Procédé pour rendre conducteur un dispositif à décharge électrique et installation pour la mise en ouvre de ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé pour rendre conducteur un dispositif à décharge électrique, ainsi qu'une installation pour la mise en aeuvre de ce procédé.
Dans les appareils à souder à résistance, à soudure par points et à soudure continue, le courant de soudure est fourni de façon inter mittente sous forme d'impulsions. Chaque impulsion de courant est fournie pendant un intervalle de temps prédéterminé et deux im pulsions de courant successives sont séparées par un intervalle de temps prédéterminé qui peut être désigné comme intervalle de pause. De plus, l'alimentation en impulsions de cou rant a lieu par une source de courant alterna tif et ces impulsions sont .composées de trains de sous-impulsions, chacune de ces dernières correspondant à une demi-période de la source.
Dans la soudure de ce genre, il est souvent important qu'il n'y ait point de va riations essentielles dans les impulsions de courant aussi bien au point de vue de la rela tion entre la grandeur instantanée de chaque sous-impulsion et la grandeur des autres qu'au point de vue du produit du temps de durée des impulsions et de l'importance moyenne du courant dans chaque impulsion, c'est-à-dire les ampères-secondes. Si la diffé rence entre le produit temps-courant moyen maximum et minimum est, par exemple, de <B>50%,</B> on rencontre des difficultés pour ré gler le courant moyen à une valeur telle que des résultats satisfaisants -soient obtenus dans la soudure de bien des matières.
Un cer tain nombre de soudures sont faibles parée que le temps de passage de courant est trop court pour produire une fusion convenable du matériel qui doit être soudé, et pour bien des soudures le temps de passage de courant est tellement long que le matériel est brûlé. Il résulte de ce qui précède qu'un problème essentiel dans l'étude et la construction d'ap- pareils à souder à résistance consiste à pour voir à un réglage de la durée du temps des impulsions de courant de soudure tel qu'il n'y ait pas d'écart notable de la durée de sou dure à soudure.
Ce problème se réduit ainsi de lui-même à celui de prévoir un appareil de réglage de temps approprié. De plus, de grandes différences entre les amplitudes des sous-impulsions individuelles telles qu'elles sont produites par des ondes transitoires par exemple, provoquent un brusque écoulement de courant d'une polarité ou de l'autre à, tra vers la matière qui doit être soudée et il peut en résulter des soudures nullement satisfai santes.
Par conséquent, un autre problème essentiel dans la soudure à résistance réside dans la nécessité de prévoir une alimentation en impulsions de soudure dont les sous- impulsions ne varient pas sensiblement par rapport à une valeur normale prédéterminé,. Ce dernier problème se résout généralement en prévoyant des moyens impliquant la sup pression de grandes ondes transitoires.
Dans les procédés de soudure actuels, les impulsions de courant de soudure sont four nies par une source de courant alternatif et le réglage de temps se produit soit de façon synchrone, soit de façon asynchrone, suivant le caractère du travail à, exécuter. Lorsque la matière qui doit être soudée est relativement massive et que les soudures peuvent être rela tivement grossières et non pas partout uni formes, on emploiera le réglage de temps asynchrone. Dans ce cas, des pulsations de courant irrégulières seront transmises à tra vers la matière à souder et, en général, la va riation du courant de soudure ne sera pas limitée à une étendue raisonnable quelconque.
Lorsqu'on désire une brande uniformité des soudures, comme, par exemple, dans l'indus trie des appareils d'aviations et, en général, dans tous les cas où du métal relativement mince, tel que des tôles d'aluminium ou d'acier inoxydable doit être soudé, on adop tera le réglage de temps synchrone.
Les appareils de réglage de temps syn chrones qui ont été prévus antérieurement, sont fort compliqués et coûteux. Dans la plu- part des cas ordinaires, ils comportent six à neuf valves à décharge électrique et à ces valves sont. associes des éléments de synchro nisation et de commande. Puis, en addition à cela, il y a des moyens d'ajustement pour l'équipement de synchronisation, qui doivent produire l'amorçage des impulsions de sou dure en des points choisis des demi-périodes de la source de courant de façon à éviter des ondes transitoires.
On a trouvé qu'entre les problèmes de soudure < lui peuvent être résolus avec un ré glage de temps relativement grossier et ceux qui demandent un réglage de temps extrême ment subtile, il y a dans l'industrie de sou dure un vaste champ intermédiaire au point de vue des exigences du réglage de temps. Tandis que la soudure dans ce champ de mande un certain degré d'uniformité du cou rant de soudure qui ne peut être obtenu avec des appareils à soudure grossiers, la précision extrême des équipements hautement syn chronisés des anciens appareils n'est pas in dispensable.
Pour bien des matières, par exemple, la soudure est satisfaisante si 1a va riation maximum du temps de passage du courant de soudure, de soudure à soudure, n'est pas plus grande que 25 % ; dans d'autres cas, le courant de soudure peut varier de 40 à 5t?% ;tandis que dans d'autres encore, l'im portance de cette variation devra être limi tée de 5 à 10 %. De plus, il peut y avoir quel- s que variation dans l'importance des sous- impulsions, bien qu'il soit indiqué de la main tenir dans certaines limites.
Les appareils de soudure asynchrones employés jusqu'à pré sent ne peuvent être utilisés dans ce champ, parce que la variation du courant de sou dure de point en point ne peut être mainte nue dans les limites requises et qu'il y a une grande variation dans la grandeur des sous- impulsions. Il est vrai que des appareils de réglage de temps synchrones à haute préci sion fonctionnent de manière satisfaisante, mais leur prix de revient est excessif.
Il résulte des explications précédentes qu'il est désirable d'avoir un appareil de sou dure asynchrone qui comporte des moyens pour limiter l'écart maximum du temps du courant de soudure et les fluctuations se pro duisant dans les impulsions de courant de soudure à soudure. Dans un appareil de sou dure à réglage asynchrone, l'écart du temps de courant de soudure provient de deux rai sons principales. Premièrement, le réglage de temps asynchrone implique l'amorçage et l'arrêt du courant à des instants quelconques dans les demi-périodes de la source de cou rant pour produire les impulsions.
A cause de cet effet de hasard, certaines des impul sions peuvent être établies par plus de demi- périodes de courant de la source que d'autres, c'est-à-dire le produit du courant et du temps des différentes impulsions de soudure peut varier. Deuxièmement, le facteur de puis sance de la charge de soudure est relative ment faible et cause des difficultés. Comme l'amorçage de l'impulsion de .soudure dans un appareil asynchrone se produit par hasard, l'amorçage d'une impulsion diffère souvent du point zéro du courant à l'état de régime d'un angle de l'ordre de 90 .
L'amor çage des impulsions de soudure introduit alors un courant transitoire qui ne fait pas seulement varier sensiblement le produit de courant et de temps, mais donne naissance à des sous-impulsions ayant des amplitudes sensiblement doubles de l'amplitude des sous- impulsions à l'état permanent. Les plus grandes sous-impulsions produites par des courants transitoires sont les premières dans les trains que forment les impulsions et, par conséquent, lorsqu'elles se manifestent, il se produit un brusque flux ou écoulement de courant de puissance élevée, suivi d'un inter valle de pause qui ne contribue pas à la pro duction d'une bonne soudure.
Le procédé suivant l'invention est destiné à rendre un dispositif -à décharge électrique conducteur à des instants prédéterminés dans les périodes d'un courant pulsatoire périodi que, ledit dispositif étant du type à électrode d'ignition immergée, une chute de potentiel critique prédéterminée étant requise à travers l'électrode d'ignition pour rendre ledit dispo sitif conducteur.
Ce procédé .se caractérise en ce qu'on imprime, à partir de la source de courant entre les électrodes principales du- dit dispositif, un potentiel qui est suffisam ment grand pour maintenir une décharge entre ces électrodes après l'amorçage de celle-ci, et en ce qu'on imprime pendant cha cune des périodes dudit courant, à ladite élec trode d'ignition, un potentiel pulsatoire pé riodique qui a sensiblement la même forme d'onde que celui de ladite source de courant,
l'amplitude du potentiel d'ignition imprimé à ladite électrode d'ignition ayant une va leur telle que ledit dispositif soit rendu con ducteur en ces instants prédéterminés.
L'installation électrique servant à la mise en oeuvre du susdit procédé comprend une source de courant alternatif, un circuit de charge et des moyens-valves interposés entre ladite source de courant et le circuit de charge et comprenant une paire de dispositifs à décharge électrique reliées anti-parallèle- ment et comportant chacun une anode, une cathode et une électrode d'amorçage et se ca ractérise par un circuit de commande con necté entre les électrodes de commande des- dits dispositifs à décharge électrique.
