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La présente invention a pour objet des dispositifs à arc ' trique fonctionnant soit en courant continu, soit en courant alternatif; elle est plus particulièrement relative aux dispositifs qui fonctionnent avac un arc appelé arc auto-réglable, c'est-à-dire aux dispositifs dans lesquels une électrode métallique qui s'use, comme cela se pratique couram- ment pour le soudage ou le découpage à l'arc, est avancée vers la pièce à travailler à une vitesse préréglée et nominalement constante et est brûlée ou consumée par l'action de l'arc de manière à maintenir à ce dernier une longueur sensiblement constante,a L'invention peut s'appliquer pour le tra- va$1 aans des conditions variées,
par exemple avec des électrodes métalli- ques nues et avec l'arc maintenu sous une atmosphère de gaz inerte.
Le procédé de travail avec un arc auto-réglable est exposé dans la demande de brevet déposée en Grande-Bretagne n 8289 et dans le numéro de février 1953 (pages 71 à 77) de la revue britannique "Britich Welding
Journal" où sont décrits en détail des procédés pour réaliser un auto-ré- glage très poussé. En particulier, on y explique que l'on a constat que deux facteurs principaux donnent naissance à un auto-réglage ou à un con- trôle de la longueur de l'arc lorsque la vitesse d'avancement de l'élec- trode consumable est préréglée.
Parmi ces facteurs, le premier en bref pro- vient du fait que la vitesse de consommation de l'électrode, pour une in- tensité constante de l'arc, tend à augmenter d'une manière inhérente avec l'accroissement de la longueur de l'are, ce résultat étant dù, croit-on, à une certaine réduction dans l'efficacité de chauffage et vice-versa; le second facteur est constitué par le fait que l'accroissement de la ten- sion de l'arc avec l'augmentation de la longueur de l'arc dans un circuit donné tend à réduire' l'intensité du courant délivré à l'arc, ceci étant dù à la caractéristique volts-'ampères de sortie de la source d'alimentation et vice-versa. Le premier de ces facteurs est une propriété inhérente de l'arc et sa grandeur ne peut pas être modifiée par un réglage préliminaire donné.
Le second facteur dépend de la relation entre l'intensité de sortie et la tension de sortie de la source d'alimentation et, pour les sources de courant utilisées habituellement dans le soudage et qui donnent un courant de travail approximativement fixe, c'est-à-dire lorsque le changement de l'intensité du courant varie peu lors d'un changement de la tension de l'arc, le degré d'auto-réglage de la longueur de l'arc sous l'influence du changement de l'intensité provenant de la source d'alimentation n'est que de faible importance.
La présente invention a pour objet une modification supplémentaire dans la vitesse de combustion de l'électrode par unité de changement dans la longueur ou la tension de l'arc par rapport à celle qui est due aux facteurs susmentionnés. Ceci est réalisé conformément à l'invention en prévoyant, en plus du changement de l'intensité du courant avec la tension due à la valeur de sortie volts-ampères de la source de courant, un contrô- le supplémentaire de l'intensité du courant dans le circuit de l'arc qui dépend de tout facteur qui reflète l'état de l'arc et particulièrement tou- te déviation de l'arc à partir de l'état d'équilibre désiré. Par exemple, le contrôle supplémentaire peut être disposé d'une manière convenable pour dépendre de la tension aux bornes de l'arc.
Pour réaliser un contrôle sensible, on peut s'arranger pour que ce dernier réponde à la différence existant entre la tension de l'arc et une tension de référence existante et, dans ce cas, l'action de contrôle se renverse lorsque la valeur de la ten- ,ion de l'arc traverse cette tension de référence.
Cependant, on peut utiliser d'autres facteurs que la tension de l'arc pour mettre en oeuvre la présente invention. Par exemple, on peut projeter une image de l'arc sur un élément sensible aux radiations, tel qu'une cellule photo-électrique ou un bolomètre, et la sortie de l'élément peut être amplifiée et appliquée en vue de modifier la sortie de la source de courant soit directement, soit indirectement, d'une manière telle que la sortie soit augmentée si la longueur de l'arc diminue au delà d'une
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quantité désirée et vice-versa.
Dans la mise en oeuvre de la présente invention, le contrôle répondant à la tension de l'arc ou à un autre facteur a pour résultat un changement d'un paramètre du circuit soit directement, soit indirectement par exemple par l'intermédiaire d'un servo-mécanisme convenable. Ce eontrô- le affecte finalement l'intensité du courant de l'arc et par conséquent la vitesse à laquelle l'électrode brûle jusqu'à ce que, à la vitesse fixe d'avancement utilisée,la tension de l'arc et, par conséquent la longueur de l'arc,soit ramenée à sa valeur d'équilibre.
Le dispositif de contrôle peut être réglé pour être du type avec superposition, c'est-à-dire pour effectuer un contrôle complet de 1'intensité du courant comme cela est demandé par l'arc ou seulement pour con- trôler partiellement l'intensité du courant en vue de réaliser un changement important de l'intensité autour de la valeur donnée par le réglage i- nitial des paramètres du circuit, le changement dépendant de la variation de la longueur de l'arc à partir de la valeur d'équilibre désirée.
Dans un tel cas, le circuit à'alimentation est réglé d'une manière grossière pour donner la condition d'équilibre désirée et le mécanisme de contrôle réalise le réglage fin ou restant en vue de donner la puissance de sortie nécessaire pour un accord exact et pour maintenir cet accord malgré les autres variations, telles que toutes variations dans la vitesse d'avancement de l'électrode ou dans les paramètres du circuit dues à l'échauffement du dispositif, tant que ces variations ne sont pas trop grandes.
Pour expliquer l'invention plus en détail, on va donner maintenant quelques exemples de dispositifs de soudage à courant continu et à courant alternatif établis conformément à l'invention, ces exemples étant décrits plus en détail en se référant aux dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est un schéma de circuit convenant pour travailler en courant continu avec une génératrice comme source de courant; - la figure 2 est un schéma de circuit d'un dispositif de soudage à courant continu, dans lequel on utilise une génératrice avec un enroulement série d'excitation compound en même temps qu'une petite machine d'excitation pour -La commande; - la figure 3 est un schéma de circuit d'un dispositif de soudage à courant alternatif, dans lequel le contrôle est réalisé par la modification d'impédance disposée en série dans le circuit de soudage;
- la figure 4 est un schéma de circuit d'un autre dispositif de soudage à courant continu comprenant une source de courant additionnelle et variable disposée en parallèle avec la source de courant principale; - la figure 5 est un schéma de circuit d'un dispositif simplifié avec une génératrice auxiliaire réglable disposée aux bornes de l'arc; - la figure 6 est un schéma de circuit d'un dispositif plus complexe, dans lequel la source de courant d'alimentation est contrôlée par un servo-mécanisme à fermeture et coupure de circuit; - la figure 7 est un schéma de circuit d'un dispositif de soudage à arc à courant alternatif pourvu de moyens pour réallumer l'are à des instants déterminés ;
- les figures 8 et 9 montrent des formes d'onde de tension et d'intensité, les temps de réallumage étant respectivement réglés en des points différents dans le cycle du courant alternatif ; - la figure 10 est un schéma de circuit d'un dispositif dans lequel un servo-mécanisme est utilisé de manière que la tension de l'arc contrôle indirectement un paramètre du circuit;
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- la figure 11 montre une variante du dispositif de la figure
10 dans laquelle la tension de contrôle est amplifiée ou môyen d'une petite génératrice de courant continu; - la figure 12, enfin, est un schéma de circuit d'un dispositif dans lequel la tension de contrôle agit sur un relais polarisé en vue de modiffier un paramètre du circuit d'alimentation en courant.
