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COMMANDE DE CONVERSION DE FREQUENCE.
La présente invention se rapporte aux appareils àdécharge élec- triques et plus particulièrement aux appareils de soudure par résistance,
On a proposé des appareils de soudure dans lesquels le courant est pris à un réseau commercial à courant alternatif et fourni à une charge telle qu'un transformateur de soudure à une fréquence nettement plus basse que celle du réseau. Le réseau peut être monophasé ou polyphasé. La conversion de fré- quence commerciale en fréquence plus basse se fait au moyen de valves électri- ques à décharge, habituellement des ignitrons, insérées entre les barres du réseau et le primaire du transformateur de soudure..
De préférence., les ignitrons sont disposés par paires,, chaque paire étant connectée en anti-parallèle à une section du primaire du transformateur de soudure, chaque section et ses paires associées étant mises aux bornes d'une paire de barres du réseau. Les ignitrons individuels des paires sont commandés de telle façon que du courant d'une po- larité est d'abord accumulé dans le transformateur de soudure et qu'on le lais- se ensuite décroître, et immédiatement après du courant de polarité opposée est accumulé et on le laisse aussi décroître ensuite, Les ignitrons de chaque paire qui conduisent du courant d'une polarité ou de l'autre forment un groupe.
Les appareils de ce type fonctionnent bien dans l'ensemble Cepen- dant dans certains cas certains ignitrons ont une vie relativement courte. En effet les ignitrons sont fortement endommagés après que l'appareil n'a fonction- né que peu de temps; parfois les ignitrons sont endommagés au point de devoir être remplacés. La charge peut d'ailleurs aussi être endommagée.
En particulier, de telles difficultés se sont présentées quand 19 appareil fonctionne avec une charge à faible facteur de puissance, par exemple lorsqu'au cours d'essais les électrodes de soudure sont mises en court-circuit, et quand l'appareil draine un courant important du réseau d'alimentation '
Au point de vue du fonctionnement du dispositif proposé, un igni- tron de chaque paire d'ignitrons connectés en anti-parallèle est rendu conduc- teur quand la barre à laquelle son anode est connectée devient positive par
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rapport aux autres barres;,et conduit à son tour pendant une demi-période de fréquence basse jusqu'à ce que le courant accumulé dans la charge ait l'ampli- tude basse fréquence désirée.
Le dernier ignitron du groupe conducteur con- duit le courant maximum. Quand ce courant est atteint., le premier ignitron du groupe conducteur ne se réallume pas. Quand le courant décroit dans la ' charge, le dernier ignitron du groupe continue à conduire. Le courant de la déni-période de fréquence basse de la polarité opposée doit être conduit ensuite par les autres ignitrons de chaque paire. Chacun de ces derniers est rendu conducteur à son tour, quand la barre connectée à son anode devient plus positive que les autres barres du réseau. On a constaté que les ignitrons sont endommagés parce que lorsque le premier des ignitrons qui conduit le cou- rant de la polarité opposée est rendu conducteur, le dernier des ignitrons qui conduit le courant de la polarité initiale est toujours conducteur.
Le courant conduit par le premier ignitron à conduire le courant inverse induit un potentiel dans l'enroulement alimenté par le dernier ignitron qui conduit le courant de polarité initiale dans un sens tel qu'il remonte la conductivité décroissante de ce dernier ignitron. Celui-ci est donc conducteur pendant une durée excessivement longue. 'De plus le courant fourni à son enroulement cor- respondant par le premier ignitron du nouveau groupe retourne au réseau par le dernier ignitron de l'ancien groupe. On produit donc en fait un court-cir- cuit. Comme le dernier ignitron de 1$ ancien groupe conduit pendant un temps trop long dans des conditions de court-circuit, il devient rapidement très chaud,ne se désionise plus et conduit les courants des deux polarités sans interruption.
Le même cas se produit quand le dernier ignitron conduisant le courant inverse continue à être conducteur après que le premier ignitron de- vant conduire le courant de la polarité initiale est rendu conducteur à la demi-période de fréquence basse suivante. Ce phénomène est plus fréquent pour des facteurs de puissance faibles que pour des facteurs de puissance élevés, et est particulièrement marqué quand les appareils sont mis à l'essai. avec les électrodes de soudure court-circuitées.
Antérieurement, diverses solutions du problème ont déjà été pro- posées.
Par exemple, une solution propose un dispositif à relais servant à asservir la minuterie à impulsions déterminant la fréquence basse au circuit de courant de charge, de façon qu'une impulsion de fréquence basse ne puisse être amorcée avant que le courant de charge de la demi-période de fréquence basse immédiatement précédente soit tombé à zéro. Quoique cette solution évite 1-'endommagement des dispositifs à décharge, dû au phénomène précité, aussi long- temps que les relais fonctionnent convenablement, elle a le désavantage de ne pas fonctionner sûrement.
Ceci est spécialement vrai dans les applications de soudure, où les appareils à décharge se trouvent en série avec les enroulements primaires du transformateur de soudure, Le courant de charge décroît de manière non contrôlée, ce qui fait que l'on ignore quel dispositif à décharge s'allume- ra le crémier dans la période de fréquence basse suivante et à quel moment il le fera dans sa demi-période. De cette incertitude résultent des différences entre les quantités de courant accumulées dans les demi-périodes successives de fréquence basse.
Par conséquent, au bout d'un certain temps, le courant to- tal de charge ,passant dans les enroulements du transformateur durant les demi- périodes de fréquence basse d'une polarité dépasse le courant total de charge passant dans les enroulements du transformateur durant les demi-périodes de fréquence basse de polarité opposée, ce qui provoque la saturation du transfor- ma.teur de soudure. Avec de tels dispositifs, on se contente ordinairement de tourner la difficulté de la saturation en prévoyant un transformateur de sou- dure plus grand, qui est lourd, encombrant et coûteux.
Dans les appareils précités, on permet au dernier tube de chaque groupe de conduire aussi longtemps que la force électromotrice inverse produite par la charge est suffisante pour y faire passer du courant. La force électro- motrice inverse décroît comme la conduction continue, mais la décroissance n'est pas positive. Le dernier tube peut donc dans chaque groupe conduire beaucoup plus longtemps que les autres tubes. Cette conductivité excessive.peut nette- ment raccourcir la vie des derniers tubes.
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On a proposé un système comportant un dispositif servant à empêcher une montée rapide du courant de charge., de façon à ramener le temps de chute du courant à une valeur raisonnable. Avec ce système, le courant de charge tombe ordinairement à zéro dans chaque demi-période de fréquence basse,à temps pour que le dispositif à décharge approprié de la demi-pério- de de fréquence basse opposée s'allume bien au même moment dans chaque demi- période. En général les dispositifs à décharge ne sont pas endommagés par le phénomène précité et le même courant de charge total passe dans les enrou- lements primaires du transformateur de soudure pendant les demi-périodes de basse fréquence opposées, On peut donc utiliser un transformateur relative- ment petit et moins coûteux sans grand danger de saturation.
Quoique ce dis- positif représente un perfectionnement important par rapport au passé, son fonctionnement n'est pas encore sûre
L'invention a donc pour but de créer pour un appareil de sou- dure du type électronique dans lequel le courant de charge traverse des dis- positifs électriques à décharge,, un dispositif sûr empêchant que les dispo- sitifs électriques à décharge soient sérieusement endommagés.,
Un but secondaire de l'invention est de procurer un dispositif de commande électronique pour un appareil servant à dériver du courant d'une source alternative et à convertir ce courant en courant d'une fréquence net- tement plus basse que celle de la source alternative, qui comprendra un dis- positif électronique pour asservir la période de fréquence basse d'une pola- rité à celle de l'autre polarité.
Conformément à l'invention, le premier dispositif à décharge électrique d'un groupe qui conduit pendant une demi-période de fréquence basse d'une polarité, en plus de s'allumer en premier lieu dans cette demi-période, s'allume aussi tard dans sa demi-période correspondante du réseau, immédia- tement après l'allumage du dernier dispositif à décharge électrique du même groupe allumé dans la même demi-période de fréquence basse. Le passage du cou- rant dans ce dispositif à décharge électrique a alors une polarité qui cause une chute rapide du courant de charge.
Dans ces conditions, le dispositif à décharge électrique connecté en parallèle et en opposition avec le premier dispositif à décharge électrique précité peut être allumé avec sûreté à un moment bien déterminé dans la demi-période de sa phase qui suit immédatiement celle dans laquelle le premier dispositif à décharge était allumé.
Le premier dispositif à décharge du premier groupe conduit du courant dans la charge dans un sens tel qu'il éteint le dernier dispositif à décharge du premier groupe et continue à conduire aussi longtemps que la force contre électromotrice créée par la chute du flux dans la charge fait passer du courant dans celle-ci. Comme le premier dispositif à décharge du second groupe se trouve directement en anti-parallèle sur le premier dispositif du premier groupe, il lui est impossible de s'allumer pendant que le premier dispositif à décharge du premier groupe est conducteur. Il y a donc une liaison directe et sûre entre les déni-périodes de fréquence basse de polarités oppo- sées qui empêche l'une de conduire avant que l'autre ait cessé de conduire.
De plus, dans les applications de soudure, la chute rapide du courant de char- ge permet l'allumage des groupes de dispositifs à décharge électriques de ma- nière que le courant de charge total d'une polarité passant dans le primaire du transformateur de soudure soit égal au courant de charge total de l'autre polarité, de sorte que le transformateur de soudure n'a pas de tendance à sa- turer.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est représentée à titre d'exemple aux dessins annexés.
Les figures 1 et 1A réunies constituent le schéma de principe d'un appareil de soudure par résistance conforme à l'invention.
La figure 2 est un graphique montrant le fonctionnement d'ap- pareils antérieurs.
Les figures 3 et 4 sont des graphiques montrant le fonctionne- ment de l'appareil des figures 1 et lA.
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La figure 5 est un oscillogramme réel de l'onde de courant d'appareils antérieurs en service.
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La figure 6 est un osèi1logramme réel de Inonde dw:sà!sP- pareils conformes à l'invention en fonctionnement.
Pour bien comprendre 15invention, il est utile de bien saisir le fonctionnement des appareils antérieurs. Afin de faciliter l' exposé de 1-'invention,. on décrira d'abord comment un appareil du type représenté aux figures 1 et 1A fonctionnerait en l'absence des perfectionnements faisant l'objet de la présente invention.
L'appareil représenté comprend un transformateur de soudure à trois enroulements primaires 11 12 et 13Les primaires sont alimentés
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par les barres T3.9 Lu L3 d'une source triphasée à travers trois paires d'ignitrons ITUy 2TU; 3TU l'U; et 5TU 6TU les ignitrons de chaque paire étant montés en anti-parallèle. Les barres L1.$ ±2, L3 sont d'habitude celles d'un réseau commercial de courant alternatif à une fréquence de 60 périodes aux Etats-Unis ou d'un autre nombre de périodes dans d'autres pays, 50 pé- riodes par exemple.