Une valve à décharge électrique du type à électrode d'ignition immergée comporte une anode d'une matière telle que du carbone ou nickel, une cathode ordinairement composée de mercure et une électrode d'ignition ou d'allumage établie de préférence en carbure de bore ou carbure de silicium qui plonge clans le mercure. On a trouvé que pour l'al lumage de la valve il faut appliquer un po tentiel d'une certaine grandeur critique qui sera désigné par la suite comme potentiel d'ignition, à la partie de l'électrode d'igni tion s'étendant au-dessus du mercure.
Dans le présent exposé, il est indiqué que les poten tiels d'ignition qui sont appliqués par l'inter médiaire de l'appareil de réglage de temps aient un caractère tel qu'ils atteignent la va leur nécessaire pour l'ignition pour la pre mière fois dans chaque demi-période de la source en un point décalé ou en retard sur le point de potentiel zéro d'un angle sensible qui sera désigné par la suite comme angle d'ignition.
Par conséquent, malgré le fait que l'appareil de réglage de temps ferme le cir cuit d'ignition au hasard et peut le fermer à n'importe quel point dans des demi-périodes, l'allumage ne peut se produire que dans un angle limité, égal à 180 moins deux fois l'angle d'ignition (pour une source de cou rant sinusoïdal), dans chaque demi-période de la source. Il en résulte que la variation de la grandeur du courant qui peut résulter de la fermeture inopinée du circuit d'ignition est fortement limitée. L'écart possible peut encore être réduit ultérieurement en ayant soin de prévoir un rapport convenable entre l'intervalle de temps pendant lequel le circuit d'ignition reste fermé et le temps en demi périodes de la source pendant lequel le cou rant de soudure doit passer.
Il est en outre avantageux d'établir les électrodes d'ignition des valves à décharge électrique ou la. résistance des circuits d'igni tion avec des propriétés telles que l'angle d'ignition soit à peu de degrés près, le même que l'angle du facteur de puissance, c'est-à- dire l'angle entre le point de potentiel zéro et le point de courant zéro à, l'état de régime. Grâce à cette relation, le courant transitoire possible qui puisse se produire est sensible ment réduit.
Par exemple, on a trouvé que (IL' bons résultats étaient obtenus avec une source d'une tension normale de 440 volts et des valves à décharge électrique ayant ries élec trodes d'ignition exigeant un potentiel de l'ordre de 100 volts pour l'ignition. Dans une installation d'essai, les valves étaient re liées en couplage antiparallèle entre la source et la charge et les électrodes d'ignition étaient reliées en série entre elles et ainsi re liées à la source à travers les électrodes de mercure et la charge. On a trouvé que le cou rant à l'état permanent pour un certain nom bre de soudures produites avec cette instal lation était de 32:5 ou 460 ampères.
Un oscilloscope a montré que la. pointe de courant maximum était de l'ordre de 530 ampères. Pour la. même opération exécutée avec un appareil de soudure asynchrone de l'ancien type, on a constaté que la pointe de courant maximum était de 880 ampères. On voit ainsi qu'en utilisant une installation suivant l'invention, l'écart a été réduit d'une valeur légèrement inférieure à 100'% à approximativement 15 %.
L'attention est attirée sur le fait que lors de l'exécution de cet essai, les électrodes d'ignition de 100 volts avaient été utilisées avec une source de 440 volts. Dans une pa reille disposition, l'angle dans la demi- période auquel se produisait l'ignition des valves, était de 18,7 . Si on avait utilisé une source de 220 volts, l'angle d'ignition aurait été augmenté à 40 , et on aurait obtenu ainsi une amélioration sensible par rapport aux résultats d'essai susmentionnés.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à, titre d'exem ple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre une vue schématique d'une installation de soudage à soudure con tinue; La fig. 2 montre une vue schématique d'une installation de soudage à soudure par points La fig. 3, est un diagramme montrant la relation entre le, potentiel et le courant pour une charge ayant un angle de facteur de puissance sensible et qui est alimentée par une source de courant alternatif pendant le fonctionnement à, l'état de régime;
La. fig. 4 est une vue schématique mon trant l'onde transitoire produite par un amor çage de courant dans la charge prématuré dans une demi-période; La fig. 5 est un diagramme montrant l'onde transitoire produite par l'amorçage d'un courant î un moment retardé dans la demi-période; La fig. 6 donne un diagramme montrant la relation entre l'onde transitoire et l'angle d'amorçage du courant; La fig. 7 est un diagramme montrant les régions dans lesquelles l'amorçage du courant est impossible dans la réalisation de l'inven tion;
Les fig. 8, 9, 10, 11 et 12 sont des dia grammes montrant l'étendue de variation dans la grandeur d'une pulsation à deux pé- riodes fournies par les appareils construits d'après les fig. 1 et 2; La fig. 13- est un diagramme montrant la variation du courant en fonction de l'angle de fermeture du circuit d'ignition de l'appa reil sur lequel se basent les fig. 8 à 12; Les fig. 14, 15, 16, 17 et 18 représentent une série de diagrammes montrant la varia tion du courant pour une autre pulsation à deux périodes produite avec l'appareil cons truit suivant la fig. 1 ou la fig. 2; La fig. 19 est un diagramme montrant la variation du courant en fonction de l'angle de fermeture du circuit d'ignition de l'ap pareil sur lequel sont basées les fig. 14 à 18;
La fig. 20 montre une vue schématique d'une autre forme d'exécution de l'objet de l'invention; La fig. 21 est un diagramme représentant le fonctionnement de l'installation de la fig. 20; La fig. 22 est une vue schématique d'un régulateur dont on parlera plus loin, et La fi-. 23 est un diagramme illustrant le fonctionnement du régulateur suivant la fig. 22, L'installation représentée à la fig. 1 com porte un transformateur de soudure 2,5 et une paire d'électrodes de soudage 29 reliées à l'enroulement secondaire 27 dudit transfor mateur.
La matière<B>31</B> qui doit être soudée, avance continuellement entre les électrodes 29 et est soudée par la transmission d'une série d'impulsions de .courant électrique entre les électrodes et à travers la matière à souder. Pour faciliter le mouvement de la matière à souder, les électrodes peuvent être établies en forme de galets.
L'enroulement primaire M, du transfor mateur de soudure 2'5: est relié aux conduc teurs de ligne 3- & et 3@7 d'une source de cou rant alternatif 3-9 du type usuel par l'inter médiaire d'une paire de valves à décharge électrique 41 et 43. Ces valves sont reliées en couplage antiparallèle de façon à trans mettre du courant alternatif à travers l'en roulement primaire du transformateur 25. Chaque valve comporte une anode 45 en carbone ou en métal approprie, une cathode de mercure 47 et une électrode d'ignition 49 en carbure de bore, carbure de silicium ou toute autre matière appropriée à haute résis tance.
L'anode 45 de l'une des valves, 41, et la cathode 47 de l'autre, 43, sont reliées au conducteur de ligne M, tandis que l'anode 45 de la valve 4â@ et la cathode 47 de la valve 41 sont reliées à une borne 51 de l'enroulement primaire 313 du transformateur de soudure 25. L'autre borne, 53.; de l'en.Toulement primaire 3'3 est reliée par un conducteur 95 à l'autre conducteur de ligne, 37.
La matière à souder 31 est soudée en fai sant passer à travers elle des impulsions de courant dont chacune a une longueur égale à un nombre prédéterminé de demi-périodes de la source 3.9 et consiste en un train de même nombre de sous-impulsions.
Les impulsions de courant sont détermi nées par le fonctionnement d'un régulateur à temps comportant. un moteur à courant con tinu 55 disposé pour faire tourner un com mutateur 57 et un relais à temps 59 actionné en dépendance du mouvement du commuta teur 57. Le moteur 55 est alimenté à, partir de la source 39 à travers un redresseur ap proprié 61. Sa vitesse peut être réglée au moyen du rhéostat 63 relié en série avec son enroulement de champ 65. Lorsque les con ducteurs de ligne sont alimentés; le moteur 55 tourne avec une vitesse déterminée par le rhéostat 63' et le commutateur 57 est donc animé d'un mouvement de rotation correspon dant.
Pour commencer une opération de soudure continue, lorsque les conducteurs de ligne 35 et 37 sont alimentés, on actionne un inter rupteur de démarrage 67. Ce dernier peut être établi en forme d'un bouton-poussoir ou d'un interrupteur à pédale actionne par l'opérateur, au il peut être actionné automa tiquement, par exemple, sous l'influence de la matière à souder lorsque celle-ci arrive; dans une région prédéterminée. Lorsque l'in terrupteur 67 est actionné ou fermé, il relie dans la position représentée du commutateur 5 7 un balai 69 s'engageant avec une bague extérieure 71 du commutateur électriquement avec un balai 73 s'engageant avec une bague intérieure 75 du commutateur à travers une source de courant appropriée 77 et une bo bine d'excitation 79# du relais à temps 59.
