Procédé de conversion d'un courant alternatif monophasé en impulsions de courant. L'invention concerne un procédé de con version d'un courant alternatif monophasé en impulsions de courant, ceci notamment pour la soudure et un dispositif pour la mise en ouvre de ce procédé, ce procédé et ce dis positif permettant de fournir des impulsions de courant distinctes à une charge telle que le circuit secondaire d'un transformateur de soudure.
Les dispositifs à souder monophasés ordi naires qui fournissent un nombre déterminé de périodes de courant alternatif, ont un fac teur de puissance peu élevé et ils exigent un grand nombre de kilovoltampères pendant des laps de temps relativement courts. On sait également que la forme sinusoïdale de l'onde n'est pas la meilleure forme pour la produc tion de soudures de haute qualité. La montée de la pointe pendant la première alternance est tellement rapide que la fusion se produit avant que le métal n'ait été chauffé suffi samment entre la tôle et l'électrode pour assurer un contact uniforme. Il y a aussi une production de chaleur pour chaque alter nance, après quoi la chaleur diminue et peut se dissiper dans le métal qui entoure la sou dure.
Un tel chauffage intermittent exige une valeur de pointe de courant plus grande que si la soudure était effectuée au moyen d'un courant arrivant de manière continue.
La présente invention concerne à cet effet un procédé de conversion d'un courant alternatif monophasé en impulsions de cou- rant, caractérisé en ce qu'on redresse le cou rant alternatif pour obtenir un courant de sens unique comprenant respectivement les alternances positives et les alternances néga tives de la, source de courant alternatif, on fait passer ces courants dans le même sens à travers des enroulements primaires montés sur un même noyau de fer, les courants de même sens ayant ainsi la même polarité et L'action d'aimantation de ces courants pro duisant par leur passage à travers les enroule ments primaires un accroissement de même sens du flux magnétique et induisant une force électromotrice de sens unique dans un enroulement, secondaire couplé par induction aux enroulements primaires.
L'invention comprend aussi un dispositif de conversion pour la mise en ouvre du pro cédé selon le paragraphe précédent, caracté risé par deux enroulements primaires mon tés sur lin même noyau de fer de transfor mateur dont un enroulement secondaire est connecté à un circuit de charge, chaque en roulement primaire étant relié électrique ment et de manière inverse l'un par rapport à l'autre, à la source de courant, chaque cir cuit de liaison comprenant au moins un tube à décharge pour produire lorsque ces tubes sont conducteurs, une série d'impulsions de courant de même polarité, ce qui fait passer un courant de sens unique dans chaque en roulement, ces courants traversant ainsi les dits enroulements dans le même sens. Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif.
La fig.1 est un schéma de connexions d'un dispositif convertisseur à lampes élec triques et à courant alternatif monophasé, comprenant les caractéristiques de l'in vention.
La fig. 2 est un schéma de connexions représentant une variante du dispositif con vertisseur à lampes électriques construit sui vant l'invention.
La fig. 3 est une vue représentant un courant alternatif monophasé ayant une onde sinusoïdale usuelle.
La fig. 4 est une vue représentant gra phiquement la puissance débitée par le dis positif sous la forme d'une impulsion unique de courant à une seule direction.
La fig. 5 est une vue représentant gra phiquement la puissance débitée sous la forme dune série d'impulsions de courant à sens unique.
La fig. 6 est une vue représentant gra phiquement la puissance débitée sous la forme d'un courant alternatif, et la fig. 7 est une reproduction d'un oscillo- gramme réel d'une impulsion de sens unique engendrée dans un dispositif conforme à l'in vention.
On considérera d'abord le mode de réali sation de l'invention tel qu'il est représenté dans la fig. 1. Le numéro de référence 10 in dique un transformateur qui peut être appelé un transformateur de soudure, car l'enroule ment secondaire 11 est relié électriquement au moyen de conducteurs 12 et 13 à des élec trodes 14 qui sont en contact sous pression avec une pièce d'usinage 15 en vue de la sou dure de cette pièce. Le circuit comprenant l'enroulement 11, les conducteurs 12 et 13, les électrodes 14 et la pièce 15 représente le circuit de charge du transformateur de son, dure 10, et les impulsions de courant de sens unique mentionnées ici sont envoyées dans ce circuit de charge. Le transformateur 10 comprend deux enroulements primaires dé signés l'un par le numéro de référence 16 et l'autre par le numéro de référence 18.
Les enroulements primaires 16 et 18 sont reliés électriquement à une source de courant alter natif monophasé de fréquence usuelle indi quée par les lignes L1 et L2 et des courants d'aimantation sont envoyés dans les enroule ments primaires, d'une manière commandée, de façon à induire dans le circuit de charge secondaire une impulsion de courant unique, une série d'impulsions de courant de sens unique ayant la même polarité ou une série d'impulsions de courant ayant chacune une polarité opposée à celle de l'impulsion immé diatement précédente, pour représenter une sorte de courant alternatif de basse fré quence. Des moyens convertisseurs permettent d'obtenir ces résultats et l'on décrira mainte nant cet ensemble.
Un côté de l'enroulement primaire 16 est relié directement par un conducteur 19 à la ligne L2 de la source de courant alternatif et l'autre côté de cet enroulement primaire est relié à la ligne L1 au moyen d'un con ducteur 20 dans lequel est inséré un circuit parallèle comprenant deux tubes 21 et 22 et des contacteurs 23 et 24 pour chacun des tubes. Les tubes peuvent être des tubes à dé charge gazeuse du type diode ayant chacun une anode 25 et une cathode 26. Ces tubes sont disposés de telle manière que l'anode du tube 21 soit reliée à la cathode de la lampe 22, la cathode du tube 21 étant reliée au con tacteur 23 de ce tube, tandis que l'anode du tube 22 est reliée directement au contacteur 24 de ce tube.
