embodying the invention, and,
Figure 2 is a series of curves showing the operation of an incandescent valve of Figure 1.
As shown in figure 1, the primary winding 5 of a welding transformer 3 is connected between the two conductors 7 and 9 of a line supplying an alternating current, by means of two electric valves 11 and 13 connected. opposite to each other, arc type, such as ignitrons. The secondary winding 15 of the welding transformer 3 is connected to send a current through a pair of welding electrodes 17 and 19 and the parts to be welded 21 which are taken between them.
Another arc type electric discharge valve 23 which is preferably a gas-filled tube, such as a thyratron, is connected through its anode 25 to the anode 27 of the first ignitron 11 through a current limiting resistor 29, and through its cathode 31 to the starting electrode 33 of this same first ignitron. Another arc type electric discharge valve 35, which is preferably a gas-filled tube, such as a thyratron, is connected through its anode 37 to the anode 39 of the second ignitron 13 through the intermediary of a thyratron. a current limiting resistor 41 and through its cathode 53 to the firing electrode 55 of the same second ignitron. These valves 23 and 35 will be called, in what follows, the first and the second incandescent valve respectively.
For half a period of the line current of one of the polarities, the anode 27 of the first ignitron 11 is positive with respect to the cathode 57 of this ignitron. If the first incandescent valve 23 becomes conductive during this half-period ,, '
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a current passes through this first incandescent valve 23, the starting electrode 53 and the cathode 57 of the first ignitron 11, making the latter conductive.
Likewise, during half a period of the line current of opposite polarity, the anode 39 of the second ignitron 13 is positive with respect to the cathode 59 of that ignitron, so that if the second incandescent valve 35 becomes conductive during this half-period, a current passes through the starting electrode 55 of the second ignitron 13, making this second ignitron conductive.
The control circuit of the first incandescent valve 23 can be established as follows: starting from the cathode 31, it passes through a source of negative lateral current represented in the form of an accumulator battery 61 shunted by a resistor 63 , another resistor 65 branched across a secondary winding 67 of a control transformer 69, a secondary winding 71 of a peak transformer 73 and a gate resistor 75 and arrives at the control gate 77 of the valve.
The control circuit of the second incandescent valve 35 can be set up as follows: from cathode 53 it passes through a source of negative control current shown in the form of a shunted battery 79 by a resistor 81, another resistor 83 connected in shunt on another secondary winding 85 of the control transformer 69, another secondary winding 87 of the peak transformer 73, a grid resistor 89 and arrives at the grid of control 91 of the valve.
The control currents emitted through resistors 63 and 81 are normally sufficient to keep the respective incandescent valves 23 and 35 unconductive. With thyratrons as the incandescent valves, these currents are thus normally sufficient to maintain the current flowing from control grid at the cathode of each of the
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incandescence, more negative than the critical current set for that valve. The critical voltage is that of a current with respect to which the voltage of the current going from the control grid to the cathode must be more positive and make the valve conductive for a positive half-period.
The primary winding 93 of the peak transformer 73 is arranged to be excited by the current of lines 7,9 through an auxiliary transformer 95, whose primary winding 97 is connected across the line with the interposition of d A circuit breaker 99. A phase shifter circuit is interposed between the secondary winding 101 of the auxiliary transformer 95 and the primary winding 93 of the peak transformer 73. This phase shifter circuit comprises a capacitor 103 and an adjustable resistor 105 connected in series across the line. the secondary winding 101.
The primary winding 93 of the peak transformer 73 is mounted in series with another capacitor 107, an adjustable inductor winding 109 and a resistor 111 in a circuit from the junction point 113 placed between the capacitor 105 and the adjustable resistor 105 to a intermediate branch 115 of the secondary winding 101.
Capacitor 107, field winding 109, and resistor 111 are determined as a function of capacitor 103 and resistor 105 so that an instantaneous current pulse can be produced through the secondary windings of the transformer. peak, at an instant of each period that can be chosen over the greater part of the half-period, by adjusting resistance 105. The intensity of the instantaneous current pulse sent to the control circuit of each of the incandescent valves 23 and 35 through the tip transformer 73 is slightly greater than that of the negative control current.