On peut noter que dans les dispositifs pour travailler en cou- rant continu que l'on va décrire maintenant la source dé tension d'alimen- tation est représentée sous la forme d'une génératrice, mais la source peut prendre d'autres formes et, dans certains cas, on peut utiliser un transformateur-redresseur.
Sur la figure 1, on a représenté un cas simple dans lequel 1' arc A est alimenté à partir d'une génératrice G à courant continu qui est représentée comme étant excitée indépendamment par une batterie B qui dé- bite dans l'inducteur F. De même, bien entendu, la génératrice G peut être à excitation shunt. En série avec la génératrice, on a représenté une résis- tance variable R qui règle l'intensité du courant de l'arc. Le contr6le conforme à l'invention est réalisé en prévoyant un enroulement inducteur distinct C pour la génératrice G excitée par la différence existant entre la tension aux bornes de l'arc A et une tension fixe fournie par une batterie P qui délivre ainsi une tension de référence.
La résistance R réalise la réduction désirée de tension entre la tension aux bornes de la génératrice G et la tension de l'arc au point de travail désiré. Au lieu d'être pourvue de la résistance série R, la génératrice G peut être pourvue d' un inducteur série en opposition à l'enroulement inducteur principal F pour qu'elle possède une courbe habituelle à caractéristiques descendantes On a représenté l'arc A comme se produisant entre la pièce à travailler W et l'électrode consumable E qui est avancée vers le bas à une vitesse nominalement constante pré-réglée par un dispositif d'avancement comprenant des rouleaux devancement Q.
Dans ce cas, lorsque la tension de l'arc est plus grande que la tension désirée, du fait de la longueur accrue de l'arc A provenant de la combustion de l'électrode E à une vitesse plus grande que' cette électrode n'est avancée, alors le débit de la sortie de la génératrice G est réduit par l'enroulement inducteur de contrôle C, et vice-versa.
La borne positive de la batterie P est reliée par l'intermédiaire de l'enrou- lement C à l'électrode E qui est l'extrémité positive de l'arc, tandis qu, la borne négative de la batterie P est reliée à la pièce à travailler W.
Ensuite, si la tension passe d'une valeur plus grande que la valeur de référence délivrée par la batterie P à une valeur inférieure à celle du potentiel de référence, le courant à travers l'enroulement inducteur C de contrôle se renverse. Ainsi, le contrôle agit de manière à réduire la force électro-motrice de la génératrice G et sert à réduire l'intensité du courant de l'arc si la tension de l'arc est supérieure à la valeur désirée et vice-versa.
Le dispositif peut 8tre quelque peu modifié avantageusement en organisant la génératrice G de manière qu'elle fournisse une caractéristique relativement plate ou même un sur-compoundage, en prévoyant un enroulement inducteur série s'ajoutant à l'enroulement inducteur principal F, 1' enroulement de contrôle C n'étant pas modifié. Dans tous ces cas, l'influ- ' ence de l'enroulement de contrôle C consiste à obliger la génératrice à délivrer du courant sous une tension qui tende à être égale à la tension de référence de la batterie P.
En vue de rendre le contrôle sensible, la résistance ohmique de l'enroulement inducteur C de contrôle doit être relativement faible de manière qu'une différence de potentiel faible puisse produire un courant suffisant dans l'enroulement inducteur de contrôle C pour réaliser un changement relativement important dans l'excitation résultante de la généra-
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trice G. Ainsi,9 dans un exemple particulier, la résistance ohmique de l'enroulement inducteur C de contrôle était de 2,5 ohms et une intensité d'environ 0,4 ampère modifiait la sortie du générateur de G de 5 volts à 250 ampères.
Si la tension de sortie normale de la génératrice G est inférieure à celle que l'on désire pour l'intensité du courant utilisé pour 1' arc , le potentiel de référence de la batterie P est plus grand que la ten- sion désirée de l'arc et vice-versa. Dans tous les cas, la tension de la batterie P est choisie comme on le désire et on peut la modifier pour faire varier la tension de l'arc pour l'amener à l'état d'équilibre en modifiant également ou en ne modifiant pas la sortie normale de la génératrice G aans le même sens.
La différence existant entre la tension aux bornes de l'arc A et la tension de référence de la batterie P peut être amplifiée. Dans 1' exemple illustré sur la figure 2, la différence entre les tensions est appliquée à l'inducteur G1 d'une petite génératrice auxiliaire à courant con- tinu G1 qui est branchée pour exciter l'enroulement de contrôle C de la gé- nératrice principale G. Dans ce cas, cette dernière comporte un inducteur série SF, mais à part ce fait, la disposition est la même que celle représentée sur la figure 1, à part l'action d'amplification de la génératrice G, et le contrôle fonctionne de la même manière que pour le dispositif représenté sur la figure 1.
De même, le contrôle par la tension de l'arc de l'intensité dans un inducteur de contrôle C peut être appliqué à l'inducteur d'un alternateur qui débite le courant alternatif travaillant dans un circuit avec une réactance en série. Cependant, dans le cas d'un dispositif à courant alternatif, la source d'alimentation est constituée souvent par un transformateur dont un exemple est représenté en T sur la figure 3, la réactance du circuit étant réalisée par une fuite variable entre les enroulements primaire et secondaire du transformateur. Dans un tel cas, le contrô- le peut être effectué soit en modifiant l'importance de la fuite dans le transformateur T, soit en modifiant le degré de saturation du flux dans le noyau du transformateur.
Cependant, dans l'exemple représenté effectivement sur la figure 3, le transformateur T est un transformateur fixe pourvu d' un réacteur variable M dans le circuit de son secondaire et alimentant 1' arc A. Ce réacteur M est constitué par deux inducteurs ou transducteurs variables L, L1 dont on peut faire varier la réactance en réglant l'aiman- tation de polarisation. En fait, pour produire un contrôle différentiel semblable à celui des figures 1 et 2, la tension de l'arc est rectifiée dans un redresseur D monté en pont et, après un écrêtage qui n'est pas représenté, la tension est appliquée sur un enroulement S, S1 disposé sur chaque noyau des réacteurs L, L1.