Cette disposition de tubes peut être appelée une connexion antiparallèle ou bien on peut dire que les tubes sont montés inversement l'un par rapport à l'autre. L'en roulement primaire 18 est relié directement à la ligne L2 par un conducteur 27 et l'autre côté de cet enroulement est relié électrique ment à la ligne L1 par un conducteur 28 dans lequel est inséré un circuit parallèle comprenant deux tubes électriques 30 et 31 et les contacteurs 32 et. 33 respectivement pour ces tubes. Ces tubes 30 et. 31 sont montés en antiparallèle de la même manière que ceux qui viennent d'être décrits pour l'enroule ment primaire 16, et l'on remarquera que pour le reste, les circuits primaires des en roulements sont semblables.
Un régulateur de séquence 34 relié aux lignes L1 et L2 par des conducteurs 35 et 36 comprend une bobine 37 pour les contacteurs de commande 24 et 32 et une deuxième bobine 38 pour les contacteurs de commande 23 et 33. Un interrupteur 40 est monté dans le conducteur 35, de manière que le régulateur de séquence puisse être mis en action pour provoquer le fonctionnement du dispositif convertisseur.
Les contacteurs sont normalement ouverts et ils maintiennent ainsi ouvert le circuit aboutissant aux enroulements 16 et 18, le dispositif étant ainsi hors d'action lorsque les bobines 37 et 38 du régulateur de sé quence ne sont pas excitées. Lorsqu'on ferme l'interrupteur 40, l'une des bobines 37, 38 est excitée. Ceci est une fonction du régu lateur 34, fonction qui ne permet que l'exci tation d'une seule des bobines à la fois, cette bobine cessant d'être excitée au bout d'un laps de temps déterminé d'avance. Lorsque la bobine 37 cesse d'être excitée, les contac teurs 24 et 32 se ferment, ce qui fait que les enroulements primaires 16 et 18 sont mainte nant reliés aux bornes de la source de cou rant alternatif par ces contacteurs et les lampes électriques 22 et 30.
Lorsque la ten sion de la source de courant alternatif a une polarité telle que le courant aille de la ligne Ll à la ligne L2, un chemin est établi pour ce courant et comprend le conducteur 20, le contacteur fermé 24, la lampe 22 de l'anode à la cathode, l'enroulement 16 et le conduc teur 19. Lorsque la tension de la source de courant alternatif change de sens, de ma nière que le courant passe de L2 à L1,un chemin est établi pour ce courant et com prend le conducteur 27; l'enroulement pri maire 18, la lampe 30 de l'anode à la cathode, le contacteur fermé 32 et le conducteur 28. En ce qui concerne le passage du courant dans les enroulements 16 et 18 on remar quera que ce courant circule de haut en bas.
La tension existant entre les lignes L1 et L2 change de sens périodiquement, de sorte qu'une impulsion de courant passe de haut en bas dans l'enroulement 16 pour une alter nance de la source de courant alternatif, et qu'une impulsion de courant passe de haut en bas dans l'enroulement 18 pour l'alter nance suivante. L'action des tubes électriques est telle que le courant ne passe que lorsque les anodes de ces lampes sont positives.
On considérera maintenant la fig. 3. On peut supposer qu'un courant a été envoyé dans l'enroulement 16 pendant l'alternance positive a et l'on conçoit que pendant l'alter nance négative b ce courant est envoyé dans L'enroulement 18 et ainsi de suite pour le laps de temps déterminé par le régulateur chrono- métrique 34. Pendant ce laps de temps, les tubes 22 et 30 effectuent un redressement à onde entière du courant alternatif fourni par L1 et L2 et avec lequel on obtient des cou rants de sens unique comprenant, l'un des alternances positives de la source de courant alternatif et l'autre des alternances néga tives.
Pour l'enroulement 16, le conducteur 19 est relié à L2, tandis que pour l'enroulement 18, le conducteur de retour 27 est relié à L2, de sorte que les enroulements sont reliés à la source de courant alternatif inversement l'un par rapport à l'autre.
La première impulsion de courant descen dant dans l'enroulement 16 a pour effet d'engendrer le flux magnétique dans le transformateur et l'intensité de ce flux est augmentée par l'action de l'impulsion de cou rant suivante descendant dans l'enroulement 18.Les impulsions de courant successives qui passent dans les enroulements de la manière qui vient d'être décrite, ont pour effet de produire ce flux magnétique, ce qui a pour résultat que l'intensité de ce flux augmente sans arrêt, induisant une impulsion de cou rant de sens unique dans l'enroulement se condaire. L'emploi de tubes est nécessaire pour que l'intensité du flux magnétique aug mente d'une faon continue.
Ces tubes redressent le courant alternatif de la source de courant et fournissent un courant de sens unique et de même polarité à chaque en roulement primaire, car ainsi qu'on l'a dit plus haut, les courants traversent les deux enroulements dans le même sens. De cette façon, chaque impulsion de courant d'aiman tation traverse son enroulement primaire dans un sens tel que le flux magnétique aug mente et qu'une impulsion de courant de sens unique pouvant y être utilisée pour la sou dure, soit induite dans l'enroulement secon daire.