Les bagues extérieure et intérieure 71 et 75 du commutateur 57 sont en connexion métalli que l'une avec l'autre. La bague intérieure 7 5 est complètement conductrice, tandis que la bague extérieure 71 est subdivisée en un seg ment conducteur 81 et un segment isolant 83. Par conséquent, lorsque le balai 69 touchant la bague extérieure 71 est en contact avec le segment conducteur 8,1 et que le circuit du relais 59 est fermé par l'interrupteur 67, le relais 59 se trouvera excité. Lorsque le balai 69 fait contact avec le segment isolant 83, le relais 59 sera. désexcité, même si l'interrup teur 67 est fermé.
Pour produire une son- dure continue, on ferme l'interrupteur 67 pour un intervalle de temps correspondant à la longueur de la soudure, et le relais 59 est, alternativement excité et désexcité pendant: cet intervalle. La vitesse du moteur 55 est ordinairement choisie de façon que les inter valles pendant lesquels le relais 59 est excité et désexcité comprennent plusieurs demi- périodes de courant de la source d'alimenta tion, bien que pour de rares occasions une seule demi-période puisse aussi être utilisée.
Le relais 59 est muni d'un contacteur mo bile 85 qui coopère avec une paire de con tacts fixes correspondants 87 pour la con nexion directe des électrodes d'ignition 49 des deux valves 41 et 43 lorsque le relais est excité. Lors de la mise en connexion des élec trodes d'ignition 49, les chemins entre les anodes 45 et les cathodes 47 des valves 41 et; 43 sont non conducteurs et du courant passe à travers les électrodes d'ignition dans une direction ou dans l'autre suivant la polarité de la source 39 à ce moment.
Par exemple, si le conducteur de ligne supérieur 35 est po sitif et le conducteur inférieur 37 négatif, le courant suivra un circuit allant du conduc teur de ligne supérieur à travers un conduc teur 89, la cathode 47 et l'électrode d'ignition 49 de la valve de droite 43, un fil 91, le con tacteur fermé 85 du relais à temps 59, un fil 93, l'électrode d'ignition 49 et la cathode 47 de la valve de gauche 41, l'enroulement primaire 3i3 du transformateur de soudure 25, le conducteur 95, vers le conducteur de ligne inférieur 3,7. Le circuit inverse peut être tracé de manière similaire lorsque le conduc teur de ligne inférieur est positif et le con ducteur de ligne supérieur négatif.
L'examen des circuits tracés ci-dessus ré vèle que la direction du courant va à partir de l'électrode d'ignition 49 vers la cathode 47 dans la valve 41, ou dans la valve 43@, pour laquelle le potentiel de l'anode 45 est posi tif par rapport à la cathode, par exemple, vers la cathode 47 de la valve 41 dans les conditions supposées en traçant le circuit. Lorsque le potentiel de l'électrode d'ignition 49 dans la valve 41 ou 43, pour laquelle le potentiel anode-cathode est positif et le cou rant d'ignition part de l'électrode d'ignition, s'élève à une valeur suffisante pour rendre la valve conductrice, le courant passera dans la valve entre l'anode et la cathode et à tra vers l'enroulement primaire 33 du transfor mateur de soudure 25.
La même situation se produit pour l'autre valve, lorsque la po larité des conducteurs de ligne 35 et 37 est inversée. Comme le courant d'ignition est dé rivé directement de la source, la chute de po tentiel aux électrodes d'ignition 49 suit le potentiel de la source et s'élève, par consé quent, à la valeur nécessaire pour l'amorçage à un angle dans chaque demi-période de cou rant de la source, (lui dépend de la gran deur du potentiel nécessaire à l'ignition et qui a été désigné comme angle d'ignition.
Cet angle peut être réglé à toute valeur désirée en choisissant convenablement l'électrode d'ignition 49 ou en ajustant convenablement le potentiel de la source pour toute électrode d'ignition donnée. Si l'on choisit, par exem ple, une électrode, d'ignition demandant une tension d'environ<B>100</B> volts pour rendre la valve conductrice, l'angle d'ignition s'établit au point dans les demi-périodes de courant de la source auquel la tension instantanée est de 200 volts. Comme i1 a été dit précédem ment, pour une source de 440 volts, cet angle est de l'ordre de 18,7 et pour une source de 220 volts, de 40 .
Lorsque l'interrupteur de démarrage 67 reste fermé, le relais d'amorçage 59, est excité et désexcité à répétition avec une périodicité qui dépend de .la relation entre les segments conducteur et isolant 81 et<B>83,</B> de la bague extérieure 71 du commutateur 57 et de la vitesse du moteur 55. Le contacteur 85 du relais 59 est, par conséquent, fermé par intermittence pendant un intervalle de temps correspondant à la longueur angulaire du segment conducteur 81 -du -commutateur 57 et à la vitesse du moteur 55. Pendant ces inter valles, des impulsions de courant de -soudure dont chacune a une longueur de plusieurs demi-périodes de courant de la source, passent à travers la charge ou matière à sou der 31.
Chaque impulsion de courant est cons tituée par une série -de sous-impulsions dont chacune à son tour passe pendant une demi- période de courant de la source et est prédé terminée dans la demi-période par le choix des électrodes d'ignition 49 des valves 41 et 43 par lesquelles passent les sous-impulsions. Une analyse des variations possibles des grandeurs des pulsations -de courant compo sées révèle que malgré la fermeture inopi née du relais de démarrage, l'étendue de va riation est maintenue dans des limites bien définies aussi bien au point de vue du pro duit du courant par son temps de passage qu'au point de vue des pointes maxima du courant.
L'installation représentée ù la fig. 2 est en grande partie similaire à celle représentée à la fig. 1. Toutefois, des redresseurs 97 et 99 qui sont de préférence du type à cuivre- oxyde de cuivre, sont dans ce cas connectés entre les électrodes d'ignition 49 et les ca thodes associées 47 des valves 41 et 43 res pectivement. Les redresseurs 9-7 et 9i9 sont ,raccordés de façon que chacun bloque le cou rant qui tend à passer dans la direction allant à partir de l'électrode d'ignition 49 à la quelle il est relié, à la cathode associée 47, mais conduit le courant en direction opposée.
Par conséquent, un courant sensible ne pas- ; sera à travers une électrode d'ignition et sa cathode associée que dans la direction allant à partir de l'électrode d'ignition, et non pas en direction opposée. Par exemple, si le con ducteur de ligne supérieur 3:5 est positif et ; le conducteur inférieur 37 négatif, le courant passe à travers le redresseur de droite 99 et entre l'électrode d'ignition 49 et la cathode 47 de la valve de gauche. Les redresseurs 97 et 99 ont la fonction de protéger les électro des d'ignition 49@ contre des détériorations qu'elles pourraient subir par suite d'un cou rant passant de la cathode à l'électrode d'ignition.
Bien entendu, les redresseurs ré duisent aussi l'angle d'ignition pour une ca ractéristique de circuit d'ignition. donnée et, par conséquent, un circuit d'ignition de mandera des modifications pour s'adapter à l'emploi de redresseurs.
Le fonctionnement de l'installation de soudure par points représentée à la fig. 2 est amorcé par l'actionnement d'un interrupteur commutateur de .commande 101. Lorsqu'on ferme l'interrupteur-commutateur 101, son contacteur supérieur <B>103,</B> interconnecte direc tement les électrodes d'ignition 49 des deux valves 41, 4 & Le courant passe alors à tra vers une des électrodes d'ignition en partant du conducteur de ligne qui est en ce moment positif vers le conducteur de ligne alors né gatif.
Au moment où le conducteur de ligne supérieur 35 est positif et le conducteur de ligne inférieur 317 négatif, le courant suivra un circuit qui part du conducteur de ligne supérieur à travers un conducteur 105, le redresseur de droite 9'9, un fil 107, le contac teur 10'3 de l'interrupteur-commutateur 101, un fil 109, les contacts de repos 111 et 113 du relais à temps 115, un fil 117, l'électrode d'ignition 49.
et la cathode 47 de la valve de gauche 41, l'enroulement primaire 33 du transformateur de soudure 25, un conduc teur 119 pour revenir au conducteur de ligne inférieur 3.7. Un potentiel est ainsi imprimé depuis la source principale 39 à l'électrode d'ignition 49 de la valve de gauche. Lorsque ce potentiel atteint la valeur exigée pour l'ignition, la valve de gauche 41 est rendue conductrice et le courant est transmis à tra vers l'enroulement primaire 33 du transfor mateur 25.
