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-COMMANDE D APPAREIL DE SOUDURE,
La présente invention se rapporte d'une façon générale aux appareils pour la soudure électrique, et plus particulièrement aux appareils servant à régler et minuter le courant de soudure pendant Inexécution d'une soudure.
Les appareils conformes à la présente invention sont applicables à un domaine étendu de traitement thermique, revenu, trempe et autres opérations métallurgiques, en choisissant un programme approprié de courants de soudure pendant l'exécution d'une soudure, qui permet de souder plus efficacement que ce n'était possible jusqu'ici.
Les programmes de soudure fournis par la présen- te invention prévoient généralement une augmentation relativement graduelle du courant de soudure, suivie d'une période de courant de soudure constant et enfin une période de courant de soudure décroissante.les diverses périodes étant réglables en durée et en degré de variation de courante
Dans la soudure de tout métal, une densité'de courant exagérée au départ provoque des "crachements" ou "étincelles", à cause de la forme des élec- trodes de soudure, et/ou à cause de l'état de la surface du métal.
En faisant monter lentement le courant au début d'une soudure on préchauffe et prépare le métal à la soudure et, comme Inexpérience 1-la démontré, on diminue ou évite les "crachements" ou "étincelles". Les crachements et étincelles sont parfois dus à la présence d'oxyde superficiels,par exemple des battitures sur l'acier laminé à chaud. La présence de ces oxydes est, généralement indésirable pour souder le métal. On a constaté que ces oxydes superficiels ou battitures peu- vent entrer en solution solide avec le métal soudé, quand le courant de soudu- re est réduit et insuffisant par lui-même pour produire une vraie soudure.
Quand les oxydes ou battitures ont été dissous, on peut appliquer le courant de soudure et on obtient une soudure propre, sans crachements ni étincelles, ou autres phénomènes semblables. Il devient donc possible de souder des métaux oxydés ou recouvert de battitures avec la même facilité que les métaux propres, sans nettoyage préalable. ' L'expérience a montré que Inapplication et 1-'interruption brusque du courant de soudure, provoquant un échauffement et un refroidissement rapi-
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des de la soudure, donnent des soudures cassantes qui peuvent s'avérer peu résistances spécialement dans le cas d'efforts brusques ou de chocs.
Il est normalement préférable de produire une soudure ductile, des soudures ductiles étant généralement résistantes même aux forces dynamiques. En préchauffant convenablement, le métal entourant la soudure peut être suffisamment chauffé pour réduire la vitesse de trempe après soudure, la chaleur totale disponi- ble, et donc le temps nécessaire à sa dissipation, étant plus grande que la chaleur de la soudure même. Une trempe ralentie donne des soudures plus duc- tiles.
De plus, ou lieu de cela, en laissant passer dans le métal soudé, après soudure, un courant réduit, on maintient plus longtemps la température de soudure, ce qui donne aussi une vitesse de trempe réduite et une soudure plus ductile.
Des programmes de courant de soudure avec montée et descente lentes du courant donnent encore d'autres avantages que ceux mentionnés. L'utilisa- tion d'un faible courant au début et à la fin d'une période de soudure et d'un fort courant pendant la soudure même, provoque moins de troubles dans le ré- seau d'alimentation de la soudeuse, et une meilleure régulation de celui-ci, réduisant le vacillement des lampes d'éclairage utilisées sur le même circuit et les effets nocifs sur les autres soudeuses reliées au même réseau.
Pour une même chute de tension totale due au passage d'un courant de soudure donné, d'ail- leurs indépendante du programme ou de la forme de courant, si la vitesse de va- riation du courant est lente, l'oeil ne percevra pas les variations correspon- dantes de luminosité des lampes, et les régulateurs et circuits compensateurs de variations de tension associés à un groupe de soudeuses alimentées par le même réseau auront le temps de fonctionner.
Un autre facteur important dans la soudure de métaux recouverts d'oxyde est la pression pendant la soudure et surtout pendant la période de préchauffage du programme de soudure. Les installations conformes à la présen- te invention peuvent comprendre des circuits de temps de forgeage associés aux circuits de minuterie de soudure, servant à assurer des pressions optima et des courants de préchauffage, dans le cours d'un programme de soudure.
Le dépôt d'aluminium sur les électrodes de soudure est un grave pro- blème dans la soudure par points de l'aluminium et de ses alliages. Ce défaut va en s'accentuant, de l'aluminium se déposant à chaque soudure, et l'électro- de devient rapidement collante et inutilisable, nécessitant des nettoyages et parfois un usinage. On a remarqué que le dépôt d'aluminium sur les électro- des de soudure est fortement réduit par une courte période de préchauffage, ou en utilisant un courant de soudure minuté comprenant une montée graduelle vers la pleine intensité, le collage des électrodes à la pièce à souder étant nettement réduit ou supprimé.
Un des principaux buts de la présente invention est donc de créer un procédé perfectionné de soudure, utilisant un. passage de courant minuté pour la souduree ..
L'invention a aussi pour but de procurer des commandes électroni- ques perfectionnées pour une soudure par points, qui réalisent un programme de courants de soudure suivant une grande variété de lois temps-courante
L'invention ressortira clairement de la description détaillée des formes d'exécution préférées de l'invention qui sont représentées, à titre d'exemple, aux dessins annexés.
Les figures lA et 1B réunies donnent un schéma de principe d'un appareil de soudure conforme à l'invention, la figure 2 est un graphique courants de soudure-temps servant à montrer la grande variété de vitesses de passage et de chute de courant pos- sibles avec cet appareil, les figures 3, 4, 5 et 6 montrent diverses formes particulières de courant de soudure réalisables au moyen de l'appareil, les explications
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données indiquant l'utilité de chaque forme particulière, la figure 7 est un schéma partiel représentant une variante de l'ap- pareil de la figure 1.
En bref,, la présente invention réalise le minutage du courant pour chaque point de soudure en réglant les temps d'allumages d'ignitrons montés dos à dos et reliés en série avec l'enroulement primaire d'un transformateur de soudure. Les ignitrons sont amorcés par des ignitrons d'allumage dont les temps d'allumage sont réglés à leur tour par des thyratrons de commande, des courants alternatifs ' déphasés entre eux étant appliqués aux anodes et aux élec- trodes de commande de ceux-ci. Le temps d'allumage des thyratrons de commande est en conséquence déterminé par la relation entre les phases des tensions appliquées à leurs anodes et les phases des tensions appliquées à leurs élec- trodes de commande, ensemble avec la valeur d'une polarisation continue appli- quée aux électrodes de commande.