On peut faire en sorte qu'une série d'im pulsions de ce genre soient induites dans le circuit de charge secondaire, comme cela est représenté schématiquement dans la fig. 3, en disposant le régulateur de séquence 34 de telle manière que la bobine 37 soit excitée pendant un laps de temps T1 à T2, puis excitée pendant un deuxième laps de temps T3 à T4 et ainsi de suite, cette opération se répétant jusqu'à ce qu'on obtienne le nombre désiré d'impulsions de courant de sens unique. La période de fermeture du circuit est déter minée par la disposition du régulateur 34 et, de même, la durée de la période d'ouverture est commandée par ce régulateur. Dans le cas de la production d'une série d'impulsions, il est nécessaire de disposer le régulateur pour les deux périodes.
Les impulsions se succèdent tant que l'opérateur maintient l'in terrupteur 40 fermé.
On peut disposer le régulateur 34 de telle manière que les bobines 37 et 38 puissent être excitées alternativement; dans ce cas, la puissance fournie au circuit de charge com prend une série d'impulsions ayant chacune une polarité opposée à celle de l'impulsion précédente. Ce type de puissance débitée représente une sorte de courant alternatif. On a dit plus haut que lorsque la bobine 37 est excitée pour fermer les contacteurs 24 et 32, des courants de sens unique circulent de haut en bas dans les circuits primaires 16 et 18. Lorsque la bobine 37 cesse d'être excitée et que c'est la bobine 38 qui est excitée, l'opé ration est exactement l'inverse, car des cou rants de sens unique circulent maintenant de bas en haut dans les enroulements 16 et 18.
L'excitation de la bobine 38 provoque la fermeture des contacteurs 23 et 33 et, par conséquent, le circuit primaire de l'enroule- ment 16 est fermé par le tube 21 dans lequel le courant passe de l'anode à la cathode, et par le contacteur fermé 23. D'une façon ana logue, le circuit primaire de l'enroulement 18 est fermé par le contacteur 33 et le tube 31 dans lequel le courant passe de l'anode à la cathode. Lorsque la polarité de la source de courant est telle que le courant passe de L2 à L1, un chemin est établi pour permettre à ce courant de passer de bas en haut dans l'en roulement 16, le tube 21 et le contacteur 23. Lorsque la polarité de la tension de la source de courant est telle que le courant passe de L1 à L2, un chemin est établi permettant à ce courant de passer par le contacteur 33, le tube 31 et dé bas en haut dans l'enroulement 18.
La première impulsion de courant qui passe dans l'enroulement 16, engendre dans le transformateur un flux magnétique qui est augmenté par l'impulsion de courant suivante passant dans l'enroulement 18 et ayant la même polarité. Chaque impulsion de courant successive qui passe dans les enroulements a pour effet de produire un flux magnétique qui induit une impulsion de courant de sens unique dans l'enroulement secondaire, le sens de cette impulsion étant toutefois opposé à celui de l'impulsion induite par le passage de courants de sens unique de haut en bas dans les enroulements primaires. En conséquence, l'excitation alternative des bobines 37 et 38 a pour effet d'induire une série d'impulsions de sens unique dans le circuit de charge secon daire, la polarité de chaque impulsion étant opposée à celle de l'impulsion immédiatement précédente.
On obtient ainsi une sorte de cou rant alternatif de basse fréquence, comme celui qui est représenté graphiquement dans la fig. 6.
En réglant la disposition du régulateur chronométrique 34, on peut faire varier la fréquence et la grandeur des impulsions représentant la puissance débitée par le dis positif. On peut faire varier la durée du pas sage de chaque impulsion entre un minimum égal à une moitié d'une période de la fré quence de la ligne d'alimentation et une va leur maximum quelconque comprise entre les limites de puissance de ce dispositif. On peut également faire varier la durée de l'inter valle entre les impulsions de zéro à une va leur maximum quelconque.
Dans la variante représentée dans la fig. 2, des tubes à décharge du type ignitron sont employés dans les circuits primaires, et des tubes d'allumage sont employés pour com mander la conduction de ces ignitrons. Le transformateur 110 comprend un enroule ment secondaire 111 relié électriquement au moyen de conducteurs 112 et 113 à des élec trodes 114 qui sont en contact sous pression avec une pièce d'usinage 115. Les enroule ments primaires du transformateur sont dé signés par les numéros de référence 116 et 118; ils sont reliés électriquement tous deux à une source de courant alternatif mono phasé représentée par les lignes L1 et L2. Pour l'enroulement 116, le conducteur 119 est relié directement par une de ses extrémités à la ligne L1.
L'autre côté de l'enroulement est relié à L2 par un conducteur 120 dans 1e cir cuit duquel sont montés deux tubes élec triques à décharge 121 et 122 reliés en anti- parallèle. Le tube 121 est commandé par la lampe d'allumage 123, qui peut être un thy- ratron, et un thyratron analogue commande le tube 122. L'enroulement primaire 118 est relié directement à la ligne L2 par le con ducteur 127 et l'autre côté de cet enroule ment est relié électriquement à la ligne L1 par un conducteur 128. Deux tubes à dé charge 130 et 131 sont montés dans le circuit du conducteur 128.
Ainsi qu'on l'a décrit pour l'enroulement 116, les tubes sont montés en antiparallèle, la cathode de l'une étant reliée à l'anode de l'autre, et un thyratron 132 sert à commander la conduction du tube 130, un thyratron semblable 133 commandant la conduction du tube 131. Chaque tube élec trique à décharge comprend une anode 134, une cathode 135 et une électrode de com mande indiquée par 136. L'électrode de com mande 136 de chaque tube est reliée élec triquement à la cathode 137 du thyratron respectif. L'anode 138 de chaque thyratron est reliée électriquement à l'anode du tube à décharge correspondante, les circuits compre nant un fusible 139 et une résistance de limi tation 140. Les thyratrons 123 et 124 ont des grilles de commande indiquées respective ment par 141 et 142.