Therefore, in the absence of any noticeable current sent from the control transformer 69 into the control circuit, the shift valves
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candescen # 23 and 35 are made conductive in each positive half-period, at an instant determined by the adjustment of the phase shifter circuit.
A resistor 117 is connected in series with two auxiliary electric valves 119 and 121, connected in reverse of each other, which are preferably of the arc type, such as thyratrons, in a circuit running from the one of the terminal terminals 123 of the secondary winding 101 of the auxiliary transformer 95 at the intermediate connection 115 thereof.
The primary winding 125 of the control transformer 69 is then connected between another branch 127 of the secondary winding 101, placed between the terminal terminal 123 and the intermediate branch 115, on the one hand, and an adjustable branch. 129 of resistance 117, on the other hand. Auxiliary valves 119 and 121 are normally non-conductive, so that an alternating current is sent through the primary winding 125 of the control transformer 69, from the part of the secondary winding 101 of the auxiliary transformer. 95 between the intermediate branches 115 and 127 thereof.
The secondary windings 67 and 85 of the control transformer 69 are connected in the control circuit of the incandescent valves 23 and 35 so that the alternating current sent to each control circuit has the same frequency as the current of line, but that it is out of phase by approximately 180 with this one, as it is applied to the incandescent valve which corresponds to it.
The relationship between the various currents applied to an incandescent valve is shown by the curves in Figure 2. Curve 131 represents the anode-cathode current as applied to an incandescent valve, coming from the line. Curve 133 represents the total current between the control grid and the cathode of the incandescent valve, assuming -
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both for the purposes of figuration and. critical voltage of the grid-cathode current for the. valve is on the zero voltage line. The curve 133 has for axis a negative control voltage, voltage in principle constant, represented by the dashed line 135.
To this negative current is sent the component current generated by the control transformer 69, to which are added the instantaneous current pulses launched by the peak transformer 73, which gives rise to the peaks 137 of the curve 133.
It is assumed that during the first two cycles of curve 131, auxiliary valves 119 and 121 remain non-conducting. It is evident that the curve 133 remains less positive, during these two cycles, than the critical voltage in each positive half-period, so that the incandescent valve does not become conductive. As will be explained later, the auxiliary valves 119 and 121 become conductive for a predetermined time interval, which is assumed here to begin at point 139 of curve 133. When these auxiliary valves become conductive, the component voltage the control gate-cathode current of the incandescent valve is reduced in principle to zero, as will be explained below.
The curve 133 is then reduced to the negative control voltage, to which are added the current pulses in peaks. The current pulses in the positive half-period are of sufficient amplitude to rise above the critical voltage and make the. conductive valve at point 141, whereupon the anode-cathode current of the valve falls to the low voltage of the arc passing through the valve.
The reduction of the AC component voltage in the control circuits of the incandescent valves 23 and 35 is ensured by means of the auxiliary valves 119 and 121. The control circuit of the first auxiliary valve 119 can be established as follows: starting from the cathode 143, it passes through a resistor
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starts 145, a source of negative control current in principle constant, a gate resistor 149 and terminates at the control gate 151. The control current is normally sufficient to keep the first auxiliary valve 119 non-conductive.
The control circuit of the second auxiliary valve 121 can be established as follows: starting from the cathode 153, it passes through a first capacitor 155, a second capacitor 157 shunted by a resistor 159, the secondary winding 161 of another auxiliary transformer 163, a gate resistor 165 and terminates at the control gate 167. A rectifier 169 connects the first capacitor 155 across the. part of the resistor 117 between the cathode 153 of the second auxiliary valve 121 and the adjustable connection 129.
The primary winding 171 of the second auxiliary transformer 163 is excited by the current of the line 7, 9 via the first auxiliary transformer 95. The alternating current sent by the auxiliary transformer 163 in the control circuit of the second auxiliary valve 121, is approximately 180 out of phase with the anode-cathode current of this auxiliary valve. While the first auxiliary valve 119 is kept non-conductive, current from the auxiliary transformer 163 keeps the second auxiliary valve 121 non-conductive.
On the other hand, during the negative half-periods of the anode-cathode current of the second auxiliary valve 121, the current coming from the auxiliary transformer 163 causes a current to flow through the control circuit of the valve 121, whose Control gate and cathode act as a rectifier to charge capacitors 155 and 159. Charging these capacitors tends to make control grid 167 negative with respect to the cathode and render the second auxiliary valve non-conductive.