Le courant est fourni aux primaires 11 12, 13 de ma- nière successive, d'abord dans un sens pendant une demi-période de fréquence
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basse à travers les ignitrons J'IT9 3TU, 5TU formant un groupe., puis pendant la demi-période de fréquence basse suivante dans le sens opposé à travers les ignitrons 2TU, 4TU, 6TU formant un autre groupe. Quand les ignitrons
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ITU., 3TU, 5TU sont conducteurs, le courant circule de droite à gauche dans chacun des primaires 11, 12a 13 et quand les ignitrons 2lu,. LTU 6TU sont conducteurs, le courant circule de gauche à droite.
Chaque ignitron devient conducteur quand la barre reliée à son anode est positive par rapport aux autres barres et quand on applique le potentiel de commande voulu pour l'al
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lumage de son thyratron d'amorgage. Le moment auquel un ignitron devient conducteur est déterminé par le réglage des curseurs 44 du rhéostat 36. Les ignitrons 1TU., 3tut 52'U9 ou 2TUe ITU 6TU respectivement, conduisent à leur tour pendant un nombre déterminé de périodes de réseau successives fonction de la fréquence basse désirée. Par exemple, on peut supposer que chacune des ignitrons conduit deux fois pendant chaque demi-période de fréquence basse.
Dans ces conditions, la fréquence basse est de l'ordre'de 12 cycles par secon- de.
L'appareil décrit travaille bien dans l'ensemble; mais avec des facteurs de puissance faibles le dernier des ignitrons de chaque groupe au point de vue conduction, c'est-à-dire les ignitrons 5TU et 6TU peut conti- nuer à conduire indéfiniment. Ce fonctionnement est représenté à la figure 2 des dessins annexés. Le courant y est porté verticalement-et le temps hori- zontalement. Pour faciliter l'exposé, les abscisses à égale distance corres- pondant aux instant ou-les ignitrons deviennent successivement conducteurs, sont exprimées en douzièmes de période du réseau. Chaque demi-alternance re- présente un laps de temps pendant lequel un des ignitrons d'un groupe est conducteur et porte la référence correspondante.
Pendant la première demi-période de fréquence basse., chacun des
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ignitrons 1TU, 3TU, 5TU est deux fois conducteur. Pendant les 4/12 d'une pé- riode de réseau, 1-'ignitrons leu conduit le courant de droite à gauche dans l'enroulement l:L. Pendant cet intervalle, la barre LI est positive par rap- port aux autres barres. A la fin de l'intervalle, la barre L2 devient posi-
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tive par rapport â Lly mais l'ignitron 1TU continue à conduire à cause du potentiel inverse., fourni par l'enroulement 11, L'ignitron leu continuant à conduire., l'ignitron 3TU est rendu conducteur et le courant circule de droite à gauche dans l'enroulement 12.
Ce passage de courant induit un potentiel aux bornes de l'enroulement 11 de polarité telle que son extrémité de droite devienne nettement positive par rapport à son extrémité de gauche. L'ignitron 1TU est donc éteint. De même, comme l'indiquent les demi-alternances, les
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ignitrons 5TU 1TIT9 3TU et 5TU deviennent conducteurs à leur tour en étei- gnant l'ignitron conducteur précédent., Quand 1-'ignitron 5TU est conducteur pour la seconde fois, l'ignitron 1.'U n'est plus rendu conducteur..Le courant circulant dans l'ignitron 5TU et son enroulement associé 13 baisse donc comme
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l'indique la sixième demi-alternance 5TU de la demi-onde de gauche de la courbe représentée.
A ce moment le potentiel de l'anode de l'ignitron 5TU est égal au potentiel de la barre 13 et le potentiel de sa cathode est égal au potentiel de la barre 11 moins le potentiel inverse produit par l'en- roulement 13. Comme le courant traversant l'ignitron 5TU décrotta le poten- tiel de la barre Ll devient plus positif que le potentiel de la barre. L3 et cette différence inverse de potentiel tend à éteindre l'ignitron 5TU Celui- ci est donc maintenu conducteur par la force électromotrice inverse produite par la chute du flux dans le transformateur T, qui se présente sous la for- me d'un potentiel aux bornes du primaire 13 de sens tel que l'extrémité de gauche de ce primaire est positive et son extrémité de droite négative.
Si l'on permettait au courant passant dans l'ignitron 5TU de décroître sans interruption, ce potentiel aux bornes du primaire 13 deviendrait éventuelle- ment inférieur au potentiel négatif entre les barres L1 et L3, et l'ignitron 5TU deviendrait non conducteur.
Cependant, 10/12 de période après l'allumage de l'ignitron 5TU, l'ignitron 2TU est rendu conducteur comme l'indique la première demi-alter- nance 2TU de la demi-onde de droite. Comme le montre le chevauchement des deux demi-courbes, l'ignitron 2TU devient parfois conducteur avant l'extinc- tion de l'ignitron 5TU Ce cas est le plus fréquent quand le facteur de puis- sance de la charge est faible, de l'ordre de 20 % pour un réseau de 60 cycles par seconde. L'ignitron 2TU conduit le courant de gauche à droite dans le primaire 11 et induit un potentiel dans le primaire 13 qui augmente le poten- tiel positif de son extrémité de gauche par rapport à son extrémité de droite.
Ce potentiel s'ajoute au potentiel dû au flux décroissant et tend à mainte- nir l'ingnitron 5TU conducteur comme l'indique le bout remontant R de la ' courbe positive. Le courant venant par l'ignitron 2TU d'entre la barre posi- tive L2 et la barre négative L3 du réseau retourne au réseau par l'ignitron 5TU entre la barre négative L3 et la barre positive L1 Le réseau est donc en fait court-circuité. Le potentiel induit par le primaire 11 augmente com- me l'indique la première demi alternance négative jusqu'à ce que l'ignitron 4TU devienne conducteur, le courant circulant alors de gauche à droite dans le primaire 12 (voir la seconde demi-alternance négative)
0 Un potentiel ten- dant à maintenir l'ignitron 5TU conducteur est à nouveau induit et s'il est encore conducteur, ce dernier continue à conduire. Eventuellement, l'igni- tron 6TU est rendu conducteur comme 1-'indique la troisième demi-alternance négative et l'igntron 5TU s'il est encore conducteur, s'éteint. l'igni- tron 5TU a cependant conduit pendant un temps excessif* dans des conditions de court-circuit et devient éventuellement chaud au point de conduire sans interruption, le processus décrit ci-dessus se répétant au cours des sou- dures successives. Le fonctionnement en court-circuit détériore aussi sé- rieusement le transformateur T.
Le phénomène décrit ci-dessus se produit aussi quand l'ignitron 6TU continue à conduire fautivement quand l'ignitron 1TU se met à conduire.
La présente invention supprime ces difficultés d'une manière qui sera décrite ci-dessous et expliquée lors de l'exposé défaille du dis- positif de circuits.
Dans l'appareil représenté aux figures 1 et 1A les références L1 l2 L3 indiquent les lignes d'une source d'énergie triphasée, dont les diverses phases alimentent les ignitrons 1TU et 2TU, 3TU et 4TU 5TU et 6TU montés dos-à-dos par paires, une paire aux bornes de chaque phase, et cha- que paire fournissant du courant à un enroulement primaire différent 11 12 13 d'un transformateur T, dont l'unique enroulement secondaire 14 amène le courant à une charge à souder L.
Chacun des ignitrons 1TU à 6TU inclusivement est réglé par un thyratron d'allumage, les thyratrons d'allumage respectifs désignés par les références 1Ft à 6FT étant insérés chacun en série entre l'anode et la tige ci-'allumage ou igniteur d'un ignitron associé de sorte que l'allumage de- n'importe quel thyratron provoque l'allumage de l'ignitron associé.
Les électrodes de commande 15 des tubes d'allumage 1FT à 6FT sont normalement polarisées négativement au-delà du potentiel critique auquel l'al-
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lumage des thyratrons est possible, au moyen d'une tension continue appli- quée a chacun des tubes d'allumage aux bornes d'un condensateur 16.
La ten- sion continue établie aux bornes de chacun des condensateurs 16 est obtenue par redressement d'une tension prise aux lignes Ll, L3 et appliquée via les lignes 6 aux primaires 17 des transformateurs 18, dont les secondaires 19 sont reliés en série avec les condensateurs 16 par l'intermédiaire d'un re- dresseur 20 Des impulsions d'allumage sont appliquées aux tubes d'alluma- ge 1FT, 3FT et 5FT par les lignes respectives 21,22 et 23, et aux tubes d'allumage 2FT, 4FT et 6FT par les lignes respectives 24, 25 26, les,tubes d'allumage, en l'absence d'impulsions d'allumage fournies par les lignes appropriées 21 à 26, respectivement, étant maintenus au cut-off, mettant ainsi les ignitrons associés 1TU à 6TU au cut-off aussi, et empêchant le passage de courant à la charge à souder L.
Il ressort clairement que l'on peut allumer n'importe quel thyratron 1FT à 6FT inclusivement et donc n'importe quel ignitron 1TU à 6TU inclusivement,en envoyant une impulsion d'allumage appropriée de polarité et amplitude requises, par la ligne appropriée des lignes 21 à 26 inclusi- vement, quand l'anode de l'ignitron est polarisée positivement. L'allumage de l'un ou l'autre des ignitrons 1TU 3TU, 5TU fait passer dans la charge L un courant d'une polarité, que l'on peut dénommer positive pour la facilité de l'exposé, tandis que la conduction de l'un ou l'autre des ignitrons 2TU, 4TU, 6TU fera passer dans la charge L un courant de la polarité opposée à la polarité positive et qui peut donc être dénommée négative.
De la tension anodique alternative pour les tubes de commande 1CT à 6CT est fournie par le réseau triphasé L1 L2 et L3 à travers un trans- formateur T2 ayant un enroulement primaire 30 connecté entre les lignes L1 et L2,un second primaire 31 connecté entre les lignes L2 et L3 et un troi- sième enroulement primaire 32 connecté entre les lignes Ll, et L3. Les pri- maires du transformateur T2 sont donc connectés en delta avec le réseau L1 L2, L3. Les enroulements secondaires du transformateur T2, portant respecti- vement les références 33, 34 et 35, associés dans l'ordre aux primaires 30, 31 et 32, sont aussi connectés en delta.
Aux bornes des secondaires 33, 34 et 35 se trouve un dispositif déphaseur désigné dans son ensemble par la référence 36,et constitué de trois potentiomètres, 37, 38 et 39 assemblés mécaniquement et connectés en delta par rapport aux enroulements secondaires 33, 34 et 35 du transformateur T2. Trois résistances 40, 41 et 42 sont con- nectées en étoile aux bornes des potentiomètres 37, 38 et 39, établissant', ainsi un point neutre 43 pour le système triphasé.
