Dispositif de commande de tubes à décharge à électrode de contrôle La présente invention a pour objet un dispositif de commande de tubes à décharge à électrode de contrôle, notamment d'ignitrons, à l'aide d'un relais commandant un contact placé dans le circuit de l'élec trode de contrôle et contrôlant le passage du cou rant d'allumage dans ladite électrode.
On connaît déjà des dispositifs pour provoquer l'amorçage de tubes à décharge électrique à électrode de contrôle tels que des ignitrons, dans, lesquels on contrôle l'allumage desdits tubes à l'aide d'un contact de relais fermant le circuit d'alimentation de l'élec trode de contrôle. Ces dispositifs, connus ne permet tent pas un réglage précis du moment d'allumage.
Il est par ailleurs connu, pour remédier à cet inconvénient, d'utiliser des tubes à décharge tels que des thyratrons dans le circuit anodique desquels est insérée l'électrode de contrôle de l'ignitron.
Ces dispositifs présentent les inconvénients con nus des thyratrons et, en particulier, les suivants - une certaine fragilité, - le temps de chauffage préalable ; - la température doit rester dans certaines limites ; - la puissance dissipée qui s'oppose à réduire les dimensions du coffret dans lequel les tubes sont montés.
L'invention vise à éviter ces inconvénients Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que ledit relais de commande d'allumage est un relais. rapide et est alimenté par un dispositif four nissant une tension électrique périodique synchrone avec la tension alternative d'alimentation des tubes à décharge ou avec un harmonique de cette tension,
des moyens étant associés à ce dispositif pour per mettre de déphaser à volonté cette tension électrique périodique par rapport à la tension d'alimentation des tubes à décharge, ce qui permet de modifier la valeur du courant fourni par les tubes à décharge à un cir cuit extérieur.
Les dessins ci-annexés représentent, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de la présente invention. La fig. 1 .représente un dispositif connu ; la fig. 2 représente schématiquement un dispositif de commande de l'allumage de deux ignitrons mon tés en opposition et en parallèle, selon une forme d'exécution de l'invention;
la fig. 3 est un diagramme en fonction du temps des tensions électriques et des temps de fermeture du relais d'allumage intervenant dans le dispositif de la fig. 2 la fig. 4 est un diagramme en fonction du temps des tensions électriques intervenant dans le dispositif de la fig. 2 lorsque le relais d'allumage est commandé par une tension sinusoïdale ;
la fig. 5 représente schématiquement un redres seur à ignitrons, alimenté par une source de courant alternatif triphasé ; la fig. 6 est un diagramme en fonction du temps des diverses tensions électriques intervenant dans le redresseur de la fig. 5 ;
la fig. 7 représente le schéma électrique d'une machine à souder par résistance<B>;</B> la fig. 8 représente en fonction du temps la forme du courant de soudure ; la fig. 9 représente un dispositif de réglage de la phase du courant d'alimentation du relais d'allu mage ; la fig. 10 représente en fonction du. temps les tensions intervenant dans le dispositif de la fig. 9 ;
la fig. 11 représente le dispositif de la fig. 2 avec adjonction d'un dispositif d'.autoprotection des igni trons.
La fig. 1 représente un dispositif de commande connu appliqué à des ignitrons 10 et 11 montés en opposition et en parallèle de manière à constituer un contacteur de puissance qui contrôle le courant circulant dans le secondaire d'un transformateur d'uti lisation 12 et provenant d'une source électrique 13 de courant alternatif.
Cette disposition est notamment utilisée pour faire passer dans le primaire du trans formateur 12 d'utilisation un courant contrôlé.
Dans ces conditions, deux thyratrons 31 et 32 commandent alternativement la conductibilité des ignitrons 11 et 12 par passage du courant anodique de chaque thyratron 31, 32 à travers l'électrode 14 de contrôle de l'ignitron 10 ou 11 correspondant.
Dans cette disposition, on peut régler la valeur du courant principal en retardant l'allumage des. thy- ratrons 31 et 32 par action sur la phase du courant alimentant les primaires de deux transformateurs 33 et 34 contrôlant la tension d'excitation de la grille 15 de commande des thyratrons.
Le dispositif de commande représenté sur la fig. 2 agit sur deux ignitrons 10 et 11 montés en oppo sition et en parallèle et se compose d'un circuit 3 produisant un courant en créneaux 26 (voir dia gramme de la fig. 3) à une fréquence égale au double de la fréquence du courant industriel (soit 100 p/s) fourni par la source 13 de courant alternatif.
Ce circuit 3 alimente un relais 2 rapide, dit de commande d'allumage des ignitrons, dont le contact 1 contrôle le circuit des électrodes de contrôle 14 des ignitrons 10 et 11 de telle sorte que le courant principal s'établit dans le transformateur d'utilisation 12 lorsque le con tact 1 est fermé.