D'une manière analogue, les thyratrons 132 et 133 ont respectivement des grilles de commande 143 et 144.
Le fonctionnement du dispositif repré senté dans la fig. 2 est le suivant: Les tubes électriques à décharge sont rendus conduc teurs pour produire un redressement à onde entière du courant alternatif de la source de courant et sa transformation en courants de sens unique empruntés à cette source et com prenant les alternances positives et les alter nances négatives de la source de courant. Le courant de sens unique comprenant les alter nances positives est envoyé dans l'enroule ment primaire 116 et l'autre courant de sens unique comprenant les alternances négatives est envoyé dans l'enroulement primaire 118.
Ainsi qu'on l'a dit à propos de la fig. 1, les circuits primaires sont reliés électriquement à la source de courant alternatif, de manière que les courants de sens unique circulent dans le même sens dans les enroulements, ce qui fait que ces courants ont la même polarité et que l'action combinée des enroulements pro duit, pour chaque excitation, une augmenta tion du flux magnétique dans un même sens. Une force électromotrice de sens unique est, induite dans l'enroulement, secondaire 111, ce qui fait circuler une impulsion de courant. dans le circuit de charge relié électriquement à cet enroulement secondaire.
La commande des tubes à décharge est obtenue au moyen d'un circuit de commande comme celui qui est représenté dans la fig. 2 et qui consiste essentiellement pour chaque groupe de tubes 123 et 124, d'une part, 132 et 133, d'autre part, en un transformateur 1451, 1452 ayant un enroulement primaire 1461, 1462 et deux enroulements secondaires 1471, 1472 et 1481, 1.482. L'enroulement primaire 1462 est relié électriquement par des conduc teurs 150 et 151 respectivement à l'anode et, à la cathode du tube 1.31. Comme ce tube<B>131.</B> est relié électriquement à la source de cou- rant alternatif, il est clair que l'enroulement primaire 1462 est effectivement relié aux bornes de cette source de courant alternatif, de façon que celle-ci excite cet enroulement primaire.
L'enroulement primaire 1462 per met d'obtenir un point de cathode commun et à cet effet le conducteur 152 est relié élec triquement au centre de cet enroulement, ce qui donne le point de cathode commun A2. Les secondaires 1472 et 1482 sont reliés res pectivement, électriquement, aux grilles de commandes des thyratrons, l'enroulement 1472 étant relié au moyen de conducteurs 153 à la grille de commande l43 du tube 132 et l'enroulement 1482 étant relié par le conduc teur 154 à la grille de commande 144 du tube 153. Les autres extrémités des enroulements secondaires 1472 et 1482 forment les bornes de polarisation ygrille B2 et C2.
La tension induite dans les secondaires 1472 et 1482 et dans les circuits de grille reliés à ces secon daires est telle qu'elle forme une tension con traire annulant toutes les tensions pouvant se produire entre le point de cathode com mun A2, et les cathodes des thyratrons 132 et 133.
Les thyratrons 123 et 124 sont comman dés de la même manière par le transforma teur 1451 à enroulement primaire 1461 et à deux enroulements secondaires 1471 et 1481.
Le point milieu du primaire l461 donne le point de cathode commun Al, tandis que les extrémités respectives des secondaires 1471 et 1481, non reliées aux grilles des thyratrons 123 et 124 forment les bornes de polarisation grille B1 et Cl.
Ce montage et la polarisation des bornes B2, C2, d'une part, par rapport à la borne A2 et des bornes B1, C1, d'autre part, par rap port à la borne A1 sont assurés de manière que le thyratron 123 s'allume à la suite de l'allumage du thyratron 132, de sorte que les tubes 121 et 130 sont rendus conducteurs en même temps, tandis que le thyratron 124 s'allume à la suite de l'allumage du thyra- tron 133, de sorte que les tubes 122 et 131 sont rendus conducteurs en même temps. Pour maintenir les tubes non conducteurs et pour maintenir le dispositif hors d'action, les points B2 et C2 sont maintenus négatifs par rapport au point A2 et les points B1 et C1 sont également maintenus négatifs par rapport au point A1.
Pour provoquer l'allu mage des thyratrons 123 et 132 afin de ren dre les tubes 121 et 130 conducteurs, le point B2 est rendu positif par rapport au point A2 et le point C2 est maintenu négatif tandis que, à l'alternance suivante, le point B1 est rendu positif par rapport au point, A1 et le point Cl est maintenu négatif.
Le thyratron 132 s'allumera alors, au mo ment où B2 est rendu positif, rendant le tube 130 conducteur et, comme indiqué ci-dessus, le point B1 est rendu positif à l'allumage sui vant tandis que B2 redevient négatif, de sorte que le thyratron 123 s'allume aussi, pendant que le tube 121 est conducteur. Lorsque la tension de la source de courant alternatif est telle que le courant passe de L1 à L2, un che min est établi pour ce courant et passe par le conducteur 119, l'enroulement 116, le tube 12l, dans lequel le courant passe de l'anode à la cathode, et le conducteur 120.
Lorsque la tension change de sens dans la source de courant alternatif, de manière que le courant passe de L2 à L1, un chemin est établi pour ce courant et passe par le con ducteur 127, l'enroulement 118, le tube 130 dans lequel le courant passe de l'anode à la cathode, et le conducteur 128. Le courant qui passe dans les deux enroulements circule de haut en bas et les impulsions de courant suc cessives traversent les enroulements de la même manière tant que le cyle ci-dessus dé crit se prolonge.