La phase des potentiels établis aux bornes des résistances 40, 41, et 42 par rapport au point neutre 43 peut être changée en variant les curseurs 44 des potentiomètres 37, 38 et 39 parce que les points de liaison entre les potentiomètres 37, 38 et 39 sont reliés à des prises médianes 45 des enroulements secondaires respectifs 33, 34 et 35 du transformateur T2.
Trois lignes 46, 47 et 48 partent des curseurs 44 des potentio- mètres 37, 38 et 39. Les tensions sur les lignes 46, 47 et 48 sont déphasées entre elles de 120 , parce que ces tensions prennent naissance dans les lignes triphasées L1, L2 et L3, et les potentiels des lignes 46, 47, et 48 prennent leur maximum positif successivement, dans l'ordre d'énumération des lignes.
Les phases des tensions des lignes 46, 47 et 48 par rapport aux tensions du réseau L1 L2 et L3 peuvent être réglées en déplaçant les curseurs 44, ces curseurs étant assemblés mécaniquement afin d'assurer que toute variation de phase introduite dans une des lignes 46, 47 et 48 l'est automatiquement dans les deux autres.
La ligne 46 fournit le potentiel anodique ou tube de commande 1CT par l'intermédiaire de l'enroulement primaire 50 d'un transformateur de commande 1T ayant deux enroulements secondaires 51 et 52. La ligne 47 alimen- te de même l'anode du tube de commande 1CT par l'intermédiaire de l'enroule- ment primaire 53 d'un transformateur de commande 3T ayant deux secondaires 54 et 55. La ligne 48 fournit de la tension anodique au tube de commande 5GT par l'intermédiaire de l'enroulement primaire 56 d'un transformateur de com-
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mande 5T, ayant deux secondaires 57, et 115.
Alors que les tubes lGT, 3GT et 5CT sont alimentés de manière continue en tensions anodiques déphasées de 1200 en l2Cca ils sont normalement mis au cut-off et empêchés de s$allumera au moyen d'un potentiel de polarisation appliqué à leur électrode de COM mande par un redresseur RX qui reçoit du courant alternatif dérivé des li-
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gnes T7.. L3 par l'intermédiaire d'un enroulement primaire 60 d'un transfor- mateur 61 ayant un enroulement secondaire 62.
Celui-ci est connecté à deux extréinités diagonalement opposées du redresseur RX et applique la tension redressée aux bornes de deux résistances mises en série 63, 64 et shuntées 'par un condensateur de filtrage 65.Le point commun aux résistances 63, 64
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est relié aux électrodes de commande lGT, 3CT, 5CT en parallèle, et l'autre borne de la résistance 63 est reliée aux cathodes des tubes de commande 1CT,
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3CT 5CT en parallèle. Le potentiel développé aux bornes de la résistance 63 est utilisé pour établir un potentiel négatif aux grilles de commande des
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tubes 1CT, 3CT' SCT qui, comme on le sait, empêche l'allumage de ces tubes quelle que soit la tension appliquée aux anodes de ces tubes.
Le potentiel d'allumage est appliqué aux tubes de commande
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1OTe 3CT et sot d'une manière à décrire ci-dessous. Si l'on considère d' a- bord le tube 1CT, le potentiel d'allumage est appliqué à ce tube par une paire de lignes 66 sous la forme d'une impulsion. Cette impulsion est déri- vée d'un circuit de minuterie etde détermination de fréquence 58 représenté schématiquement seulement
La production d'une impulsion d'allumage sur la ligne 66 amorce un cycle d'opérations des tubes de commande ICT, 3CT et 5CT et par conséquent,
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comme il sera décrit ci-après, des ignitrons 1Ti38 3TU et 5TU.
La production d'une impulsion sur la ligne 66 signale donc le début d'un cycle de soudre. ' L'impulsion appliquée à la ligne 66 est appliquée au primaire 67 d'un trans-
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formateur 1F ayant un enroulement secondaire 68 relié à l'électrode de com- mande du tube de commande 1CT par l'intermédiaire d'un redresseur 69, une com- binaison parallèle comprenant une résistance 71 et un condensateur 70 étant mise aux bornes du secondaire 68 et du redresseur 69 en série.
Le redresseur 69 redresse l'impulsion fournie par le transformateur 1F, chargeant le conden- sateur 70 dans un sens tel que l'on rende 1-'électrode de commande du tube de commande 1CT suffisamment positive pour ioniser le gaz du tube 1CT et allumer celui-ci quand l'anode du tube de commande 1CT devient positive.
La constante de temps de la combinaison condensateur 70 et résistance 71 est suffisamment courte pour que le condensateur 70 se décharge rapidement après l'allumage du tube 1CT La cadence de l'impulsion d'allumage appliquée sur 1'électrode de commande du tube 1CT est synchronisée avec la tension d'anode appliquée au même tube, puisque 1-impulsion de commande appliquée au tube 1CT est dérivée de la même phase du réseau Ll L2 L3 que la tension d'anode du tube 1CT La phase relative de l'impulsion d'allumage appliquée à l'électrode de commande du tube de commande 1CT est évidemment variable puisque l'impulsion d'allumage se produit à un moment fixe par rapport à la tension établie sur les lignes
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du réseau Ll, L2,
L3 tandis que la tension anodique appliquée au tube de commande 1CT l'est par l'intermédiaire du circuit déphaseur 36, cette dernière étant avancée de façon variable sur la cadence de l'impulsion d'allumage.
L'allumage du tube 1CT établit une impulsion de courant dans
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l' enroulernént primaire 50 du transformateur lT, cette impulsion étant trans- férée d'abord par le secondaire 51 du transformateur 1T au circuit à impul- sion de grille 72 du tube de commande 3CT circuit en tous points identique au circuit à impulsion de grille associé au tube 1CT,. dont le fonctionnement
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a été décrut ci-dessus. L'impulsion appliquée par 1-i-ntenlédiaire de l'enrou- lement secondaire 51 est donc redressée et appliquée à l'électrode de commande du tube de commande 3GT, permettant à ce dernier de s5aUumer quand sa tension d'anode devient positive.
La tension anodique est délivrée au tube 3CT par la ligne 47 et l'enroulement primaire 53 du transformateur 3T
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Par conséquent, le tube de cOIJJMlnde 3GT conduira le courant à un moment après l'allumage du tube 1CT, ce temps étant donc déterminé par le temps d'application de la tension positive à 1' anode du tube de commande 3CT.
L'allumage du tube 3CT établit une impulsion de courant dans 1.?enroulement
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primaire 53 du transformateur 3T, transférée par l'intermédiaire de l'enrou- lement secondaire 54 du transformateur 3T au circuit à impulsions 73 de l'é- lectrode de commande du tube de commande 5CT, ce dernier circuit à impulsion- étant de nouveau identique au circuit à impulsion 72 et établissant une im- pulsion de tension à appliquer à l'électrode de commande du tube de commande 5CT.
Inapplication d'une impulsion de commande positive à l'élec- trode de commande du tube de commande 5CT provoque 'le passage de courant dans. ce dernier quand sa tension d'anode devient positive, la tension d'anode étant appliquée au tube de commande 5CT via la ligne 48 et l'enroulement primaire 56 du transformateur 5T. L'impulsion de courant établie dans l'enroulement primaire 56 n'est pas renvoyée au circuit d'impulsion du tube de commande 1CT l'opéra- tion en cascade des tubes de commande 1CT 3CT et 5CT se terminant au contraire, à moins qu'une nouvelle impulsion de commande ne soit appliquée à l'enroule- ment primaire 67 et au transformateur 1F via la ligne 66.
Si une telle impul- sion de commande est appliquée à nouveau, une nouvelle suite d'allumage se fait, les tubes 1CT 3GT et 5CT conduisant en cascade dans un nouveau cycle d'opérations doublant le cycle décrit.
Associé à l'enroulement primaire 50 du transformateur 1T un enroulement secondaire 52 est relié par le conducteur 21 à l'électrode de com- mande et à la cathode du tube d'allumage 1FT qui détermine le temps d'allumage de l'ignitron 1TU établissant un potentiel d'allumage sur l'électrode de com- mande du tube 1FT à un moment approprié pour permettre l'allumage du tube, c'est-à-dire quand l'anode du tube 1FT est positive. L'allumage du tube 1FT établit une impulsion de courant dans l'igniteur de l'ignitron 1TU qui pro- voque l'allumage du tube ignitron 1TU permettant l'envoi d'une impulsion de courant à la charge à souder L par l'intermédiaire de l'enroulement primaire 11 et l'enroulement secondaire 14 du transformateur T.
Quand le tube de commande 3CT s'allume, l'impulsion de courant dans l'enroulement primaire 53 du transformateur 3T applique de même de la tension à L'enroulemet secondaire 55 du transformateur 3T, l'impulsion de ten- sion étant appliquée via la ligne 22 à l'électrode de commande du tube d'allu- mage 3FT qui à son tour établir une occasion d'allumage pour l'ignitron 3TU, et envoie une impulsion positive de courant à la charge à souder L, par l'in- médiaire de l'enroulement primaire 12 et l'enroulement secondaire 14 du trans- formateur T.
L'allumage du tube de commande 5CT établir de même une impul- sion dans l'enroulement primaire 56 du transformateur 5T, qui est transformée en impulsion de tension dans son enroulement secondaire 57, cette impulsion de tension étant transférée par la ligne 23 à l'électrode de commande du tube d'allumage 5FT, qui s'allume en conséquence et provoque 1'allumage de l'igni- tron 5TU. Celui-ci envoie à son tour une impulsion positive à la charge à souder L via l'enroulement primaire 13 et l'enroulement secondaire 14 du transformateur T..
En bref donc, chaque envoi d'une impulsion dans la ligne 66 provoque une succession d'opérations des tubes de commande 1CT 3CT et 5CT qui fournissent successivement des impulsions de commande aux tubes d'allu- mage 1FT, 3FT et 5FT qui allument les ignitrons 1TU 3TU et 5TU en cascade, avec un déphasage de 120 en 120 , de façon à produire une impulsion positi- ve dans la charge à souder d'une durée égale à 360 de la fréquence du réseau.
Le dispositif exige et force donc les ignitrons 1TU 3TU et 5TU à s'allumer par groupes de trois, en réponse à l'application d'une seule impulsion de com- mande envoyée dans la ligne 66, et la suite d'allumages des ignitrons 1TU 3TU et 5TU ne peut être interrompue ou arrêtée, une fois amorcée, aussi long- temps que les trois ignitrons n'ont pas conduit le courant. On peut amorcer ainsi une ou plusieurs cascadres d'allumages par l'application d'impulsions de commande successives à la ligne 66, et on peut interrompre le courant de soudure à tout moment à la fin d'une série complète d'allumages des ignitrons 1TU, 3TU, 5TU, en omettant simplement d'envoyer une impulsion de commande dans la ligne 66.
