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"Procédé et appareil permettant d'obtenir des impulsions de courant de courte durée dans une installation de soudure branchée sur une source de courant continu ou alternatif".
La présente invention a pour objet un procédé et un ap- pareil permettant d'obtenir des impulsions de courant de courte durée dans une installation de soudure branchée sur une source de courant continu ou alternatif.
D'après la présente invention,on ferme le circuit du courant de soudure en actionnant un interrupteur disposé dans le circuit principal contenant l'appareil de soudure ou son transformateur et on annule complètement ou presque complète- ment le courant dans l'appareil de soudure en fermant au moyen d'un second interrupteur un circuit de court-circuitage monté en parallèle avec l'appareil de soudure, tandis que peu avant ou peu après la fermeture du second interrupteur, ou en même temps qu'on le ferme, on met en action des moyens
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permettant de réduire ou d'annuler le courant de court-cir- cuit qui se produit,puis on ouvre à nouveau l'interrupteur principal et l'interrupteur de court-circuit et on met de nouveau hors service les moyens servant à réduire ou à an- nuler le courant de court-circuit.Pour l'exécution des cor- dons de soudure,
ou d'une succession de points de soudure, les manoeuvres précitées se renouvellent périodiquement.
La réduction ou la suppression du court-circuit peut s'effectuer de diverses façons. On peut,par exemple,peu avant ou peu après l'établissement du court-circuit,ou en même temps qu'on établit ce court-circuit,insérer une résis- tance dans la ligne allant de l'emplacement du court-circuit à la source de courant.Quand on fait fonctionner l'installa- tion de soudure avec du courant alternatif,il est avantageux d'utiliser comme résistance une bobine de self.
Le procédé objet de la présente invention peut être appliqué en particulier à une installation de soudure élec- trique par résistance comportant un transformateur de sou- dure branché directement sur le réseau.
Mais cette invention peut également être utilisée avec avantage dans les installations de soudure électrique par résistance comportant un groupe de machines propre,constitué par exemple par un moteur d'entraînement .une excitatrice, une génératrice de soudure et un transformateur de soudure.
Lorsqu'on fait fonctionner l'installation de soudure avec des génératrices de courant continu ou alternatif,il est quelquefois avantageux,afin d'éviter des pertes, de pro- céder à la réduction ou à la suppression du courant de court- circuit en diminuant ou en annulant complètement la tension aux bornes de la génératrice fournissant le courant,par -exemple en diminuant ou en coupant l'excitation de cette gé- nératrice,ou celle de son excitatrice dans le cas où on
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prévoit une telle machins d'excitation. Pour réduire la durée de chute de l'intensité, on peut aussi inverser la polarité de l'excitatrice ou de l'excitation de la généra- trice de soudure.
Dans une installation de soudure fonctionnant avec des génératrices de courant continu ou alternatif, on peut auti- liser d'autre part le courant de court-circuit qui prend nais- sance du fait du court-circuitage de l'appareil de soudure, pour désexciter la génératrice de soudure. Dans ce cas éga- lement, il se produit une diminution ou une suppression du courant de court-circuit.
La désexcitation peut dans ce cas être assurée soit dans la génératrice de soudure même, soit dans son excitatrice ou dans l'excitatrice auxiliaire de cette dernière, lors- qu'on prévoit de telles machines d'excitation.
Selon une forme d'exécution de la présente invention qu'on utilise de préférence, la mise en et hors circuit des interrupteurs et des résistances ou selfs s'effectue au moyen d'appareils de commande automatiques qui fonctionnent en fonction les uns des autres. Pour la commande, on peut uti- liser des appareils de manoeuvre connus, comme des contrô- leurs, interrupteurs, relais, etc....
Tant dans les installations de soudure comportant un transformateur pour le branchement direct sur le réseau, que dans les installations fonctionnant avec une génératrice de courant continu ou alternatif, on peut utiliser comme in- terrupteurs, dans le circuit principal ainsi que dans le circuit de court-circuitage de l'appareil de soudure, un ou plusieurs tubes ou récipients à décharge que l'on commande en fonction les uns des autres au moyen d'organes de manoeu- vre, comme les contrôleurs. Il est avantageux d'utiliser comme récipients à décharge des appareils munis d'un'disposi- tif d'allumage ou de grilles. Les contrôleurs de commande
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peuvent en pareil cas commander le dispositif d'allumage ou les grilles.
L'utilisation de récipients à décharge, par exemple à atmosphère de vapeur, présente l'avantage qu'on augmente considérablement la durée de vie de l'ensemble de l'installation, par comparaison avec les installations qui ne fonctionnent qu'avec des interrupteurs mécaniques.
Dans toutes les formes d'exécution de la présente inven- tion dans lesquelles on se sert d'un transformateur, ml est avantageux d'effectuer les manoeuvres qui hont nécessaires à la mise en oeuvre du procédé de la présente invention, dans le circuit primaire du transformateur.
Pour la mise en oeuvre du procédé de la présente inven- tion, il est avantageux d'utiliser en particulier un dispo- sitif dans lequel un transformateur de soudure, comportant un interrupteur dans le circuit primaire, et en parallèle avec lequel est montée une ligne de court-circuitage comportant un interrupteur de court-circuitage, est branché aux bornes d'une génératrice de courant alternatif, par exemple d'une génératrice de fréquence moyenne ou a haute fréquence, qui est accouplée mécaniquement à l'excitatrice de la génératri- ce, et à un moteur d'entraînement.