Un autre enroulement U, U1 sur chaque noyau est excité par la tension provenant de la batterie P qui débite la tension de référence de manière à s'opposer à l'enroulement S, S1 Dans ce cas, la réactance du réacteur saturable M est élevée lorsqu'il n'y a pas d'aimantation de contrôle résultante provenant des enroulements S, S1 et U,U1' par contre, lorsqu'il existe une aimantation résultante provenant de ces enroulements, la réactance est abaissée parce que les réacteurs fonctionnent alors sur une partie plus plate de leurs courbes d'aimantation. Ainsi, les euroulements de polarisation U, U1 peuvent être utilisés pour régler l'intensité nominale du courant de l'arc et les enroulements de contrôle S, S alimentés par la tension de l'arc en opposition avec les enroulements de polarisation U, U1 réduisent l'aimantation du noyau.
Si la
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tension de l'arc est plus grande que la valeur d'équilibre désirée, le con- trôle agit de manière à augmenter la réactance et réduit ainsi l'intensité du courant de l'arc et vice-versa. Le réacteur ou transducteur M peut être de tout type, mais il est conçu de préférence pour être auto-excité en vue d'augmenter la sensibilité du dispositif de contrôle.
Dans les exemples supplémentaires représentés sur la figure 4, une source auxiliaire d'alimentation constituée par une génératrice Ga plus petite à courant continu est disposée en parallèle avec l'arc A et la gé- nératrice principale G et elle est pourvue d'un inducteur Fa et d'un induc- teur de contrôle Ca qui est alimenté avec la différence entre la tension aux bornes de l'arc A et la tension de référence provenant de la batterie
P. La sortie de la génératrice auxiliaire Ga peut être réglée d'une manière grossière au niveau désiré par l'inducteur Fa et le réglage final pour don- ner l'équilibre désiré à l'arc est réalisé par l'inducteur de contrôle Ca.
Alors, le contrôle est réalisé par la génératrice auxiliaire Ga qui contri- bue, dans un cas, à l'intensité totale du courant de l'arc et, dans l'autre cas, détourne une partie du courant du circuit principal provenant de la génératrice G depuis l'arc A suivant que la tension de l'arc est plus fai- ble ou plus grande que la valeur désirée.
Dans une variante de cette organisation, la génératrice auxi- liaire Ga est reliée en série à l'arc pour s'ajouter ou s'opposer à la ten- sion de la génératrice G et elle est pourvue d'un inducteur de contrôle tel que Ca qui reçoit la différence entre la tension aux bornes de l'arc A et la tension de référence provenant de la batterie P. Dans ce cas, on peut se passer de l'inducteur Fa et la génératrice auxiliaire Ga change de po- larité lorsque la tension de l'arc traverse la tension de la source de ré- férence P.
Ce dispositif peut également être appliqué au travail en cou- rant alternatif et, dans ce cas, la tension de l'arc peut être utilisée a- près un redressement convenable et être appliquée à l'inducteur d'un petit alternateur remplaçant la génératrice Ga et entraîné en synchronisme avec la fréquence de la source d'alimentation.
Un mode de réalisation quelque peu simplifié du dispositif con- necté en parallèle représenté sur la figure 4 est représenté sur la figu- re 5 sur laquelle la génératrice auxiliaire Ga est pourvue d'un régulateur d'excitation Gr et est constituée par une génératrice à courant continu à excitation séparée et à faible impédance ayant une caractéristique de sor- tie relativement plate, cette génératrice pouvant être pourvue d'un induc- teur série SFa qui s'ajoute à l'inducteur Fa. La tension de sortie peut être réglée par le régulateur d'excitation Gr pour être égale à la tension désirée de l'arc; ensuite, si cette dernière descend en dessous de la tension de la génératrice auxiliaire Ga. celle-ci fournit du courant supplémentaire à l'arc A pour réaliser les conditions d'équilibre désirées et vice-versa.
Au lieu d'utiliser la génératrice Ga à potentiel sensiblement constant, on peut recourir à toute autre source de tension constante telle qu'une batterie d'accumulateurs. Ce dispositif peut être légèrement modifié en s'arrangeant pour que la génératrice principale G soit réglée, par exemple, soit manuellement, soit automatiquement, par un servo-mécanisme jusqu'à ce qu'elle débite sensiblement le courant de sortie désiré pour 1' arc et ensuite on réduit à une valeur faible les exigences en puissance de la génératrice auxiliaire G. Ceci s'applique également au dispositif représenté sur la figure 4 et dans les cas où la génératrice auxiliaire est disposée en série avec l'arc, aussi bien qu'au dispositif représenté sur la figure 5.
En fait, sur la figura 6, on a représenté un servo-mécanisme commandé par un relais de commutation Rf pour modifier un contrôle agissant aur la génératrice principale G. Dans ce cas, la tension de l'arc pour laquelle le servo-mécanisme réalise une commutation est déterminée par le réglage d'un potentiomètre X disposé aux bornes de la tension de l'arc. Ce point de commutation peut être sensiblement le même que le potentiel de ré-
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férence utilisé avec la source d'alimentation auxiliaire Ga ou que la ten- sion de la génératrice auxiliaire à faible impédance représenté sur la fi- gure 5.
En faits sur la figure 6 le potentiel de référence est réali- sé par la polarisation négative d'un stabilisateur de la grille de la pre- mière triode V d'un amplificateur constitué par cette triode et une autre triode V couplée à celle-ci. On voit que le relais Rf se trouve disposé dans le circuit d'anode de la valve V2 et est commuté à une valeur prédé- terminée de l'intensité traversant ce circuit, d'anode. Sur la figure 6, la génératrice principale G est contrôlée par.le servo-mécanisme fermetu- re du circuit/ouverture du circuit, étant donné que le relais Rf relie une source d'alimentation Y à l'induit d'un servo-moteur Sm qui est en prise,com- me représenté schématiquement, avec un régulateur d'excitation Gx de la génératrice principale G.
Le relais Rf renverse, comme on le voit d'une manière évidente, le sens de rotation du servo-moteur Sm au point de com- mutation. A titre de variante le servo-mécanisme représenté sur la figure 6 peut être actionné sous l'influence de la tension aux bornes de la gé- nératrice auxiliaire Ga lorsqu'elle est connectée*en sériè avec l'arc ou bien sous l'influence du courant provenant de la génératrice auxiliaire Ga lorsqu'elle est reliée en parallèle avec l'arc comme sur la figure 4 ou 5. A cet effet, on peut utiliser dans le premier cas un relais polari- sé sensible actionné par la tension et dans le second cas un relais action- né.par l'intensité du courant.
On peut réaliser le contrôle de l'intensité de l'arc sous l'in- fluence ae la tension de l'arc dans un dispositif de soudage en courant alternatif en contrôlant le temps d'allumage d'un arc à courant alternatif au cours de demi-cycles individuels., ce qui, bien entendua une influen- ce sur le courant principal qui s'écoule durant un demi-cycle donné. Par exemple, si l'arc à courant alternatif est éteint pour une valeur nulle de l'intensité du courant, c'est-à-dire si la tension à circuit ouvert de la source d'alimentation est insuffisante pour un auto-allumage de l'arc, et si une source auxiliaire-et synchronisée est prévue pour réallumer 1' arc cycliquement, on peut alors appliquer au dispositif de réallumage un contrôle basé sur la tension de l'arc.