Une impulsion de courant de po larité opposée est transmise à travers la valve de droite 43 et l'enroulement primaire du transformateur, lorsque le conducteur de ligne inférieur 37 est positif et le conduc teur de ligne supérieur négatif, et le poten tiel convenable est imprimé à l'électrode d'ignition correspondante. Lorsque l'interrupteur-commutateur<B>1.01</B> est actionné, son contacteur mobile inférieur 121 dégage une paire de contacts immobiles correspondants 123 de façon a. ouvrir un court-circuit de la bobine 125 du relais à temps 115.
La bobine 125 est alors alimentée de courant par un circuit partant de la borne de gauche 53: de l'enroulement primaire 33 du transformateur 25 à travers un conduc teur 127, la, bobine 125, un conducteur 129, une résistance-limitatrice de courant 131 vers la borne de droite 51 de l'enroulement pri maire 33,. Le relais 115 est muni d'une arma ture 1331 suspendue à une extrémité 1.35 et dont la position est déterminée par une came réglable 137. La- période de temps caracté ristique du relais<B>1.15</B> est le temps nécessaire à l'armature 1313 pour se déplacer de la po sition à laquelle elle est amenée par la came 137 vers un point où elle s'engage avec une paire de ressorts plats interconnectés 139 portant des contacts mobiles 113 et 141.
Lorsque la bobine 125 du relais 115 est excitée, l'armature 133 commence à, se dépla cer de la position à laquelle elle a été amenée par la came 137 et après le temps caracté ristique elle s'engage avec la paire de ressorts 139 en amenant ainsi les contacts de repos 111 et 113 du relais à s'ouvrir et le contact mobile 141 à s'engager avec un contact im mobile coopérant 143,. Par l'ouverture des contacts de repos 111 et 113, la connexion entre les électrodes d'ignition 49 est inter rompue et le courant passant par les valves 41 et 43 est intercepté après que le courant dans la dernière valve qui est conductrice lorsque les contacts sont ouverts, arrive à zéro.
Quand les contacts normalement ou verts 141 et 143 sont fermés, ils complètent un circuit partant du conducteur de ligne supérieur 35 à travers le conducteur 105, une résistance 145, les contacts alors fermés 141 et 1.43, un conducteur 147, la borne 51, la résistance 131, le conducteur 129, la bobine d'excitation 125 du relais 115, le conducteur 127, le conducteur 119 vers le conducteur de ligne supérieur 37. Le relais 115. est main tenant bloqué à l'état excité et l'armature l.33 est empêchée de permettre aux contacts de repos<B>111</B> et 113' de se refermer et de pro voquer la réignition des valves 41 et 43.
Lorsque l'armature 1343. ouvre les con tacts 111 et 113', une opération produisant l'établissement d'un point de soudure unique aura été effectuée. La soudure comprend une longueur de plusieurs demi-périodes et sa lon gueur dépend du réglage de la came 137. Pour produire la soudure d'un autre point, l'interrupteur-commutateur 101 est libéré pour pouvoir s'ouvrir et est ensuite fermé de nouveau.
Lorsque l'interrupteur-commutateur 101 est ouvert, la bobine 125 du relais à temps 115 est court-circuitée par le contac teur 121 et le circuit d'ignition est en même temps maintenu ouvert au contacteur supé rieur 103. L'installation est ainsi prête à une seconde opération. La, fermeture de l'inter rupteur-commutateur<B>101</B> amorce une seconde opération de soudure.
Dans la disposition de la fig. 2 comme dans celle de la fig. 1, tout écart indésirable du courant de soudure de l'état de régime est empêché par le fait que les valves à décharge électrique ne peuvent être amorcées qu'entre certains angles dans les demi-périodes de la source de courant.
Les fig. 3 à 19 expliquent graphiquement les résultats obtenus pour les dispositifs dé crits. A la fig. 3, la courbe sinusoïdale 149 de plus petite amplitude représente le poten tiel d'une source de courant en fonction du temps. La, courbe sinusoïdale 151 d'une am plitude légèrement plus grande représente également en fonction du temps le courant à l'état de régime à travers une charge induc tive comme, par exemple, un circuit de sou dure. L'angle .correspondant au facteur de puissance dans chaque demi-période est re présenté par un symbole 153 en forme d'un petit cercle avec une flèche passant par son centre. Cette désignation conventionnelle sera employée dans toute la suite.
Les courbes de la fig. 3 représentent la condition du courant à l'état de régime dans la .charge. Cette condition n'existe qu'après que la charge a été alimentée de courant pen dant un intervalle de temps sensible. La fig. 4 montre graphiquement la situation qui se présente au début de l'amorçage du cou rant dans la charge. Ici la courbe 155 d'am plitude variable représente le courant en fonction du temps. En traçant la courbe 155, on a supposé que le courant dans la charge est amorcé à un moment prématuré dans la première demi-période de la source de cou rant.
On voit de la première demi-onde de courant 157 que le courant s'élève à une va leur considérablement plus élevée que l'am plitude à l'état de régime et retombe ensuite à zéro en un point 159 dans la demi-période de potentiel suivante 16,1 qui se trouve après le point correspondant à l'angle de facteur de puissance. Le courant devient alors néga tif et passe par un maximum négatif<B>163</B> sensiblement plus petit que l'amplitude de courant à l'état de régime et ensuite il passe par zéro et s'élève à une amplitude positive un peu plus petite que la première onde 157. Cela se répète pour un certain nombre de demi-ondes.
Chaque demi-onde positive successive devient plus petite, tandis que chaque demi-onde négative successive devient plus grande, jusqu'à ce que l'amplitude de l'état de régime soit atteinte des deux côtés de l'axe de temps 165. Quand les amplitudes d'ondes se rapprochent de l'amplitude deï l'état de régime, les points d'intersection 167, 169, 171, 173, 1'75 et 177 des ondes avec l'axe de temps 16'5 se rapprochent de l'angle du facteur de puissance dans chaque direction.
Une onde 155 du type tracé à la fig. 4 qui précède le point 177 dans lequel l'ampli- tude d'état de régime est atteinte, est dési gnée comme onde transitoire. On notera que les amplitudes maxima des ondes transitoires sont sensiblement plus grandes que les ampli tudes correspondantes des ondes à l'état de régime et que, par conséquent, le courant qui passe pendant un certain nombre de demi périodes transitoires peut être sensiblement plus grand que le courant correspondant qui passe pendant un même nombre de demi- périodes d'état de régime.
Une analyse mathématique d'une onde transitoire révèle qu'elle est la résultante de la somme de l'onde d'état de régime et d'une fonction logarithmique qui tend vers zéro lorsque la condition d'état de régime est atteinte. La fonction logarithmique est repré sentée par la courbe en traits mixtes 179 dans la fig. 4. Elle sera désignée dans la suite comme courbe de décroissement et on désignera le temps pendant lequel la courbe de décroissement atteint une valeur telle que l'état de régime soit réalisé, comme temps de décroissement ou simplement comme décrois sement.
Dans la fig. 5, on a représenté une courbe de courant transitoire 181 et une courbe de décroissement 18,3, pour le cas où le courant est amorcé tard dans la première demi- période de la source de courant.
Un examen des fig. 4 et 5 révèle que la hauteur au-dessus ou au-dessous de l'axe de temps 165 à partir de laquelle commence la courbe de décroissement 179 ou 183, et par conséquent le temps de décroissement dépend de l'angle électrique entre le point de facteur de puissance et le point d'amorçage. Cette situation se produit par le fait que le cou rant passant par la charge doit nécessaire ment être zéro au point d'amorçage et qu'à ce point la courbe de décroissement a sa hau teur maximum.
Comme le courant transitoire est égal à la somme du courant d'état de ré gime et du décroissement à chaque point, la hauteur maximum de la courbe de décroisse ment devra être égal à l'ordonnée que la courbe de courant d'état de régime aurait à l'amorçage. Cette ordonnée est un maximum en un point précédant le point de facteur de puissance de 90 degrés électriques et se ré duit à zéro au point de facteur de puissance. Par conséquent, le décroissement est un maxi mum pour l'amorçage à approximativement: 90 à, partir du point de facteur de puissance et devient plus petit à mesure que le point de facteur de puissance est atteint.
Cette situation est représentée graphique ment à la fig. 6, dans laquelle le potentiel de la source de courant et le courant à l'état de régime sont de nouveau tracés en fonction du temps. Plusieurs courbes de décroisse ment 185, 187 et 189 y sont tracées en traits mixtes pour correspondre aux différents angles d'amorçage du courant. La, courbe supérieure 185 représente la .condition qui existerait pour l'amorçage du courant en un point devan çant le point de facteur de puissance de 90 degrés électriques. Les courbes infé rieures 187 et 189 représentent des angles proportionnellement plus petits d'écart du point de facteur de puissance. On voit qu'en se rapprochant du point de facteur de puis sance, la hauteur de la. courbe de décroisse ment et, par conséquent, le temps de décrois sement correspondant deviennent relative ment plus petits.