Ce résultat est obtenu à l'aide d'un cir cuit temporisateur de commande non repré senté, qui peut être disposé de manière à régler exactement la durée du passage du courant. Pour mettre fin à ce passage, le cir cuit temporisateur rend B1 et B2 négatifs respectivement par rapport à Al et < 12.
La fig. 7 représente les diagrammes de la tension alternative d'alimentation 200, des potentiels des points B1 (courbe 202) et B2 (courbe 201), le potentiel du point B2 étant en phase avec la tension d'alimentation 200, tandis que le potentiel du point B1 est dé phasé de 180 par rapport à la tension d'ali mentation 200. Il en résulte, comme indiqué ci-dessus, que les potentiels de B1 et de B2 sont déphasés de 180 , ce qui fait que B1 est. négatif quand B2 est positif et vice versa.
La courbe 203 donne le courant circulant dans le secondaire du transformateur de sou dure, ce courant a une valeur moyenne crois sante à laquelle se superposent des ondu lations 2031, 2032 etc., de même sens, corres pondant à chaque alternance du courant d'alimentation.
Pour l'opération suivante, le point C2 est rendu positif par rapport à A2, tandis que le point CI est rendu positif par rapport à A1 après décalage d'une alternance, le potentiel étant maintenu négatif en B1 et B2. Ceci provoque l'allumage du thyratron 133, ce qui rend le tube 131 conducteur, puis après une demi-alternance, le thyratron 124 s'allume également, ce qui rend le tube 122 conduc teur. Si l'on suppose que la tension de la source de courant alternatif est telle que le courant passe de L1 à L2, on voit qu'un che min est établi pour ce courant et passe par le conducteur 128, le tube 131, dans lequel il passe de l'anode à la cathode, l'enroulement 118 et le conducteur 127.
Lorsque la tension change de sens dans la source de courant alternatif, de sorte que le courant passe main tenant de L2 à L1, un chemin est établi pour ce courant et passe par le conducteur 120, le tube 122, dans lequel il passe de l'anode à la cathode, L'enroulement 116 et le conducteur 119. Pour cette opération, les impulsions de courant traversent les enroulements pri maires de bas en haut et les impulsions se succèdent jusqu'à ce que les potentiels de C1 et C2 soient changés pour arrêter la con- duction des tubes, ce qui termine la période d'excitation des enroulements primaires. Pour chaque période d'excitation des enroulements primaires, une impulsion de courant est in duite dans le circuit secondaire ou circuit de charge.
Comme les tubes s'allument alter nativement en ce qui concerne les deux groupes, le courant traverse les enroulements primaires de haut en bas pour une excita tion, puis de bas en haut pour l'excitation suivante. Les impulsions produites dans le secondaire alternent donc en polarité et for ment une sorte de courant alternatif.
Le circuit temporisateur peut comprendre un mécanisme faisant passer le courant dans les enroulements primaires en synchronisme avec l'onde sinusoïdale du courant d'alimen tation et agissant de manière à couper les circuits primaires à la fin de la durée choisie pour les impulsions. Relativement au dispositif de commande de la fig. 3, on utilise un régulateur chronométrique électronique pour obtenir les potentiels désirés aux points A1, B1 et C1, d'une part, et A2, B2 et C2, d'autre part. Il est également possible, lors qu'on utilise des grilles de commande, de déterminer le moment de l'allumage en rela tion avec l'onde sinusoïdale de la tension d'alimentation, de manière à commander l'in tensité du courant secondaire induit et, par conséquent, son effet thermique.
A method of converting single-phase alternating current into current pulses. The invention relates to a method for converting a single-phase alternating current into current pulses, this in particular for welding and a device for implementing this method, this method and this device making it possible to supply current pulses. separate to a load such as the secondary circuit of a welding transformer.
Ordinary single-phase soldering devices which deliver a fixed number of periods of alternating current have a low power factor and require a large number of kilovolt-amperes for relatively short periods of time. It is also known that the sinusoidal shape of the wave is not the best shape for the production of high quality welds. The rise of the tip during the first cycle is so rapid that melting occurs before the metal has been heated enough between the sheet and the electrode to ensure uniform contact. There is also a production of heat for each alter nance, after which the heat decreases and can dissipate into the metal surrounding the hard solder.
Such intermittent heating requires a greater peak current value than if the weld were carried out by means of a continuously incoming current.
The present invention relates to this end to a method for converting a single-phase alternating current into current pulses, characterized in that the alternating current is rectified to obtain a one-way current comprising respectively the positive half-waves and the half-waves. negative of the alternating current source, these currents are passed in the same direction through primary windings mounted on the same iron core, the currents in the same direction thus having the same polarity and the magnetizing action of these currents produce by their passage through the primary windings an increase in the same direction of the magnetic flux and inducing a one-way electromotive force in a secondary winding inductively coupled to the primary windings.
The invention also comprises a conversion device for implementing the process according to the preceding paragraph, characterized by two primary windings mounted on the same transformer iron core, a secondary winding of which is connected to a load circuit. , each in primary bearing being electrically and inversely connected to each other, to the current source, each connecting circuit comprising at least one discharge tube to produce when these tubes are conductive, a series of current pulses of the same polarity, which causes a current to pass in one direction in each bearing, these currents thus passing through said windings in the same direction. The drawing represents, by way of example, two embodiments of the device.
FIG. 1 is a circuit diagram of a converter device with electric lamps and single-phase alternating current, comprising the characteristics of the invention.
Fig. 2 is a circuit diagram showing a variant of the electric lamp converter device constructed according to the invention.
Fig. 3 is a view showing a single phase alternating current having a usual sine wave.