Pour le réglage de l'ex- citation de l'excitatrice de la génératrice le circuit peut être fermé par un interrupteur, et qui peut, le cas échéant, être inversée au moyen d'un inverseur, on dispose une résistance variable, tandis que l'excitation de la géné- ratrice de courant alternatif, dont le circuit peut être fermé par un autre interrupteur et être inversé, le cas éché- ant, par un inverseur, est également réglable au moyen d'une résistance.
Suivant une autre forme d'exécution de la présente in- vention, on dispose dans la génératrice de soudure, ou dans son excitatrice, un enroulement de désexcitation alimenté par le courant de court-circuit par l'intermédiaire d'un transformateur ou d'un shunt ou d'un redresseur. Le cas
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échéant, l'enroulement d'excitation et l'enroulement de désexcitation peuvent être remplacés par un enroulement uni- que qu'on commute alternativement.
Un tel dispositif peut en outre comporter dans le cir- cuit primaire du transformateur de soudure, dans le circuit de court-circuitage et dans le circuit d'excitation, des com- mutateurs tournants ou contrôleurs entraînés en synchronisme avec la génératrice de soudure par un arbre commun.
Dans une forme d'exécution particulière de l'invention on prévoit deux contrôleurs dans le circuit d'excitation de la génératrice; ces deux contrôleurs sont montés en série et entraînés par un arbre commun ou par l'arbre de la machi- ne, l'un de ces contrôleurs étant relié à l'arbre de commande commun, par l'intermédiaire d'un jeu d'engrenages de réglage par un plateau de commande fixe muni d'un balai de contact mobile.
Lorsqu'on utilise des génératrices comme source de cou- rant, ce sont en particulier les génératrices à haute ou moyenne fréquence qui conviennent pour la mise en oeuvre de la présente invention, c'est-à-dire des génératrices dont la fréquence est supérieure à la fréquence normale, de 50 ou de 60 périodes, des réseaux. On peut utiliser avec avan- tage des génératrices d'une fréquence de plus de 100 pério- des, mais souvent il est souhaitable d'utiliser des génératri- ces dont la fréquence est supérieure à 200 périodes et égale à 2000 périodes et davantage. Dans certains cas spéciaux on peut même porter la fréquence des génératrices jusqu'.
100.000 périodes. La fréquence des génératrices dépend en- tre autres de la brièveté désirée pour les temps de soudure ou de commande, et la fréquence doit être d'autant plus éle- vée que les temps de soudure doivent être plus courts.
Pour beaucoup d'applications de la soudure, par exemple pour la soudure d'un métal léger comme l'aluminium, il
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faut des temps de soudure très courts quand on veut obtenir une soudure propre et solide, sans altération du métal sou- dé, et un bon rendement, Dans ces cas, il faut des temps de soudure d'un dixième de seconde et même d'un centième à un millième de seconde, que permet d'atteindre l'application du procédé et de l'appareil qui font l'objet de la présente in- vention, en particulier avec utilisation de génératrices haute et moyenne fréquence.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle ma- nière l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 est un schéma de montage pour le branchement direct de l'appareil de soudure sur un réseau à courant continu ou alternatif.
La fig. 2 est un schéma pour le branchement direct de l'appareil de soudure sur une génératrice à courant continu.
La fig. S est un schéma pour le branchement direct de l'appareil de soudure sur une génératrice ou une machine à courant alternatif.
La fig. 4 représente schématiquement le montage d'une installation de soudure électrique par résistance, comportant un transformateur de soudure branché directement sur le ré- seau.
Les fig. 5 et 6 représentent schématiquement le montage d'une installation de soudure électrique par résistance,com- portant un groupe de machines propre.
Les fig. 7 et 8 représentent des schémas de montage d'une installation de soudure électrique par résistance comportant un groupe individuel de machines, dans laquelle on réduit ou on @ supprime le courant de court-circuit en désexcitant la génératrice.
La f ig. 9 est un autre schéma d'une installation de soudure comportant un groupe individuel de machines, dans
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laquelle on utilise, pour la commande, des récipients à décharge.
Sur la fig. 1, 1 désigne l'appareil de soudure alimenté directement par le réseau 2. Dans le circuit principal se trouve un interrupteur 3, et en parallèle avec l'appareil de soudure 1 un interrupteur 4. Pour produire des impulsions d'intensité de courte durée sur l'appareil de soudure 1, on ferme l'interrupteur 3 et ensuite, après le temps voulu, l'interrupteur 4, pour court-circuiter l'appareil de soudure 1. Pour limiter le courant de court-circuit qui prend nais- sance dans le circuit principal, il est prévu une résistance peu 5 dans le circuit principal 3.
Peu avant ou/après la. ferme- ture de l'interrupteur 4, ou en même temps que cette ferme- ture, on insère une résistance 6, de préférence régla- ble, dans la ligne allant de l'emplacement du court-circuit au réseau , Ensuite, on rouvre l'interrupteur principal 3 et l'interrupteur 4 de court-circuit , et on déclenche à nouveau la résistance 6.
Lorsqu'on branche l'installation de soudure sur un ré- seau à courant continu, on utilise principalement des résis- tances ohmiques . Pour le branchement sur un réseau de cou- rant alternatif, on remplace la résistance 5 par une bobihe de self, et la résistance 6 par une bobine de self réglable de préférence.
L'avantage du procédé de la présente invention consiste principalement en ce qu'on peut le commander avec une très grande précision, et en ce qu'il présente encore l'avantage qu'il ne faut pas déclencher l'appareil de soudure 1 sous la pleine charge. De ce fait, la commande devient sensible- ment plus facile, on évite surtout la formation d'un arc sur les interrupteurs, en particulier lorsque les courants sont d'une intensité relativement élevée, et on obtient avec des interrupteurs relativement simples une grande vitesse et une
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grande fréquence de manoeuvre.