L'analyse précédente révèle que lors qu'une charge ayant un angle de facteur de puissance sensible est alimentée par nue source de courant alternatif, le courant qui passe pendant l'intervalle transitoire varie sur une grande étendue. qui dépend de l'angle dans la demi-période auquel le courant est amorcé.
Dans une installation dans laquelle la, charge est alimentée continuellement, la condition d'état de régime est atteinte après quelques demi-périodes et l'effet de l'onde transitoire est de moindre importance. Tou tefois, cette situation n'existe pas dans les opérations de soudure, en particulier dans la, soudure à, résistance par points et en file continue. Ici le courant passe pendant un certain nombre de demi-périodes et est arrêté pendant un certain nombre de demi-périodes. L'intervalle de temps total pendant lequel passe le courant est sensiblement du même ordre de grandeur que le décroissement dé temps de la charge et cela est aussi le cas pour l'intervalle de pause.
Par conséquent, lorsqu'on alimente un circuit de soudure de courant, la condition de l'état de régime est rarement atteinte, ce qui fait qu'il faut te uir compte du courant transitoire.
Des considérations précédentes, il résulte aussi qu'avec un appareil de réglage de temps asynchrone construit suivant les an ciens principes, il est sensiblement impossi ble d'obtenir une uniformité du courant amené aux soudures individuelles. Un appa reil de réglage de temps de ce genre peut faire amorcer une soudure en un point dé calé de 90 du point de facteur de puissance et l'alimentation de courant en sera relative ment grande. Une autre soudure peut être amorcée sensiblement au point de facteur de puissance et dans ce cas le courant initial peut être la moitié du courant atteint pour le point premièrement mentionné.
Pour un nombre limité de demi-périodes de la source, le produit du courant par le temps varie ainsi sensiblement et le courant instantané maximum s'établissant pendant un intervalle de soudure peut être largement différent. de celui se manifestant pendant un autre inter valle de soudure.
Le dernier effet aggrave particuliére- nient les difficultés de soudure de matières à, souder qui sont plus sensibles aux conditions de courant variable, comme par exemple l'aluminium. En se référant aux fig. 4 et 5, on verra que la première onde de courant transitoire 157 ou 1.93 est d'une amplitude sensiblement plus grande et persiste sensible ment plus longtemps que les suivantes. L'énergie fournie à la matière à souder pen dant que passe le courant représenté par la première onde transitoire est proportionnelle à l'intégrale,
par rapport au temps, du carré des ordonnées de l'onde et est par conséquent plusieurs fois plus grande que celle corres pondant à une alimentation en courant d'état de régime. On a trouvé que la grande énergie ainsi fournie en raison des ondes transitoires telles que celles représentées aux fig. 4 et 5 a un effet particulièrement nuisible sur la matière soudée, qui est mis en évidence par un crachement de matière fondue à partir des régions de soudure, par des formations d'arcs et dans des cas extrêmes, par une explosion de la soudure.
Dans l'installation représentée aux fig. 1 et 2, le manque d'uniformité dans la sou dure est supprimé par les moyens de limita tion de l'angle dans les demi-périodes pen dant lequel le courant est amorcé en utilisant des chemins de décharge asymétriques qui permettent au courant une fois amorcé de ne continuer que dans une direction seule ment. Comme il a .été expliqué, il faut im primer un potentiel d'une grandeur sensible aux électrodes d'ignition 49 dans l'installa tion représentée aux fig. 1 et 2, pour pro duire l'ignition.
Comme ce potentiel est fourni par la source principale à travers les contacteurs & 5 et 111, 113 des relais à temps 59 et 115; il faut -que le potentiel de la source s'élève à la valeur nécessaire avant que l'al lumage ne se produise. Par conséquent, si dans l'installation de la fig. 1, le balai 69 s'engageant avec la bague extérieure 71 du commutateur à commande asynchrone 59 touche, lors de la réalisation d'une soudure, d'abord le segment conducteur 81 à un mo ment très prématuré, ou très tard dans une demi-période, le courant à travers l'une ou l'autre des valves 41, 43 ne se produit pas tout de suite.
Le passage du courant par celles-ci commence seulement lorsque le po tentiel de la source de courant atteint la va leur suffisante pour l'ignition. II y a donc une région passive dans chaque demi-période de la source de courant 39 pendant laquelle l'alimentation en courant de soudure ne peut être amorcée même si le circuit d'ignition est fermé.
A la fig. 7, ces régions passives sont illus trées par les aires hachurées 191 associées à la courbe 149 représentant le potentiel de la source de courant. Pour ce diagramme, il a été supposé que la relation entre le poten tiel d'ignition et le potentiel de la source de courant est telle que le potentiel de la source de courant s'élève à la valeur d'ignition à un angle de 30 à partir du point zéro, c'est-à- dire que l'angle d'ignition est -de 30 . Il va de soi que cet angle peut varier sur une étendue considérable si l'on utilise des élec trodes d'ignition de types différents ou si l'on varie le potentiel de la source.
Comme représenté à la fig. 7, l'angle d'ignition est plus petit que l'angle de facteur de puis sance. En considération de ce fait, le cou rant de soudure peut parfois être amorcé préalablement à l'angle de facteur de puis sance par l'excitation du relais d'amorçage 59 dans l'installation représentée à la fig. 1 ou par la fermeture de l'interrupteur-commu tateur 101 de l'installation de la fig. 2 à un instant correspondant à un point situé dans les aires hachurées 191. Toutefois, le poten tiel de la source de courant et les électrodes d'ignition sont choisis dans la mise en ouvre pratique de l'invention, de telle façon que l'onde transitoire produite soit relativement petite et ne permette pas au courant de sou dure de dépasser les limites admissibles.
La variation dans le courant qui existe rait dans une installation du genre de celle de la fig. 1 ou de la fig. 2, dans laquelle le courant de soudure passe par intermittence pendant deux périodes, est représentée dans les diagrammes des fig. 8 à 13. La courbe sinusoïdale 201 de la fig. 8 représente le potentiel de la source de courant. Les lignes verticales 20,3 et 205 découpant des sections au début et .à la fin respectivement des,demi- périodes de la courbe sinusoïdale 201 sont des ordonnées de la courbe représentant un potentiel égal au potentiel d'ignition.
La première ligne 203 d'une demi-période est disposée à l'angle d'ignition. L'angle total dans chaque demi-période dans lequel l'igni tion ne peut se produire sera désigné comme l'angle passif. Il est à noter que pour, l'exemple représenté on a supposé que l'angle d'ignition est plus grand que l'angle de fac teur de puissance.
Pour l'alimentation de courant pendant l'intervalle de deux périodes, il faut que les i contacteurs .à temps 86 et 111, lli3@ soient fer- més pour un certain intervalle de temps qui peut être inférieur à deux périodes. Cela provient du fait que lorsqu'une valve, 41 ou 43, est rendue conductrice, elle reste conduc trice tant que son potentiel d'anode-cathode sera suffisant pour maintenir l'arc. Par con- sé=quent, on a. pris 31/L, demi-périodes comme représentant le temps de fermeture pour une impulsion de soudure de 4 demi-périodes en traçant les courbes représentées aux fig. 8 à 13.
On a admis que l'angle d'ignition est d'environ 60 .
Pour comparer les impulsions de courant pour différents temps de fermeture des con tacteurs 85 et 111, 113, on devra déterminer les impulsions qui sont produites par la fer meture en quatre points représentatifs indi qués par les flèches<I>A, B, C et D</I> sur la gauche de la fig. 8. Les flèches A, B, C, D sur la. droite de cette figure représentent la terminaison des intervalles de fermeture cor respondant à l'amorçage. aux points de gau che<I>A, B, C, D.</I> Il est à noter qu'on a supposé que les contacteurs à temps étaient au début fermés en un point A prématuré dans la pre mière demi-période, en un point B justement après que l'angle d'ignition est dépassé, en un point C justement avant que le potentiel de la.
source devienne plus petit que le po tentiel dignition, et en un point D dans l'angle passif de pré-zéro. Les points de droite<I>A, B, C, D</I> sont évidemment déplacés de 3¸ demi-périodes des points de gauche correspondants. Les courants correspondant aux points de fermeture<I>A, B, C, D</I> sont tra cés aux fi,-. 9 à 12 respectivement. Chacun de ces tracés est identifié par la lettre à la quelle il correspond.