Conformément à un aspect de la présente invention, la polarisation continue est rendue variable, diminuant suivant une loi chronologique déter- minée relativement au temps d'amorçage de chaque point de soudure. La polari- sation continue variable est prqduite dans le circuit anodique d'une triode ayant une polarisation variable établie à la suite de la décharge d'un conden- sateur dans une résistance shunt. On peut obtenir diverses lois de variation dans le temps de la polarisation en variant la résistance de décharge, ou en variant la polarisation initiale de la triode, ou en variant la tension totale prise au circuit anodique de la triode, ou en combinant de façon quelconque ces modes de variation.
Conformément à l'invention, d'autres circuits sont prévus pour mi- nuter la chute ou diminution du courant de soudure à la fin de chaque point de soudure. Dans ce but une première minuterie est prévue qui amorce un cycle au moment où le courant de soudure débute, et qui, à un moment déterminé après ce début, amorce la décharge d'un condensateur qui sert à déterminer la pola- risation d'une triode de commande.
Le minutage de la chute du courant à la fin d'une soudure peut donc être réalisé par la détermination préalable de la ré- sistance de décharge, ou la polarisation initiale de la triode, ou par le ré- glage d'un potentiomètre inséré dans le circuit anodique de la triode, et d'où l'on prend une polarisation pour les thyratrons de commande d'allumage.
Dans une variante de la présente invention, la montée du courant de soudure est amorcée en réponse à l'amorçage du courant de soudure. Confor- mément à cette forme d'exécution de l'invention, la source de polarisation pour les thyratrons de commande d'allumage comprend un condensateur en shunt sur une résistance de décharge de grandeur variable. Le condensateur est nor- malement maintenu chargé par une source de tension alternative, la tension étant appliquée au condensateur par l'intermédiaire d'un thyratron normale- ment polarisé en condition d'allumage, de sorte que le condensateur reçoit un supplément de charge à chaque cycle de courant alternatif. Un circuit de commande de cut-off est prévu pour le thyratron, qui développe une polarisa- tion de cut-off en réponse au passage de courant dans le transformateur de soudure.
Dans ce but, une tension alternative induite par le courant de sou- dure est redressée et appliquée de manière à charger un condensateur inséré entre l'électrode de commande et la cathodè du thyratron. Par conséquent, lorsque le courant de soudure commence, le tbyratron se met au cut-off et le condensateur de polarisation inséré entre électrode de commande et catho- de des tbyratons de commande d'allumage commence à se décharger. La décharge du condensateur réalise elle-même la variation requise de polarisation.
Le circuit de cette variante ne permet pas des réglages aussi va- riés que le premier circuit décrit, ne réalisant qu'une variation de la vi- tesse de diminution de la polarisation. Le circuit de la variante a toute- fois l'avantage d'une plus grande simplicitée
Sur les figures lA et 1B du dessin, les références 1,2 désignent les conducteurs d'un réseau d'alimentation, la ligne 2 contenant en série une paire d'ignitrons 3 et 4 connectés dos-à-dos ou en opposition parallèle., dont
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le courant de commande circule par les lignes 1, 2 vers l'enroulement pri- maire 5 d'un transformateur de soudure 6.
Le transformateur de soudure 6 com- prend un enroulement secondaire 7 dont les extrémités sont reliéesà des élec- trodes de soudure 8 servant à souder deux objets métalliques 9 en y faisant passer un fort courant.
Les ignitrons 3 et 4 ont des anodes 10, 11 et des cathodes 12, 13 à connexions entretoisées, suivant la technique habituelle, et des igniteurs respectifs 14, 15.
Entre l'anode 10 et l'igniteur 14 de l'ignitron 3 se trouve inséré un thyratron d'allumage 16 ayant dans son circuit anodique la classique résis- tance de protection. Un thyratron d'allumage semblable 17 est inséré de même entre l'anode 11 et l'électrode 15 de l'ignitron 4.
Chaque ignitron s'allume lorsque du courant est fourni à son igni- teur par le tube d'allumage associé. Les ignitrons sontnormalement bloqués, même pendant les périodes où la tension anodique positive leur est appliquée, jusqu'au moment où un tube d'amorçage associé s'allume. Quand un tube d'allu- mage fournit du courant à un igniteur l'ignitron contenant cette électrode s'allume, et laisse passer le courant jusqu'à ce que la tension anodique de- vienne pratiquement nulle, ou négative.
Le courant ne passe dans les thyratrons d'allumage que pendant une petite fraction de chaque cycle, comme on le sait, car dès qu'un ignitron associé à un thyratron d'allumage s'allume, la chute de tension à ses bornes tombe en-dessous de la valeur nécessaire à maintenir l' ionisation des gaz à l'intérieur du thyratron d'allumage.
Les thyratrons d'allumage 16, 17 passent donc, quand ils sont rendus conducteurs pendant les demi-périodes positives de la tension anodique appli- quée, une impulsion de courant à leur igniteur associé 14, 15, qui- à son tour allume un des ignitrons 3, 4 qui continuent à conduire pendant le reste de la demi-période de tension d'anode positive appliquée. Comme les ignitrons et les tbyratrons d'allumage sont connectés en opposition parallèle par rapport aux lignes de réseau 1, 2, de la tension positive est alternativement appli- quée à leurs anodes, et les ignitrons laissent alternativement passer du cou- rant pendant les demi-périodes successives de la tension réseau.
Un circuit de cut-off 18 connecté entre l'électrode de commande et la cathode du thyratron d'allumage 16 comprend l'enroulement secondaire 19 d'un transformateur 20 dont l'enroulement primaire 21 est alimenté par les lignes 1, 2 via les transformateurs 22 et 23. Un redresseur 24 et une résis- tance 25 sont mis en série avec l'enroulement secondaire 19. Un condensateur de charge 26 est placé en shunt sur la résistance 25. Celle-ci et le conden- sateur 26 prennent un potentiel unidirectionnel à cause du passage du courant dans le redresseur 24, et gardent ce potentiel aussi longtemps que le trans- formateur 20 est alimenté.
