Brevet FR2425165A1 — publié le 19791130

La présente invention due à la collaboration de E. Jean GABORIÂU est relative aux dephaseurs de variation de puissance qui sont utilisés dans les soudeuses par résistance et d'une manière plus précise elle concerne un circuit élec tronique permettant l'adaptation automatique au "cos f ir machine d'un déphaseur de variation de puissance. Dans ltétude des courants alternatifs, du fait de ltexistsnce d'une résistance et d'une self non négligeables dans un circuit parcouru par un courant alternatif, il s'établit un déphasage # entre lJintensité et la force électromo- trice appliquée correspondant à un retard de l'intensité sur la force électromotrice, l'angle ! croissant avec la pulsationtJ du courant alternatif. Le facteur le plus intéressant à prendre en considération dans les machines où ce phénomène se produit est "cos # ". Ce facteur est hors de portée de l'utilisateur. On ne peut que le constater et le problème est d'adapter le fonctionnement de la ma chine à l'existence de ce déphasage. Le problème à résoudre consiste à synchroniser le départ du temps de retard ! à la conduction des thyristors ou des ignitrons du circuit de puissance sur le zéro dtintensité de la machine0 Les déphaseurs classiques sont synchronisés sur le zéro de tension. Comme inconvénient majeur on constate que ces derniers doivent au préalable être étalonnés en fonction de chaque machine sur laquelle ils vont s'adapter Cetétalonnage nécessite un personnel hautement qualifié muni d2un outillage spécialisé tel qu'un oscilloscope ou une "visualisation 100 % cos ! ". En outre, le cos d'une même machine peut varier dans le temps ce qui nécessite de laisser lors de ltAtalonnage une marge de réglage qui interdise un réglage optimal constant. Par ailleurS les systèmes de synchronisation sur le zéro d'intensité existants nécessitent une mise en forme des signaux d'intensité assez complexe et non applicable à toutes les soudeuses à cause de l'emploi d5un transformateur pour capter le zéro d'intensité. Ce transformateur introduit un déphasage qui interfère avec celui de la machine et qui rend l'ensemble du dispositif complexe et insuffisamment fiable pour tout type de machine. La difficulté est de créer une double synchronisation pour le déphaseur l'une sur le zéro de tension pour le démarrage, l'autre sur le zéro d'intensité, ceci sans introduire de retard dans la transmission de lsinformation de synchronisation. En outre, il faut qu'à tout moment un mode de synchronisation supprime l'autre. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Suivant la présente invention, le circuit électronique permettant l'adaptation automatique iu ces g machine d'un déphaseur de variation de puissance placé entre un circuit basse tension continue et un circuit de puissance du t-e comportant soit des thyristors soit des ignitrons, ledit déphaseur étant du type comportant un transistor unijonction dont les électrodes bases B1 et B2 sont connectées respectivement aux deux bornes de la source de tension continue par l'intermédiaire de deux résistances et dont émetteur est à la masse par I1 intermédiaire d'un condensateur, est caractérisé par deux coupleurs opto-électroniques montés t8te-béche sur le circuit de puissance alternative par leur partie diode et par leur partie transistor dans le circuit basse tension continue. Suivant une première caractéristique de réalisation dans le circuit électronique de I1invention, les espaces émetteur-collecteur des deux transistors des coupleurs opto-électroniques sont connectés en parallèle entre les bornes de la source de tension continue et un point commun aux deux émetteurs est connecté à lXentrée non inverseuse dtun amplificateur opérationnel monté en comparateur et connecté par sa sortie à l'émetteur du transistor unijonction par l'intermédiaire d'une diode Zener. Suivant une seconde caractéristique de réalisation dans le circuit électronique de l'inventionS la diode Zener est connectée à émetteur du transistor unijonction par l'intermédiaire d'un transistor de synchronisation du fonctionnement du transistor unijonction. Suivant une troisième caractéristique de réalisation dans le circuit électronique de l'invention, le point commun à la base B1 du transistor unijonction et à sa résistance de charge est connecté aux gâchettes des thyristors ou des ignitrons du circuit de puissance par l'intermédiaire d'un circuit de transmission des impulsions de commande des éléments de puissance. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. Â cet effet, on se reportera au dessin joint dans lequel : - la figure 1 illustre un mode de réalisation du circuit électronique suivant l'invention. - la figure 2 représente un certain nombre de courbes explicatives. Suivant la représentation de la figure 1, deux coupleurs opto-électroniques 10 et Il ont leur partie diode 12 et 13 disposée tête-beche en sérieavec une résistance 14 entre les bornes 15 et 16 d'un circuit de puissance comportant deux thyristors 17 et 18 de commande de puissance qui sont également montés tete-bêche entre les bornes 15 et 16 du circuit de puissance entre lesquelles est appliquée, à titre dtexemple, une tension alternative de 380 V représentée aux lignes 2 et 3 de la figure 2. La partie transistors 22, 23 des coupleurs opto-électroniques 10 et Il est insérée dans le circuit basse tension continue dont les bornes sont représentées en 24, 25. Les espaces émetteur-collecteur des deux transistors 22 et 23 sont connectés en parallèle avec une résistance 27, le tout en série avec une résistance 29 entre le pole négatif 25 et le pôle positif 24. Entre ces deux piles 24, 25 on trouve encore la résistance 26 dtun potentiomètre dont