Un exemple de cette organisation est représenté sur la figure 7 sur laquelle le dispositif de réallumage est semblable à celui décrit dans le brevet britannique n 705.164 et dans le brevet américain n 2659.036 du 10 novembre 1953 et représenté sur la figure 8 aes dessins annexés à ces brevets.
Sur la figure 7 annexée à la présente description, on a repré- senté les constituants supplémentaires par rapport à ceux exigés pour ré- aliser un dispositif de réallumage de l'arc, y compris une combinaison ré- sistance-capacité. Pendant un écoulement de courant négatif dans l'arc, u- ne tension égale à la aifférence existant entre la tension appliquée aux bornes de l'arc A et la tension de référence provenant de la batterie P est appliquée, à travers la résistance Rc de la combinaison précitée, au condensateur C qui est relié à la grille d'une triode 10. Après l'extinc- tion de l'arc, la tension à circuit ouvert positive et croissante charge le condensateur G à une vitesse dépendant de la position de laprinse mo- bile sur la potentiomètre 15 et de la constante de temps de la combinaison résistance-capacité RC.
Une tension provenant de l'anode de la triode 10 est utilisée pour déclencher le dispositif de réallumage et l'intervalle de temps entre l'extinction et le réallumage de l'arc est la durée néces- saire pour charger le condensateur C à la tension de grille de fonction- nement de la trioae 10. Pour une vitesse donnée de chargement, cette du- rée dépend de la charge préliminaire du condensateur C. c'est-à-dire de la aifférence des tensions au cours du demi-cycle précédent.
Entre ce cir- cuit et le circuit représenté sur la figure 8 des brevets antérieurs sus- mentionnés, la similitude sera appréciée lorsque l'on aura remarqué que
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cette impulsion de déclenchement provenant de l'anode de la triode 10 est appliquée à la grille de commande g d'un tube à décharge 6 à quatre élec- trodes et rempli de gaz, ce tube reliant le condensateur chargé 3 à tra- vers le transformateur-élévateur ST, dont l'enroulement secondaire est re- lié pour charger un éclateur 28 jusqu'à ce que ce dernier réalise une dé- ,charge appliquant une impulsion de réallumage à l'arc A. Par raison de commodité, on a donné les mêmes nombres de référence au circuit de réallu- mage de la figure 7 annexée à la présente description que sur la figure 8 des brevets antérieurs précités.
Pour que le réallumage retardé du demi-cycle négatif ait lieu de la même manière, la tension aux bornes de l'arc peut être inversée par un transformateur d'inversion de phase et appliquée à un circuit semblable au circuit de réallumage représenté sur la figure 7. De même, seul le cir- cuit réalisant les impulsions de déclenchement peut être doublé et les impulsions provenant des deux triodes peuvent être combinées et appliquées à la grille de contrôle g du tube à décharge 6.
Les figures 8 et 9 illustrent les formes d'onde obtenues lors du réallumage de l'arc retardé en fonction de la tension de l'arc. Sur ces deux figures, la tension à circuit ouvert de la source d'alimentation est représentée en Vo et on la considère comme une onde sinusoïdale. Le cou- rant s'écoulant à travers l'arc est représenté en Ia et la tension aux bornes de l'arc en Va. Le point d'extinction de l'arc sur les figures 8 et 9 porte la lettre de référence a et l'impulsion de réallumage de l'arc la lettre b. On voit clairement que sur la figure 9 le réallumage se produit en un point du demi-cycle plus éloigné que sur la figure 8 et les ondes d'intensité Ia montrent que l'intensité totale est plus faible sur la figure 9 lorsque le réallumage se produit plus tardivement.
Les paramètres principaux de circuit peuvent-être réglés de la manière habituelle, mais le réglage final de l'intensité du courant de l'arc est déterminé par la tension de l'arc contrôlant le temps de réallumage de l'arc dans des demi-cycles successifs, c'est-à-dire en contrôlant la durée de la pause, comme décrit en se référant aux figures 8 et 9.
Le contrôle de l'intensité du courant par retard au réallumage de l'arc en fonction de la tension de l'arc peut également être utilisé dans les dispositifs à arc à courant continu, dans lesquels la source d'alimentation comprend une source de courant alternatif et un redresseur commandé par grille.
La figure 10 représente le circuit d'un exemple dans lequel on utilise un servo-mécanisme, de manière que l'arc ne contrôle pas directement un paramètre du circuit. La différence entre la tension aux bornes de l'arc A et la tension de référence provenant de la batterie P,dans ce cas, est appliquée à un petit moteur électrique Sm, de manière que ce moteur change de sens de rotation si la tension de l'arc, lorsqu'elle change sa valeur, traverse celle de la tension de référence provenant de la batterie P. On a représenté le moteur Sm comme étant en prise avec un rhéostat d'excitation Gx connecté de manière à faire varier le paramètre désiré du circuit principal ou de tout circuit auxiliaire, en vue de réaliser un accroissement de l'intensité du courant de l'arc lorsque la tension de l'arc tombe au-dessous de la valeur de référence et vice-versa.
Dans le cas particulier de la figure 10, le moteur Sm est en prise avec le curseur du régulateur d'excitation Gx de la génératrice principale G.
On peut augmenter la sensibilité d'un tel dispositif de contrôle en s'arrangeant pour que la différence entre la tension aux bornes de l'arc A et la tension de référence fournie par la batterie P soit amplifiée dans un amplificateur thermoionique ou magnétique ou dans un amplificateur rotatif, tel que celui représenté sur la figure 11. L'amplificateur est constitué sur cette figure par une génératrice g1 interposée
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entre la différence des tensions et l'induit du moteur Sm.
La différence des tensions, dans ce cas, est appliquée à l'inducteur C1 de la génératri- ce G1 comme sur la figure 4; mais,sur la figure 11, la génératrice G1 a- limente le petit moteur Sm qui est, d'autre part, en prise avec un dispo- sitif de contrôle pour le circuit principal, par exemple comme sur la fi- gure 10.
Un dernier mode de réalisation est représenté sur la figure 12 sur laquelle la différence entre la tension aux bornes de l'arc A et la tension de référence provenant de la batterie P est utilisée pour action- ner un relais polarisé PR qui, en fermant l'un ou l'autre de ses contacts . latéraux par une simple action de fermeture/ouverture, modifie un paramè- tre du circuit d'alimentation. En fait, sur la figure 12, la différence de potentiel est appliquée à l'enroulement actif CW du relais PR de maniè- re que le relais ferme l'un ou l'autre de ses contacts latéraux suivant que c'est la tension de l'arc ou le potentiel de la batterie P qui est pré- pondérant. Le relais PR excite l'un ou l'autre de deux commutateurs ou con- tacteurs électromagnétiques ES.
Les contacts de ces commutateurs sont con- nectés de manière que les deux commutateurs renversent le courant prove- nant de la source d'alimentation Y et allant au moteur Sm qui est en pri- se avec un régulateur comme sur les figures 10 et 11, bien qu'il ne soit pas représenté sur la figure 12. On peut augmenter la sensibilité du dis- positif à relais coupure/fermeture par amplification, par exemple électro- niquement, comme représenté sur la figure 6.