Lorsque le temps de fermeture est en A, le courant est amorcé à travers une des val ves 41, 43: à l'angle d'ignition et comme ce dernier est plus grand que l'angle de facteur de puissance, le courant continue jusqu'à un point qui se présente un peu plus tôt due l'angle de facteur de puissance :dans la deuxième demi-période. Le courant pendant la première demi-période de la source de courant<B>30</B> est représenté par la boucle supé- rieure 207 sur la gauche de la fi--. 9. Quand le circuit d'ignition 4-9--47 est une fois fermé au point A de gauche, il reste fermé jusqu'au point A de droite.
Par conséquent, le circuit d'ignition est fermé lorsque le potentiel d'igni.tion dans la seconde, troisième et qua trième demi-période de la source est atteint et le courant passe par les valves 41, et 43 en concordance avec les boucles 209, 211 et 213. Ces dernières boucles sont sensiblement les mêmes que la boucle de gauche 207 et repré sentent; des sous-impulsions de la même am plitude. Le produit du courant par le temps dans ce cas est représenté par la surface des quatre boucles.
Il faut dire en passant que l'énergie fournie pour la soudure est obtenue en intégrant le carré du courant dans tout l'intervalle pendant lequel une pulsation est fournie et en le multipliant par un facteur approprié. Sur cette base, les aires limitées par des boucles, formées en mettant au carré les ordonnées des boucles tracées à la fig. 9 représenteraient exactement l'énergie de soudure fournie. Toutefois, pour le pré sent but, il suffit de considérer les hauteurs et le nombre des boucles.
Lorsque le. point: de fermeture est en B, le courant dans la première demi-période est amorcé tui peu plus tard que l'angle d'igni tion. La, boucle de courant 215 à la fig. 10 correspondant à l'amorçage (lu courant au point B est, par conséquent, légèrement plus petite que la boucle de courant 207 corres pondant à l'amorçage à l'angle d'ignition et coupe l'axe<B>(le</B> temps 2,17 un peu plus tôt que cette dernière.
Une fois que 1e circuit d'igni tion est fermé en B (à gauche), il reste fermé jusqu'à ce que le point B de droite soit atteint et par conséquent le courant pen dant les seconde, troisième et quatrième demi-périodes est amorcé à l'angle d'ignition et les boucles correspondantes 2,19; 221 et 223' à la fi-. 10 représentent sensiblement les mêmes magnitudes que les deuxième, troi sième et quatrième boucles 2019, 21.1 et 213 à. la fig. 9.
Comme l'ignition au point C se produit sensiblement plus tard dans la première demi- période qu'aux points A et B, le courant cor respondant est sensiblement plus faible et le courant se termine aussi plus tôt de fa çon correspondante. Cette situation est re présentée par la boucle de gauche 225 à la fig. 11. Le courant pendant les deuxième, troisième et quatrième demi-périodes pour la fermeture au point C commence de nouveau à l'angle d'ignition et, par conséquent, les boucles 2217, 229 et 2i3'1 pour ces périodes sont sensiblement les mêmes que les boucles correspondantes pour la fermeture aux points A et B.
La fermeture du circuit d'ignition 49-47 est terminée au point de droite C de la cinquième demi-période. Tou tefois, comme ce point se présente plus tôt que l'angle d'ignition, aucun courant n'a lieu pendant la cinquième demi-période. Comme l'ignition au point D se produit à un angle dans la première demi-période, auquel le potentiel instantané est plus petit que le potentiel d'ignition, il ne passe pas de courant du tout pendant cette demi- période et il n'y a point de boucle correspon dante dans la fig. 121.
Le courant pendant les deuxième, troisième et quatrième demi- périodes pour l'ignition au point D de gau che est amorcé à l'angle d'ignition et par conséquent, les boucles correspondantes 2,33, 23:5 et 23'7 sont les mêmes que dans les autres figures. De plus, comme le point D de droite se présente justement avant l'angle d'ignition dans la cinquième demi-période, il n'y a point de courant pendant cette demi-période.
Les fig. 8 à 12. montrent des diagrammes pour le courant de soudure x en fonction de l'angle de fermeture a des contacteurs. La courbe 5319 à la fig. 13 est tracée sur la base de ces considérations. Dans ce diagramme, le courant est tracé verticalement en unités cor respondant aux boucles des fig. 8 à 12 et l'angle de fermeture est tracé horizontale ment. L'énergie fournie pour la soudure est mesurée par l'amplitude du courant (sans égard à la polarité) et le temps pendant le quel il passe, c'est-à-dire par le produit du courant par le temps. Par conséquent, le nombre des boucles ou parties de boucle aux fig. 9 à l'2 représente la magnitude du cou rant effectif pour la soudure.
Quand l'angle de fermeture varie de zéro jusqu'à l'angle d'ignition qui est de 60 , le courant de soudure reste constant à quatre unités, comme représenté par la par tie horizontale de gauche 241 de la courbe 239 de la fig. 13. A partir de l'angle d'igni tion de 60 vers la ligne verticale 205 (fig. 8) qui limite l'angle passif de pré- zéro, le courant effectif diminue graduelle ment jusqu'à, trois unités comme représenté par la partie en pente 24,3 de la courbe de la fig. 1.3..
Ce décroissement s'étend -sur un angle de 60 et par conséquent le courant est :de trois unités a point de 12.0 . Cette dernière amplitude de courant reste cons tante comme représenté par la courte partie horizontale 245 de ladite courbe jusqu'à ce que la terminaison de la période de ferme ture (points<I>A, B, C, D</I> de droite) se trouve plus tard que l'angle d'ignition dans la cin quième demi-période. La durée du temps de fermeture est de 31/_9 demi-périodes ou de trois demi-périodes plus 90 . L'angle d'igni tion est de 6<B>0</B> dans la cinquième demi période.
Par conséquent, le temps de ferme ture se terminera juste 4 l'angle d'ignition dans la cinquième demi-période si la période de fer meture commence en un point qui est de trois demi-périodes plus 9-0 en arrière à partir de la quatrième demi-période plus 60 , c'est-à- dire de 30 en arrière à partir du commence ment de la seconde demi-période ou de 150 dans la première demi-période.
Par consé quent, à un angle de fermeture de 150 , le courant ne passe pas seulement pendant les deuxième, troisième et quatrième demi- périodes, mais aussi pendant la cinquième demi-période. Pendant .cette dernière demi- période, le courant commence à l'angle d'ignition et par conséquent la sous-impul- sion correspondante a la même amplitude que les sous-impulsions représentées par les bou cles 23',3, 2i35 et 237 de la fi-. 12:.
Une qua trième sous-impulsion est donc ajoutée aux trois représentées à la fig. 12,, et au point de 1,50 le courant effectif s'élève de nouveau à quatre unités. Le courant continue alors à quatre unités comme représenté par la partie de ligne horizontale 247 de la courbe de la fi-. 13, jusqu'à ce que l'angle d'ignition dans la seconde demi-période soit atteint, auquel point le courant diminue à nouveau de la même manière qu'il a diminué à l'angle de 60 .
En considérant les fi-. 8 à 13, on voit que l'écart maximum du courant effectif est de 25% du courant effectif maximum. En plus, pour un déplacement de la fermeture des contacteurs 85 et 111, 113 sur une partie considérable de la demi-période, le courant est sensiblement constant à quatre unité. La magnitude minimum se présente seule ment pour un point de fermeture sur une partie relativement petite de la demi-période. Comme le point auquel les contacteurs sont.
fermés est une pure question de hasard, les fig. 8 à 13. montrent que non seulement l'étendue de variation est limitée par les ins tallations décrites, mais aussi que le nombre de soudures pour lequel l'écart extrême se pro duit est sensiblement réduit.
L'écart peut encore être réduit davantage par un choix approprié du temps de ferme ture. Le temps de 3¸ demi-périodes, sur le quel sont basées les fig. 8 à. 13,, était choisi plus ou moins au hasard. Une analyse de la situation révèle que pour un angle d'ignition de 60 , le temps de fermeture devrait être un peu plus petit que 3J.:', demi-périodes.
On a. constaté que pour réaliser une ali mentation de courant la, plus uniforme, les contacteurs à temps devraient maintenir le circuit d'ignition 49-47 fermé pendant un intervalle de temps qui est inférieur au nombre de demi-périodes pendant lesquelles le courant doit passer, mais plus grand que le nombre de demi-périodes moins une plus deux fois la fraction de la demi-période qui est représentée par l'angle passif dans toute demi-période quelconque.
Ainsi, si n est le nombre de demi-périodes pendant lesquelles le courant doit passer et r la fraction d'une demi-période représentée par l'angle d'igni- tion, le temps pendant lequel les contacteur à temps 85 et 111, 113 devraient rester fer més pour une seule impulsion de courant de soudure, est plus petit que n demi-périodes, mais légèrement plus grand que n - 1 + 2r demi-périodes.
