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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.