On peut introduire certaines modifications dans les exemples de l'invention décrits ci-dessus pour s'adapter aux exigences particuliè- res. Par exemple, il peut être adéquat de prévoir pour le dispositif de contrôle, tel qu'un servo-mécanisme, que la source d'alimentation auxili- aire ou l'excitation de contrôle de la source d'alimentation principale soit rendue inopérante, sauf pendant l'existence de l'arc, de manière qu' elle ne soit pas en fonctionnement par exemple., lorsque la source d'ali- mentation se trouve en circuit ouvert ou àécouplée.
Ainsi, les connexions d'entrée vers le dispositif àe contrôle et le circuit du petit servo-mo- teur, ou bien les deux à la fois., peuvent être disposées pour que le cir- cuit ne se trouve fermé que lorsque l'énergie d'alimentation est débitée par la source d'alimentation, par exemple au moyen d'un relais actionné par le courant de l'arc.
Un dispositif de contrôle dépendant de la différence existant entre la tension de l'arc et une tension de référence présente d'autres avantages à part celui de faciliter le maintien en équilibre de la lon- gueur de l'arc. Ainsi, le dispositif de contrôle permet un contrôle à dis- tance de la longueur de l'arc et de la tension de l'arc en réglant la ten- sion de référence. En outre, le dispositif de contrôle permet d'agir à -distance sur les paramètres du circuit en commutant séparément les petits servo-moteurs.
De plus, le dispositif de contrôle peut être disposé pour maintenir l'équilibre en modifiant le courant vers l'arc, tandis que la vitesse d'avancement de l'électrode est modifiée soit manuellement, soit au moyen de quelque dispositif automatique ou quelque servo-mécanisme in- dépendant pour travailler avec une vitesse d'avancement de l'électrode plus grande et par conséquent une intensité du courant plus élevée ; de même, le dispositif de contrôle peut servir pour régler le courant délivré à l'arc pour s'adapter à la vitesse d'avancement de l'électrode après qu' elle a été modifiée.
Si la vitesse d'avancement de l'électrode est fixée ou contrôlée d'une manière précise, alors le contrôle conforme à la présente invention peut être utilisé pour régler ou empêcher des variations ou dérives dans le circuit d'alimentation. Ainsi, toute déviation dans l'alimentation qui se produit à partir de la valeur désirée - et ayant pour effet un change-
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ment dans la tension de l'arc ou la longueur de l'arc - est utilisée pour réaliser un contrôle tel que la puissance débitée vers l'arc soit ramenée à la valeur d'équilibre désirée. La tension de référence utilisée dans le cadre de l'invention, bien qu'on l'ait considérée comme étant normalement fixe en vue de réaliser un équilibre pour une tension de l'arc donnée, peut être variable suivant les points de fonctionnement désirés.
Ainsi, si
1'on désire travailler avec différentes longueurs d'arc, au cours, par e- xemple, du soudage d'un assemblage complexe, on peut alors s'arranger pour modifier la tension de référence conformément aux tensions nécessaires pour
1'are. De même; si l'on désire travailler sous différentes tensions pour 1' arq qui dépendent de l'intensité, alors on peut s'arranger pour que la ten- sion de référence soit une fonction de l'intensité du courant de travail.
Ainsi, lorsque la vitesse d'avancement de l'électrode est modifiée, c'est- à-dire que la puissance exigée par l'arc est modifiée, le contrôle modifie non Seulement la puissance du circuit en conséquence, mais réalise un équi- libre pour la tension modifiée désirée de l'arc.
Un autre avantage du contrôle est le fait déjà indiqué que 1'0- pérateur n'a pas besoin d'établir un accord correct entre la vitesse d'a- vancement de l'électrode et la vitesse de combustion de l'électrode à 1'in- tensité du courant et à la tension désirées, étant donné que le dispositif de contrôle réalise l'accord suivant la tension de l'arc et la longueur de l'arc désirées. L'intensité du courant de l'arc, s'il n'a pas la valeur dé- sirée peut étre modifiée manuellement ou automatiquement, en modifiant la vitesse d'avancement de l'électrode et de nouveau le dispositif de contrôle maintient l'équilibre. Il est désirable, en particulier avec un servomécanisme, que le dispositif de contrôle agisse aussi rapidement que possible et maintienne ensuite l'équilibre sans pompage.
Dans les exemples détaillés que l'on a donnés, la tension de référence est fournie généralement par une batterie ou, dans les dispositifs représentés sur les figures 6 et 7, sous la forme d'une tension de polarisation dans un circuit élec- tronique. Il peut, bien entendu, être plus aisé de fournir la tension de référence au moyen d'une petite génératrice ou d'un dispositif transformateur-redresseur, etc.,
REVENDICATIONS.
1. Dispositif de soudage ou de découpage par arc électrique actionné par un arc auto-réglable ayant une vitesse d'avancement pré-réglée nominalement constante d'une électrode consumable, dans lequel, en plus du changement de l'intensité du courant provenant de la source d'alimentation en fonction du changement de la longueur de l'arc qui peut se produire d'autre part, on prévoit un contrôle supplémentaire de l'intensité du courant dans le circuit de l'arc, ce contrôle contribuant à l'auto-réglage de la longueur de l'arc et dépendant de tout facteur qui reflète l'état de l'arc.
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The present invention relates to arc devices operating either in direct current or in alternating current; it relates more particularly to devices which operate with an arc called self-adjusting arc, that is to say to devices in which a metal electrode wears out, as is commonly done for welding or cutting the arc, is advanced towards the workpiece at a preset and nominally constant speed and is burned or consumed by the action of the arc so as to maintain the latter a substantially constant length. 'apply for the work $ 1 under various conditions,
for example with bare metal electrodes and with the arc maintained under an inert gas atmosphere.
The method of working with a self-adjusting arc is disclosed in Great Britain Patent Application No. 8289 and in the February 1953 issue (pages 71-77) of the British journal "Britich Welding
Journal "which describes in detail methods for carrying out a very thorough self-adjustment. In particular, it is explained therein that it has been found that two main factors give rise to self-adjustment or control of the self-adjustment. the length of the arc when the feed rate of the consumable electrode is preset.
Among these factors, the first in brief arises from the fact that the consumption rate of the electrode, for a constant intensity of the arc, tends to increase in an inherent manner with increasing length of the electrode. the are, this result being due, it is believed, to a certain reduction in the heating efficiency and vice versa; the second factor is constituted by the fact that the increase in the arc voltage with the increase in the arc length in a given circuit tends to reduce the intensity of the current delivered to the arc. this being due to the volts-amperes characteristic output of the power source and vice versa. The first of these factors is an inherent property of the arc and its magnitude cannot be changed by a given preliminary adjustment.
The second factor depends on the relation between the output current and the output voltage of the power source and, for current sources usually used in welding and which give an approximately fixed working current, that is - that is, when the change in the intensity of the current varies little with a change in the arc voltage, the degree of self-adjustment of the arc length under the influence of the change in the Current from the power source is of little importance.