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Les tubes de commande 2CT, 4GT, 6GT fonctionnent d'une manière entièrement semblable celle des tubes IGT, 3GT, 5GT décrite ci-dessus, entièrenaent semblable celle des tubes 1C' 30Te 50' décrite ci-dessus, l'allumage du tube 2CT ayant lieu en réponse à l'envoi d'une impulsion de coriande dans les lignes 80.
Cette impulsion est fournie par la minuterie 58 et applique une tension de commande d'allumage dans le circuit d' élec- trode de commande 81 du tube de commande 2CT auquel un potentiel négatif de cut-off est habituellement, appliquée aux bornes de la résistance 82, par redressement dans le redresseur 83 de courant alternatif envoyé par la li- gne 84 de l'enroulement secondaire 85 d'un transformateur 86 ayant un enrou- lement primaire 87. Les transformateurs 88 et 89 sont utilisés pour établir, d'une manière semblable, des potentiels de cut-off pour les électrodes de
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commande des tubes de commande 4CT et 6GT, le tube de commande 4CT compre- nant dans son circuit de grille une résistance 90 connectée en série avec le redresseur 91 et l'enroulement secondaire du transformateur 88,
et le tube de commande 6CT comprenant dans son circuit d'électrode de commande une ré- sistance de polarisation 92 en série 'avec un redresseur 93 et l'enroulement secondaire du transformateur 89
En série avec le circuit cathodique du tube de commande 2CT se trouve un enroulement primaire 94 d'un transformateur 2T ayant un enroulement secondaire 95 relié au circuit de l'électrode de commande du tube de commande 4CT par l'intermédiaire d'un circuit redresseur d'impulsions 96, identique au circuit redresseur d'impulsions associé au tube de commande 1CT et au cir- cuit redresseur d'impulsions du circuit de commande 81 associé au tube 2CT et qui a été décrit en détail ci-dessus.
Par conséquent, l'allumage du tube 2CT est suivi de l'allumage du tube 4CT au moment de Inapplication d'une tension d'anode positive appropriée, De même le circuit cathodique du tube 4CT com- prend l'enroulement primaire 97 d'un transformateur 4T dont un enroulement secondaire 98 est connecté au circuit d'entrée 99 du tube de commande 6CT ce dernier étant identique aux circuits de commande 96 et 81 associés respective- ment aux tubes de commande 4CT et 2CT Par conséquent, l'allumage du tube 4CT est suivi de l'application d'une impulsion d'allumage au tube 6CT qui s'allume quand sa tension anodique atteint une valeur positive appropriée.
L'allumage du tube de commande 6CT termine le cycle d'allumage
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des tubes 2cet, 4cet, et 6CT à moins qu'une autre impulsion de commande soit envoyée sur la ligne 80 vers le transformateur d'entrée 2F du tube de comman- de 2CT.
Le transformateur 2T comprend aussi un enroulement secondaire 100 qui, en réponse à une- impulsion de courant dans l'enroulement primaire 94 du transformateur 2T, applique une impulsion de tension par la ligne 24 au tube d'allumage 2FT associé à l'ignitron 2TU, celui-ci s'allumant sur allumage du tube d'allumage 2FT.
Un enroulement secondaire 101 associé au transformateur 4T inséré dans le circuit cathodique du tube de commande 4CT envoie par la ligne 25 une impulsion de tension au circuit de l'électrode de commande du tube d'allumage 4FT, qui s'allume en fonction de 1-'impulsion de tension et provoque ainsi
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11 allumage de 15 ignitrons 4Tu< De même, un enroulement secondaire 105 est couplé magnétiquement à l'enroulement primaire du transformateur 6T qui est connecté en série avec le circuit de cathode du tube de commande 6CT de sorte que l'allumage du tube de commande 6CT provoque l'envoi d'une impulsion de ten- sion par la ligne 26 au tube d'allumage 6FT, qui conduit en réponse à une impul-
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sion de commande établie sur la ligne 80s les tubes de commande 2CT, 4CT et 6CT s'allumant en cascade,
envoyant des impulsions d'allumage aux tubes d'al- lumage 2FT, 4FT et 6FT successivement, ceux-ci en s'allumant provoquant l'allu-
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mage dans le même ordre des ignitrons associés 2fU 45lu, 6TU et appliquant des impulsions négatives de tension se chevauchant à la charge L par l'intermédiai- re des enroulements primaires 11, 12 et 13 du transformateur de soudure T.
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Les ignitrons 2TïT, ¯42U, 6TU s'allument donc en cascade, par groupes de trois, en réponse à une seule impulsion de commande appliquée aux fils 80, et cha- que série d'allumages ne peut avoir lieu que s'il y a chaque fois une impul- sion appliquée à la ligne 80, la série d'allumages se terminant après l'allu- mage du tube 6TU, à moins qu'une nouvelle série d'allumages''ne soit amorcée.
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Les circuits des figures 1 et lA. décrits jusqu'ici sont semblables à ceux proposés antérieurement. Le fonctionnement de tels circuits a été dé- crit ci-dessus en se référant à la figure 2.
Conformément à la présente invention, une paire de circuits de/ commande auxiliaires sont prévus portant les références 107 et 108 Ces cir- cuits, sauf en ce qui concerne leurs connexions extérieures, sont identiques aux circuits de commande déjà décrits, par exemple ceux associés aux tubes de commande 5CT et 6CT. Des tubes de commande auxiliaires 7CT et 8CT sont connectés de façon à être associés aux ignitrons 1TU et 2TU respectivement.
Chaque tube de commande auxiliaire a un circuit de polarisation de cut-off aux références générales 109 et 110 alimenté par les lignes 84 à travers ' des transformateurs 111 112, et un circuit redresseur d'impulsion portant les références respectives 113 114. La tension d'anode fournie aux tubes 7CT et BCT provient de la prise médiane côté L2 du secondaire 34 du transi'or- mateur d'alimentation de tension anodique T2 dont le primaire est connecté entre L2 et L3. Des impulsions dérivées des secondaires 115 116 des trans- formateurs 5T et 6T sont fournies aux circuits redresseurs d'impulsions 113, 114 afin d'allumer en temps voulu les tubes de commande 7CT et 8CT.
Les trans- formateurs 117, 118 ont des enroulements primaires 119, 120 insérés dans les circuits anodiques des tubes de commande auxiliaires 7CT et 8CT respective- ment. Les secondaires 121122 de ces transformateurs sont insérés dans les circuits de grille des thyratrons d'allumage 1FT 2FT qui commandent la pre- mière paire d'ignitrons 1TU et 2TU respectivement.
Le fonctionnement de ce dispositif peut être expliqué en se réfé- rant aux graphiques des figures 3 et 4. A la figure 3, la tension est portée en fonction du temps, et à la figure 4 le courant est porté en fonction du temps, l'échelle des temps étant la même pour les deux figures. A la figure 3, les courbes 1TU, 3TU 5TU, 2TU 4TU, 6TU, représentent les tensions de ligne du réseau triphasé (leurs amplitudes relatives étant prises l'une par rapport à l'autre) appliquées aux ignitrons respectifs. Les parties hachurées indiquent le temps pendant lequel un ignitron particulier est allumé.
En par- tant d'un temps zéro, on suppose que les constantes de circuit sont telles que le premier ignitron s'allume 30 ou 1/12 d'une période de réseau après le temps zéro. La courbe A de la figure 3 représente la tension d'anode sur les tubes de commande 1CT, 2CU dérivée d'entre un contact 44 du potentiomè- tre 39 et le neutre 43 du circuit déphaseur 36. La courbe B de la figure 3 représente la tension anodique sur les 'tubes de commande auxiliaires 7CT, 8CT prise à la prise médiane d'un secondaire 34 du transformateur d'alimen- tation T2.
Si on suppose que deux impulsions consécutives provenant du cir- cuit de minuterie et de détermination de fréquence 58 ont été envoyées sur les lignes 66 afin d'allumer les ignitrons dans l'ordre 1TU 3TU, 5TU, 1TU 3TU 5TU, dans les appareils de type antérieur, 5TU s'allumerait la seconde fois à 21/12 de période du début et le courant de soudure baisserait relati- vement lentement, ce qui donnerait un chevauchement de courant représenté par l'extrémité R à la figure 2.
Au contraire, conformément à la présente invention, quand le tube de commande 5CT conduit et alimente le secondaire 57 du transformateur 5T dans le but d'allumer l'ignitron 5TU, il alimente aussi le secondaire 115 du transformateur 5T qui attaque le redresseur d'im pulsions du tube de commande 7CT Celui-ci s'allume alors quand sa tension d'anode (courbe B, fig. 3, approximativement les temps 17/12 et 29/12 de- vient positive. Quand l'allumage du tube 7CT se produit pendant l'intervalle ou l'ignitron ITU est rendu conducteur tôt dans une demi-période du réseau, (instant 17/12 fig.3) il n'a pas d'effet sur le fonctionnement de l'appa reil.
Au contraire, quand l'allumage du tube 7CT se produit pendant un in- tervalle où l'ignitron 1TU ne s'allume pas (instant 29/12 suivant l'instant 25/12), il provoque l'allumage de l'ignitron 1TU tard dans sa demi-période positive. L'allumage du tube de commande 7CT alimente le secondaire 121.du transformateur 117 qui à son tour alimente le circuit redresseur d'impul- sions du tube d'allumage 1FT pour l'ignitron 1TU Comme avant l'instant 29/12 le tube d'allumage 1FT n'était pas conducteur puisqu'il ne recevait
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pas d'impulsion du tube de commande 1CT le tube 1FT conduit à la suite d'une impulsion reçue du tube de commande auxiliaire 7CT. C' est pourquoi (voir courbe B de la figure 3)
l'ignitron 1TU s'allume immédiatement avant l'instant 29/12.
Le courant conduit par l'ignitron 1TU circule dans le primaire 11 du transformateur de soudure de droite à gauche, et à cause du flux de fuite dans le transformateur de soudure, applique aux bornes de l'enroule- ment 13 un potentiel de sens tel qu'il éteint l'ignitron 5TU. Comme l'igni- tron 1TU s'était allumé près de la fin de sa demi-période positive de po- tentiel de source, ce potentiel devient rapidement négatif après l'allumage de l'ignitron et aide efficacement à la chute du flux dans le transforma- teur de soudure.
Comme indiqué à la figure 4, le courant de soudure augmente légèrement après l'allumage de 1TU au moment approximatif 29/12, et tombe ensuite rapidement à zéro avant le temps 31/12. L'ignitron 2TU peut alors être allumé au temps 31/12 pour commencer la demi-période négative de fré- quence basse du courant.