Fig. 4 is a view graphically showing the power output by the positive device in the form of a single current pulse in one direction.
Fig. 5 is a view graphically showing the power output in the form of a series of one-way current pulses.
Fig. 6 is a view graphically showing the power output in the form of an alternating current, and FIG. 7 is a reproduction of an actual oscillogram of a one-way pulse generated in a device according to the invention.
We will first consider the embodiment of the invention as shown in FIG. 1. Reference numeral 10 indicates a transformer which may be called a weld transformer, since the secondary winding 11 is electrically connected by means of conductors 12 and 13 to electrodes 14 which are in contact under pressure with a. machining part 15 for the hard sou of this part. The circuit comprising the winding 11, the conductors 12 and 13, the electrodes 14 and the part 15 represents the load circuit of the sound transformer, lasts 10, and the one-way current pulses mentioned here are sent in this circuit of charge. The transformer 10 comprises two primary windings designated one by the reference number 16 and the other by the reference number 18.
The primary windings 16 and 18 are electrically connected to a source of single-phase native alternating current of the usual frequency indicated by the lines L1 and L2 and magnetizing currents are sent through the primary windings in a controlled manner. inducing in the secondary load circuit a single current pulse, a series of one-way current pulses having the same polarity, or a series of current pulses each having a polarity opposite to that of the immediately preceding pulse , to represent a kind of low frequency alternating current. Converter means make it possible to obtain these results and this assembly will now be described.
One side of the primary winding 16 is connected directly by a conductor 19 to the line L2 of the alternating current source and the other side of this primary winding is connected to the line L1 by means of a conductor 20 in which is inserted a parallel circuit comprising two tubes 21 and 22 and contactors 23 and 24 for each of the tubes. The tubes may be gas discharge tubes of the diode type each having an anode 25 and a cathode 26. These tubes are arranged such that the anode of the tube 21 is connected to the cathode of the lamp 22, the cathode of the tube. tube 21 being connected to contactor 23 of this tube, while the anode of tube 22 is connected directly to contactor 24 of this tube.
This arrangement of tubes can be called an anti-parallel connection or it can be said that the tubes are mounted inversely to each other. The primary bearing 18 is connected directly to the line L2 by a conductor 27 and the other side of this winding is electrically connected to the line L1 by a conductor 28 in which is inserted a parallel circuit comprising two electric tubes 30 and 31 and contactors 32 and. 33 respectively for these tubes. These tubes 30 and. 31 are mounted in antiparallel in the same way as those which have just been described for the primary winding 16, and it will be noted that for the rest, the primary circuits of the bearings are similar.
A sequence regulator 34 connected to lines L1 and L2 by conductors 35 and 36 comprises a coil 37 for the control contactors 24 and 32 and a second coil 38 for the control contactors 23 and 33. A switch 40 is mounted in the switch. conductor 35, so that the sequence regulator can be activated to cause the operation of the converter device.
The contactors are normally open and they thus maintain open the circuit leading to the windings 16 and 18, the device being thus inactive when the coils 37 and 38 of the sequence regulator are not energized. When the switch 40 is closed, one of the coils 37, 38 is energized. This is a function of the regulator 34, a function which only allows the excitation of one of the coils at a time, this coil ceasing to be energized after a predetermined period of time. When the coil 37 ceases to be energized, the contactors 24 and 32 close, so that the primary windings 16 and 18 are now connected to the terminals of the alternating current source by these contactors and the electric lamps 22 and 30.
When the voltage from the alternating current source has a polarity such that current flows from line L1 to line L2, a path is established for this current and includes conductor 20, contactor closed 24, lamp 22 of the line L2. The anode to the cathode, the winding 16 and the conductor 19. When the voltage of the alternating current source changes direction, so that the current passes from L2 to L1, a path is established for this current and com takes driver 27; the primary winding 18, the lamp 30 from the anode to the cathode, the closed contactor 32 and the conductor 28. As regards the passage of the current in the windings 16 and 18, it will be noted that this current flows from high below.
The voltage existing between the lines L1 and L2 changes direction periodically, so that a current pulse passes from top to bottom in the winding 16 for an alternation of the alternating current source, and a current pulse passes from top to bottom in the winding 18 for the next alternation. The action of the electric tubes is such that the current only passes when the anodes of these lamps are positive.
We will now consider FIG. 3. It can be assumed that a current has been sent in the winding 16 during the positive half-wave a and it is understood that during the negative half-wave b this current is sent in the winding 18 and so on for the period of time determined by the chronometric regulator 34. During this period, the tubes 22 and 30 perform a full wave rectification of the alternating current supplied by L1 and L2 and with which one obtains one-way currents comprising , one of the positive half-waves of the alternating current source and the other of the negative half-waves.
For winding 16, conductor 19 is connected to L2, while for winding 18, return conductor 27 is connected to L2, so that the windings are connected to the alternating current source inversely one by one. compared to each other.
The first current pulse going down in the winding 16 has the effect of generating the magnetic flux in the transformer and the intensity of this flux is increased by the action of the following current pulse going down in the winding 18. The successive current pulses which pass through the windings in the manner just described, have the effect of producing this magnetic flux, which results in the intensity of this flux increasing without stopping, inducing a pulse one-way current in the winding condaire. The use of tubes is necessary for the intensity of the magnetic flux to increase continuously.
These tubes rectify the alternating current of the current source and provide a current of one direction and of the same polarity to each in primary bearing, because as was said above, the currents flow through the two windings in the same direction. . In this way, each magnetizing current pulse passes through its primary winding in a direction such that the magnetic flux increases and a one-way current pulse which can be used there for soldering is induced into the magnet. secondary winding.