Pour une soudure à deux pé riodes, le temps de fermeture du circuit d'ignition 49-47 devrait, par conséquent, être plus petit due quatre demi-périodes, mais plus grand ou au moins égal à 3 -f- 2r demi-périodes. Comme r est dans le présent cas égal à %, le temps de fermeture sera de préférence de 3\/;, demi-périodes.
La limite inférieure (n - 1) + 2r est choisie en vue d'éliminer la lacune (30 ) qui existe, comme on voit aux fig. 12' et 13,, entre l'angle de fermeture, auquel du courant lie passe pas dans la première demi-période, et l'angle de fermeture pour lequel le courant commence dans la cinquième demi-période.
Le courant passe dans la première demi- période jusqu'à ce que l'angle -de fermeture atteigne la ligne verticale 205 délimitant l'angle passif pré-zéro. En ce point, il est désirable que du courant passe dans la. cin quième demi-période. Pour réaliser ce but, le temps de fermeture devrait être égal à trois demi-périodes plus l'intervalle de temps re présenté, par l'angle passif pré-zéro, plus l'in tervalle de temps représenté par l'angle d'ignition dans la cinquième demi-période. Cela fait trois demi-périodes plus deux fois
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ou 3z/;, demi-périodes.
En général, pour l'alimentation du courant de soudure pendant n demi-périodes, cette condition est réalisée en faisant le temps de fermeture égal à z - 1. demi-périodes plus la fraction d'une demi-période représentée par l'angle passif pré zéro plus la fraction d'une demi-période représentée par d'angle d'ignition.
Comme il a été mentionné ci-dessus, cela revient à <I>n -</I><B>1</B><I>.</I> -f- fr pour une onde sinusoïdale.
Il est à noter que si le temps de ferme ture est exactement de n - 1 -}- 2-' demi périodes, la portion de ligne de courant à trois unités 2,45 de la courbe 2319 de la fig. 13 devient un point au lieu d'une ligne horizon tale. L'examen de la fig. 13 révèle en outre que l'ordonnée du point vers lequel tombe la partie en pente 243 .de la courbe, peut être élevé en augmentant le temps de fermeture au-dessus de la valeur qu'on vient de men tionner.
Ceci a toutefois pour effet de faire passer le courant parfois tant pendant la première demi-période que .pendant la cin quième demi-période. Le courant pendant la première demi-période est toutefois dans un pareil cas relativement faible. On a vu qu'en rendant l'angle de fermeture plus petit que n demi-périodes et plus grand que n <I>- 1</I> 2r demi-périodes, on peut réaliser sensi blement toutes conditions variant d'un serai- synchronisme relativement grossier jusqu'à un synchronisme presque exact.
Dans l'ins tallation représentée à la fig. 1, on peut faire varier le temps de fermeture au delà de l'étendue nécessaire en faisant varier simple ment la résistance de champ 63 du mo teur 55. Dans l'installation de la fig. 2, on peut faire varier le temps de fermeture en faisant tourner convenablement la came 137 qui règle le soulèvement de l'armature 133 à la position désirée.
En ce qui concerne l'installation de la fig. 1, on notera .en outre que parfois la pre mière fermeture .du contacteur à temps 85 se produira lorsque le balais 69 est en con tact avec la bague extérieure 71 du commu tateur 57 en un point intermédiaire situé entre les bornes du segment conducteur 81. Pour une condition de ce genre, le courant pendant le premier intervalle de l'engage ment peut évidemment continuer pendant un nombre de demi-périodes sensiblement plus petit que celui pour lequel l'installation est établie.
Toutefois, .comme l'installation est destinée :à être employée dans la soudure con tinue, la première pulsation de courant n'a pas de conséquence.
Bien que l'emploi d'un régulateur de temps asynchrone soit préférable dans l'ins tallation suivant la fig. 1, à cause du coût réduit, on peut également y employer un ré gulateur de temps synchrone. Un régulateur de temps de ce type peut, pàr exemple, être réalisé en substituant un moteur synchrone au moteur à courant continu 55 et en rem plaçant le relais 5,9 et le commutateur 57 par une came mise en rotation par le moteur,
cette came étant établie de façon à fermer et ouvrir le circuit d'ignition 49-47 de la même manière que les contacts & 5 et 87. Dans cette disposition, le moteur synchrone peut être réglé, sans nécessiter un ajuste ment exact,
.de façon à fermer le circuit d'ignition quelque part dans l'angle passif et ainsi l'envoi répété d'un nombre de demi- périodes prédéterminé de courant de sou dure peut être assuré. Biens entendu, un ré gulateur de temps synchrone du type sus- décrit peut aussi être utilisé pour la soudure par points s'il est convenablement modifié.
Dans l'exemple représenté aux fig. 8 à 13, on a supposé .que l'angle d'ignition était plus grand que l'angle de facteur de puissance. En général, cette condition n'existera pas dans la pratique.
Cependant, même si l'angle d'ignition est sensiblement plus petit que l'angle -de facteur de puissance, l'étendue de variation du courant de soudure est limitée de façon satisfaisante avec les installations susdécrites. Dans les diagrammes des fig. 14 à 19,
les courbes de courant pour différents angles de fermeture sont tracées pour un angle d'igni tion de 3i0 et un angle de facteur de puis sance de 45 . Dans ces diagrammes, la courbe sinusoïdale supérieure 2149, représente le poten tiel de source en f onction du temps. Les lignes verticales 251.et 2531 représentent les ordonnées de la courbe 249 correspondant au poten tiel minimum auquel l'ignition se produit.
Les flèches<I>E, F, G et H</I> du côté gauche de la fig. 14 représentent les points de ferme ture du contacteur 85 et 111, 1113 et les flèches E, F, <I>G, H</I> du côté droit représentent la terminaison du temps de fermeture pour les points correspondants sur la gauche. Dans le présent cas, le temps de fermeture est égal à 31/2 demi-périodes. Cela correspond, comme on le voit, à la formule dérivée ci-dessus, , parce que pour le cas représenté ici, w - 1 -[- 2r est égal à 31/;. demi-période.
Pour une fermeture sensiblement préma turée dans la. première demi-période comme au point E, le courant à travers la charge est amorcé à, l'an --le d'ignition et continue jusqu'à un point un peu plus en arrière que l'angle de facteur de puissance. Comme ce point se présente également plus tard que l'angle d'ignition pour la deuxième demi- période, le courant continue maintenant pen dant la deuxième demi-période et passe par zéro en un point se rapprochant de près de l'angle de facteur de puissance.. Depuis là., le courant continue pendant les deux demi périodes subséquentes avec son zéro à l'angle de facteur de puissance.
Pendant la première demi-période l'amplitude du courant est plus brande que celle du courant à l'état de ré gime constant; pendant la seconde demi- période, l'amplitude du courant est plus pe tite que celle de l'état de régime constant et pendant les troisième et quatrième demi- périodes, les amplitudes du courant sont égales à la valeur de l'état de régime cons tant. La différence entre les amplitudes n'est toutefois pas sensible. Les quatre boucles 255, 257, 259 et 261 de la fig. 15 représen tent le courant pour le point E.
Dans la, fig. 16, on a tracé la courbe de courant 263 pour une ignition plus tardive que l'angle d'ignition, mais une ignition plus précoce que l'angle de facteur de puissance. Ici il se produit de nouveau une légère onde transi toire, mais l'écart du courant obtenu par rap port au courant à l'état de régime constant, n'est pas sensible.
La. fig. 17 représente graphiquement la condition atteinte lorsque l'ignition se pro duit juste avant le commencement de l'angle passif pré-zéro. Dans ce cas, il y a une petite boucle de sous-impulsion de courant 2,65 re présentée à gauche pendant la première demi- période, qui est suivie de sous-impulsions transitoires identiques à celles représentées à la fi-. 15 pendant les deux demi-périodes suivantes et de deux sous-impulsions à l'état de régime constant pendant les quatrième et cinquième demi-périodes.
Les dernières quatre sous-impulsions sont représentées par les quatre boucles 267, 269, 2171 et 273 suc cédant à . la petite boucle 265. Il est à noter que du courant passe pendant la cinquième demi-période parce que la terminaison du temps de fermeture comme représenté au point G se présente en un point plus tardif < lue le point d'ignition dans cette période.
Pour le point<I>Il,</I> où le temps de ferme ture commence dans l'angle passif pré-zéro, du courant ne passe pas pendant la première demi-période, niais passe pendant les deuxième, troisième, quatrième et cinquième demi-périodes. Le courant pendant les der nières demi-périodes est le même que le cou rant pendant les première, deuxième, troi sième et quatrième demi-périodes pour la condition dans laquelle la fermeture se pro duit avant le point d'ignition dans la pre mière demi-période (E), comme représenté ;a, la fig. 15.