La borne positive du condensateur 26 est directe- ment reliée à la cathode du thyratron 16, tandis que sa borne négative est reliée à l'électrode de commande 27 du thyratron 16, maintenant celle-ci nor- malement à une polarisation déterminée. Un circuit analogue 28 maintient nor- malement le thyratron 17 à une polarisation déterminée semblable.,
Les moments d'allumage des tbyratrons 16 et 17 sont déterminés par des signaux d'allumage leur appliqués en série avec les tensions de polarisa- tion fournies par les circuits générateurs de polarisations 18 et 28, l'am- plitude des tensions d'allumage étant suffisante pour surmonter les polari- sations et élever suffisamment les potentiels des électrodes de commande des tbyratrons 16 et 17, à un moment dans le cycle de courant alternatif,
pour permettre l'allumage des thyratrons 16 et 17 quand leurs anodes sont positives.
Plus exactement, l'enroulement secondaire 30 d'un transformateur 31 est connecté en série entre les circuits de polarisation 18 et l'électrode de commande 27 du thyratron 16, et de même l'enroulement secondaire 32 d'un transformateur 33 est connecté en série avec le circuit de polarisation 28 et entre l'électrode de commande 27 et la cathode du thyratron 17. Les en- roulements primaires 34 et 35 des transformateurs 31 et 33 sont mis en série, et les transformateurs 31 et 33 sont disposés en opposition de phase, c'est-
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à-dire de façon à appliquer alternativement de la tension de phase positive aux électrodes de commande des thyratrons 16 et 17.
Les enroulements primai- res 34 et 35 sont alimentés par un transformateur 36, et plus exactement via son enroulement secondaire 37, le transformateur 36 étant alimenté par les lignes 1 et 2 à travers le transformateur 23. Les circuits d'alimenta- tion des enroulements primaires 34 et 35 des transformateurs 31 et 33 peu- vent être représentés partant de l'anode d'un thyratron de commande d'allu- mage 38, passant par un condensateur de blocage de courant continu 39, l'en- roulement d'alimentation 37, les enroulements secondaires 34, 35 et retour par le conducteur 40 à l'anode d'un thyratron de commande d'allumage 41.
En conséquence., aussi longtemps que les thyratrons 38 et 41 restent non conducteurs, le circuit d'alimentation des transformateurs 31 et 33 reste. ouvert.
Commande du temps de montée
Les cathodes des thyratrons 38 et 41 sont réunies et reliées à un conducteur 42 connecté lui-même à l'anode d'une triode 43. Les grilles des tbyratrons 38 et 41 sont réunies à une résistance diviseuse de tension 44 insérée entre l'anode de la triode 43 et une source de tension positive.
Plus exactement, l'électrode de commande du thyratron 38 est connectée à une prise variable d'une résistance 44 par l'intermédiaire des résistances 46 et 47, et l'électrode de commande du tbyratron 41 est reliée au même cur- seur par les résistances 48 et 49.
La triode 43 reçoit de la tension anodique continue d'un redres- seur classique 50 alimenté par un transformateur 51 couplé aux lignes 1 et 2 par l'intermédiaire du transformateur 23. La sortie du redresseur 50 ap- paraît entre les conducteurs 52 et 53, le dernier étant positif et connecté à l'anode de la triode 43, le conducteur négatif 52 du redresseur 50 retour- nant par une résistance 54 à la cathode de la triode 43. La résistance 54 est pourvue d'un curseur 55 relié, par l'intermédiaire de circuits qui se- ront décrits ultérieurement, à l'électrode de commande de la triode 43, et par conséquent., ce curseur détermine la polarisation de celle-ci et le cou- rant continu moyen-qui la traverse.
Le courant traversant la triode 43 dé- termine à son tour la tension disponible aux bornes de la résistance 44, dont une partie choisie est ensuite appliquée entre les électrodes de commande des thyratrons de commande d'allumage 38 et 41 et leurs cathodes, cette der- nière polarisation étant positive et servant normalement à maintenir les thyratrons de commande d'allumage 38 et 41 en condition d'allumage, l'allu mage se faisant cependant tard dans le cycle, ou à amener la triode 43 au cut-off si on le désire.
De la tension alternative d'allumage est appliquée aux électrodes de commande des thyratrons de commande d'allumage 38 et 41 par l'interné- diaire d'un circuit déphaseur 56 alimenté par l'enroulement secondaire 57 du transformateur 36, et qui comprend un condensateur 58 et une résistance variable 59 mis en série. La valeur de la résistance 59 associée à la valeur du.condensateur 58 détermine la phase de la tension disponible entre la pri- se médiane 60 de l'enroulement secondaire 57 du transformateur 36 et le point commun 61 à la résistance 59 et au condensateur 58. La prise médiane 60 est reliée à l'électrode de commande du thyratron 38 par la résistance 46, et à la cathode du thyratron 38 par la résistance 47 et une partie de la résis- tance variable 44 en série.
De même, le point commun 61 est relié à l'élec- trode de commande du thyratron 41 par la résistance 49, et à la cathode du thyratron 41 par la résistance 48 et une partie de la résistance variable 44 en série.
On applique donc aux électrodes de commande des thyratrons 38 et 41 des tensions alternatives en opposition de phase, en série avec la tension continue disponible aux bornes de la partie en dérivation de la résistance 44, le rapport entre l'amplitude des tensions alternatives appliquées aux élec- trodes de commande des thyratrons 38 et 41, et de la tension de polarisation continue délivrée aux bornes de la partie en dérivation de la résistance 44 déterminant les moments d'allumage des thyratrons 38 et 41. Ces thyratrons s'allument alternativement, ¯pendant les demi-périodes alternées de la ten-
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sion alternative du réseau,
à des moments qui peuvent être réglés en faisant varier le courant passant dans la résistance 44 et donc la tension aux bor- nes de la partie en dérivation de celle-ci. Le réglage des moments d'allu- mage des thyratrons 38 et 41 peut alors être fait en déplaçant le curseur de la résistance 44, aussi bien qu'en faisant varier la polarisation de la triode 43, puisque en déplaçant le curseur on détermine la proportion de la tension totale apparaissant aux bornes de la résistance 44 et appliquée com- me polarisation, tandis qu'en variant la tension de polarisation de la trio- de 43 on détermine la quantité de courant passant dans la résistance 44 et donc la tension apparaissant aux bornes de la résistance.