La fig. 2 représente un schéma pour le branchement de l'appareil de soudure sur une génératrice de courant conti- nu, 3 désignant de nouveau l'interrupteur principal, 4 l'interrupteur de court-circuitage et 1 l'appareél de soudu- re. 7 désigne une résistance de protection, tandis que 8 désigne une génératrice à courant continu, 9 l'enroulement d'excitaticn de cette génératrice, et 10 une résistance ré- glable pour l'excitation de la génératrice .
On assure dans ce cas la commande en fermant d'abord l'interrupteur 3, et ensuite, après l'intervalle de temps voulu, l'interrupteur 4 de court-circuitage, tandis que peu auparavant , ou en même temps, ou ultérieurement, on insère la résistance 10 dans le circuit d'excitation de la génératrice à courant continu et on rouvre ensuite les interrupteurs 3 et 4 et enfin on déclenche de nouveau la résistance 10 de l'excita- tion.
Cette forme d'exécution de la présente invention con- vient en particulier pour les génératrices shunt à courant contiru dans lesquelles la tension aux bornes et l'intensité s'annulent pratiquement en cas de court-circuit .
Sur la fig. 3, 5 désigne de nouveau l'interrupteur principal, 4 l'interrupteur de court-circuitage et 1 l'ap- pareil de soudure, tandis que 11 désigne une self de protec- tion , 12 la génératrice de courant alternatif, 13 son enrou- lement d'excitation, 14 une résistance réglable dans le cir- cuit d'excitation, et 15 u le réseau à courant continu. Dans ce cas également, on ferme d'abord l'interrupteur principal
3, et ensuite l'interrupteur 4 de court-circuitage. Peu aupavarant , ou en même temps, ou peu après, on insère la résistance 14 dans le circuit de l'excitation de la machine, et ensuite on rouvre les interrupteurs 3 et 4 et on déclen- che à nouveau la résistance 14 de l'enroulement d'excitation
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13, de sorte qu'on peut effectuer une nouvelle manoeuvre.
La fig. 4 représente le schéma d'une installation de soudure électrique par résistance, comportant un transfor- mateur de soudure qui doit être branché directement sur le réseau . 3 désigne de nouveau l'interrupteur principal et 4 l'interrupteur de court-circuitage , tandis que 16 désigne le transformateur, 17 les électrodes à l'emplacement de la soudure, 18 une self de protection fixe servant à limiter le courant de court-circuit, et 19 une self réglable. 20 désigne le réseau à courant alternatif. Dans ce cas égale- ment, en ferge d'abord l'interrupteur principal 3 de façon à faire passer le courant dans le transformateur de soudure 16 et par conséquent dans les électrodes de soudure 17.
Après que s'est écoulé le temps de soudure voulu, on ferme l'in- terrupteur 4 de court-circuiage et en même temps, ou.peu\ auparavant, ou ensuite, on enclenche la self 19. Ensuite, on ouvre à nouveau les interrupteurs 3 et 4, on déclenche à nouveau la self 19, et l'opération peut recomraencer.
Ce procédé présente pour la soudure électrique principa- lement l'avantage qu'il n'est pas nécessaire d'ouvrir aucun interrupteur dans lequel passe un courant fort, et qu'on peut obtenir des temps de soudure précis.
La fig. 5 représente un schéma d'une installation de soudure électrique par résistance, comportant un groupe indi- viduel de machines. S désigne de nouveau l'interrupteur prin- cipal,4 l'interrupteur de court-circuitage,16 le transforma- teur de soudure qui comporte normalement un noyau de fer, 17 les électrodes à l'emplacement de la soudure,21 une self de protection fixe, 22 la génératrice de soudure,par exemple une génératrice à haute ± fréquence,comportant l'enroulement d'excitation 23.
24 désigne une résistance réglable dans le circuit d'excitation,26 l'excitatrice,27 l'enroulement d'exci- tation de l'excitatrice,28 une résistance réglable dans le
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circuit d'excitation de l'excitatrice 26, et 31 un interrup- teur dans le circuit d'excitation. 29 désigne le moteur d'en- traînement, 30 l'arbre de commande commun pour l'excitatrice 26 et la génératrice de soudure 22.
Pour produire de courtes impulsions de courant à l'en- droit de la soudure, on procède avec cet appareil de la manière suivante : on commence par fermer l'interrupteur 31 pour enclencher l'excitation de l'excitatrice, ensuite on ferme l'interrupteur 25 pour l'excitation de la généra- trice de soudure 22, et ensuite l'interrupteur principal 3 dans le circuit primaire du transformateur, et après le temps de soudure voulu on ferme l'interrupteur 4 de court- circuitage, et peu auparavant, en même temps ou peu après on déclenche l'enroulement d'excitation 23 de la génératrice de soudure 22, soit directement par l'ouverture de l'inter- rupteur 25, soit indirectement par l'ouverture de l'interrup- teur 31.
Dans le circuit d'excitation de l'excitatrice et dans celui de la génératrice de soudure, on peut monter en outre un inverseur pour chacun de ces circuits. La fig. 6 représen- te à titre d'exemple le montage d'un tel inverseur. 32 dési- gne l'inverseur, 23 l'enroulement d'excitation de la généra- trice de soudure, et 25 l'interrupteur de déclenchement de l'excitation de la génératrice de soudure . 24 désigne la résistance de réglage, 26 l'excitatrice, 27 l'enroulement d'excitation de l'excitatrice 26, 28 une résistance réglable et 31 un interrupteur .