En examinant les fig. 15 à 18, on trou vera que la variation de courant telle que représentée dans ces courbes est relativement petite. A la fig. 19, le courant effectif est tracé en fonction de l'angle d'amorçage La courbe 2:75 qui en résulte est, dans sa forme générale, .similaire à la courbe 2319 de la fig. 13'. Il est à, noter que l'écart est dans ce cas sensiblement plus petit que l'écart cor respondant à la courbe tracée à la fig. 13@.
La forme d'exécution représentée à la fig. 20 est similaire à celle représentée à la fig. 1 sauf que le circuit d'ignition est fermé à, travers l'enroulement secondaire 277 d'un transformateur auxiliaire 2179.
Le transfor mateur 279 est de préférence raccordé de fa çon que son potentiel secondaire soit eu oppo sition de plia se avec celui fourni par la source.
Comme les moyens régulateurs de temps utilisés dans 1a forme d'exécution sui vaut la fig. 20 sont les mêmes que ceux em ployés en<B>fi-.</B> 1, on n'a représenté que le c.ontaeteur mobile 85 du relais à temps men tionné plus baut. Dans cette forme d'exécu tion, le potentiel qui est appliqué à l'élec trode d'ignition de la valve 43, par exemple, est dérivé de la<B>,</B> source 3'9- et imprimé à tra vers l'enroulement primaire M.,
l'électrode d'ignition de la valve 41 et l'enroulement 281. Comme le potentiel est dérivé directe ment de la source 39, il a la même forme d'onde que la source de courant. L'amplitude du potentiel est ajustée par l'ajustement ap proprié de la prise de courant 28,31. Pour les différents ajustements de cette prise de cou rant, la valve 43 est rendue conductrice en différents moments dans les demi-périodes du courant comme on peut le voir à la fig. 21.
Lorsque le relais à temps est excité, le contacteur mobile 85 s'engage avec les con tacts immobiles correspondants & 7 et ferme un circuit à travers une section 2,8'1 de l'en roulement secondaire auxiliaire 277 -délimitée par une prise de courant réglable 2,88. Dans ces circonstances, le potentiel imprimé aux électrodes .d'ignition 49- est égal au potentiel de la source principale moins le potentiel fourni par l'enroulement secondaire du trans formateur auxiliaire 279.
Les valves sont allumées à leur tour lorsque ce potentiel atteint la valeur d'ignition.
La courbe de la fig. 21 représente gra phiquement un cycle du fonctionnement de l'installation représentée à la fig. 20. La courbe sinusoïdale tracée en traits pleins 285 de plus grande amplitude représente le poten tiel de la, source principale, tandis que la courbe de plus petite amplitude 287 repré sente le potentiel fourni par le transforma teur auxiliaire 279. La courbe tracée en poin tillé 2 & 9 représente la somme algébrique des deux potentiels.
Les lignes verticales pleines 291 partant de l'axe de temps 2i93 vers des points sur la courbe en traits pleins 28;5 sont des ordonnées de cette courbe représentant des potentiels de 1a valeur du potentiel d'ignition.
Les lignes verticales pointillées 29,5 sont de la même hauteur que les lignes verticales pleines 2911 et sont des ordonnées égales de la courbe en pointillé 28'9. Les lignes 2915 découpent donc l'angle d'ignition effectif dans les demi-périodes de courant pour l'installation représentée à la fib. 20, tandis que les lignes 2'91 découpent l'angle d'ignition qui existerait sans l'emploi du transformateur auxiliaire 279.
Il est à noter que l'angle d'ignition a .été considérablement retardé du fait que le transformateur auxiliaire 279, est intercalé. Sans l'emploi de ce transformateur, l'angle d'ignition est plus petit que l'angle de fac teur de puissance. Avec le transformateur auxilliaire, il est considérablement plus grand. Par l'emploi ,de -ce transformateur, on peut donc ajuster l'angle d'ignition à une va leur désirée.
Un autre ajustement tel qu'il peut être nécessaire pour régler la chaleur produite par le courant de soudure, peut être ajouté en in terposant entre le contacteur de connexion de l'enroulement secondaire 2'i77 du trans formateur auxiliaire 2,79 et les contacts 87 un réseau de décalage de phase. Grâce à la présence de ce réseau, la relation de phase entre les courbes 285 et 2.87 peut être ajustée à toute valeur quelconque autre que simple ment 180 et, par conséquent, les points dans les demi-périodes auxquels les valves 41 et 43 sont rendues conductrices peuvent être ré glés dans une large mesure.
Bien que l'invention ait -été décrite ci- dessus comme étant principalement applica ble à la soudure électrique, elle a une possi bilité d'application générale. A la fig. 22, on a représenté une instal lation pour le réglage du débit d'un appareil redresseur. La ligne 35, 37 alimente un trans formateur 29,9t Une charge 29-7 d'un genre quelconque est alimentée à partir de ce trans formateur 29,9 à travers une paire de valves à décharge électrique 301 et 3013 du type à électrode d'ignition immergée.
Chacune des valves comporte une anode 3,05, une cathode à mercure 3107 et une électrode d'ignition 309. Les anodes 30'5 des valves sont reliées aux bornes de l'enroulement secondaire 311 du transformateur d'alimentation 299 et les ca thodes 307 des deux valves sont reliées en- semble par un conducteur d'interconnexion.
La charge 2j97 est raccordée, d'une part, à la partie médiane de l'enroulement secondaire 311 du transformateur et, d'autre part, à un enroulement à courant continu 313, d'une réactance saturable 3'15, lequel se relie à son tour au conducteur d'interconnexion des ca thodes 307. Les électrodes d'ignition 309 des valves sont reliées aux enroulements secon daires 317 et 3,19 d'un transformateur auxi liaire 321 à travers leurs cathodes 307 et un enroulement à courant alternatif 323, ou 325, respectivement, de la réactance 315.
La réactance 3-15 est également munie d'un en roulement 327 alimenté directement par une source de courant continu 329 par l'intermé- diaire d'un rhéostat 331. Ce: rhéostat est réglé de façon que la réactance 315 soit pré saturée d'une quantité prédéterminée, la Po larité de la saturation étant telle qu'elle est; compensée par la saturation produite par l'enroulement à courant continu 313,.
Quand le courant passant par l'enroulement à courant continu 313 de la réactance varie, la saturation de la réactance 3,15 varie et la réactance des enroulements à courant alter natif 323 et 3'25, varie également. Le poten tiel imprimé aux électrodes d'ignition 309 en série avec les enroulements 323 et a25 varie donc en, concordance. On peut donc obtenir tout réglage désiré de l'installation en régla@t convenablement la grandeur du courant continu dans l'enroulement 327.
Pour chaque réglage, la réactance 315 absorbe une certaine partie du potentiel fourni par le transformateur auxiliaire 3i21; le restant de ce potentiel est imprimé aux électrodes d'ignition 309.
Les points dans les demi- périodes de courant de la source principale, auxquels les valves 301 et 303 sont rendues conductrices dépendent du potentiel imprimé aux électrodes d'ignition et l'allumage des valves se produit plus tôt ou plus tard suivant le courant continu passant de la source à tra vers la réactance. Par conséquent, pour un réglage approprié, une augmentation du courant continu passant par la charge 297 et par suite par l'enroulement de réactance 313, peut avoir l'effet que la valve 301 ou 303, dans laquelle passe du courant pendant la demi-période suivante,
soit rendue conduc trice plus tard dans cette derni-période et que par suite un décroissement peut se pro duire dans le courant à travers la charge. Un décroissement du courant de charge entraîne un décroissement correspondant du potentiel absorbé par la réactance et un décroissement correspondant du retard de l'allumage de la valve.
Le fonctionnement de l'installation de la fig. 22 est schématisé à la fig. 23. La courbe sinusoïdale 3433' avec la plus grande ampli tude représente le potentiel de la source principale. La courbe sinusoïdale 3a'5 d'amplitude intermédiaire représente le potentiel imprimé aux électrodes d'ignition 309 pour un courant de charge prédéterminé.
La courbe sinusoïdale a37 de la plus petite amplitude représente le potentiel imprimé aux électrodes d'ignition pour un plus grand courant de charge. Les lignes verticales 33,9 et 3.41 sont des ordonnées des dernières courbes sinusoïdales 335 et 337 d'une hau teur égale au potentiel d'ignition.
On noter < , que lorsque le courant de charge est élevé (courbe 337), les valves principales 3011. et 30'3 sont allumées sensiblement plus tard dans leurs demi-périodes (ordonnée 341) que lorsqu'il passe un courant plus faible (courbe 3,3,5 et ordonnée 33<B>9)</B>. Il en résulte que le courant subséquent à travers les valves est sensiblement plus faible dans le dernier cas que dans le premier.