The object of the present invention is a further modification in the burning rate of the electrode per unit change in the length or voltage of the arc over that which is due to the aforementioned factors. This is achieved in accordance with the invention by providing, in addition to the change in the intensity of the current with the voltage due to the volts-amperes output value of the current source, an additional control of the intensity of the current. in the arc circuit which depends on any factor that reflects the state of the arc and particularly any deviation of the arc from the desired equilibrium state. For example, the additional control can be arranged in a suitable manner to depend on the voltage across the arc.
To achieve a sensitive control, one can arrange for the latter to respond to the difference between the arc voltage and an existing reference voltage and, in this case, the control action is reversed when the value of the arc voltage crosses this reference voltage.
However, factors other than the arc voltage can be used to practice the present invention. For example, an image of the arc can be projected onto a radiation sensitive element, such as a photocell or bolometer, and the output of the element can be amplified and applied to change the output of the element. the current source either directly or indirectly, in such a way that the output is increased if the arc length decreases beyond a
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desired quantity and vice versa.
In carrying out the present invention, the control responsive to the arc voltage or other factor results in a change of a parameter of the circuit either directly or indirectly, for example through a suitable servo-mechanism. This control ultimately affects the intensity of the arc current and hence the rate at which the electrode burns until, at the fixed feed rate used, the arc voltage and, therefore, therefore the length of the arc is brought back to its equilibrium value.
The control device can be set to be of the superimposed type, i.e. to perform full control of the current strength as required by the arc or only to partially control the current. of the current in order to achieve a significant change in the intensity around the value given by the initial adjustment of the circuit parameters, the change depending on the variation in the length of the arc from the equilibrium value desired.
In such a case, the feed circuit is coarsely tuned to give the desired equilibrium condition and the control mechanism makes the fine or remaining tuning to give the output power necessary for exact tuning and tuning. to maintain this agreement despite other variations, such as any variations in the speed of advance of the electrode or in the circuit parameters due to the heating of the device, as long as these variations are not too great.
In order to explain the invention in more detail, we will now give some examples of direct current and alternating current welding devices established in accordance with the invention, these examples being described in more detail with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 is a circuit diagram suitable for working in direct current with a generator as current source; FIG. 2 is a circuit diagram of a direct current welding device, in which a generator is used with a series winding of compound excitation at the same time as a small excitation machine for the control; FIG. 3 is a circuit diagram of an alternating current welding device, in which the control is carried out by the modification of impedance arranged in series in the welding circuit;
FIG. 4 is a circuit diagram of another direct current welding device comprising an additional and variable current source arranged in parallel with the main current source; FIG. 5 is a circuit diagram of a simplified device with an adjustable auxiliary generator arranged at the terminals of the arc; FIG. 6 is a circuit diagram of a more complex device, in which the supply current source is controlled by a circuit closing and breaking servo-mechanism; FIG. 7 is a circuit diagram of an AC arc welding device provided with means for re-igniting the are at determined times;
FIGS. 8 and 9 show voltage and current waveforms, the reignition times being respectively set at different points in the alternating current cycle; FIG. 10 is a circuit diagram of a device in which a servo-mechanism is used so that the voltage of the arc indirectly controls a parameter of the circuit;
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- Figure 11 shows a variant of the device of Figure
10 in which the control voltage is amplified or used by a small direct current generator; FIG. 12, finally, is a circuit diagram of a device in which the control voltage acts on a polarized relay with a view to modifying a parameter of the current supply circuit.
It may be noted that in the devices for working with direct current which will now be described, the supply voltage source is represented in the form of a generator, but the source may take other forms and , in some cases, a transformer-rectifier can be used.
In FIG. 1 there is shown a simple case in which the arc A is supplied from a direct current generator G which is shown as being independently excited by a battery B which discharges into the inductor F. Likewise, of course, the generator G can be with shunt excitation. In series with the generator, there is shown a variable resistor R which regulates the intensity of the arc current. The control according to the invention is carried out by providing a separate inductor winding C for the generator G excited by the difference existing between the voltage at the terminals of the arc A and a fixed voltage supplied by a battery P which thus delivers a voltage of reference.
Resistor R achieves the desired reduction in voltage between the voltage across generator G and the arc voltage at the desired working point. Instead of being provided with the series resistance R, the generator G can be provided with a series inductor in opposition to the main inductor winding F so that it has a usual curve with descending characteristics The arc A has been represented. as occurring between the workpiece W and the consumable electrode E which is advanced downward at a nominally constant speed pre-set by a feed device comprising feed rollers Q.
In this case, when the voltage of the arc is larger than the desired voltage, due to the increased length of the arc A from the combustion of the electrode E at a speed greater than 'this electrode n' is advanced, then the output flow of the generator G is reduced by the control inductor winding C, and vice versa.
The positive terminal of the battery P is connected through the winding C to the electrode E which is the positive end of the arc, while the negative terminal of the battery P is connected to the workpiece W.
Then, if the voltage goes from a value greater than the reference value supplied by the battery P to a value lower than that of the reference potential, the current through the control inductor winding C is reversed. Thus, the control acts to reduce the electro-motive force of the generator G and serves to reduce the intensity of the arc current if the arc voltage is higher than the desired value and vice versa.
The device can be advantageously modified somewhat by arranging the generator G to provide a relatively flat characteristic or even over-compounding, by providing a series inductor winding in addition to the main inductor winding F, the winding. control C not being modified. In all these cases, the influence of the control winding C is to force the generator to deliver current at a voltage which tends to be equal to the reference voltage of the battery P.
In order to make the control sensitive, the ohmic resistance of the control field winding C must be relatively low so that a small potential difference can produce sufficient current in the control field winding C to effect a relatively low change. important in the resulting excitement of the
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G. Thus, 9 in a particular example, the ohmic resistance of the control inductor winding C was 2.5 ohms and an amperage of about 0.4 amps changed the output of the generator from G from 5 volts to 250 amps.
If the normal output voltage of the generator G is less than that desired for the intensity of the current used for the arc, the reference potential of the battery P is greater than the desired voltage of the arc. 'arc and vice versa. In all cases, the voltage of the battery P is chosen as desired and it can be modified to vary the voltage of the arc to bring it to the state of equilibrium by also modifying or not modifying the normal exit of the generator G aans the same direction.
The difference between the voltage at the terminals of the arc A and the reference voltage of the battery P can be amplified. In the example shown in Figure 2, the difference between the voltages is applied to the inductor G1 of a small auxiliary DC generator G1 which is connected to energize the control winding C of the generator. main G. In this case, the latter comprises an SF series inductor, but apart from this fact, the arrangement is the same as that shown in figure 1, except for the amplification action of the generator G, and the control works in the same way as for the device shown in Figure 1.
Likewise, the control by the voltage of the arc of the intensity in a control inductor C can be applied to the inductor of an alternator which delivers the alternating current working in a circuit with a reactance in series. However, in the case of an alternating current device, the power source is often constituted by a transformer, an example of which is shown at T in figure 3, the reactance of the circuit being achieved by a variable leakage between the primary windings. and secondary of the transformer. In such a case, the control can be carried out either by modifying the magnitude of the leakage in the transformer T, or by modifying the degree of saturation of the flux in the transformer core.