A series of such pulses can be arranged to be induced in the secondary load circuit, as shown schematically in fig. 3, by arranging the sequence regulator 34 such that the coil 37 is energized for a period of time T1 to T2, then energized for a second period of time T3 to T4 and so on, this operation being repeated until to achieve the desired number of one-way current pulses. The circuit closing period is determined by the arrangement of regulator 34 and, likewise, the duration of the opening period is controlled by this regulator. In the case of producing a series of pulses, it is necessary to arrange the regulator for both periods.
The pulses follow one another as long as the operator keeps the switch 40 closed.
The regulator 34 can be arranged such that the coils 37 and 38 can be energized alternately; in this case, the power supplied to the load circuit com takes a series of pulses each having a polarity opposite to that of the previous pulse. This type of power output represents a kind of alternating current. It was said above that when coil 37 is energized to close contactors 24 and 32, one-way currents flow from top to bottom in primary circuits 16 and 18. When coil 37 ceases to be energized and c When coil 38 is energized, the operation is exactly the reverse, as one-way currents are now flowing from bottom to top in windings 16 and 18.
The energization of the coil 38 causes the closing of the contactors 23 and 33 and, consequently, the primary circuit of the winding 16 is closed by the tube 21 in which the current passes from the anode to the cathode, and by the closed contactor 23. In a similar way, the primary circuit of the winding 18 is closed by the contactor 33 and the tube 31 in which the current passes from the anode to the cathode. When the polarity of the current source is such that the current flows from L2 to L1, a path is established to allow this current to flow from the bottom to the top through the bearing 16, the tube 21 and the contactor 23. When the polarity of the voltage of the current source is such that the current passes from L1 to L2, a path is established allowing this current to pass through the contactor 33, the tube 31 and down to the top in the winding 18.
The first current pulse which passes through the winding 16, generates in the transformer a magnetic flux which is increased by the next current pulse passing through the winding 18 and having the same polarity. Each successive current pulse which passes through the windings has the effect of producing a magnetic flux which induces a one-way current pulse in the secondary winding, the direction of this pulse being, however, opposite to that of the pulse induced by the passage of one-way currents from top to bottom in the primary windings. As a result, the alternating energization of coils 37 and 38 has the effect of inducing a series of one-way pulses in the secondary charging circuit, the polarity of each pulse being opposite to that of the immediately preceding pulse.
A sort of low frequency alternating current is thus obtained, such as that which is represented graphically in fig. 6.
By adjusting the arrangement of the chronometric regulator 34, it is possible to vary the frequency and the magnitude of the pulses representing the power delivered by the positive device. It is possible to vary the duration of the wise step of each pulse between a minimum equal to one half of a period of the frequency of the supply line and any value of their maximum between the power limits of this device. The duration of the interval between the pulses can also be varied from zero to any maximum value.
In the variant shown in FIG. 2, ignitron type discharge tubes are used in the primary circuits, and ignition tubes are used to control the conduction of these ignitrons. The transformer 110 comprises a secondary winding 111 electrically connected by means of conductors 112 and 113 to electrodes 114 which are in contact under pressure with a workpiece 115. The primary windings of the transformer are designated by the numbers of reference 116 and 118; they are both electrically connected to a single phase alternating current source represented by lines L1 and L2. For the winding 116, the conductor 119 is connected directly by one of its ends to the line L1.
The other side of the winding is connected to L2 by a conductor 120 in the circuit of which are mounted two electric discharge tubes 121 and 122 connected in anti-parallel. Tube 121 is driven by ignition lamp 123, which may be a thyratron, and a similar thyratron drives tube 122. Primary winding 118 is connected directly to line L2 through conductor 127 and lead. other side of this winding is electrically connected to line L1 by a conductor 128. Two discharge tubes 130 and 131 are mounted in the circuit of conductor 128.
As has been described for coil 116, the tubes are mounted in antiparallel, the cathode of one being connected to the anode of the other, and a thyratron 132 is used to control the conduction of tube 130. , a similar thyratron 133 controlling the conduction of the tube 131. Each electric discharge tube includes an anode 134, a cathode 135 and a control electrode indicated by 136. The control electrode 136 of each tube is electrically connected. at cathode 137 of the respective thyratron. The anode 138 of each thyratron is electrically connected to the anode of the corresponding discharge tube, the circuits comprising a fuse 139 and a limiting resistor 140. The thyratrons 123 and 124 have control gates indicated respectively by 141 and 142.
Similarly, thyratrons 132 and 133 have control gates 143 and 144 respectively.
The operation of the device shown in fig. 2 is the following: The electric discharge tubes are made conductive to produce a full wave rectification of the alternating current of the current source and its transformation into one-way currents borrowed from this source and comprising the positive half-waves and the alternations. negative nances of the current source. The one-way current including the positive alternations is sent to the primary winding 116 and the other one-way current including the negative alternations is sent to the primary winding 118.
As has been said in connection with FIG. 1, the primary circuits are electrically connected to the alternating current source, so that the one-way currents flow in the same direction in the windings, so that these currents have the same polarity and the combined action of the windings produces, for each excitation, an increase in magnetic flux in the same direction. A one-way electromotive force is induced in the winding secondary 111, which causes a current pulse to flow. in the load circuit electrically connected to this secondary winding.
The control of the discharge tubes is obtained by means of a control circuit like that shown in fig. 2 and which essentially consists for each group of tubes 123 and 124, on the one hand, 132 and 133, on the other hand, of a transformer 1451, 1452 having a primary winding 1461, 1462 and two secondary windings 1471, 1472 and 1481 , 1.482. The primary winding 1462 is electrically connected by conductors 150 and 151 respectively to the anode and to the cathode of the tube 1.31. As this tube <B> 131. </B> is electrically connected to the source of alternating current, it is clear that the primary winding 1462 is effectively connected to the terminals of this source of alternating current, so that it- ci excites this primary winding.