La commande des différents interrupteurs 3, 4 , 25 ou 31, ou de l'inverseur 32 en fonction les uns des autres et dans l'ordre de succession dans le temps peut s'effectuer au moyen d'organes d'accouplement mécaniques ou électriques ou par des commutateurs temporisés d'un type connu .
La fig. 7 représente le schéma d'une installation de
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soudure électrique par résistance, comportant un groupe de machines individuel. 3 désigne l'interrupteur principal , 4 l'interrupteur da court-circumtage, 16 le transfarmateur de soudure muni, d'une façon normale, d'un noyau de fer, 17 les électrodes à l'emplacement de la soudure, 21 une self de protection fixe, 22 la génératrice de soudure, par exem- ple une génératrice à haute fréquence dont l'enroulement d'excitation est désigné par 23, et 24 une résistance régla- ble dans le circuit d'excitation de la génératrice de soudu- re 22. 25 désigne un interrupteur dans le circuit d'excita- tion, 26 l'excitatrice, 27 l'enroulement d'excitation de l'excitatrice , 28 une résistance réglable dans l'excitation de l'excitatrice 26, et 31 un interrupteur dans le circuit d'excitation.
29 désigne le moteur d'entraînement, 30 un ar- bre d'entraînement commun pour l'excitatrice 26 et la géné- ratrice de soudure 22. D'après la présente invention, on insère dans le circuit de court-circuitage contenant l'inter- hupteur 4 un transformateur 33 qui assure par l'intermédiaire d'un redresseur, et de préférence d'un redresseur sec 34, la liaison avec l'enroulement de désexcitation 35 de l'excitatri- ce 26. Au lieu du transformateur 33, on peut aussi utiliser un shunt.
Le cas échéant, l'enroulement de désexcitation 35 et l'enroulement d'excitation 27 de l'excitatrice 26 peuvent aussi être réunis en un seul enroulement qu'on branche alors, au moyen d'un inverseur, altetnativement sur le redresseur 34 et dans le circuit d'excitation.
Quand l'interrupteur 4 est fermé ainsi que l'interrup- teur 3 du circuit principal et lorsque l'interrupteur 31 est ouvert dans le circuit d'excitation, il se produit une désexcitation très rapide de l'excitatrice. Par cette mesure, on peut réduire considérablement la durée des manoeuvres,de telle sorte qu'on peut obtenir par ce moyen une plus grande
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vitesse de soudure.
La fig. 8 représente également d'une façon schématique une installation de soudure conforme à la présente inven- tion. Sur cette figure sont également représentés antre au- tres les différents organes de manoeuvre et de réglage. Sur la fig. 8, 36 désigne la génératrice de soudure entraînée par un moteur de commande 37 alimenté par le réseau . 38 désigne l'excitatrice de la génératrice de soudure, qui ali- mente l'excitation 39 de cette génératrice par l'intermédiai- te d'une résistance réglable 40. Le moteur d'entraînement,la génératrice de soudure et l'excitatrice peuvent être dispo- sés sur un arbre commun 41. 42 désigne l'excitation de l'ex- citatrice qui est alimentée par l'intermédiaire d'un trans- formateur 43 branché sur le réseau et d'un redresseur 44.
45 et 46 désignent deux contrôleurs montés en série dans le circuit d'excitation de l'excitatrice, parmi lesquels le contrôleur 46 est muni d'un balai mobile 47 pour le réglage de la durée de l'excitation ou des intervalles de travail entre les points de soudure. Dans la position dans laquelle le balai 47 est représenté sur le dessin et lorsque la vi- tesse des disques 45 et 46 est la même, l'excitation est assu- rée et l'énergie de soudure est transformée à chaque révolu- tion de l'arbre 48. Lorsque la vitesse de rotation du disque de commande 46 est moitié moindre et lorsqu'on déplace le balai 47 de 90 ,on débite par contre de l'énergie par exem- ple tous les deux tours de l'arbre 48. L'interrupteur 45 est alors entraîné par un arbre 48 qui tourne de préférence en synchronisme avec la génératrice de soudure.
Le contrôleur 46 est entraîné par l'arbre 48, de préférence par une trans- mission à engrenages réglable 49. Au lieu des contrôleurs,on peut aussi utiliser d'autres organes de commande, comme des contacteurs, des interrupteurs à came ou des appareils ana- logues. r
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Le transformateur de soudure 50 comportant les bornes 51 pour les électrodes est branché sur la génératrice de soudure 36. Dans le circuit primaire du transformateur de soudure est monté le contrôleur 52 qui est également dispo- sé sur l'axe d'entraînement 48. 53 désigne la ligna de court-circuitage qui est en parallèle avec le transformateur de soudure 50. La ligne 53 pourrait aussi être branchée di- rectement sur les bornes de la génératrice. 54 désigne le contrôleur de court-circuitage qui est également monté sur l'arbre de commande 48.
Avec cette disposition,les in- terrupteurs 45, 52 et 54 travaillent en fonction les uns des autres et d'une façon aisément réglable. D'autre part, on peut placer les instants de l'enclenchement de façon que les courants alternatifssoient commandés à peu près au mo- ment du passage par zéro. Dans la ligne de court-circuitage 53 est inséré un shunt ou un transformateur 55 qui alimente par l'intermédiaire d'un redresseur, et de préférence d'un redresseur sec 56, l'enroulement 57 de désexcitation de l'excitatrice 38. On exécute le transformateur 55 de préfé- renoe de façon que son noyau de fer soit fortement sursaturé par le courant de court-circuit de la génératrice.