To make the auxiliary valves conductive, a modulator 173 is connected which sends a current through
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resistor 145 in the control circuit of the first auxiliary valve 119. Any suitable modulator may be employed as long as the current sent from it through resistor 145 is of such polarity and magnitude as start of each positive half-period of the anode-cathode current of the. first auxiliary valve 119 for a predetermined time interval, overrides the negative side current from source 147 and turns the valve on. A push button switch 175 may be associated with modulator 173 to initiate the set time interval.
While the first auxiliary valve 119 is conducting, current flows through all of the resistor 117 which is in series with that valve, including the portion between the cathode 153 of the second auxiliary valve 121 and the adjustable connection. 129 giving rise to a tension in this part. This voltage is applied to capacitor 155 and charges it with a polarity which tends to make control gate 167 of the second auxiliary valve more positive with respect to cathode 153.
It is evident that this voltage is applied to resistor 117 during the negative half-period of the anode-cathode current of the second auxiliary valve 121 in which the alternating currents supplied by the auxiliary transformer tend to charge the two capacitors 155 and 157 with a polarity which tends to make the control grid 167 negative with respect to the cathode 153. Therefore, the current flowing in the resistor 117 between the cathode 153 and the branch 129 concurs with the current flowing through the winding secondary 161 to establish a current through the control circuit of the second auxiliary valve 121.
However, the voltages and resistors 165 and 159 are such that at the start of the next positive half-period of auxiliary valve 121, the charge of capacitor 155 exceeds that of capacitor 157,
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which means that the total current flowing through the control circuit at this moment is more positive than the critical current which makes the second valve 121 conductive.
In a certain circuit used with a WL type thyratron. 2050, capacitors 155 and 157 have a capacitance of 0.25 microfarad; resistors 159 and 165 are 20,000 ohms and resistor 117 is 1000 ohms; the voltage in the secondary winding 161 is 40 volts and the voltage between the branches 115 and 127, and between the branches 127 and 123, of the secondary winding 101 is 115 volts.
It is then obvious that the second auxiliary valve 121 is always made conductive in each half-period immediately following a half-period in which the first auxiliary valve 119 is conductive. After expiration of the fixed time interval, as determined by modulator 173, first auxiliary valve 119 remains non-conductive. In the absence of a current flowing through the portion of resistor 117 between cathode 153 and branch 129 from secondary winding 101, first auxiliary valve 119 and capacitor 155 discharge through the lead. control circuit of the second auxiliary valve 121, while the secondary winding 161 also emits a current which charges the capacitors 155 and 157 with a polarity tending to keep the control gate 167 negative.
As a result, the second auxiliary valve 121 is kept non-conductive in a positive half period whenever the first auxiliary valve 119 fails to become conductive in the preceding half period.
When the auxiliary valves 119 and 121 are conductive, the resistor 117 in series with them acts as a current divider through the part of the secondary winding 101 between the terminal 123 and the branch 115. The position given to the branch adjustable 129 on resistance 117, count
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given the position of the branch 127 on the secondary winding 101, is such that the current flowing through it is reduced to a great extent and preferably reduced to zero. No noticeable current is then sent to the control circuits of the incandescent valves by the control transformer 69, and the ignitrons become conductors in alternating half periods.
After the expiration of the set time interval, the auxiliary valves 119 and 121 are again kept non-conductive in order to prevent the ignitrons 11 and 13 from becoming conductive.
It will be noted that with the arrangement shown and described, the control circuits relating to the two incandescent valves, while receiving currents from the same sources, are nevertheless isolated from each other and from parasitic currents. In order to cause an incandescent valve to become conductive, a new current is not added to the control circuit, as is usually done, but rather a current is removed. This removal can be effected effectively with several component streams. In addition, the use of the slave circuit comprising auxiliary valves rather than ignitrons allows the use of a resistive load associated with the slave system to improve the operational safety of the apparatus in a robust and inexpensive package.
Although a preferred embodiment of the invention has been shown and described, it is recognized that many modifications can be made to it without departing from the spirit of the invention. It is therefore not intended to limit the invention to the particular arrangement which has been shown.