The primary winding 1462 makes it possible to obtain a common cathode point and for this purpose the conductor 152 is electrically connected to the center of this winding, which gives the common cathode point A2. The secondaries 1472 and 1482 are respectively electrically connected to the control gates of the thyratrons, the winding 1472 being connected by means of conductors 153 to the control grid 143 of the tube 132 and the winding 1482 being connected by the conductor. 154 to the control grid 144 of the tube 153. The other ends of the secondary windings 1472 and 1482 form the ygrid bias terminals B2 and C2.
The voltage induced in the secondaries 1472 and 1482 and in the gate circuits connected to these secondaries is such that it forms a contrary voltage canceling all the voltages which may occur between the common cathode point A2, and the cathodes of the thyratrons 132 and 133.
Thyratrons 123 and 124 are controlled in the same way by transformer 1451 with primary winding 1461 and two secondary windings 1471 and 1481.
The midpoint of primary 1461 gives the common cathode point A1, while the respective ends of secondaries 1471 and 1481, not connected to the gates of thyratrons 123 and 124, form the gate bias terminals B1 and C1.
This assembly and the polarization of the terminals B2, C2, on the one hand, with respect to the terminal A2 and of the terminals B1, C1, on the other hand, with respect to the terminal A1 are ensured so that the thyratron 123 s 'turns on following the ignition of thyratron 132, so that the tubes 121 and 130 are made conductive at the same time, while the thyratron 124 turns on following the ignition of thyratron 133, of so that the tubes 122 and 131 are made conductive at the same time. To maintain the non-conductive tubes and to keep the device out of action, points B2 and C2 are kept negative with respect to point A2 and points B1 and C1 are also kept negative with respect to point A1.
To cause the ignition of thyratrons 123 and 132 in order to make the tubes 121 and 130 conductors, point B2 is made positive with respect to point A2 and point C2 is kept negative while, at the next alternation, the point B1 is made positive with respect to point, A1 and point Cl is kept negative.
The thyratron 132 will then ignite, at the moment when B2 is made positive, making the tube 130 conductive and, as indicated above, point B1 is made positive at the next ignition while B2 becomes negative again, so that thyratron 123 also turns on, while tube 121 is conducting. When the voltage of the alternating current source is such that the current passes from L1 to L2, a path is established for this current and passes through the conductor 119, the winding 116, the tube 12l, in which the current flows from the anode to the cathode, and the conductor 120.
When the voltage changes direction in the alternating current source, so that the current passes from L2 to L1, a path is established for this current and passes through the conductor 127, the winding 118, the tube 130 in which the current flows from the anode to the cathode, and the conductor 128. The current which passes through the two windings flows from top to bottom and the successive current pulses pass through the windings in the same way as long as the above cycle. crit is prolonged.
This result is obtained with the aid of a control timer circuit, not shown, which can be arranged so as to precisely adjust the duration of the current flow. To end this passage, the timer circuit makes B1 and B2 negative respectively with respect to Al and <12.
Fig. 7 represents the diagrams of the AC supply voltage 200, of the potentials of points B1 (curve 202) and B2 (curve 201), the potential of point B2 being in phase with the supply voltage 200, while the potential of point B1 is phase-shifted by 180 with respect to the supply voltage 200. As a result, as indicated above, the potentials of B1 and B2 are phase-shifted by 180, so that B1 is. negative when B2 is positive and vice versa.
Curve 203 gives the current flowing in the secondary of the solder transformer, this current has an increasing average value on which are superimposed ripples 2031, 2032 etc., in the same direction, corresponding to each alternation of the current of food.
For the following operation, point C2 is made positive with respect to A2, while point CI is made positive with respect to A1 after shifting by one half-wave, the potential being kept negative at B1 and B2. This causes the thyratron 133 to ignite, which makes the tube 131 conductive, then after a half-wave, the thyratron 124 also ignites, which makes the tube 122 conductive. If we assume that the voltage of the alternating current source is such that the current passes from L1 to L2, we see that a lead is established for this current and passes through the conductor 128, the tube 131, in which it passes from the anode to the cathode, the winding 118 and the conductor 127.
When the voltage changes direction in the alternating current source, so that the current now passes from L2 to L1, a path is established for this current and passes through the conductor 120, the tube 122, in which it passes from l The anode to the cathode, the winding 116 and the conductor 119. For this operation, the current pulses pass through the primary windings from bottom to top and the pulses follow one another until the potentials of C1 and C2 are changed. to stop the conduction of the tubes, which ends the period of excitation of the primary windings. For each period of excitation of the primary windings, a current pulse is induced in the secondary circuit or load circuit.
As the tubes light up alternately with respect to the two groups, current flows through the primary windings from top to bottom for one excitation, then from bottom to top for the next excitation. The pulses produced in the secondary therefore alternate in polarity and form a kind of alternating current.
The timer circuit may include a mechanism for passing current through the primary windings in synchronism with the sine wave of the supply current and acting to shut off the primary circuits at the end of the selected pulse duration. With respect to the control device of FIG. 3, an electronic chronometric regulator is used to obtain the desired potentials at points A1, B1 and C1, on the one hand, and A2, B2 and C2, on the other hand. It is also possible, when using control gates, to determine the moment of ignition in relation to the sinusoidal wave of the supply voltage, so as to control the intensity of the induced secondary current. and, therefore, its thermal effect.