On obtient par ce moyen que, jusqu'aux faibles valeurs du courant de court-circuit, il existe aux bornes de l'enroulement de désex- citation une tension relativement grande et que l'inductance du transformateur reste si faible en cas de court-circuit qu'un reste de tension peu important subsiste aux bornes du transformateur de soudure .
L'appareil fonctionne alors de la manière suivante.
On ferme le circuit primaire du transformateur de soudure 50 au moyen du contrôleur 52 après qu'au préalable l'enroule- ment d'excitation 42 a été branché par les interrupteurs 45 et 47. Peu avant la fin du temps de soudure, et immédiate- ment avant le court-circuitage, on sépare l'enroulement d'ex- citatiçn 42 par exemple du réseau par l'interrupteur 45,
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et ensuite en ferme par le contrôleur 54 la ligne de court- circuit 53 qui est en parallèle avec le primaire du trans- formateur de soudure. A cet instant, il règne aux bornes de l'enroulement de désexcitation 54 une tension qui est produite par le transformateur 55 et le redresseur 56 et qui fait disparaître très rapidement le champ d'excitation.
De cette façon on peut désexciter très rapidement tout le ré- seau de la machine, sans qu'il y ait à couper des puissances appréciables. Ce dispositif a donc pour effet, dans le cas du court-circuit, de désexciter l'excitatrice extrêmement vite, de sorte quhon peut augmenter fortement la vitesse de soudure . On met ainsi à profit d'une façon avantageuse le courant de court-circuit de la génératrice de soudure.
L'enroulement d'excitation 42 peut aussi constituer en même temps l'enroulement de désexcitation lorsqu'on branche alternativement sur l'enroulement d'excitation le redresseur 44 ou le redresseur 56. Par ce moyen, on peut supprimer l'enroulement de désexcitation 57.
Lorsque c'est nécessaire, on peut également munir l'excitatrice d'une excitatrice auxiliaire. L'enroulement de désexcitation peut être disposé aussi bien dans la géné- ratrice de soudure que dans l'excitatrice ou encore dans l'excitatrice auxiliaire.
La fig. 9 représente un schéma analogue à celui de la fig. 8. 37 désigne le moteur de commande, 38 l'excitatilce, 36 la génératrice, par exemple une génératrice de fréquence moyenne ou à haute fréquence, et dont la fréquence est com- prise à peu près entre 60 et 10000 périodes , 50 désigne le transformateur de soudure avec les bornes 51, tandis que 55 est un transformateur dans le circuit de court-circuitage.
52 désigne un contrôleur qui commande un récipient ou tube à décharge 58, disposé dans le circuit primaire du transfor- mateur de soudure, au moyen d'un dispositif d'allumage qui
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se compose des électrodes d'allumage 58a, d'un transforma- teur d'allumage 59 et d'un condensateur nécessaire au régla- ge de la phase. 54 désigne un contrôleur qui commande un appareil de décharge 61 disposé dans le circuit de court- circuitage du transformateur de soudure 50, au moyen d'un dispositif d'allumage semblable constitué par les électrodes d'allumage 61a, le transformateur d'allumage 62 et le condensateur 63.
42 désigne de nouveau l'enroulement d'excitation de l'excitatrice 38, tandis que 44 désigne le redresseur, par exemple un redresseur sec, et 43 le transformateur branché sur le réseau et à l'aide auquel on alimente l'enroulement d'excitation 42. 45 et 46 désignent de nouveau deux contr8- leurs montés en série dans le circuit d'excitation de l'excitatrice 38, et parmi lesquels l'interrupteur 46 est muni d'un balai mobile 47 pour le réglage de la durée d'ex- citation au des intervalles de repos entre les points de soudure. 48 désigne l'arbre commun sur lequel sont disposés les interrupteurs 52, 54 et 45 et auquel l'interrupteur 46 est relié par l'intermédiaire d'une transmission 49. L'en- roulement de désexcitation est désigné par 57 et est ali men- té, d'une façon analogue à la forme d'exécution de la fig.
8, par l'intermédiaire du redresseur 56 branché sur le transformateur 55. Le fonctionnement de l'installation de la fig. 9 est semblable, en ce qui concerne celui des in- terrupteurs 45, 46, etc., à celui de la forme d'exécution de la fig. 8.
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"Method and apparatus for obtaining current pulses of short duration in a welding installation connected to a source of direct or alternating current".
The subject of the present invention is a method and an apparatus making it possible to obtain current pulses of short duration in a welding installation connected to a direct or alternating current source.
According to the present invention, the circuit of the welding current is closed by actuating a switch arranged in the main circuit containing the welding apparatus or its transformer and the current in the welding apparatus is completely or almost completely canceled. by closing by means of a second switch a short-circuiting circuit connected in parallel with the welding apparatus, while shortly before or shortly after the closing of the second switch, or at the same time as it is closed, we put in action means
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allowing the short-circuit current which is produced to be reduced or canceled, then the main switch and the short-circuit switch are reopened and the means used to reduce or to shut down are again put out of service. cancel the short-circuit current. For the execution of the welding rods,
or a succession of welding points, the aforementioned maneuvers are repeated periodically.
There are a number of ways to reduce or eliminate the short circuit. For example, shortly before or shortly after the establishment of the short-circuit, or at the same time as this short-circuit is established, a resistor can be inserted in the line going from the location of the short-circuit to the current source. When operating the welding installation with alternating current, it is advantageous to use a choke coil as resistance.
The method which is the subject of the present invention can be applied in particular to an installation of electric resistance welding comprising a welding transformer connected directly to the network.
However, this invention can also be used with advantage in electrical resistance welding installations comprising its own group of machines, consisting for example of a drive motor, an exciter, a welding generator and a welding transformer.
