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Dispositif indicateur de phase.
La présente invention concerne un dispositif servant à ind quer le déphasage, ou le facteur de puissance, entre deux quanti- tés électriques, dont l'une ou les deux peuvent être intermitten- tes. Plus spécialement, l'invention concerne un dispositif indi- cateur du déphasage entre le courant et la tension d'un circuit de charge, de préférence un circuit de soudure par résistance.
Pour souder convenablement par résistance des matières telles que l'aluminium et ses alliages, il faut que la grandeur réelle, le temps d'application et le moment du commencement du courant soient déterminés avec précision et réglés avec soin.
Pour mieux faire comprendre les buts de l'invention, il est utile de décrire brièvement un système de soudure par résis- tance rudimentaire. La source est d'ordinaire du courant alternatif
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monophasé à haute tension. A la soudeuse, la tension électrique est abaissée à une tension d'exploitation de 440 ou 220 volts.
La soudeuse est reliée à la ligne par l'intermédiaire d'un contac- teur. La soudeuse comprend généralement un second transformateur abaisseur qui ramène la tension à 15 volts ou moins, celle-ci créant aux pointes de la soudeuse un courant de l'ordre de 10.000 à 100.000 ampères.
Le contacteur qui sert à appliquer le courant au trans- formateur de soudure et à le couper pour chaque soudure en parti- culier et pour toutes, doit pouvoir traiter de grosses puissances, fonctionner avec précision,et de préférence sans bruit. Quoique l'on puisse utiliser plusieurs types différents de contacteurs, le tube à gaz à déhharge à commande par igniteur ou ignitron a les caractéristiques les plus intéressantes.
Le contacteur ignitron sert d'interrupteur, mais il est en réalité un redresseur. L'amplitude du courant à l'instant de son établissement dépend du moment où l'ignitron devient con- ducteur; c'est un élément important à divers points de vue.
La fermeture soudaine du circuit de soudure au moment où la tension appliquée a une valeur importante, provoque des surtensions et des ondes à front raide qui, non seulement, per- turbent le ccle dans lequel elles se produisent, mais aussi les cycles de soudure suivants au point qu'il est impossible d'obte- nir des soudures régulières.
La self des conducteurs et les caractéristiques magné- tiques de la matière à souder font qu'il est nécessaire de fermer le circuit, c'est-à-dire de rendre l'ignitron conducteur à une phase telle par rapport à la tension appliquée, que l'angle de retard du courant provoqué par les réactances du circuit soit compensé.
La puissance réelle utilisée dans une soudure dépend du temps pendant lequel le courant de soudure est appliqué. L'éner- gie peut donc être réglée en choisissant l'instant dans chaque cycl.
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où l'ignitron s'amorce.
On ne peut convenablement souder l'aluminium qu'en utilisant, pendant des instants très courts, des courants très grands. La durée d'une telle soudure peut être aussi courte qu'une fraction de période.
Il s'ensuit que les soudures d'aluminium et de certains alliages, pour être bonnes, exigent un dispositif de mesure très précis pour déterminer le temps de soudure et pour régler très exactement le moment où l'ignitron commence à laisser passer le courant dans chaque période du courant d'alimentation.
Pour des soudures de matières telles que l'aluminium, il faut que le courant de soudure commence à passer très près du moment où l'onde de courant passe par zéro. Ceci est nécessaire pour plusieurs raisons importantes. Si un grand courant passe dans les électrodes de soudure au moment où celles-ci viennent en contact avec l'aluminium, par exemple, il vaporisera le métal en l'endommageant et provoquera un éclaboussement dangereux de métal fondu dans les environs. De plus, si on n'ajuste pas exacte- ment la phase du courant de soudure, il y aura des surtensions qui empêchent d'avoir des soudures successives régulières.
Il s'ensuit que le temps dont on;dispose pour fermer le circuit de soudure est limité à environ 0,0005 seconde. Si la soudure démarre 0,001 seoonde trop tôt, la chaleur dans la sou- dure sera augmentée et il se peut que la soudure ne soit plus satisfaisante.
Comme instrument précis pour l'indication des relations entre tension et courant dans des circuits de soudure, il y a l'oso loscope à double trace. Cet appareil est trop cher et trop déli- cat pour que l'on puisse en munir chaque soudeuse.
Il faut, pour obtenir de bonnes soudures, ajouter à chaque soudeuse, un indicateur de phase.
L'invention procure un indicateur de phase qui permet
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au soudeur de régler correctement, et aussi souvent qu'il le faut, l'angle d'amorçage du courant de soudure par rapport à la tension appliquée au circuit de soudure.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dont l'unique figure représente la partie intéressante d'un circuit de soudure associée au nouveau circuit indicateur de phase.
Sur le dessin, un dispositif à décharge à gaz à commande par grille, tel qu'un thyratron, portant la référence 1 est connecté de telle façon que les tensions d'anode et de grille sont des fonctions respectives de la tension et du courant dans un circuit de soudure. Le courant de soudure est commandé par des ignitrons 30 et 31, e l'instant où ils deviennent conducteurs est réglé dans un appareil compteur et régulateur de chaleur, représenté schématiquement par le rectangle 15.