Pour régler la valeur du courant principal, il suffit de régler la phase de fermeture du contact 1 par rapport à la tension de la source alternative monophasé 13. On sait que si l'on .avance la phase, la valeur efficace du courant augmente et vice versa. Pour ce faire, on agit sur la phase du courant en créneaux 26 par l'action d'un circuit déphaseur 16 contrôlant la phase du courant d'alimentation fourni par la source 13 au circuit 3 de production du cou rant en créneaux 26.
La fig. 3 représente le diagramme dans le temps des diverses tensions intervenant dans l'action du dis positif de commande de la fermeture du relais 2 de commande d'allumage des ignitrons.
La tension de la source 13 est représentée par la sinusoïde 24, la phase des créneaux 26 par rapport à cette sinusoïde 24 est représentée par la longueur 21, tandis que le temps d'attraction du relais 2 avant la fermeture du contact 1 est représenté par la Ion- peur 22.
Le retard de la fermeture du contact 1 par rap port à la tension 24 est représenté par la longueur 20 qui est par ailleurs égale à la somme des lon gueurs 21 et 22.
L'amorçage d'un ignitron a lieu au temps 23, et c'est à ce moment que le courant principal 25 s'éta blit. On sait qu'aussitôt après l'amorçage d'un ignitron le contact 1 peut être ouvert. C'est pourquoi le cou rant peut être coupé dans le relais 2 de commande d'allumage des ignitron:s aussitôt après le temps 23. La largeur des créneaux 26 doit donc être légère ment supérieure au temps 22. Enfin, le contact 1 est ouvert en 27.
Ces conditions élémentaires étant éta blies, on constate que le fonctionnement en 100 p/s n'est possible que si le temps d'appel ajouté au temps de retombée est égal ou inférieur à 100 millisecondes.
On peut aussi utiliser un courant sinusoïdal au lieu d'un courant en créneaux pour agir sur le relais 2 de commande d'allumage des ignitrons.
La fig. 4 montre, en fonction du temps, en 50 la sinusoïde de la tension d'alimentation, en 51 une tension déphasée de la longueur 52. par rapport à la sinusoïde 50. Le relais 2 est alimenté directement par la tension 51 que l'on peut déphaser plus ou moins en réglant le déphasage 52.
La courbe 53 obtenue en élevant au carré les valeurs de la tension 51 est proportionnelle à la force d'attraction de l'armature du relais et a une fréquence de 100 p/s.
Le contact du relais 2 est fermé selon la courbe 54. Le retard par rapport au zéro de la courbe 53 est de 55. C'est une caractéristique du relais. On retrouve le cas précédent, et le courant principal est établi selon la courbe 56.
Un même résultat peut également être obtenu avec un relais 2 fonctionnant en courant continu et alimenté à partir d'un courant alternatif dont on aurait redressé les deux alternances.
Enfin, si l'on utilise des relais ayant un temps d'attraction de l'ordre de la mlliseeonde, on obtient une très grande précision de manoeuvre en alimentant lesdits relais avec un transformateur produisant au secondaire des tensions de pointe en forme de cré neaux très étroits de l'ordre de la milliseconde.
L'ensemble de ces dispositions permet ainsi dé sup primer l'utilisation l'es. thyratrons et, par voie de con séquence les inconvénients précédemment indiqués résultant de leur emploi.
La fig. 5 représente un redresseur à ignitrons dans lequel la tension continue de sortie est réglée en retardant l'allumage des ignitrons. Une source alternative d'alimentation triphasée alimente un trans formateur d'alimentation 61 dont chaque bobine de secondaire 681, 682, 683, affectée à chacune des phases de la source est connectée à un ignitron cor respondant 621, 622, 623.
Le circuit de l'électrode d'allumage 14 de cha que ignitron 62 comporte une résistance 671, 672, 67:3, de limitation du courant d'allumage, et est fermé par des contacts 631,<B><U>63.,</U></B> 633, contrôlés respective ment par des relais de commande d'allumage 661, 662, 663. Ces relais 661,<B>66,</B> 663, sont alimentés respectivement à travers un déphaseur réglable 60 et des redresseurs 651, 652, 653 par chacune des phases de la source d'alimentation.
Les ignitrons 62.1, <B>622,</B> 623 ainsi montés en redresseur débitent sur un circuit de charge 64.
Le redresseur ci-dessus. décrit fonctionne de la manière suivante Les tensions des trois phases de la source tri phasée sont représentées en fonction du temps, sur le diagramme de la fig. 6 par les sinusoïdes, 71, 72 et 73 décalées de 120 degrés.