However, in the example actually shown in FIG. 3, the transformer T is a fixed transformer provided with a variable reactor M in the circuit of its secondary and supplying the arc A. This reactor M consists of two inductors or transducers. variables L, L1, the reactance of which can be varied by adjusting the polarization magnetization. In fact, to produce a differential control similar to that of Figures 1 and 2, the arc voltage is rectified in a bridge-mounted rectifier D and, after clipping which is not shown, the voltage is applied to a winding S, S1 arranged on each core of the reactors L, L1.
Another winding U, U1 on each core is excited by the voltage coming from the battery P which outputs the reference voltage so as to oppose the winding S, S1 In this case, the reactance of the saturable reactor M is high when there is no resulting control magnetization from the windings S, S1 and U, U1 'on the other hand, when there is a resulting magnetization from these windings, the reactance is lowered because the reactors are then running on a flatter part of their magnetization curves. Thus, the U, U1 polarization euroulings can be used to adjust the nominal intensity of the arc current and the S, S control windings powered by the arc voltage in opposition to the U, U1 polarization windings. reduce the magnetization of the core.
If the
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arc voltage is greater than the desired equilibrium value, the control acts in such a way as to increase the reactance and thus reduces the intensity of the arc current and vice versa. The reactor or transducer M can be of any type, but it is preferably designed to be self-excited in order to increase the sensitivity of the monitoring device.
In the additional examples shown in FIG. 4, an auxiliary power source constituted by a smaller direct current generator Ga is arranged in parallel with the arc A and the main generator G and it is provided with an inductor. Fa and a control inductor Ca which is supplied with the difference between the voltage at the terminals of the arc A and the reference voltage coming from the battery
P. The output of the auxiliary generator Ga can be roughly adjusted to the desired level by the inductor Fa and the final adjustment to give the desired balance to the arc is achieved by the control inductor Ca .
Then, the control is carried out by the auxiliary generator Ga which contributes, in one case, to the total intensity of the arc current and, in the other case, diverts part of the current of the main circuit coming from the generator G from arc A depending on whether the arc voltage is lower or greater than the desired value.
In a variant of this organization, the auxiliary generator Ga is connected in series to the arc to add to or oppose the voltage of the generator G and it is provided with a control inductor such as Ca which receives the difference between the voltage at the terminals of the arc A and the reference voltage coming from the battery P. In this case, we can do without the inductor Fa and the auxiliary generator Ga changes polarity when the arc voltage crosses the voltage of the reference source P.
This device can also be applied to work in alternating current and in this case the arc voltage can be used near a suitable rectification and be applied to the inductor of a small alternator replacing the Ga generator. and driven in synchronism with the frequency of the power source.
A somewhat simplified embodiment of the device connected in parallel shown in Fig. 4 is shown in Fig. 5 in which the auxiliary generator Ga is provided with an excitation regulator Gr and is constituted by a generator with Separately excited, low impedance direct current with a relatively flat output characteristic, this generator can be provided with a series inductor SFa which is added to the inductor Fa. The output voltage can be adjusted by the excitation regulator Gr to be equal to the desired voltage of the arc; then, if the latter drops below the voltage of the auxiliary generator Ga, the latter supplies additional current to the arc A to achieve the desired equilibrium conditions and vice versa.
Instead of using the generator Ga at substantially constant potential, it is possible to resort to any other constant voltage source such as an accumulator battery. This device can be slightly modified by arranging for the main generator G to be adjusted, for example, either manually or automatically, by a servo-mechanism until it substantially delivers the desired output current for 1 '. arc and then the power requirements of the auxiliary generator G are reduced to a low value. This also applies to the device shown in Figure 4 and in cases where the auxiliary generator is arranged in series with the arc, as well than the device shown in Figure 5.
In fact, in figure 6, there is shown a servo-mechanism controlled by a switching relay Rf to modify a control acting on the main generator G. In this case, the arc voltage for which the servo-mechanism achieves switching is determined by the adjustment of a potentiometer X placed at the terminals of the arc voltage. This switching point can be approximately the same as the potential of re-
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used with the Ga auxiliary power source or the voltage of the low impedance auxiliary generator shown in figure 5.
In fact in figure 6 the reference potential is realized by the negative polarization of a stabilizer of the gate of the first triode V of an amplifier constituted by this triode and another triode V coupled to this one. . It can be seen that the relay Rf is located in the anode circuit of the valve V2 and is switched to a predetermined value of the current passing through this anode circuit. In Figure 6, the main generator G is controlled by the circuit close / circuit open servo mechanism, since the relay Rf connects a power source Y to the armature of a servo motor. Sm which is engaged, as represented schematically, with an excitation regulator Gx of the main generator G.
Relay Rf reverses, as can be seen in an obvious way, the direction of rotation of the servomotor Sm at the switching point. As a variant, the servo-mechanism shown in FIG. 6 can be actuated under the influence of the voltage across the terminals of the auxiliary generator Ga when it is connected * in series with the arc or else under the influence. of the current coming from the auxiliary generator Ga when it is connected in parallel with the arc as in figure 4 or 5. For this purpose, a sensitive polar relay can be used in the first case, actuated by the voltage and in the second case a relay actuated by the intensity of the current.
The control of the arc intensity under the influence of the arc voltage in an ac welding device can be achieved by controlling the ignition time of an ac arc during of individual half cycles, which will of course influence the main current which flows during a given half cycle. For example, if the AC arc is extinguished for a zero value of the current intensity, that is, if the open circuit voltage of the power source is insufficient for a self-ignition of arc, and if an auxiliary and synchronized source is provided to reignite the arc cyclically, then control based on the arc voltage can be applied to the reignition device.
An example of this arrangement is shown in Figure 7 in which the reignition device is similar to that described in British Patent No. 705,164 and in US Patent No. 2659,036 of November 10, 1953 and shown in Figure 8 of the drawings appended hereto. patents.
In FIG. 7 appended to the present description, the components additional to those required to make an arc reignition device, including a resistance-capacitor combination, have been shown. During a negative current flow in the arc, a voltage equal to the difference between the voltage applied to the terminals of the arc A and the reference voltage coming from the battery P is applied, through the resistance Rc of the above combination, to the capacitor C which is connected to the gate of a triode 10. After the arc has been extinguished, the positive and increasing open circuit voltage charges the capacitor G at a rate depending on the position of the arc. the spring moving on potentiometer 15 and the time constant of the resistance-capacitance combination RC.
A voltage from the anode of triode 10 is used to trigger the reignition device and the time interval between extinction and reignition of the arc is the time required to charge capacitor C to voltage. operating grid of trioae 10. For a given charging speed, this duration depends on the preliminary charge of the capacitor C. that is to say on the difference in voltages during the preceding half-cycle. .