Le circuit d'allumage 108 du tube de commande 8CT fonctionne de la même manière pour allumer 2TU tard dans sa demi-période de réseau., envi- ron au temps 59/12, afin de faire tomber le courant de soudure à zéro avant le réallurnage de 1TU au début de la demi-période positive suivante de fré- quence basse.
Les résultats obtenus grâce au fonctionnement de l'appareil con- forme à l'invention peuvent être facilement appréciés en comparant les figu res 5 et 6. La figure 5 est un oscillogramme réel pris sur un appareil dont les ignitrons sont allumés en succession pour former du courant à fréquence basse. Le courant descend comme il veut avant l'allumage du premier ingi- tron de la période de fréquence basse de polarité opposée. On remarquera (fig 5) qu'avec un tel fonctionnement le dernier ignitron à allumer dans la première demi-période de fréquence basse doit conduire le courant du temps A au temps C. Des conductions répétées aussi longues endommageront l'igni tron sévèrement.
De plus, si un allumage se produisait dans la demi-période de fréquence basse de polarité opposée avant le temps C, les enroulements primaires du transformateur de soudure seriaient mis en court-circuit, comme il a été expliqué.
La figure 6 est un oscillogramme réel pris sur un appareil fonc- tionnant conformément à la présente invention. Cette fois, le premier igni- tron à allumer dans une demi-période de fréquence basse est aussi allumé tard dans sa demi-période de réseau correspondante immédiatement après l'al- lumag (fig. 6, temps A) du dernier ignitron à allumer dans la demi-période de fréquence basse particulière considérée. Avec un tel fonctionnement, le courant de soudure est forcé de tomber à zéro au temps B. Aucun ignitron ne conduit pendant un temps exagéré. La demi-période de fréquence basse de pola- rité opposée peut commencer au temps B ou immédiatement après sans danger de court-circuit pour les enroulements primaires du transformateur de soudure.
Le dispositif de l'invention protège efficacement le transforma- teur de soudure contre- les courts-circuits dus au chevauchement de courants.
Comme les ignitrons 1TU et 2TU sont connectés dos-à-dos, l'anode de 2TU est négative aussi longtemps'que 1TU est conducteur. Un de ces ignitrons est toujours le dernier à s'allumer dans une demi-période de fréquence basse et l'autre est le premier à s'allumer dans la demi-période de fréquence basse suivante, de sorte qu'il ne peut jamais y avoir de chevauchement de courants entre demi-périodes de fréquence basse successives. Il faut remarquer que ce verrouillage est entièrement électronique et qu'un mauvais fonctionnement dû au blocage, à l'ouverture ou à une fausse manoeuvre d'un relais est impossi- ble.
Il ressort aussi qu'avec le dispositif de l'invention, il y aura pratiquement le même intervalle de temps entre les débuts de demi-périodes de fréquence basse opposées et que toutes les demi-périodes de fréquence basse auront pratiquement la même durée. Par conséquent, toute tendance
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du transformateur à la saturation est réduite au minimum.
Dans les cas où la charge établit un appel excessif de courant du réseau, il se peut qu'un dispositif conforme à l'invention tel que dé- crit ci-dessus ne suffise pas à absorber complètement l'effet de décrois- sement du flux dans la charge. Dans de tels cas, il peut être intéressant d'allumer les ignitrons 3TU et 4TU respectivement, tard dans leurs demi- périodes suivant l'allumage tardif des ignitrons 1TU et 2TU respectivement.
Ceci peut être réalisé en ajoutant des tubes supplémentaires semblables aux tubes 7TU et 8TU alimentés avec du potentiel réagissant contre un po- tentiel de blocage des secondaires auxiliaires des transformateurs 117 et 118,respectivement. Un de ces tubes additionnels est allumé à l'instant 33/12 pour rendre l'ignitron 3TU conducteur tard dans sa demi-période. L'au- tre est allumé à un moment correspondant afin de rendre l'ignitron 4TU con- ducteur tard dans sa période. Les appareils comprenant de tels tubes auxi- liaires supplémentaires restent dans le cadre de l'invention.
Dans certaines circonstances la charge peut n'exiger que des impulsions d'une polarité. Dans de tels dispositifs un groupe seulement d'ignitrons (1TU 3TU, 5TU ou 2TU, 4TU 6TU) et leurs circuits associés d'allumage sont intercalés entre le réseau L1 L2 L3 et la charge. L'in- vention s'applique aussi à de tels dispositifs. Un tel dispositif compren- drait le circuit 58 et rien que les tubes de commande 1CT 3CT, 5CT et 7CT.
Appliquée à de tels dispositifs l'invention présente l'avantage que le troisième ignitron (5TU ou 6TU est sûrement et rapidement éteint et ne conduit pas le courant pendant des intervalles de temps excessifs.
L'invention s'applique aussi aux dispositifs à fréquence=basse monophasés bomme il en a été proposé, auparavant. Dans un tel dispositif mo- nophasé deux thyratrons supplémentaires sont prévus dans le circuit de com mande et connectés de fagon à allumer, tard dans les demi-périodes du ré- seau, les ignitrons qui doivent s'allumer les premiers respectivement dans chaque groupe. Ces thyratrons supplémentaires doivent être allumés au moyen de secondaires auxiliaires de transformateurs de commande correspondant aux transformateurs 5T et 6T.
REVENDICATIONS.
1) Appareil pour convertir de l'énergie électrique d'une fréquen- ce,, dérivée d'une source 4' alimentation à impulsions, en une fréquence net- tement plus basse, spécialement pour des applications de soudure par résis- tance, comprenant plusieurs dispositifs à décharge électriques, un circuit de commande pour chacun des dispositifs à décharge, les circuits de comman- de étant connectés de manière à allumer (rendre conducteurs) 'périodiquement dans un ordre déterminé les dispositifs à décharge durant les induisions suc- cessives de la source d'alimentation pendant des intervalles déterminés égaux à la durée d'une impulsion de-la fréquence basse précitée,
caractérisé en ce que des dispositifs de commande sont prévus qui provoquent un allumage sup- plémentaire du dispositif à décharge qui a été allumé le premier au début d'une demi-période de fréquence basse, immédiatement après l'allumage du dispositif à décharge qui est normalement allumé le dernier à la fin d'une demi-période de fréquence basse, le point d'allumage de cet allumage supplé- mentaire du premier dispositif à décharge se présentant tard dans la demi- période correspondante de 'réseau de sorte que l'allumage supplémentaire du premier dispositif à décharge conducteur accélère la chute du courant main- tenu par le dispositif à décharge s'allumant normalement le dernier.
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FREQUENCY CONVERSION COMMAND.
The present invention relates to electrical discharge devices and more particularly to resistance welding devices,
Welding apparatus has been proposed in which current is taken from a commercial AC network and supplied to a load such as a welding transformer at a frequency significantly lower than that of the network. The network can be single phase or polyphase. The conversion from commercial frequency to lower frequency is done by means of electric discharge valves, usually ignitrons, inserted between the bars of the network and the primary of the welding transformer.
Preferably, the ignitrons are arranged in pairs, each pair being connected in anti-parallel to a section of the primary of the welding transformer, each section and its associated pairs being placed at the terminals of a pair of bars of the network. The individual ignitrons of the pairs are controlled in such a way that current of one polarity is first accumulated in the welding transformer and then allowed to decrease, and immediately thereafter current of opposite polarity is accumulated. and it is also allowed to decrease thereafter, The ignitrons of each pair which conduct current of one polarity or the other form a group.
Apparatus of this type generally work well, however in some cases some ignitrons have relatively short lives. In fact, ignitrons are severely damaged after the device has only operated for a short time; sometimes ignitrons are so damaged that they need to be replaced. The load can also be damaged.
In particular, such difficulties have arisen when the apparatus is operated with a low power factor load, for example when during testing the welding electrodes are short-circuited, and when the apparatus drains a current. important supply network '
From the point of view of the operation of the proposed device, an igniter of each pair of ignitrons connected in anti-parallel is made conductive when the bar to which its anode is connected becomes positive by
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relative to the other bars;, and in turn conducts for a low frequency half period until the current accumulated in the load has the desired low frequency amplitude.
The last ignitron of the conductor group conducts the maximum current. When this current is reached, the first ignitron of the conductor group does not reignite. As the current decreases in the load, the last ignitron in the group continues to conduct. The low frequency denial-period current of the opposite polarity must then be conducted through the other ignitrons of each pair. Each of these is made conductive in turn, when the bar connected to its anode becomes more positive than the other bars in the network. Ignitrons have been found to be damaged because when the first of the ignitrons which conducts the current of the opposite polarity is made conductive, the last of the ignitrons which conducts the current of the initial polarity is still conductive.
The current led by the first ignitron to conduct the reverse current induces a potential in the winding supplied by the last ignitron which conducts the current of initial polarity in a direction such that it goes up the decreasing conductivity of the latter ignitron. The latter is therefore conductive for an excessively long period. In addition, the current supplied to its corresponding winding by the first ignitron of the new group returns to the grid by the last ignitron of the old group. We therefore actually produce a short-circuit. As the last old group $ 1 ignitron conducts for too long a time under short circuit conditions, it quickly gets very hot, no longer deionizes, and conducts the currents of both polarities without interruption.
The same case occurs when the last ignitron carrying the reverse current continues to conduct after the first ignitron to conduct current of the initial polarity is made conductive at the next low frequency half period. This phenomenon is more common for low power factors than for high power factors, and is particularly marked when devices are being tested. with shorted solder electrodes.
Previously, various solutions of the problem have already been proposed.
For example, one solution provides a relay device for slaving the pulse timer determining the low frequency to the load current circuit, so that a low frequency pulse cannot be initiated before the load current of the half. - immediately preceding low frequency period has fallen to zero. Although this solution avoids the damage to the discharge devices due to the above phenomenon, as long as the relays are functioning properly, it has the disadvantage of not functioning reliably.
This is especially true in soldering applications, where the discharge devices are in series with the primary windings of the welding transformer. The load current decreases in an uncontrolled manner, so it is not known which discharge device the creamer will turn on in the next low frequency period and when it will turn on in its half period. This uncertainty results in differences between the amounts of current accumulated in successive low frequency half-periods.
Therefore, after a certain time, the total load current flowing through the transformer windings during the low frequency half periods of one polarity exceeds the total load current flowing through the transformer windings during the low frequency half-periods of opposite polarity, which causes saturation of the welding transformer. With such devices, it is usually enough to overcome the difficulty of saturation by providing a larger welding transformer, which is heavy, bulky and expensive.
In the aforementioned apparatus, the last tube of each group is allowed to conduct as long as the reverse electromotive force produced by the load is sufficient to pass current through it. The reverse electro-motive force decreases as the conduction continues, but the decrease is not positive. The last tube can therefore in each group lead much longer than the other tubes. This excessive conductivity can significantly shorten the life of the later tubes.