When operating the welding installation with direct or alternating current generators, it is sometimes advantageous, in order to avoid losses, to reduce or eliminate the short-circuit current by reducing or by completely canceling the voltage at the terminals of the generator supplying the current, for example by reducing or cutting off the excitation of this generator, or that of its exciter in the case of
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provides such excitement gadgets. To reduce the duration of the current drop, the polarity of the exciter or the excitation of the weld generator can also be reversed.
In a welding installation operating with direct or alternating current generators, it is also possible to allow the short-circuit current which arises due to the short-circuiting of the welding apparatus, to de-energize the welding generator. In this case, too, there is a reduction or elimination of the short-circuit current.
The de-excitation can in this case be provided either in the welding generator itself, or in its exciter or in the auxiliary exciter of the latter, when such excitation machines are provided.
According to one embodiment of the present invention which is preferably used, the switching on and off of the switches and of the resistors or inductors is effected by means of automatic control devices which operate according to one another. For the control, it is possible to use known operating devices, such as controllers, switches, relays, etc.
Both in welding installations with a transformer for direct connection to the network, and in installations operating with a direct or alternating current generator, it is possible to use switches, in the main circuit as well as in the short circuit. circuitry of the welding apparatus, one or more tubes or discharge vessels which are controlled as a function of each other by means of actuators, such as controllers. It is advantageous to use, as discharge receptacles, apparatus provided with an ignition device or with grids. Command controllers
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can in such a case control the ignition device or the grilles.
The use of discharge vessels, for example with a vapor atmosphere, has the advantage that the service life of the entire installation is considerably increased, compared with installations which only operate with switches. mechanical.
In all the embodiments of the present invention in which a transformer is used, it is advantageous to perform the operations which are necessary for the implementation of the method of the present invention, in the primary circuit. of the transformer.
For the implementation of the method of the present invention, it is advantageous to use in particular a device in which a welding transformer, comprising a switch in the primary circuit, and in parallel with which is mounted a line. short-circuiting switch comprising a short-circuiting switch, is connected to the terminals of an alternating current generator, for example of a medium frequency or high frequency generator, which is mechanically coupled to the exciter of the generator. this, and to a drive motor.
For the regulation of the excitation of the generator exciter, the circuit can be closed by a switch, and which can, if necessary, be inverted by means of an inverter, a variable resistor is available, while the excitation of the alternating current generator, the circuit of which can be closed by another switch and be inverted, if necessary, by an inverter, is also adjustable by means of a resistor.
According to another embodiment of the present invention, there is placed in the welding generator, or in its exciter, a de-excitation winding supplied by the short-circuit current via a transformer or by means of a transformer. a shunt or rectifier. The case
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if necessary, the excitation winding and the de-excitation winding can be replaced by a single winding which is switched alternately.
Such a device can also comprise in the primary circuit of the welding transformer, in the short-circuiting circuit and in the excitation circuit, rotary switches or controllers driven in synchronism with the welding generator by a. common tree.
In a particular embodiment of the invention, two controllers are provided in the excitation circuit of the generator; these two controllers are connected in series and driven by a common shaft or by the shaft of the machine, one of these controllers being connected to the common control shaft, by means of a set of adjustment gears by a fixed control plate fitted with a movable contact brush.
When generators are used as a current source, it is in particular high or medium frequency generators which are suitable for the implementation of the present invention, that is to say generators whose frequency is higher. at the normal frequency, 50 or 60 periods, of the networks. It is advantageous to use generators with a frequency of more than 100 periods, but often it is desirable to use generators whose frequency is greater than 200 periods and equal to 2000 periods and more. In some special cases it is even possible to increase the frequency of the generators up to.
100,000 periods. The frequency of the generators depends, among other things, on the desired shortness of the welding or control times, and the frequency must be all the higher as the welding times must be shorter.
For many welding applications, for example for welding a light metal such as aluminum, it
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Very short welding times are required when one wants to obtain a clean and solid weld, without alteration of the welded metal, and a good yield. In these cases, welding times of a tenth of a second and even of one hundredth to one thousandth of a second, which makes it possible to achieve the application of the method and of the apparatus which are the subject of the present invention, in particular with the use of high and medium frequency generators.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 is a circuit diagram for the direct connection of the welding apparatus to a direct or alternating current network.
Fig. 2 is a diagram for the direct connection of the welding apparatus to a direct current generator.
Fig. S is a diagram for the direct connection of the welding device to an alternating current generator or machine.
Fig. 4 schematically represents the assembly of an electrical resistance welding installation, comprising a welding transformer connected directly to the network.
Figs. 5 and 6 schematically show the assembly of an electrical resistance welding installation, comprising its own group of machines.
Figs. 7 and 8 show circuit diagrams of an electrical resistance welding installation comprising an individual group of machines, in which the short-circuit current is reduced or eliminated by de-energizing the generator.
The f ig. 9 is another diagram of a welding installation comprising an individual group of machines, in
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which are used for ordering discharge containers.
In fig. 1, 1 designates the welding device supplied directly by the network 2. In the main circuit is a switch 3, and in parallel with the welding device 1 a switch 4. To produce short duration pulses of intensity on the welding device 1, switch 3 is closed and then, after the desired time, switch 4, to short-circuit the welding device 1. To limit the short-circuit current which arises. sance in the main circuit, there is provided a resistance bit 5 in the main circuit 3.
Shortly before or / after the. closing of switch 4, or at the same time as this closing, a resistor 6 is inserted, preferably adjustable, in the line going from the location of the short-circuit to the network. Then, we reopen the main switch 3 and the short-circuit switch 4, and resistor 6 is tripped.