Between this circuit and the circuit shown in FIG. 8 of the aforementioned prior patents, the similarity will be appreciated when it has been noted that
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this trigger pulse coming from the anode of the triode 10 is applied to the control grid g of a discharge tube 6 with four electrodes and filled with gas, this tube connecting the charged capacitor 3 through the step-up transformer ST, the secondary winding of which is connected to charge a spark gap 28 until the latter performs a de-charge applying a reignition pulse to the arc A. For convenience, we have given the same reference numbers to the re-ignition circuit of Figure 7 appended to the present description as in Figure 8 of the aforementioned prior patents.
In order for the delayed reignition of the negative half cycle to take place in the same way, the voltage across the arc can be reversed by a phase inversion transformer and applied to a circuit similar to the reignition circuit shown in the figure. 7. Likewise, only the circuit carrying out the trigger pulses can be doubled and the pulses coming from the two triodes can be combined and applied to the control grid g of the discharge tube 6.
Figures 8 and 9 illustrate the waveforms obtained during reignition of the delayed arc as a function of the arc voltage. In these two figures, the open circuit voltage of the power source is represented in Vo and it is considered as a sine wave. The current flowing through the arc is represented in Ia and the voltage across the arc in Va. The arc extinction point in Figures 8 and 9 has the reference letter a and the arc reignition pulse the letter b. It is clearly seen that in figure 9 the re-ignition occurs at a point of the half-cycle further away than in figure 8 and the waves of intensity Ia show that the total intensity is lower in figure 9 when the re-ignition takes place. produced later.
The main circuit parameters can be set in the usual way, but the final setting of the arc current intensity is determined by the arc voltage controlling the time to reignite the arc in halves. successive cycles, that is to say by controlling the duration of the pause, as described with reference to Figures 8 and 9.
Arc reignition delay current amps control as a function of arc voltage can also be used in direct current arc devices, where the power source includes a current source AC and a grid-controlled rectifier.
FIG. 10 shows the circuit of an example in which a servo-mechanism is used, so that the arc does not directly control a parameter of the circuit. The difference between the voltage across the arc A and the reference voltage coming from the battery P, in this case, is applied to a small electric motor Sm, so that this motor changes direction of rotation if the voltage of the arc, when it changes its value, crosses that of the reference voltage coming from the battery P. The motor Sm has been represented as being in engagement with an excitation rheostat Gx connected so as to vary the desired parameter of the main circuit or any auxiliary circuit, in order to achieve an increase in the intensity of the arc current when the arc voltage falls below the reference value and vice versa.
In the particular case of FIG. 10, the motor Sm is engaged with the slider of the excitation regulator Gx of the main generator G.
The sensitivity of such a control device can be increased by arranging for the difference between the voltage at the terminals of the arc A and the reference voltage supplied by the battery P to be amplified in a thermionic or magnetic amplifier or in a rotary amplifier, such as that shown in FIG. 11. The amplifier is constituted in this figure by a generator g1 interposed
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between the difference in voltages and the armature of the motor Sm.
The difference in voltages, in this case, is applied to inductor C1 of generator G1 as in FIG. 4; but, in figure 11, the generator G1 supplies the small motor Sm which is, on the other hand, in engagement with a control device for the main circuit, for example as in figure 10.
A final embodiment is shown in figure 12 in which the difference between the voltage across the arc A and the reference voltage coming from the battery P is used to actuate a polarized relay PR which, by closing the 'one or the other of his contacts. side by a simple action of closing / opening, modifies a parameter of the supply circuit. In fact, in figure 12, the potential difference is applied to the active winding CW of the relay PR so that the relay closes one or the other of its side contacts depending on whether it is the voltage of the arc or the potential of the battery P which is predominant. The PR relay energizes either of two ES electromagnetic switches or contactors.
The contacts of these switches are connected so that the two switches reverse the current coming from the power source Y and going to the motor Sm which is taken with a regulator as in figures 10 and 11, although it is not shown in figure 12. The sensitivity of the cut-off / close relay device can be increased by amplification, for example electronically, as shown in figure 6.
Certain modifications can be made in the examples of the invention described above to suit the particular requirements. For example, it may be suitable to provide for the control device, such as a servo-mechanism, that the auxiliary power source or the control excitation of the main power source be made inoperative, except during the existence of the arc, so that it is not in operation, for example, when the power source is in open circuit or in decoupled.
Thus, the input connections to the control device and the small servo motor circuit, or both at the same time, can be arranged so that the circuit is closed only when the energy is power supply is delivered by the power source, for example by means of a relay actuated by the arc current.
A control device depending on the difference existing between the arc voltage and a reference voltage has other advantages apart from that of making it easier to keep the arc length in equilibrium. Thus, the control device allows remote control of the arc length and the arc voltage by adjusting the reference voltage. In addition, the control device makes it possible to act remotely on the parameters of the circuit by separately switching the small servomotors.
In addition, the control device can be arranged to maintain equilibrium by modifying the current towards the arc, while the advancement speed of the electrode is modified either manually, or by means of some automatic device or some servo. -independent mechanism for working with a higher advancement speed of the electrode and consequently a higher current intensity; likewise, the control device can be used to adjust the current delivered to the arc to match the advancing speed of the electrode after it has been changed.
If the advancement speed of the electrode is fixed or controlled in a precise manner, then the control according to the present invention can be used to adjust or prevent variations or drifts in the supply circuit. Thus, any deviation in the feed which occurs from the desired value - and which results in a change -
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in arc voltage or arc length - is used to achieve control such that the power delivered to the arc is brought back to the desired equilibrium value. The reference voltage used in the context of the invention, although it has been considered to be normally fixed in order to achieve a balance for a given arc voltage, can be variable according to the desired operating points.
So if
If one wishes to work with different arc lengths, during, for example, the welding of a complex assembly, one can then arrange to modify the reference voltage in accordance with the voltages necessary for
1'are. Likewise; if one wishes to work at different voltages for the arq which depend on the intensity, then one can arrange that the reference voltage is a function of the intensity of the working current.
Thus, when the advancement speed of the electrode is changed, i.e. the power demanded by the arc is changed, the control not only changes the power of the circuit accordingly, but realizes an equilibrium. free for the desired modified arc voltage.
Another advantage of the control is the fact already stated that the operator does not need to establish a correct match between the advancing speed of the electrode and the burning rate of the electrode at 1. current intensity and voltage desired, since the control device matches the arc voltage and arc length desired. The intensity of the arc current, if it does not have the desired value, can be modified manually or automatically, by modifying the advance speed of the electrode and again the control device maintains the balanced. It is desirable, particularly with a servomechanism, that the controller act as quickly as possible and then maintain equilibrium without pumping.
In the detailed examples which have been given, the reference voltage is generally supplied by a battery or, in the devices shown in FIGS. 6 and 7, in the form of a bias voltage in an electronic circuit. It may of course be easier to provide the reference voltage by means of a small generator or a transformer-rectifier device, etc.,
CLAIMS.
A self-adjusting arc-actuated electric arc welding or cutting device having a nominally constant pre-set advancement speed of a consumable electrode, wherein in addition to the change in the intensity of the current from the power source depending on the change in the length of the arc that may occur on the other hand, an additional control of the current intensity in the arc circuit is provided, this control contributing to the self-adjusting the length of the arc and dependent on any factor that reflects the state of the arc.