Commande d'allumage
Le thyratron 38 en s'allumant complète un circuit passant par l'en- roulement secondaire 37 du transformateur 36, l'enroulement secondaire 34 du transformateur. 31, l'enroulement secondaire 35 du transformateur 33, la ligne 40 et le redresseur 62 qui forme un chemin de retour unidirectionnel au courant. Ou bien, quand le thyratron 41 s'allume, un passage de courant se fait par le redresseur 63 et les enroulements secondaires 37, 34 et 35.
Les transformateurs 31 et 33 sont convenablement polarisés, comme il a été expliqué, pour appliquer alternativement des impulsions d'allumage aux thy- ratrons d'allumage 16 et 17. Par conséquent, quand le thyratron de commande d'allumage 38 s'allume, une impulsion d'allumage est appliquée au thyratron d'allumage 16 qui amorce l'allumage de l'ignitron 3, ce dernier continuant à passer le courant pour le reste de la demi-période positive appliquée à l' anode 10 de l' ignitron.
De même, quand le thyratron de commande d'allu- mage 41 s'allume, une impulsion d'allumage de la bonne polarité est appli- quée au transformateur 33 qui, à son tour, amorce l'allumage du thyratron d'allumage 17 et celui de l'ignitron 4, celui-ci continuant alors à passer le courant pour le reste de la demi-période positive de la tension appliquée à l'anode 11 de l'ignitron. Au moment où une impulsion d'allumage positive est appliquée au thyratron 16, une impulsion d'allumage négative est appli- quée au thyratron 17, mais sans effet. De même, au moment où une impulsion d'allumage positive est appliquée au thyratron 17 par le transformateur 33, une impulsion négative sans effet est appliquée au thyratron 16.
Les ignitrons 3 et 4 sont ainsi rendus alternativément conducteurs, en synchronisme avec le courant alternatif fourni par les lignes 1 et 2, à des moments déterminés par le réglage du curseur de la résistance 44, et par la polarisation appliquée à l'électrode de commande de la triode 43.
D'autre part, la polarisation appliquée à la triode 43 est détermi- née initialement par le réglage du curseur 55 de la résistance 54. La ten- sion de polarisation apparaît de plus aux bornes de résistances mises en série 64 et 65, dont le point commun est relié à une borne 66 qui peut être connectée en retour à l'électrode de commande de la triode 43 en commutant convenablement le commutateur 67. Dans ce dernier, cas une partie déterminée de la tension de polarisation disponible au curseur 55 peut être appliquée à l'électrode de commande de la triode 43, en fonction de la valeur relative des résistances 64 et 65 qui, pour l'occasion, jouent le rôle de diviseur de tension.
La tension de polarisation totale est appliquée à l'électrode de commande de la triode 43 par l'intermédiaire de contacts normalement fermés 68, aux bornes d'un condensateur de charge 69, shunté par une résistance de décharge 70 de valeur variable déterminée par le réglage d'un curseur 71.
A l'ouverture des contacts 68 qui se produit à la suite de l'ex- citation du relais 72 normalement déconnecté, la tension de polarisation disponible au curseur 5 est enlevée de l'électrode de commande de la triode 43, mais une tension identique reste disponible.par la charge du condensa- teur 69. Cependant, :immédiatement après l'ouverture des contacts 68 le con- densateur 69 commence à se décharger dans la résistance 70, et exactement dans cette partie de la résistance 70 comprise entre la borne du condensa- teur 69 et le curseur 71, et la polarisation appliquée à la triode 43 dé- croît à une vitesse déterminée, devenant de moins en moins négative avec
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le temps.
Le courant circulant dans la triode 43 augmente de manière corres- pondante en fonction du temps, et la tension aux bornes de la partie en dé- rivation de la résistance 44 augmente de même en fonction du temps, la ten- sion appliquée à l'électrode de commande des thyratrons 38 et 41 augmen- tant positivement par rapport à leurs cathodes. Comme la polarisation des thyratrons 38 et 41 augmente positivement, les moments d'allumage des thy- ratrons sont légèrement avancés à chaque cycle du courant anodique des thy- ratrons, et les impulsions d'allumage ainsi produites, étant appliquées aux enroulements primaires 43, 35 des transformateurs 31 à 33, sont avancées de manière correspondante., augmentant ainsi le courant moyen passant dans les ignitrons 3 et 4.
Polarisation alternative
Tandis que des impulsions d' allumage pour les thyratrons d'allumage 16 et 17 sont dérivées des thyratrons de commande d'allumage,à des moments déterminés par le programme de polarisation de la grille de commande de la triode 43, ces impulsions servant à surmonter la polarisation constante ap- pliquée aux thyratrons de commande d'allumage par les circuits générateurs de polarisation 18 et 28, on applique en outre de manière réglable une pola- risation alternative supplémentaire aux thyratrons d'allumage 16 et 17 dont la phase est telle qu'elle surmonte les impulsions d'allumage de manière que l'allumage des thyratrons d'allumage 16 et 17 est empêché en présence de la polarisation alternative, et permis en l'absence de cette dernière.
Le circuit de commande de la polarisation alternative comprend une moitié 80 d'un enroulement secondaire 81 du transformateur 23, connectée en . série avec les enroulements primaires 82 et 83 de transformateurs 84 et 85 ayant des enroulements secondaires 86, 87, respectivement dans les circuits grille-cathode des thyratrons d'allumage 16 et 17, en série respectivement avec les. enroulements secondaires 30 et 32. Le circuit des enroulements pri- maires 82 et 83 en série se continue par une partie 88 de la résistance 89, via le curseur 90, et retour à l'enroulement secondaire 81.
La résistance 89 entière et les thyratrons 91 et 92 connectés dos- a-dos ou en opposition parallèle sont reliés en série avec l'enroulement secondaire entier 81 du transformateur 23. Quand ces derniers thyratrons sont conducteurs, ils peuvent être considérés comme formant un court-cir- cuit. Dans ces conditions, les enroulements primaires 82 et 83 sont insérés entre la prise médiane de l'enroulement secondaire 81 et le curseur 90. Si ce dernier est bien réglé, exactement au milieu de la résistance 89, les enroulements primaires formeront effectivement la diagonale d'un circuit en pont, avec une tension zéro aux bornes, et donc sans tension dans le circuit.
Par conséquent, le passage de courant dans les enroulements primai- res 82 et 83 peut être amorcé et arrêté en rendant les thyratrons 91' et 92 respectivement non conducteurs et conducteurs.