When connecting the welding installation to a direct current network, mainly ohmic resistors are used. For connection to an alternating current network, resistor 5 is replaced by a choke coil, and resistor 6 by a preferably adjustable choke coil.
The advantage of the method of the present invention consists mainly in that it can be controlled with very great precision, and in that it also has the advantage that it is not necessary to trigger the welding apparatus 1 under full load. As a result, the control becomes appreciably easier, above all the formation of an arcing on the switches is avoided, in particular when the currents are of a relatively high intensity, and a high speed is obtained with relatively simple switches. and an
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high frequency of operation.
Fig. 2 shows a diagram for the connection of the welding apparatus to a direct current generator, 3 again denoting the main switch, 4 the short-circuit switch and 1 the welding apparatus. 7 denotes a protection resistor, while 8 denotes a direct current generator, 9 the energizing winding of this generator, and 10 an adjustable resistor for energizing the generator.
In this case, control is ensured by first closing switch 3, and then, after the desired time interval, bypass switch 4, while shortly before, or at the same time, or later, the resistor 10 is inserted in the excitation circuit of the direct current generator and then switches 3 and 4 are reopened and finally the resistor 10 of the excitation is tripped.
This embodiment of the present invention is particularly suitable for direct current shunt generators in which the terminal voltage and the current practically cancel each other out in the event of a short circuit.
In fig. 3, 5 again designates the main switch, 4 the short-circuiting switch and 1 the soldering device, while 11 designates a protective inductor, 12 the alternating current generator, 13 its coil. - excitation element, 14 an adjustable resistor in the excitation circuit, and 15 u the direct current network. Also in this case, the main switch is closed first.
3, and then the short-circuiting switch 4. Shortly afterwards, or at the same time, or soon after, we insert resistor 14 in the circuit of the excitation of the machine, and then reopen switches 3 and 4 and trigger again resistor 14 of the machine. excitation winding
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13, so that a new maneuver can be performed.
Fig. 4 shows the diagram of an electrical resistance welding installation, comprising a welding transformer which must be connected directly to the network. 3 again designates the main switch and 4 the short-circuiting switch, while 16 designates the transformer, 17 the electrodes at the weld location, 18 a fixed protection inductor serving to limit the short-circuit current. circuit, and 19 an adjustable choke. 20 designates the alternating current network. Also in this case, first switch off the main switch 3 so as to pass the current through the welding transformer 16 and consequently into the welding electrodes 17.
After the required soldering time has elapsed, the short-circuiting switch 4 is closed and at the same time, or. A little earlier, or thereafter, the inductor 19 is switched on. Then, it opens again. switches 3 and 4, the choke 19 is triggered again, and the operation can start again.
This process has the main advantage for electric welding that it is not necessary to open any switch in which a strong current passes, and that precise welding times can be obtained.
Fig. 5 is a diagram of an electrical resistance welding installation, comprising an individual group of machines. S again denotes the main switch, 4 the short-circuit switch, 16 the welding transformer which normally has an iron core, 17 the electrodes at the place of the weld, 21 an inductor. fixed protection, 22 the welding generator, for example a high ± frequency generator, comprising the excitation winding 23.
24 designates an adjustable resistance in the excitation circuit, 26 the exciter, 27 the exciter excitation winding, 28 an adjustable resistance in the exciter.
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exciter excitation circuit 26, and 31 an interrupter in the excitation circuit. 29 designates the drive motor, 30 the common drive shaft for the exciter 26 and the weld generator 22.
To produce short pulses of current at the place of the weld, the procedure with this device is as follows: we start by closing the switch 31 to activate the excitation of the exciter, then we close the switch 25 for the excitation of the welding generator 22, and then the main switch 3 in the primary circuit of the transformer, and after the desired welding time the short-circuit switch 4 is closed, and shortly before that , at the same time or shortly afterwards, the excitation winding 23 of the welding generator 22 is triggered, either directly by the opening of the switch 25, or indirectly by the opening of the switch 31 .
In the excitation circuit of the exciter and in that of the welding generator, it is also possible to mount an inverter for each of these circuits. Fig. 6 shows, by way of example, the assembly of such an inverter. 32 is the inverter, 23 the weld generator excitation winding, and 25 the weld generator energization trigger switch. 24 denotes the adjustment resistor, 26 the exciter, 27 the exciter excitation winding 26, 28 an adjustable resistor and 31 a switch.
The control of the various switches 3, 4, 25 or 31, or of the inverter 32 as a function of each other and in the order of succession in time can be carried out by means of mechanical or electrical coupling members. or by time switches of a known type.
Fig. 7 shows the diagram of an installation of
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electric resistance welding, comprising an individual group of machines. 3 designates the main switch, 4 the short-circumtage switch, 16 the solder transformer fitted, in a normal way, with an iron core, 17 the electrodes at the location of the solder, 21 a choke protection, 22 the weld generator, for example a high frequency generator whose excitation winding is designated 23, and 24 an adjustable resistance in the excitation circuit of the weld generator. re 22. 25 denotes a switch in the excitation circuit, 26 the exciter, 27 the exciter field winding, 28 an adjustable resistance in the excitation of the exciter 26, and 31 a switch in the excitation circuit.
29 designates the drive motor, 30 a common drive shaft for the exciter 26 and the solder generator 22. According to the present invention, the shorting circuit containing the switch 4 a transformer 33 which ensures, via a rectifier, and preferably a dry rectifier 34, the connection with the de-excitation winding 35 of the exciter 26. Instead of the transformer 33 , you can also use a shunt.