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A system has been proposed comprising a device for preventing a rapid rise in the charge current, so as to reduce the time of the current fall to a reasonable value. With this system, the charge current ordinarily drops to zero in each low frequency half-period, in time for the appropriate discharge device of the opposite low-frequency half-period to light up at the same time in each. half-period. In general the discharge devices are not damaged by the aforementioned phenomenon and the same total load current passes through the primary windings of the welding transformer during the opposite low frequency half-periods, so a relative transformer can be used. ment small and less expensive without great danger of saturation.
Although this device represents an important improvement over the past, its operation is not yet certain.
The object of the invention is therefore to create for a soldering apparatus of the electronic type in which the charge current passes through electric discharge devices, a safe device preventing the electrical discharge devices from being seriously damaged. .,
A secondary object of the invention is to provide an electronic control device for an apparatus for deriving current from an AC source and for converting this current into current of a much lower frequency than that of the AC source. , which will include an electronic device for slaving the low frequency period of one polarity to that of the other polarity.
According to the invention, the first electric discharge device of a group which conducts for a low frequency half period of one polarity, in addition to first turning on in this half period, also turns on late in its corresponding mains half-period, immediately after switching on the last electric discharge device of the same group switched on in the same low-frequency half-period. The current flow through this electric discharge device then has a polarity which causes a rapid drop in the charge current.
Under these conditions, the electric discharge device connected in parallel and in opposition to the aforementioned first electric discharge device can be switched on with safety at a well-determined moment in the half-period of its phase which immediately follows that in which the first device discharge was on.
The first discharge device of the first group conducts current through the load in such a way that it turns off the last discharge device of the first group and continues to conduct as long as the back EMF created by the fall of the flux in the load passes current through it. Since the first discharge device of the second group is directly anti-parallel to the first device of the first group, it is impossible for it to turn on while the first discharge device of the first group is conducting. There is therefore a direct and secure connection between the low frequency denial periods of opposite polarities which prevents one from conducting before the other has ceased to conduct.
In addition, in soldering applications, the rapid drop in charge current allows groups of electric discharge devices to be ignited so that the full charge current of one polarity is passed through the primary of the transformer. welding is equal to the total load current of the other polarity, so that the welding transformer has no tendency to saturate.
A preferred embodiment of the invention is shown by way of example in the accompanying drawings.
Figures 1 and 1A together constitute the block diagram of a resistance welding apparatus according to the invention.
Figure 2 is a graph showing the operation of prior apparatus.
Figures 3 and 4 are graphs showing the operation of the apparatus of Figures 1 and 1A.
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Figure 5 is an actual oscillogram of the current wave from earlier devices in use.
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Figure 6 is an actual oselogram of the same wave according to the invention in operation.
To fully understand the invention, it is useful to understand the operation of prior devices. In order to facilitate the presentation of the invention ,. We will first describe how an apparatus of the type shown in Figures 1 and 1A would operate in the absence of the improvements forming the subject of the present invention.
The apparatus shown comprises a welding transformer with three primary windings 11 12 and 13 The primaries are supplied
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by T3.9 Lu L3 bars from a three-phase source through three pairs of ITUy 2TU ignitrons; 3TU the U; and 5TU 6TU the ignitrons of each pair being mounted in anti-parallel. The bars L1. $ ± 2, L3 are usually those of a commercial AC network at a frequency of 60 periods in the United States or another number of periods in other countries, 50 periods. for example.
The current is supplied to the primaries 11 12, 13 successively, first in one direction for half a frequency period
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low through the ignitrons I IT9 3TU, 5TU forming a group., then during the next low frequency half period in the opposite direction through the ignitrons 2TU, 4TU, 6TU forming another group. When ignitrons
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ITU., 3TU, 5TU are conductors, the current flows from right to left in each of the primaries 11, 12a 13 and when the ignitrons 2lu ,. LTU 6TU are conductive, current flows from left to right.
Each ignitron becomes conductive when the bar connected to its anode is positive with respect to the other bars and when the desired control potential is applied for the al
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lumage of its priming thyratron. The moment at which an ignitron becomes conductive is determined by the setting of the sliders 44 of the rheostat 36. The ignitrons 1TU., 3tut 52'U9 or 2TUe ITU 6TU respectively, in turn conduct for a determined number of successive network periods depending on the desired low frequency. For example, one can assume that each of the ignitrons conducts twice during each low frequency half period.
Under these conditions, the low frequency is of the order of 12 cycles per second.
The apparatus described works well on the whole; but with low power factors the last of the ignitrons in each conduction group, ie the 5TU and 6TU ignitrons, can continue to conduct indefinitely. This operation is shown in Figure 2 of the accompanying drawings. Current is carried vertically there - and time horizontally. To facilitate the explanation, the abscissas at equal distance corresponding to the times when the ignitrons become successively conducting, are expressed in twelfths of a period of the lattice. Each half-wave represents a period of time during which one of the ignitrons of a group is a conductor and carries the corresponding reference.
During the first low frequency half-period, each of the
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ignitrons 1TU, 3TU, 5TU is twice conductive. During 4/12 of a lattice period, the 1-ignitron conducts current from right to left in the 1: L winding. During this interval, the LI bar is positive with respect to the other bars. At the end of the interval, the L2 bar becomes posi-
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tive with respect to Lly but the 1TU ignitron continues to conduct because of the reverse potential., provided by winding 11, The ignitron leu continuing to conduct., the 3TU ignitron is made conductive and the current flows from right to left in winding 12.
This current flow induces a potential at the terminals of the winding 11 of polarity such that its right end becomes clearly positive with respect to its left end. The 1TU ignitron is therefore off. Likewise, as the half-waves indicate, the
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ignitron 5TU 1TIT9 3TU and 5TU in turn become conductive by turning off the previous conductive ignitron., When 1-'ignitron 5TU is conductive for the second time, ignitron 1.'U is no longer made conductive. The current flowing in the 5TU ignitron and its associated winding 13 therefore drops as
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indicates the sixth 5TU half-wave of the left half-wave of the curve shown.
At this moment the potential of the anode of the ignitron 5TU is equal to the potential of the bar 13 and the potential of its cathode is equal to the potential of the bar 11 minus the reverse potential produced by the winding 13. As the current flowing through the 5TU ignitron decreases the potential of the L1 bar becomes more positive than the potential of the bar. L3 and this inverse potential difference tends to extinguish the 5TU ignitron. The latter is therefore kept conductive by the inverse electromotive force produced by the fall of the flux in the transformer T, which is in the form of a potential at terminals of the primary 13 in the sense that the left end of this primary is positive and its right end negative.
If the current flowing through the 5TU ignitron was allowed to decrease without interruption, this potential across the primary 13 would eventually become less than the negative potential between the L1 and L3 bars, and the 5TU ignitron would become non-conductive.
However, 10/12 of a period after the ignition of the 5TU ignitron, the 2TU ignitron is made conductive as indicated by the first 2TU half-cycle of the right half-wave. As shown by the overlap of the two half-curves, the 2TU ignitron sometimes becomes conductive before the 5TU ignitron is extinguished.This case is most frequent when the power factor of the load is low, from l 'order of 20% for a network of 60 cycles per second. Ignitron 2TU conducts current from left to right in primary 11 and induces a potential in primary 13 which increases the positive potential of its left end relative to its right end.
This potential is added to the potential due to the decreasing flux and tends to hold the 5TU ingnitron conductive as indicated by the upward end R of the positive curve. The current coming through the 2TU ignitron between the positive L2 bar and the negative L3 busbar of the network returns to the network via the 5TU ignitron between the negative L3 bar and the positive L1 bar The network is therefore in fact short- circulated. The potential induced by the primary 11 increases as indicated by the first negative half-wave until the ignitron 4TU becomes conductive, the current then flowing from left to right in the primary 12 (see the second half-wave negative)
0 A potential to keep the ignitron 5TU conductive is again induced and if it is still conductive, the ignitron continues to drive. Optionally, the 6TU ignitor is made conductive as 1-'indicates the third negative half-wave and the 5TU ignitor if it is still conductive, turns off. however, the 5TU ignitor has been driving for an excessive amount of time * under short circuit conditions and eventually becomes hot to the point of continuous driving, the process described above repeating over successive welds. Short-circuit operation also seriously damages transformer T.
The phenomenon described above also occurs when the 6TU ignitron continues to drive fault when the 1TU ignitron starts to drive.
The present invention overcomes these difficulties in a manner which will be described below and explained when discussing the failure of the circuit device.
In the apparatus shown in Figures 1 and 1A the references L1 l2 L3 indicate the lines of a three-phase energy source, the various phases of which supply the ignitrons 1TU and 2TU, 3TU and 4TU 5TU and 6TU mounted back-to-back in pairs, a pair at the terminals of each phase, and each pair supplying current to a different primary winding 11 12 13 of a transformer T, whose single secondary winding 14 brings the current to a load to be soldered L.
Each of the ignitrons 1TU to 6TU inclusive is regulated by an ignition thyratron, the respective ignition thyratrons designated by the references 1Ft to 6FT each being inserted in series between the anode and the ignition rod or ignitor of a associated ignitron so that ignition of any thyratron causes ignition of the associated ignitron.
The control electrodes 15 of the ignition tubes 1FT to 6FT are normally negatively biased beyond the critical potential at which the al-
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Lighting of the thyratrons is possible, by means of a direct voltage applied to each of the ignition tubes across a capacitor 16.
The DC voltage established at the terminals of each of the capacitors 16 is obtained by rectifying a voltage taken from lines L1, L3 and applied via lines 6 to the primaries 17 of the transformers 18, the secondaries 19 of which are connected in series with the capacitors 16 via a rectifier 20 Ignition pulses are applied to the ignition tubes 1FT, 3FT and 5FT through the respective lines 21, 22 and 23, and to the ignition tubes 2FT, 4FT and 6FT by the respective lines 24, 25 26, the, ignition tubes, in the absence of ignition pulses supplied by the appropriate lines 21 to 26, respectively, being held at the cut-off, thus putting the ignitrons associated 1TU to 6TU at the cut-off also, and preventing the passage of current to the load to be solder L.
It is clear that one can ignite any 1FT to 6FT inclusive thyratron and therefore any 1TU to 6TU ignitron inclusive, by sending an appropriate ignition pulse of the required polarity and amplitude, through the appropriate line of lines. 21 to 26 inclusive, when the anode of the ignitron is positively polarized. The ignition of one or the other of the ignitrons 1TU 3TU, 5TU causes a current of one polarity to pass through the load L, which may be called positive for the ease of the presentation, while the conduction of one or the other of the ignitrons 2TU, 4TU, 6TU will pass through the load L a current of the opposite polarity to the positive polarity and which can therefore be called negative.