Le thyratron 92 est maintenu normalement non conducteur par une po- larisation continue produite par redressement, dans le redresseur 93 et aux bornes d'une résistance 93', d'une tension alternative dérivée de l'enroule- ment secondaire 94 du transformateur 22. Cette tension de polarisation est établie en série avec une paire de conducteurs 95, 95' et aux bornes d'une résistance 95a shuntée par le thyratron 96. Cette polarisation est contre- balancée pendant le temps de soudure par le passage de courant dans le thy- ratron 112 et la résistance 95a. Le thyratron 92 reste allumé jusqu'à ce que la résistance 95a soit court-circuitée par le thyratron 96, lorsque ce der- nier s'allume, ce qui fait tomber le potentiel de la grille du thyratron 92 à l'anode du thyratron 96 et bloque le thyratron 92.
Quand le thyratron 92 s'allume, il sert à allumer le thyratron 91.
Ce dernier est normalement maintenu au cut-off par une tension de polarisa- tion y produite par redressement de grille de courant fourni par l'enroule- ment secondaire 97 du transformateur 22, et qui peut être considérée comme conservée dans les condensateurs de charge 98 et 99. Un lent chemin de fuite pour le condensateur 99 est formé par la résistance parallèle 89, le curseur
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90 et le redresseur 101. Le condensateur 99 reste normalement assez chargé pour maintenir le thyratron 91 au cut-off, le condensateur 98 se déchargeant relativement rapidement toutes les deux demi-périodes.
Quand le thyratron 92 conduit pendant une demi-période cependant, un circuit s'établit pour charger le condensateur 98 via le redresseur 101, à travers le thyratron 92, qui sert à charger le condensateur 98 avec sa borne connectée à la ca- thode négative et à le charger à une tension suffisante pour surmonter la tension opposée subsistant dans le condensateur 99.
Les thyratrons 91 et 92 s'allument par paires alors s'ils le font, sous la commande du thyratron 96, et en s'allumant servent à permettre le passage du courant de sodure ou à supprimer la polarisation alternative de cut-off pour allumer les thyratrons 16 et 17;
Le réglage de la durée d'un point de soudure est réalisé, dans le présent dispositif, par la commande du thyratron 96, et cette commande est amorcée simultanément avec la commande de la montée du eourant de soudure au moyen de la triode 43, en réponse à l'excitation du relais 1TD qui se fait en concordance avec une séquence de soudure classique à plusieurs points de vue, mais qui sera détaillée ultérieurement. Il suffit de dire actuelle- ment que l'excitation du relais 1TD ferme les contacts de relais 102 et 103, et ouvre les contacts de relais 104.
La fermeture des contacts 103 excite le relais 72 et amorce la décharge du condensateur 69 qui provoque à son tour une montée de courant au début d'un point de soudure. Il faut en même temps enlever la polarisation négative du thyratron 92, par les fils 95, 95'.
Cela se fait de la manière suivante:
Le tbyratron 96 est maintenu normalement non conducteur par une tension de polarisation développée aux bornes du condensateur 105 par redres- sement de courant dérivé de l'enroulement secondaire 106 du transformateur 107, le redressement se faisant entre l' anode 108 et la cathode 109 de la double diode 110. Cette polarisation est maintenue aussi longtemps que les contacts 104 restent fermés et aussi longtemps que les contacts 111- du re- lais 4CR restent fermés.
Le thyratron 112 reçoit de la tension anodique de l'enroulement secondaire 113 du transformateur 107, sa cathode étant connectée par des résistances série 114, l' anode 115 de la double diode 110, la cathode 109, le condensateur de minuterie 116, et retour à l'enroulement secondaire 113.
Le thyratron 112 est normalement maintenu non conducteur par une tension dérivée de l'enroulement secondaire 107' d'un transformateur 107 et appliquée à l'enroulementprimaire 117 d'un transformateur 118 ayant un enroulement secondaire divisé en deux parties 119 et 120. La partie 119 est insérée entre la cathode et l'électrode de commande du thyratron 112 par l'intermédiaire d'un condensateur déphaseur 121 qui sert normalement à appliquer à l'électrode de commande une tension déphasée de 1800 par rap- port à celle appliquée à l'anode du thyratron 112, pour maintenir donc ce- lui-ci non conducteur.
A la fermeture des contacts 102 au début du temps de soudure, le condensateur déphaseur 121 est court-circuité par les contacts 102, et une tension en phase est appliquée à l'électrode de commande du thyratron 112.
Ce dernier laisse cette fois passer des demi-périodes de courant qui servent à charger le condensateur de minuterie 116 au moyen d'accroissements de charge successifs. Chaque accroissement de charge a une grandeur déterminée par la valeur de la résistance en série avec le condensateur de minuterie 116,et consistant principalement en résistances 114, dont on peut en court- circuiter par les interrupteurs 122.autant que l'on désire, ou autant qu'il en faut pour établir tout temps de soudure prédéterminé, le court-circui- tage de chaque résistance 114 réduisant de préférence le temps de soudure d'un cycle de courant de soudure.
La tension aux bornes du condensateur de minuterie 116 est positive, vue de l'électrode de commande 123 du thyratron 96, et se trouve en série avec la tension négative du condensateur de polarisation 105, et quand le
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condensateur de minuterie 116 a atteint une charge suffisante, la polarisation négative fournie par le condensateur 105 est surmontée et le thyra- tron 96 s'allume, mettant fin à un point de soudure et \ amorçant un temps, de maintien.
Variété de courbes de montée du courant de soudure
Un but de la présente invention, celui de régler la montée du cou- rant dans une soudure par point, est accompli par le tube de programme 43.
En choissisant convenablement les tensions de service du tube, et le ré- glage du curseur de la résistance 44 et du curseur 71, on peut faire sui- vre à la montée de courant pendant chaque point de soudure une loi dési- rée quelconque, de la montée lente à la montéec brusque et l'équivalent, la valeur finale du courant de soudure étant commandée de façon similaire.
La figure 2 représente une variété de courbes de montée du courant de soudure, réalisables avec la présente invention. Les figures 3, 4, 5 et 6 montrent des types de montée du courant particulièrement utiles pour di- vers usages ou applications, comme l'indiquent les légendes annexées aux figurés.
Chute du courant de soudure.