Where appropriate, the de-excitation winding 35 and the excitation winding 27 of the exciter 26 can also be combined into a single winding which is then connected, by means of an inverter, alternatively to the rectifier 34 and in the excitation circuit.
When switch 4 is closed as well as switch 3 of the main circuit and when switch 31 is open in the excitation circuit, very rapid de-excitation of the exciter occurs. By this measure, the duration of the maneuvers can be considerably reduced, so that by this means a greater
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welding speed.
Fig. 8 also schematically shows a welding installation according to the present invention. This figure also shows the various operating and adjusting members, apart from each other. In fig. 8, 36 designates the welding generator driven by a control motor 37 supplied by the network. 38 designates the exciter of the weld generator, which supplies the excitation 39 of this generator by the intermediary of an adjustable resistor 40. The drive motor, the weld generator and the exciter can to be arranged on a common shaft 41. 42 designates the excitation of the exciter which is supplied via a transformer 43 connected to the network and a rectifier 44.
45 and 46 denote two controllers connected in series in the excitation circuit of the exciter, among which the controller 46 is provided with a movable brush 47 for adjusting the duration of the excitation or the working intervals between welding points. In the position in which the brush 47 is shown in the drawing and when the speed of the discs 45 and 46 is the same, the excitation is provided and the welding energy is transformed with each revolution of the l. The shaft 48. When the speed of rotation of the control disc 46 is half the speed and when the brush 47 is moved by 90, energy is discharged, for example every two revolutions of the shaft 48. Switch 45 is then driven by a shaft 48 which preferably rotates in synchronism with the welding generator.
The controller 46 is driven by the shaft 48, preferably by an adjustable gear transmission 49. Instead of the controllers, other actuators can also be used, such as contactors, cam switches or devices. analogues. r
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The welding transformer 50 comprising the terminals 51 for the electrodes is connected to the welding generator 36. In the primary circuit of the welding transformer is mounted the controller 52 which is also arranged on the drive shaft 48. 53 designates the shorting line which is in parallel with the welding transformer 50. Line 53 could also be connected directly to the terminals of the generator. 54 denotes the shorting controller which is also mounted on the drive shaft 48.
With this arrangement, the switches 45, 52 and 54 work in relation to each other and in an easily adjustable manner. On the other hand, it is possible to place the instants of the engagement so that the alternating currents are controlled approximately at the moment of the passage through zero. In the short-circuiting line 53 is inserted a shunt or a transformer 55 which supplies, via a rectifier, and preferably a dry rectifier 56, the winding 57 for de-energizing the exciter 38. It is used Preferably, the transformer 55 is executed so that its iron core is greatly supersaturated with the short circuit current of the generator.
By this means, it is obtained that, down to low values of the short-circuit current, there is a relatively large voltage at the terminals of the de-energizing winding and that the inductance of the transformer remains so low in the event of a short-circuit. circuit that a small remainder of voltage remains at the terminals of the welding transformer.
The apparatus then operates as follows.
The primary circuit of the welding transformer 50 is closed by means of the controller 52 after the excitation winding 42 has previously been connected by the switches 45 and 47. Shortly before the end of the welding time, and immediately - Before short-circuiting, the excitation winding 42 is separated for example from the network by switch 45,
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and then by the controller 54 closes the short circuit line 53 which is in parallel with the primary of the solder transformer. At this moment, there is at the terminals of the de-excitation winding 54 a voltage which is produced by the transformer 55 and the rectifier 56 and which makes the excitation field disappear very quickly.
In this way, the entire machine network can be de-energized very quickly, without having to cut appreciable powers. This device therefore has the effect, in the case of the short-circuit, of de-energizing the exciter extremely quickly, so that the welding speed can be greatly increased. The short-circuit current of the welding generator is thus advantageously used.
The excitation winding 42 can also simultaneously constitute the de-energization winding when the rectifier 44 or the rectifier 56 is alternately connected to the excitation winding. By this means, the de-energization winding can be suppressed. 57.
When necessary, the exciter can also be provided with an auxiliary exciter. The de-excitation winding can be placed both in the welding generator and in the exciter or even in the auxiliary exciter.
Fig. 9 represents a diagram similar to that of FIG. 8.37 designates the drive motor, 38 the excitation, 36 the generator, for example a medium or high frequency generator, and the frequency of which is approximately between 60 and 10,000 periods, 50 designates the welding transformer with terminals 51, while 55 is a transformer in the short circuit.
52 designates a controller which controls a discharge vessel or tube 58, arranged in the primary circuit of the welding transformer, by means of an ignition device which
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consists of the ignition electrodes 58a, an ignition transformer 59 and a capacitor required for phase adjustment. 54 denotes a controller which controls a discharge apparatus 61 disposed in the short circuit of the welding transformer 50, by means of a similar ignition device constituted by the ignition electrodes 61a, the ignition transformer 62 and capacitor 63.
42 again designates the excitation winding of the exciter 38, while 44 designates the rectifier, for example a dry rectifier, and 43 the transformer connected to the network and with the help of which the winding is fed. excitation 42. 45 and 46 denote again two controllers connected in series in the excitation circuit of the exciter 38, and among which the switch 46 is provided with a movable brush 47 for adjusting the duration of stimulation of the rest intervals between the welds. 48 designates the common shaft on which the switches 52, 54 and 45 are arranged and to which the switch 46 is connected by means of a transmission 49. The de-energizing bearing is designated by 57 and is supplied with power. - Tee, in a manner similar to the embodiment of FIG.
8, via the rectifier 56 connected to the transformer 55. The operation of the installation of FIG. 9 is similar, as regards that of the switches 45, 46, etc., to that of the embodiment of FIG. 8.