AC anode voltage for the control tubes 1CT to 6CT is supplied by the three-phase network L1 L2 and L3 through a transformer T2 having a primary winding 30 connected between lines L1 and L2, a second primary 31 connected between them. lines L2 and L3 and a third primary winding 32 connected between lines L1, and L3. The primary units of transformer T2 are therefore connected in delta with the network L1 L2, L3. The secondary windings of transformer T2, respectively bearing the references 33, 34 and 35, associated in order with the primaries 30, 31 and 32, are also connected in delta.
At the terminals of the secondaries 33, 34 and 35 is a phase shifter device designated as a whole by the reference 36, and consisting of three potentiometers, 37, 38 and 39 mechanically assembled and connected in delta with respect to the secondary windings 33, 34 and 35 of transformer T2. Three resistors 40, 41 and 42 are star connected across potentiometers 37, 38 and 39, thus establishing a neutral point 43 for the three phase system.
The phase of the potentials established at the terminals of resistors 40, 41, and 42 with respect to the neutral point 43 can be changed by varying the cursors 44 of the potentiometers 37, 38 and 39 because the connection points between the potentiometers 37, 38 and 39 are connected to center taps 45 of the respective secondary windings 33, 34 and 35 of transformer T2.
Three lines 46, 47 and 48 start from the cursors 44 of potentiometers 37, 38 and 39. The voltages on the lines 46, 47 and 48 are out of phase with one another by 120, because these voltages arise in the three-phase lines L1, L2 and L3, and the potentials of lines 46, 47, and 48 take their positive maximum successively, in the order of enumeration of the lines.
The phases of the voltages of lines 46, 47 and 48 with respect to the voltages of the network L1 L2 and L3 can be adjusted by moving the sliders 44, these sliders being assembled mechanically in order to ensure that any phase variation introduced into one of the lines 46 , 47 and 48 are automatically in the other two.
Line 46 supplies the anode potential or control tube 1CT via the primary winding 50 of a control transformer 1T having two secondary windings 51 and 52. Line 47 also feeds the anode of the tube. control 1CT via the primary winding 53 of a 3T control transformer having two secondaries 54 and 55. Line 48 supplies anode voltage to the 5GT control tube via the winding primary 56 of a com-
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mande 5T, having two secondaries 57, and 115.
While the lGT, 3GT and 5CT tubes are continuously supplied with anode voltages out of phase of 1200 in l2Cca they are normally cut-off and prevented from igniting by means of a bias potential applied to their COM electrode. commanded by an RX rectifier which receives alternating current derived from the
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genes T7 .. L3 via a primary winding 60 of a transformer 61 having a secondary winding 62.
This is connected to two diagonally opposite ends of the rectifier RX and applies the rectified voltage to the terminals of two resistors placed in series 63, 64 and shunted by a filter capacitor 65. The point common to resistors 63, 64
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is connected to the control electrodes LGT, 3CT, 5CT in parallel, and the other terminal of the resistor 63 is connected to the cathodes of the control tubes 1CT,
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3CT 5CT in parallel. The potential developed across resistor 63 is used to establish a negative potential at the control gates of the
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tubes 1CT, 3CT 'SCT which, as we know, prevents the ignition of these tubes regardless of the voltage applied to the anodes of these tubes.
The ignition potential is applied to the control tubes
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1OTe 3CT and fool in a way to be described below. Considering first the tube 1CT, the ignition potential is applied to this tube by a pair of lines 66 in the form of a pulse. This pulse is derived from a timer and frequency determining circuit 58 shown schematically only.
The generation of an ignition pulse on line 66 initiates a cycle of operations of the ICT, 3CT and 5CT control tubes and therefore,
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as will be described below, 1Ti38 3TU and 5TU ignitrons.
The production of a pulse on line 66 therefore signals the start of a welding cycle. 'The pulse applied to line 66 is applied to primary 67 of a trans-
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trainer 1F having a secondary winding 68 connected to the control electrode of the control tube 1CT via a rectifier 69, a parallel combination comprising a resistor 71 and a capacitor 70 being connected to the terminals of the secondary 68 and rectifier 69 in series.
Rectifier 69 rectifies the pulse supplied by transformer 1F, charging capacitor 70 in a direction such that the control electrode of control tube 1CT is made positive enough to ionize the gas in tube 1CT and ignite. the latter when the anode of the control tube 1CT becomes positive.
The time constant of the combination of capacitor 70 and resistor 71 is short enough that capacitor 70 discharges quickly after ignition of tube 1CT The rate of the ignition pulse applied to the control electrode of tube 1CT is synchronized with the anode voltage applied to the same tube, since 1-control pulse applied to the 1CT tube is derived from the same phase of the network Ll L2 L3 as the anode voltage of the 1CT tube The relative phase of the pulse d The ignition applied to the control electrode of the control tube 1CT is obviously variable since the ignition pulse occurs at a fixed moment with respect to the voltage established on the lines
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of the Ll, L2 network,
L3 while the anode voltage applied to the control tube 1CT is via the phase shifter circuit 36, the latter being variably advanced on the rate of the ignition pulse.
Ignition of the 1CT tube establishes a current pulse in
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the primary winding 50 of the transformer 1T, this pulse being transferred first by the secondary 51 of the transformer 1T to the gate pulse circuit 72 of the control tube 3CT circuit in all respects identical to the gate pulse circuit associated with the 1CT tube ,. whose operation
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was lowered above. The pulse applied through the secondary winding 51 is therefore rectified and applied to the control electrode of the control tube 3GT, allowing the latter to ignite when its anode voltage becomes positive.
The anode voltage is delivered to the 3CT tube through line 47 and the primary winding 53 of the 3T transformer
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Therefore, the 3GT control tube will conduct current at a time after the ignition of the 1CT tube, this time therefore being determined by the time of application of the positive voltage to the anode of the 3CT control tube.
The ignition of the 3CT tube establishes a current pulse in the 1st winding
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primary 53 of the 3T transformer, transferred through the secondary winding 54 of the 3T transformer to the pulse circuit 73 of the control electrode of the 5CT control tube, the latter pulse circuit again being identical to pulse circuit 72 and establishing a voltage pulse to be applied to the control electrode of the control tube 5CT.
Failure to apply a positive control pulse to the 5CT control tube control electrode causes current to flow through. the latter when its anode voltage becomes positive, the anode voltage being applied to the control tube 5CT via the line 48 and the primary winding 56 of the transformer 5T. The current pulse established in primary winding 56 is not fed back to the control tube pulse circuit 1CT the cascade operation of control tubes 1CT 3CT and 5CT terminating on the contrary, unless A new control pulse is applied to primary winding 67 and to transformer 1F via line 66.
If such a control pulse is applied again, a new ignition sequence takes place, the tubes 1CT 3GT and 5CT leading in cascade in a new cycle of operations doubling the cycle described.
Associated with the primary winding 50 of the 1T transformer, a secondary winding 52 is connected by the conductor 21 to the control electrode and to the cathode of the 1FT ignition tube which determines the ignition time of the 1TU ignitron. establishing an ignition potential on the 1FT tube control electrode at an appropriate time to allow the tube to ignite, that is, when the anode of the 1FT tube is positive. The ignition of the 1FT tube establishes a current pulse in the ignitron of the 1TU ignitron which causes the ignition of the 1TU ignitron tube allowing a current pulse to be sent to the load to be soldered L by the intermediate of the primary winding 11 and the secondary winding 14 of the transformer T.
When the 3CT control tube turns on, the current pulse in the primary winding 53 of the 3T transformer likewise applies voltage to the secondary winding 55 of the 3T transformer, the voltage pulse being applied through line 22 to the 3FT ignition tube control electrode which in turn establishes an ignition opportunity for the 3TU ignitron, and sends a positive pulse of current to the load to be soldered L, through the intermediate of primary winding 12 and secondary winding 14 of transformer T.
The ignition of the control tube 5CT likewise establishes a pulse in the primary winding 56 of the transformer 5T, which is transformed into a voltage pulse in its secondary winding 57, this voltage pulse being transferred through the line 23 to the The 5FT ignition tube control electrode, which ignites accordingly and causes the 5TU ignitor to ignite. This in turn sends a positive pulse to the load to be welded L via the primary winding 13 and the secondary winding 14 of the transformer T.
In short therefore, each sending of a pulse in line 66 causes a succession of operations of the control tubes 1CT 3CT and 5CT which successively supply control pulses to the ignition tubes 1FT, 3FT and 5FT which ignite the lights. ignitrons 1TU 3TU and 5TU in cascade, with a phase shift of 120 to 120, so as to produce a positive impulse in the load to be welded with a duration equal to 360 of the network frequency.
The device therefore requires and forces the 1TU 3TU and 5TU ignitrons to ignite in groups of three, in response to the application of a single control pulse sent in line 66, and the sequence of ignitions of the ignitrons. 1TU 3TU and 5TU cannot be interrupted or stopped, once started, as long as the three ignitrons have not carried current. One or more ignition cascads can thus be initiated by the application of successive control pulses to line 66, and the welding current can be interrupted at any time at the end of a complete series of ignitrons. 1TU, 3TU, 5TU, by simply omitting to send a command pulse in line 66.
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The 2CT, 4GT, 6GT control tubes operate in an entirely similar manner to the IGT, 3GT, 5GT tubes described above, entirely similar to that of the 1C '30Te 50' tubes described above, the ignition of the 2CT tube taking place in response to sending a pulse of coriander in lines 80.
This pulse is supplied by timer 58 and applies an ignition control voltage to control electrode circuit 81 of control tube 2CT to which a negative cut-off potential is usually applied across the resistor. 82, by rectifying in rectifier 83 of alternating current sent through line 84 of secondary winding 85 of a transformer 86 having a primary winding 87. Transformers 88 and 89 are used to establish, of a similarly, cut-off potentials for the electrodes of
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controls the control tubes 4CT and 6GT, the control tube 4CT comprising in its grid circuit a resistor 90 connected in series with the rectifier 91 and the secondary winding of the transformer 88,
and the control tube 6CT comprising in its control electrode circuit a bias resistor 92 in series with a rectifier 93 and the secondary winding of the transformer 89
In series with the cathode circuit of the control tube 2CT is a primary winding 94 of a transformer 2T having a secondary winding 95 connected to the circuit of the control electrode of the control tube 4CT via a rectifier circuit. pulse 96, identical to the pulse rectifier circuit associated with the control tube 1CT and the pulse rectifier circuit of the control circuit 81 associated with the tube 2CT and which has been described in detail above.
Therefore, the ignition of the 2CT tube is followed by the ignition of the 4CT tube at the time of the application of a suitable positive anode voltage. Likewise the cathode circuit of the 4CT tube includes the primary winding 97 of the tube. a 4T transformer, a secondary winding 98 of which is connected to the input circuit 99 of the control tube 6CT, the latter being identical to the control circuits 96 and 81 associated respectively with the control tubes 4CT and 2CT Consequently, the ignition of the 4CT tube is followed by the application of an ignition pulse to the 6CT tube which ignites when its anode voltage reaches an appropriate positive value.