Le temps de soudure total est aussi réglable, comme dans les dis- positifs courants. Le présent dispositif comprend cependant aussi des cir- cuits pour régler le temps dans chaque soudure au moment où le courant va commencer à décroître, et la vitesse de cette chute.
Dans ce but, un premier circuit de commande est prévu pour déter- miner le moment où, dans chaque soudure, le courant de soudure doit commen- cer à décroître, et un autre circuit répondant au premier, pour régler la vitesse de décroissance du courant de soudure.
Le circuit qui règle le moment où le courant de soudure commence à tomber comprend un transformateur d'alimentation 200 ayant un enroule- ment secondaire à prise médiane 201, dont une extrémité est reliée par une bobine de relais 202 à 1.'anode d'un thyratron 203. La cathode du thyratron 203 est reliée directement à la prise médiane de 3'enroulement secondaire 201. L'autre extrémité de l'enroulement secondaire de transformateur 201 est reliée à une électrode de commande du thyratron 203 par l'intermédiaire des contacts normalement fermés 204 du relais ITD.En série avec l'électrode de commande susmentionnée se trouve un condensateur 205 shunté par une ré- sistance 206 et formant avec celle-ci un circuit de minuterie pour le thy- ratron 203.
Pendant que les contacts 204 sont fermés le condensateur 205 se charge par conduction de grille dans le thyratron 203, et les tensions de phases opposées appliquées à l'électrode de commande et à l'anode du thyratron 203 maintiennent le thyratron normalement non conducteur. A l'ou- verture des contacts 204; d'autre part, l'électrode de commande ,du thyra- tron 203 reçoit de la tension alternative prise à un potentiomètre au di- viseur de tension comprenant trois résistances 207, 208 et 209 mises en série aux bornes de la moitié supérieure de l'enroulement secondaire 201, de sorte que l'électrode de commande devient positive-pendant que de la tension positive est appliquée à l'anode du thyratron 203. Dans ce mode de fonctionnement, la seule tension qui empêche l'allumage du thyratron 203 est la polarisation aux bornes du condensateur 205.
Cette dernière ten- sion baisse cependant avec le temps, parce que le condensateur 205 se dé- charge dans la résistance 206. On atteint finalement un point où la pola- risation fixe aux bornes du condensateur 205 ne suffit plus pour empêcher 1-'allumage du thyratron quand grille et anode sont soumises simultanément à une période positive de tension de l'enroulement secondaire de transfor- mateur 201. A ce moment, le thyratron s'allume et excite le relais 202.
Le retard séparant la fermeture des contacts 204 de l'excitation du relais 202 est alors déterminé par la valeur de pointe de la tension alternative appliquée à l'électrode de commande du tbyratron 203 détermi- née à son tour par le réglage du curseur 210 du diviseur de tension compre-
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nant les résistances 207, 208 et 209, et par la valeur de la résistance 206 qui se 'trouve en shunt sur le condensateur 205 et qui détermine le temps de décharge de celui-ci.
Un moment d'allumage pour le thyratron 203 peut donc être établi et par conséquent un moment d'excitation pour le relais 202 qui correspond au moment exact où il faut que le courant de soudure commence à décroître, si les contacts de relais 204 se ferment en réponse à un début de courant de soudure.
L'excitation du relais 202 a pour résultat l'amorçage d'une chute ou décroissance organisée du courant de soudure, suivant un programme éta- bli par un circuit qui sera décrit maintenant. De la tension alternative, dérivée finalement des lignes 1, 2, est appliquée à l'enroulement primaire 211 d'un transformateur 212 ayant un enroulement secondaire 213.Celui-ci est monté dans un circuit classique à redresseur à double alternance utili- sant la duo-diode à vide 214. La cathode de la duo-diode 214 est reliée à une extrémité, 215, d'une paire de résistances mises en série 216, 217 au point commun 218, l'autre extrémité, 219, de la résistance 217 étant con- nectée à une prise médiane 220 de l'enroulement secondaire 213.
Par consé- quent, le point 215 est normalement à un potentiel positif, le point 219 à un potentiel relativement négatif, et le point 218 à un potentiel intermé- diaire. Le condensateur 221 est connecté entre les points 215 et 219 et sert de condensateur de filtrage.
Le point 215 est en série avec une résistance 221a à l'anode 222 d'une triode 223, dont la cathode 224 est reliée au point 218. L'électrode de commande 225 de la triode 223 est connectée par des contacts normalement fermés 226 du relais 202 et par une résistance de protection 227ià la borne 219. Par conséquent, l' électrode de commande 225 est normalement polarisée négativement, et cette polarisation négative peut être rendue suffisamment grande pour maintenir la triode 223 au cut-off aussi longtemps que les con- tacts 226 restent fermés ou,en variante, à une certaine valeur fixe.
Un condensateur 228, inséré entre l'électrode de commande 225 et la cathode 224, est shunté par une résistance réglable 229' mise en série avec les contacts normalement ouverts 230 du relais 202. Le condensateur 208, aussi longtemps que les contacts 230 restent ouverts, maintient une tension égale à la tension aux bornes de la résistance 217, aucun courant ne circulant à ce moment dans la résistance 229 à cause des contacts ouverts 230. La triode 223 se trouvant au cut-off, il n'existe pas de différence de potentiel entre l'anode 222et aucun point de la résistance 221a Une pai- re de conducteurs 231 et 232 sont reliés respectivement à l'anode 222 et à un curseur de la résistance 221a.
Comme la triode 223 est normalement au cut-off, ou avec une cer- taine valeur fixe de courant anodique, pendant la période de montée du cou- rant de soudure sous la commande de la triode 43, et qu'elle est de plus non-conductrice ou avec cette valeur fixe de coûtant anodique pendant la pé- riode de courant de soudure constant, aucune tension ou une tension fixe se trouve entre les conducteurs 231 et 232, et la triode 223 ne provoque donc pas de variations dans le courant de soudure.
Une fois que le relais 202 est excité, au contraire, les contacts 226 s'ouvrent, enlevant de la grillé, 225'la tension de polarisation due à la tension produite aux bornes de la résistance 217, cette même tension de polarisation restant maintenue aux bornes du condensateur 228, pour autant qu'elle existe. Au moment où les contacts 226 s'ouvrent, les contacts 230 se ferment, offrant un circuit de décharge au condensateur 228. IL s'ensuit que la tension aux bornes du condensateur 228 commence à décroître et le courant dans le tube 223 commence à croître, provoquant une augmentation gra- duelle correspondante de tension entre les conducteurs 232 et 231.