Les temps de fermeture des contacts 631, 632, 633 dos trois relais<B>661, 61%,</B> 663 sont représentés respectivement en fonction du temps sur la fig. 6 par les courbes 74, 75 et 76.
Le courant principal traversant le circuit de charge 64 est représenté pour chaque phase par les courbes 77, correspondant à la sinusoïde 71 et à la fermeture du contact 631, par la courbe 78 corres- pondant à la sinusoïde 72. et à la fermeture du con tact 632, et par la courbe 79 correspondant à la sinu soïde 73 et à la fermeture du contact 633.
Pour modifier la valeur du courant de charge, il suffit de modifier la phase d'alimentation des relais 661, 662, 663 en agissant sur le déphaseur 60.
La fig. 7 représente une application à une ma- chine à souder par résistance, du dispositif de com mande d'allumage de tubes ignitrons.
Dans ce genre de machine à souder, le courant alternatif d'alimentation, tel que le courant triphasé, doit être transformé en impulsions successives de cou rant d'une durée réglable comportant plusieurs p6rio- des du courant d'alimentation et suffisamment lon gues pour éliminer l'influence de l'inductance des bras de la machine.
La machine à souder décrite comporte un trans formateur d'utilisation à primaire formé de trois bobi nes 83, 84 et 85 affectées respectivement à chacune des phases Phl, Ph2, Phi d'une source triphasée et à secondaire unique (non représenté) connecté aux électrodes de soudure.
Les trois bobines primaires 83, 84, 85 sont placées sur un même noyau d'un transformateur monophasé et sont fortement couplées au secondaire. Elles sont connectées entre les phases Phl (borne 80), Ph2 (borne 81), Phi (borne 82) avec insertion, pour chacune des bobines primaires en série de deux ignitrons 86 et 87 montés en oppo sition et en parallèle.
L'allumage de chaque groupe d'ignitrons 86 et 87 est contrôlé respectivement par des contacts 881, 88z, 883 des trois relais 891, 892, 893 suivant les dispositions de la fig. 2.
La machine à souder ci-dessus décrite fonctionne de la manière suivante En se rapportant au diagramme de .la fig. 8 qui représente le courant secondaire formé d'impulsions 1001,<B>100.,</B> etc... de sens successivement alternés comportant chacune plusieurs périodes de la source de courant, on admet que lorsque le courant traverse chaque bobine primaire dans le sens positif, le cou rant induit dans le secondaire est positif, et récipro quement.
Pour que le courant soit positif, il faut que les trois ignitrons 86 soient successivement conducteurs.
Pour obtenir le sens inverse, les trois ignitrons 87 doivent être conducteurs.
Ce résultat est obtenu de la manière suivante L'allumage de l'un des ignitrons 86 ou 87 de chaque phase est produit par la fermeture du contact 88 de la même manière que sur le schéma de la fig. 2.
Les relais 891,<B>892,</B> 893 correspondant à chacun des contact 881, 882, 883 sont alimentés à partir du réseau triphasé à travers un déphaseur 90, et le cou rant est redressé au moyen de diodes 91 et 92. Un inverseur 93 est commandé par une bobine 94 au moyen d'un appareil séquentiel 96.
Selon la position des contacts de l'inverseur 93, les bobines 89 sont excitées une fois par période, soit avec un décalage d'une demi-période lorsque les diodes 92 sont conductrices.
Dans le premier cas, les ignitrons 86 sont con ducteurs et le courant secondaire est positif (impul- sions 1001, 1003, etc.).
Dans le deuxième cas, les ignitrons 87 condui sent le courant et produisent au secondaire un cou- rapt négatif (impulsions 1002, 1004, etc.).
On peut apporter de nombreuses, modifications aux dispositifs ci-dessus décrits. On peut, en particulier, apporter un perfectionne- ment intéressant destiné à interrompre le courant dans une machine en cas d'avarie.
Ce dispositif de protec tion est applicable aux différents dispositifs qui vien nent d'être examinés, mais, pour simplifier sa des- cription, il est ajouté au cas le plus simple, celui de la fig. 2.
Il comporte (voir fig. 11) un contact 4 monté en série dans le circuit d'allumage des ignitrons, et inter- rompant de ce fait leur fonctionnement lorsqu'il' est ouvert. Ce contact 4 est contrôlé par un relais 5 de protection, de telle sorte qu'il demeure fermé tant que ce relais 5 de protection n'est pas excité.
L'excitation du relais 5, qui est un relais lent, s'effectue par l'nter- médiaire d'un circuit d'alimentation comportant un transformateur 7 et une résistance 8. Lorsque le relais 2 est au repos, le contact 6 de ce relais court-cir- cuite la bobine du relais 5.