Ignition of the 6CT control tube completes the ignition cycle
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tubes 2cet, 4cet, and 6CT unless another control pulse is sent on line 80 to input transformer 2F of control tube 2CT.
The 2T transformer also includes a secondary winding 100 which, in response to a current pulse in the primary winding 94 of the 2T transformer, applies a voltage pulse through line 24 to the 2FT ignition tube associated with the 2TU ignitron. , this igniting when the 2FT ignition tube is switched on.
A secondary winding 101 associated with the 4T transformer inserted in the cathode circuit of the control tube 4CT sends through line 25 a voltage pulse to the circuit of the control electrode of the ignition tube 4FT, which turns on according to 1 - voltage pulse and thus causes
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11 ignition of 15 ignitrons 4Tu <Similarly, a secondary winding 105 is magnetically coupled to the primary winding of the 6T transformer which is connected in series with the cathode circuit of the control tube 6CT so that the ignition of the control tube 6CT causes a voltage pulse to be sent through line 26 to the 6FT ignition tube, which leads in response to a pulse.
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control line established on line 80s the control tubes 2CT, 4CT and 6CT igniting in cascade,
sending ignition pulses to the ignition tubes 2FT, 4FT and 6FT successively, the latter on igniting causing the ignition
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mage in the same order of the associated ignitrons 2fU 45lu, 6TU and applying negative overlapping voltage pulses to the load L through the primary windings 11, 12 and 13 of the welding transformer T.
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The ignitrons 2TïT, ¯42U, 6TU therefore ignite in cascade, in groups of three, in response to a single control pulse applied to the wires 80, and each series of ignitions can only take place if there is each time a pulse is applied to line 80, the series of ignitions ending after the 6TU tube ignites, unless a new series of ignitions is initiated.
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The circuits of Figures 1 and lA. described so far are similar to those proposed previously. The operation of such circuits has been described above with reference to FIG. 2.
According to the present invention, a pair of auxiliary control circuits are provided bearing the references 107 and 108 These circuits, except as regards their external connections, are identical to the control circuits already described, for example those associated with 5CT and 6CT control tubes. Auxiliary control tubes 7CT and 8CT are connected so as to be associated with ignitrons 1TU and 2TU respectively.
Each auxiliary control tube has a cut-off bias circuit at general references 109 and 110 fed by lines 84 through transformers 111 112, and a pulse rectifier circuit with respective references 113 114. The voltage d The anode supplied to the tubes 7CT and BCT comes from the center tap on the L2 side of the secondary 34 of the anode voltage supply transformer T2, the primary of which is connected between L2 and L3. Pulses derived from secondaries 115 116 of 5T and 6T transformers are supplied to pulse rectifier circuits 113, 114 to timely ignite control tubes 7CT and 8CT.
Transformers 117, 118 have primary windings 119, 120 inserted into the anode circuits of the auxiliary control tubes 7CT and 8CT respectively. The 121122 secondaries of these transformers are inserted into the gate circuits of the 1FT 2FT ignition thyratrons which drive the first pair of 1TU and 2TU ignitrons respectively.
The operation of this device can be explained by referring to the graphs of Figures 3 and 4. In Figure 3, the voltage is plotted as a function of time, and in Figure 4 the current is plotted as a function of time, l 'time scale being the same for the two figures. In Figure 3, the curves 1TU, 3TU 5TU, 2TU 4TU, 6TU, represent the line voltages of the three-phase network (their relative amplitudes being taken with respect to each other) applied to the respective ignitrons. The hatched portions indicate the time that a particular ignitron is on.
Starting from time zero, it is assumed that the circuit constants are such that the first ignitron turns on 30 or 1/12 of a grid period after time zero. Curve A of figure 3 represents the anode voltage on control tubes 1CT, 2CU derived between a contact 44 of potentiometer 39 and neutral 43 of phase shifter circuit 36. Curve B of figure 3 represents the anode voltage on the auxiliary control tubes 7CT, 8CT taken at the center tap of a secondary 34 of the supply transformer T2.
Assume that two consecutive pulses from the timer and frequency determination circuit 58 have been sent over lines 66 to ignite the ignitrons in the order 1TU 3TU, 5TU, 1TU 3TU 5TU, in the Previous type, 5TU would ignite the second time at 21/12 period from start and the weld current would drop relatively slowly, resulting in a current overlap shown by the R end in Figure 2.
On the contrary, according to the present invention, when the control tube 5CT conducts and supplies the secondary 57 of the 5T transformer for the purpose of igniting the 5TU ignitron, it also supplies the secondary 115 of the 5T transformer which drives the rectifier of impulses from the 7CT control tube This one then lights up when its anode voltage (curve B, fig. 3, approximately the times 17/12 and 29/12 becomes positive. When the ignition of the 7CT tube occurs during the interval where the ITU ignitron is made conductive early in a half-period of the network, (instant 17/12 fig. 3) it has no effect on the operation of the device.
On the contrary, when the ignition of the 7CT tube occurs during an interval where the 1TU ignitron does not ignite (moment 29/12 following moment 25/12), it causes ignition of the ignitron. 1TU late in its positive half-period. The ignition of the control tube 7CT supplies the secondary 121. Of the transformer 117 which in turn powers the pulse rectifier circuit of the ignition tube 1FT for the ignitron 1TU As before time 29/12 the tube ignition switch was not conductive since it did not receive
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no pulse from 1CT control tube The 1FT tube leads as a result of a pulse received from the 7CT auxiliary control tube. This is why (see curve B in figure 3)
the ignitron 1TU ignites immediately before time 12/29.
The current conducted by the ignitron 1TU flows through the primary 11 of the welding transformer from right to left, and because of the leakage flow in the welding transformer, a potential of direction such as this is applied to the terminals of the winding 13. let it turn off the 5TU ignitron. As the 1TU igni- tron had ignited near the end of its positive half-period of source potential, this potential quickly becomes negative after ignition of the ignitron and effectively assists in the fall of the flux in the welding transformer.
As shown in Figure 4, the solder current increases slightly after ignition of 1TU at approximate time 12/29, and then rapidly drops to zero before time 12/31. The 2TU ignitron can then be turned on at time 31/12 to start the negative low frequency half period of the current.
The ignition circuit 108 of the 8CT control tube works the same way to ignite 2TU late in its grid half-cycle, at about time 59/12, in order to drop the solder current to zero before the re-ignition of 1TU at the start of the next positive low-frequency half-period.
The results obtained by the operation of the apparatus according to the invention can be easily appreciated by comparing Figures 5 and 6. Figure 5 is an actual oscillogram taken on an apparatus whose ignitrons are ignited in succession to form low frequency current. The current drops as it likes before the first ingitrone of the low frequency period of opposite polarity ignites. It will be noted (fig 5) that with such an operation the last ignitron to be ignited in the first half-period of low frequency must conduct the current from time A to time C. Such long repeated conductions will damage the ignitron severely.
In addition, if an ignition occurred in the low frequency half-period of opposite polarity before time C, the primary windings of the welding transformer would be shorted, as explained.
Figure 6 is an actual waveform taken from an apparatus operating in accordance with the present invention. This time, the first ignitron to be ignited in a low frequency half-period is also ignited late in its corresponding grid half-period immediately after the ignition (fig. 6, time A) of the last ignitron to be ignited. in the particular low frequency half-period considered. With such operation, the welding current is forced to drop to zero at time B. No ignitron conducts for an exaggerated time. The low frequency half period of opposite polarity can start at time B or immediately thereafter without danger of shorting to the primary windings of the welding transformer.
The device of the invention effectively protects the welding transformer against short circuits due to overlapping currents.
Since the 1TU and 2TU ignitrons are connected back-to-back, the 2TU anode is negative as long as 1TU is conductive. One of these ignitrons is always the last to ignite in a low frequency half period and the other is the first to ignite in the next low frequency half period, so there can never be have overlapping currents between successive low frequency half-periods. It should be noted that this locking is entirely electronic and that a faulty operation due to blocking, opening or incorrect operation of a relay is impossible.
It also emerges that with the device of the invention, there will be practically the same time interval between the beginnings of opposite low frequency half-periods and that all the low-frequency half-periods will have practically the same duration. Therefore, any trend
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transformer saturation is reduced to a minimum.
In cases where the load establishes an excessive demand for current from the network, it may be that a device according to the invention as described above is not sufficient to completely absorb the effect of the decay of the flux. in the load. In such cases, it may be beneficial to ignite the 3TU and 4TU ignitrons respectively, late in their half-periods following the late ignition of the 1TU and 2TU ignitrons respectively.
This can be achieved by adding additional tubes similar to the 7TU and 8TU tubes fed with potential reacting against a blocking potential of the auxiliary secondaries of transformers 117 and 118, respectively. One of these additional tubes is ignited at time 33/12 to make the ignitron 3TU conductive late in its half-cycle. The other is ignited at a corresponding time in order to make the 4TU ignitron conductive late in its period. Apparatus comprising such additional auxiliary tubes remain within the scope of the invention.
In some circumstances the load may require only pulses of one polarity. In such devices only a group of ignitrons (1TU 3TU, 5TU or 2TU, 4TU 6TU) and their associated ignition circuits are interposed between the network L1 L2 L3 and the load. The invention also applies to such devices. Such a device would comprise the circuit 58 and nothing but the control tubes 1CT 3CT, 5CT and 7CT.
Applied to such devices the invention has the advantage that the third ignitron (5TU or 6TU is surely and quickly turned off and does not conduct current for excessive time intervals.
The invention also applies to single-phase = low frequency devices as has been proposed previously. In such a single-phase device two additional thyratrons are provided in the control circuit and connected so as to ignite, late in the half-periods of the network, the ignitrons which must ignite first respectively in each group. These additional thyratrons must be ignited by means of auxiliary secondaries of control transformers corresponding to the 5T and 6T transformers.
CLAIMS.
1) Apparatus for converting electrical energy of a frequency derived from a pulse power source 4 to a significantly lower frequency, especially for resistance welding applications, comprising several electric discharge devices, a control circuit for each of the discharge devices, the control circuits being connected so as to switch on (make conductive) periodically in a determined order the discharge devices during the successive induction of the power source for determined intervals equal to the duration of a pulse of the aforementioned low frequency,
characterized in that control devices are provided which cause an additional ignition of the discharge device which was first ignited at the start of a low frequency half period, immediately after the ignition of the discharge device which is normally on the last at the end of a low frequency half-period, the ignition point of this additional ignition of the first discharge device occurring late in the corresponding half-period of the network so that the further ignition of the first conductive discharge device accelerates the drop in current maintained by the discharge device normally igniting the last.