Comme le conducteur 231 est relié aux électrodes de commande des tbyratrons 38 et 41, le conducteur 232 étant relié à leurs cathodes, il en résulte un retard pro- gressif dans les allumages des tbyratrons 38 et 41, et une diminution gra- duelle du coûtant de soudure.
Cette diminution peut être continuée jusqu'à extinction du courant de soudure et peut se réaliser suivant diverses lois de variation en fonction de différentes tensions qui peuvent être appliquées
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aux électrodes de la triode 223, en concordance avec la nature du courant anodique de la triode 223 et avec la vitesse de chute de la ténsion aux- bornes du condensateur 228, telle qu'elle est déterminée par la valeur de la résistance 229 et par le point de la résistance 221a auquel le conduc- teur 232 est attaché.
Variante - Montée du courant
Une variante du dispositif de la figure 1 est représentée à la fi- gure 7. Le circuit représenté à la figure 7 du dessin peut remplacer la triode 43 et ses circuits associés de commande de polarisation compris à l'intérieur du rectangle X (Fig. 1), pour l'établissement d'une polarisa- tion continue variable de commande des thyratrons 38 et 41, le reste du dis- positif de la figure 1 restant pratiquement inchangé.
En bref, le dispositif de la figure 7 prévoit le démarrage du dis- positif qui donne la forme au çourant de soudure par le démarrage du cou- rant de soudure même, plutôt qu'à la suite de l' ouverture des contacts 68 par excitation du relais 72 au moment de l'allumage du thyratron 259 de com- pression. Il en résulte certaines simplifications du dispositif. Dans le dispositif de la figure 7, un condensateur de minuterie shunté par une ré- sistance de décharge variable est normalement maintenu chargé, la charge se faisant à travers un thyratron normalement polarisé à 'une valeur telle qu'il s'allume quand il regoit de la tension anodique.
La tension aux bornes du condensateur est utilisée pour donner une polarisation continue à une paire de thyratrons de commande d'allumage qui correspondent aux thyratrons 38 et 41 de la forme d'exécution de la figure 1. Des circuits sont prévus pour donner une polarisation de cut-off au thyratron en circuit avec le conden- sateur de polarisation, en réponse au courant de soudure. Par conséquent, dès que le courant de soudure commence à circuler, la charge du condensateur cesse et celui-ci commence à se décharger dans sa résistance shunt.
Pendant que le condensateur se décharge, la tension à ses bornes décroît et comme la tension aux bornes du condensateur sert de polarisation pour les thyra- trons de commande d'allumage, ceux-ci s'allument de plus en plus tôt dans la période de courant alternatif et le courant de soudure augmente graduel- lement. Quand le condensateur est entièrement déchargé, les thyratrons de commande d'allumage sont pourvus d'une polarisation convenant pour le courant de soudure normal.
Considérant plus en détail le dispositif de la figure 7, on voit que le transformateur 300 est couplé ou relié à l'enroulement primaire 5 du transformateur de soudure d'une manière appropriée quelconque, et il peut en particulier être mis à ses bornes. L'enroulement secondaire 301 du trans- formateur 300 est mis aux bornes d'un redresseur 303 qui produit une polari- sation continue aux bornes d'un condensateur 304 shunté par une résistance 305. Le condensateur 304 sert au filtrage de la tension redressée. L'arma- ture positive du condensateur 304 est connectée à la cathode 306 d'un thyra- tron 307, tandis que l'électrode de commande 308 du thyratron 307 est re- liée à l'armature négative du condensateur 304.
En l'absence de tension de soudure appliquée au transformateur 302 la polarisation du tube 307 est nul- le, et le tube est donc prêt à s'allumer à l'application d'une tension ano- dique positive. En présence de tension de soudure au transformateur 300 d'autre part, la polarisation négative produite aux bornes du condensateur 304 et de la résistance 305 est suffisante pour mettre le thyratron 307 au cut-off et l'empêcher de s'allumer à l'application d'une tension anodique positive. De la tension anodique alternative est fournie au thyratron 307 par un transformateur 310, dont l'enroulement secondaire est mis en série avec l'anode 309 du thyratron 307 et avec un condensateur 311 shunté par une résistance de décharge variable 312. L'armature positive du condensateur 311 est reliée en retour à la cathode 306 du thyratron 307.
Par conséquent, aussi longtemps que le thyratron 307 est conducteur, le condensateur 311 est maintenu chargé. Quand le thyratron 307 est rendu non conducteur en répon- se à l'apparition du courant de soudure dans le dispositif, le circuit de charge pour le condensateur 311 est interrompu, et le condensateur commence
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à se décharger dans la résistance shunt 312.
Les cathodes des thyratrons de commande d'allumage 38 et 41 sont connectées à l'armature positive du condensateur 311, son armature néga- tive étant reliée au point de jonction des résistances 46 et 49. Avant le commencement du passage du courant de soudure, une polarisation négative maxima est donc appliquée aux thyratrons de commande d'allumage 38 et 41, et ces thyratrons s'allument donc tardivement dans la période de la tension anodique appliquée. Quand la charge du condensateur 311 s'écoule et sa tension baisse de façon correspondante, la polarisation des thyra- trons 38 et 41 diminue de même et le moment d'allumage est graduellement avancé, augmentant le courant de soudure.
Suite des opérations
Le présent dispositif utilise un système de succession des opéra- tions de type classique dans sa généralité, mais comprenant certaines ca- ractéristiques nouvelles. Le dispositif sera donc décrit brièvement, en faisant ressortir plus particulièrement les caractéristiques nouvelles.
La soudure est amorcée en appuyant sur un interrupteur à pied 250 qui ferme ses contacts. A la fermeture de l'interrupteur 250, le relais 5CR est excité par la moitié supérieure 251 de l'enroulement secondaire d'un transformateur 252, dont l'enroulement primaire 253 peut être mis directe- ment aux bornes d'un enroulement secondaire du transformateur 23.