Pour que la tension d'anode du thyratron soit une fonc- tion de la tension de soudure, un transformateur d'isolement 2, ayant un enroulement primaire 3 et un enroulement secondaire 6, est connecté entre les lignes 4 et 5 qui alimentent le circuit de charge, représenté par une soudeuse par résistance 25. Il s'ensuit qu'une tension proportionnelle à la tension de soudure est engendrée aux bornes du secondaire 6. Pour des raisons qui apparaîtront clairement plus loin, il est bon de pouvoir régler la tension d'anode du tube 1. Dans ce but, un potentiomètre 7 est mis aux bornes du secondaire 6 du transformateur 2. Le curseur 8 permet l'obtention d'une tension variable appliquée à l'anode du tube à décharge à gaz 1 par l'intermédiaire de cer- tains éléments de circuit dont la nature sera décrite maintenant.
Un bout du secondaire de transformateur 6 et du rhéostat 7 est relié à la cathode 10 et à la grille-écran 11 du tube à gaz 1 par une connexion commune de retour de cathode 9.
Un transformateur de courant 12 est prévu pour l'exci-
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tation de la grille du tube 1 en fonction du courant de soudure.
L'enroulement primaire de ce transformateur est simplement consti- tué par une des connexions de charge ou de soudeuse. Le secondaire a un nombre de spires suffisant pour donner, à la grille de comman- de 26 du tube 1, une tension d'allumage.
L'enroulement secondaire du transformateur de courant est connecté entre la cathode du tube 1 et un contact 13 d'un commutateur 14.
Le commutateur 14 est un inverseur monopolaire qui peut être mis en position de contact 16 pour l'étalonnage ou en posi- tion de contact 13 pour indiquer la phase ou angle d'amorçage.
Dans la position représentée au dessin, la tension produite par le transformateur 12 est appliquée à la grille de commande 26 par l'intermédiaire d'une résistance de grille 17, qui sert, comme d'habitude, à limiter le courant de la grille de commande.
Un condensateur 27 est connecté entre la grille 26 et la cathode 10 pour que les potentiels anode-cathode n'influencent pas la grille. Si ce condensateur est omis, toute tension appliquée entre anode et cathode induira une tension sur la grille qui serait dans la même proportion que le rapport entre capacité anode-grille et grille-cathode. Le shuntage, par le condensateur 87, de la capacité grille-cathode réduit à des valeurs négligeables les po- tentiels induits sur la grille par les potentiels d'anode.
L'appareil, tel qu'il est décrit jusqu'ici, comprend un tube du type thyratron arrangé de telle façon que son potentiel d'anode est une fonction de la tension de soudure et de la phase de celle-ci, tandis que son potentiel de grille est une fonction du courant de soudure et de sa phase.
Le thyratron 1 est rendu conducteur quand assez de potentiels d'anode et de grille sont appliqués. Il s'ensuit que le tube n'est conducteur qu'à l'instant où l'anode et la grille atteignent le potentiel d'allumage. Si le courant est en retard sur la tension, il n'y a pas conduction avant que le potentiel de
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grille n'atteigne la valeur requise. Le moment de l'allumage dépend donc du déphasage entre les tensions appliquées à l'anode et à la grille, respectivement, et comme il a été dit plus haut, ces tensions sont des fonctions respectives de la tension et du courant dans le circuit de charge.
La période de conduction du tube est terminée quand le potentiel d'anode tombe en-dessous d'une valeur d'entretien.
Par conséquent la somme de courant passant dans le thyratron est proportionnelle au déphasage entre les potentiels appliqués à l'anode et à la grille, et aussi au potentiel appliqué à l'anode.
Pour que le courant totalisé passant dans le thyratron puisse servir de mesure de phase ou de facteur de puissance, indépendamment du potentiel d'anode, le potentiomètre 7 est pré- vu pour ajuster le potentiel appliqué à l'anode et compenser ainsi les variations de la tension du réseau. La résistance 22, insérée dans le circuit d'anode, sertà limiter le courant maxi- mum du tube à une valeur non dangereuse.
Le circuit d'anode contient un appareil de mesure indi- cateur 20 et des éléments de circuit intégrateur 18 et 19 servant à mesurer le courant totalisé du tube.
L'indication de l'appareil de mesure est réglée pour la tension réseau particulière du moment, en plaçant l'inverseur
14 en position de contact 16. Dans cette position, la tension de grille est en phase avec la tension d'anode. Cette mise en phase des potentiels appliqués correspond à la condition bien connue d'avance de phase maxima. Le potentiomètre 7 peut alors être réglé de manière que l'appareil de mesure indique la valeur correc pondant à la condition d'avance de phase maxima.
Ce réglage fait pour une tension de réseau particulière, l'appareil est étalonné pour cette tension. L'inverseur 14 est remis dans sa position de contact 13, qui est la position d'in- dication. L'appareil de mesure 20 indiquera alors correctement
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le déphasage entre la tension et le courant dans le circuit de soudure ou de charge.
Quoique l'invention ait été décrite particulièrement dans son appliqation aux circuits de soudure, il est clair qu'elle n'y est pas limitée.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif indicateur de phase, de préférence pour circuits de soudure par résistance, comprenant un tube à décharge à gaz à commande par grille, un dispositif pour appliquer entre la cathode et la grille de commande de ce tube un potentiel propor- tionnel au courant dans le circuit de charge, un dispositif pour appliquer entre la cathode et l'anode de ce tube un potentiel pro- portionnel au potentiel dans le circuit de charge, et un indica- teur en shunt sur un circuit intégrateur connecté en série avec la cathode et l'anode de ce tube, afin de produire ainsi une in- dication qui est une fonction du déphasage entre le courant et la tension dans le circuit de charge.