Pour que le relais 5 soit excité, il faut que le relais 2 soit excité et que son contact 6 s'ouvre.
Lorsque le relais 2 de commande d'allumage est excité sous. l'effet du courant .impulsionnel fourni par le dispositif 3, le relais 5 de protection reçoit des impulsions successives de courant provenant du trans- formateur 7, mais ces impulsions sont courtes. en regard de l'inertie du relais 5 de protection,
et l'arma- ture mobile de ce: relais reste immobile, de sorte que la commande d'allumage des ignitrons <B>10</B> et 11 s'effectue normalement. Si une avarie survient, en particulier si le relais 2 de commandé d'allumage reste collé,
le contact 1 est établi en permanence, le contact 6 est coupé .et le relais 5 de protection est excité. Son contact 4 coulpe le circuit d'allumage des ignitrons 10, 11. De .ce fait, les ignitrons 10, 11 ne restent pas allumés.
Le dispositif ci-dessus permet d'assurer une pro- tection des tubes à décharge électrique, protection présentant un grand intérêt dû au fait que, lorsqu'on utilise des thyratrons de commande des tubes à décharge, on ne peut pas obtenir facilement cet avan tage.
Un autre perfectionnement intéressant consiste à utiliser des relais. rapides d'un modèle particulier pour la commande d'allumage. Ce sont des relais dans les quels les contacts sont constitués par des pièces mé talliques sur lesquelles adhère :une goutte de mercure.
Il résulte de cette disposition que, pendant la manaeuvre d'inversion du relais, il se forme un pont entre les deux contacts de repos et de travail. La durée de cette liaison :est très courte, mais suffisante pour permettre l'allumage des ignitrons.
On constate ainsi qu'en alimentant la bobine du relais de commande d'allumage par un courant de forme appropriée, en créneaux par exemple, et à la fréquence de 50 p/s, on obtiendra deux liaisons par période, ce qui donnera l'allumage des deux igni trons 10 et 11.
Si, par suite d'un incident mécanique, ou élec trique, le relais ne fonctionne plus, la liaison tempo raire entre les deux contacts n'est plus assurée, et le courant des ignitrons. est ainsi coupé.
Ce dispositif réalise donc lui-même un dispositif d'autoprotection.
Enfin, on sait notamment que, pour améliorer la qualité de la soudure dans les machines à souder par résistance, il faut parfois commencer par appliquer aux pièces à souder un courant de préchauffage. Après soudure, c'est un courant die recuit qui achève l'opération.
Il est aussi demandé de faire varier le courant de soudure d'une façon progressive.
Dans le cas d'un redresseur alimentant un moteur il est nécessaire de régler sa vitesse d'une façon con tinue.
Afin de résoudre ces différents problèmes, on peut utiliser le dispositif indiqué ci-après à titre d'exemple. Afin de simplifier les explications, il a été choisi, dans le cas le plus simple, un redresseur triphasé à une seule alternance redressée. C'est le schéma de la fig. 5.
Chacun des relais 661, 662, 663 est connecté à un dispositif dot le schéma est donné à la fig. 9. Une source de courant continu 99 est connectée à un potentiomètre à point milieu <B>101.</B> Un transfor mateur 102 alimente le circuit avec un courant 105 de phase convenable.
Le relais 66 est un relais rapide, et une diode 104 ne rend possible le passage du cou rant dans le relais que si la tension du transforma teur 102 est supérieure au potentiel du curseur 103 par rapport au point milieu du potentiomètre 10-1.
Sur le diagramme de la fig. 10, on a supposé que le curseur 103 occupe deux positions différentes 1. le curseur 103 est positif par rapport au point milieu. Différence de potentiel 106.
Ce n'est qu'au temps 107 que le relais 66 sera traversé par un courant. Avec un certain retard, son contact 63 sera fermé.
2. Le curseur est négatif. Différence de potentiel 108. Au temps 109, le relais 66 commencera à "être excité et, avec un certain retard, le contact 63 sera fermé.
On voit ainsi que, par la seule variation de la tension appliquée, on a pu déphaser le point d'allu mage des ignitrons.
Le potentiomètre <B>101</B> et son curseur 103 ne sont qu'un moyen de matérialiser une tension variable. Il est bien évident que toutes les ressources dé l'élec tronique sont utilisables pour produire les tensions de contrôle permettant d'utiliser ce principe pour de nombreuses applications.
Il est possible par exemple, d'utilise:r un: relais 66 à deux bobines, l'une d'elles étant alimentée par la tension alternative fournie par le transformateur 102, l'autre par la tension continue fournie par le poten tiomètre 101. Ces: deux sources sont alors isolées.