L'excitation du relais 5CR provoque l'ouverture du contact 254 et la fermeture des contacts 255, 256, 257 et 258. Le thyratron de période de compression 259 est normalement maintenu non conducteur, puisque les ten- sions appliquées à son électrode de commande et à son anode sont en oppo- sition de phase. La cathode du thyratron 259 est relié à une ligne 260, qui est connectée à la prise médiane de l'enroulement secondaire 251. Son anode est reliée à une extrémité de l'enroulement secondaire 251 et son électrode de commande est connectée à l'autre extrémité de l'enroulement secondaire 251 par l'intermédiaire du contact normalement fermé 254. Pendant que le thyratron est maintenu non conducteur, un condensateur de minuterie 261 in- séré dans le circuit de son électrode de commande est chargé par conduction de grille.
Quand les contacts 254 s'ouvrent, au contraire, une tension al- ternative est appliquée à l'électrode de commande du thyratron 259 aux bor- nes d'un potentiomètre 262, et cette tension étant en phase avec la tension anodique appliquée au thyratron 259, celui-ci veut s'allumer, l'allumage étant cependant empêché par la polarisation établie aux bornes du condensa- teur 261. La tensicndue à la charge du condensateur 261 décroît graduelle- ment dans le tempss puisque le condensateur 261 est shunté par une résis- tance 263. Par conséquent, après un temps déterminée le thyratron 259 s'al- lume, marquant la fin de la période de compression.
La fermeture des contacts 255, en réponse à la fermeture de l'in- terrupteur 250, ferme un circuit pour un électro-aimant 264 directement con- necté entre les lignes 1 et 2. L'excitation de l'électro-aimant 264 ouvre la soupape 265 qui applique de la pression à l'interrupteur à pression 266, normalement de type hydraulique. Ce dernier sert à commander la forge 267 qui sert à comprimer par l'intermédiaire des électrodes 8,la pièce 9 pen- dant la période de compression.
De plus, l'interrupteur à pression 266, lorsqu'il est actionné, sert à fermer les contacts 268, cette fermeture établissant un circuit par les contacts actuellement fermés 258 pour le relais de retard lTD inséré dans le circuit anodique du tbyratron de compression 259. Le relais ITD fonctionnera donc dès que le thyratron 259 s'allume, pourvu que l'interrup- teur à pression 266 ait fonctionné.
La fermeture des contacts 256, en réponse à la fermeture de l'in- terrupteur 250, établit un circuit passant par un électro-aimant via les contacts normalement fermés 271, l'électro-aimant 270 étant alimenté direc- tement par les lignes 1-2 et servant à appliquer une surpression à la pièce
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9, aussi longtemps que les contacts 271 restent fermés.
A l'allumage du thyratron 259, qui signifie la fin de la période de compression, le relais 1TD est excité. Son excitation entraîne la fer- meture des contacts normalement ouverts 102 et 103 et l'ouverture des con- tacts normalement fermés 104. Le rôle de ces contacts a déjà été expliqué et en bref ils entraînent l'amorçage du programme de montée de courant du point de soudure, de la minuterie pour la durée totale du point de soudure et de la minuterie, comprenant le thyratron 203, qui sert à commander le dé- but de la chute du courant de soudure. La fin d'un point de soudure est mar- quée, comme il a été dit, par l'excitation du relais 4CR en réponse à l'al- lumage du thyratron 96.
Une bobine de relais 272 mise en série avec le thyratron 259 aux bornes de la moitié supérieure 251 du secondaire du transformateur 252 est connectée en série avec une duo-diode 273 dont la cathode est reliée direc- tement à l'anode du thyratron 259. Quand celui-ci s'allume, un circuit s'é- tablit donc. par le relais 272 et la duo-diode 273, et le relais 272 est ex- cité, ouvrant les contacts 274. En conséquence, les contacts 274 s'ouvrent au début d'une soudure.
L'ouverture des contacts 274 amorce un cycle de minuterie du thy- ratron de période de forgeage 275, qui fonctionne tout-à-fait de la même manière que le thyratron 259. Il ne faut donc pas détailler le fonctionne- ment précis du thyratron de période de forgeage 275; il suffira de dire que le thyratron 275 est maintenu non conducteur par une tension produite aux bornes d'un condensateur 276 qui est chargé par conduction de grille pen- dant que le thyratron est non conducteur. Le condensateur 276 se décharge dans une résistance appropriée 277 mise en parallèle sur le condensateur 276, après ouverture des contacts 274, jusqu'à ce que la polarisation du thyra- tron 275 soit assez réduite pour permettre à celui-ci de s'allumer.
L'interrupteur de forgeage 278 est mis en série avec un relais 11CR et avec le thyratron 275. Par conséquent, si on ferme l'interrupteur de forgeage, le relais 11CR est excité quand le thyratron 275 s'allume. L'ex- citation de la bobine de relais 11CR ouvre les contacts 271 et interrompt le circuit de l'électro-aimant 270, ce qui réduit la pression des électro- des 8 sur la pièce 9. Cette diminution de pression se produit cependant à un moment déterminé pendant le passage du courant de soudure, de sorte que, pendant la partie initiale du cycle de soudure, une plus grande pression peut être appliquée à la pièce que pendant le reste du cycle. Il est bien connu que la chaleur développée dans une soudure est inversement proportion- nelle à la pression appliquée à la matière soudée.
Par conséquent, la pres- sion supplémentaire appliquée pendant la partie initiale de la soudure sert à réduire la chaleur produite et donc aide à l'établissement d'une vérita- ble période de préchauffage pour chaque point de soudure. La pression sup- plémentaire sert aussi à dissoudre les battitures ou oxydes de surface avant l' application du- courant de soudure, comme il a été exposé.
Si l'on ne désire pas de pression de forgeage supplémentaire, pendant la période de préchauffage, on peut ouvrir l'interrupteur de for- geage 278, auquel cas le thyratron 275 et son relais 11CR sont éliminés du dispositif.
L'excitation du relais 4CR en réponse à l'allumage du thyratron 96 provoque l'ouverture des contacts 280, ce qui amorce la période de main- tien au bout de laquelle le thyratron 281 s'allume. L'allumage du thyratron 281 amorce un nouveau cycle de soudure, si le dispositif est réglé sur "répétition", ou il amorce la minuterie pour le thyratron de repos 282, si une seule soudure est nécessaire.
Quoique le présent dispositif ait été décrit dans son applica- tion à une soudeuse particulière, on comprendra que ses applications sont étendues et diverses dans le domaine de la soudure et dans la technique qui concerne le réglage du passage du courant entre une charge et une source de courant alternatif.