la prise mobile 55 est connectée à l5entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 32 monté en comparateur par l'intermédiaire d'une résistance 31.Le point 28 commun à la résistance 29 et à l'ensemble des espaces émetteur-collecteur des deux transistors 22 et 23 et de la résistance 27 en parallèle est connecté par une résistance 30 à ltentrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 32 dont la sortie 40 est connectée à la base d'un transistor 35 par l'intermédiaire de la connexion en série d'une diode Zener 33 et d'une résistance 34.L'émetteur du transistor 35 est connecté au pile négatif 25 du circuit tandis que son collecteur est connecté par un conducteur 41 à l'émetteur d'un transistor uniaonction 36 dont ltespace interbases B1 B2 est connecté entre les bornes positive et négative du circuit basse tension à courant continu par ltintermédiaire de résistances 37 et 38 connectées en série. L'électrode source 42 du transistor unijonction 36 est connectée à un circuit 19 qui transmet les impulsions de commande aux thyristors 17 et 18 sur les électrodes de commande respectives 21 et 20 de ces derniers.Un circuit 44 connecté sur le collecteur du transistor 35 permet la commande du déphaseur avec un retard de 900 ou avec une valeur croissante (sloop), L'émetteur du transistor unijonction 36 est relié au pille négatif 25 par l'intermédiaire d'un condensateur 39. La figure 2 illustre les formes des tensions, des courants et des si gpSux aux points les plus caractéristiques de la figure 1 de la manière suivante: - à la ligne 1 on a représenté le courant dans le circuit basse tension continue entre les bornes 24 et 25. Dans le cas où le circuit suivant l'invention stap- plique à une soudeuse par résistance, la partie gauche de la ligne t repré sente la tension à vide, tandis que la partie droite la représente en soudure, - à la ligne 2 en pointillé et à la ligne 3 on a représenté dans la partie gauche de chacune de ces lignes uniquement la forme de la tension alternative à 380 V qui est appliquée entre les bornes 15 et 16 du circuit de puissance à thyris tors, - la partie droite de la ligne 2 montre la mdme tension ainsi que le courant de soudure correspondant avec un retard de 5 ms en 45 qui est déphasé par rapport la tension. Les intervalles 46 et 47 illustrent'un déphasage avec un retard de 5 ms et l'intervalle 48 illustre l'angle de déphasage ! entre la tension et le courant, - la partie droite de la ligne 3 montre la forme de la tension aux bornes des thyristors 17, 18 qui est représentée en trait plein, - la quatrième ligne représente en trait plein la forme de la tension au point 43 commun à la cathode de la diode 12, à l'anode de la diode 13 et à la résis tance 14, - la cinquième ligne représente en trait plein la forme du signal au point 28 commun aux émetteurs des transistors 22 et 23 et aux résistances 27 et 29 ainsi que la tension au point 55, - la sixième ligne représente en trait plein la forme du signal apparaissant à la sortie 40 de l'amplificateur opérationnel 32 monté en comparateur, - la septime ligne représente en trait plein la forme du signal transmise par le conducteur 41 à émetteur du transistor unijonction 36, enfin, - la huitième ligne représente en trait plein la forme des impulsions transmises pendant la soudure, par le transistor unijonction 36 au dispositif 19 de transmission des impulsions de commande aux thyristors 17 et 18. Les traits verticaux numérotés 50 à la figure 2 correspondent de gauche à.droite pour les deux premiers à un zéro de tension et pour les deux suivants à un zéro de courant. Ces oscillogrammes correspondent au cas sans sélection (slop). Le procédé particulier à la présente invention consiste donc à utiliser deux coupleurs opto-électroniques 10 et 11 qui sont montés tte-bhe par leur partie diode 12, 13 sur le circuit de puissance 15, 16 et qui ont pour but de capter directement le zéro de tension et le zéro d'intensité de la machine et de le transmettre au dispositif électronique de synchronisation par leur partie transistor 22, 23 en s'isolant de la puissance et ce sans introduire de déphairage supplémentaire. Le signal fourni par les coupleurs est utilisé pour le blocage du déphaseur pendant tout le temps de la conduction des ignitrons ou des thyristors de puissance 17, 18. Le dispositif appliquant le procédé ci-dessus a été mis à l'essai sur du matériel existant et a donné satisfaction sur différents types de machines quelle que soit la valeur du cos Le résultat obtenu est une simplification des circuits de l'adaptation automatique au cos t et une plus grande fiabilité qui rend possible son utilisation en série. Comme le montre lI oscillogramme 43 à la figure 2 ligne 4, les diodes 12 et 13 des coupleurs opto-électroniques 10 et 11 transmettent en le redressant le signal de tension apparaissant aux bornes des thyristors de commande de puis~ sance 17, 18. Ce signal est capté par les transistors 22, 23 des coupleurs 10 et 112 ce qui donne l'oscillogramme 28 à la figure 2, et comparé à une tension fixe engendrée par le potentiomètre 26, 55. Ces deux tensions sont appliquées aux entrées respectives de l1 amplificateur opérationnel 32 monté en comparateur avec sortie 40 en boucle ouverte.Tant que la tension en 28 est supérieure à la tension 55 du potentiomètre, c'est-à-dire pour toute présence dtune tension sur les thyristors de puissance 17, t8, la tension sur la sortie 40 du comparateur 32 est nulle comme on le voit sur liosciflogramme 40 de la figure 2. Par suite le transistor 35 ne conduit pas et le déphaseur à transistor unijonction 36 peut fonctionner s'il est commandé convenablement à partir du circuit 44. Dans tous les autres cas, en l'absence de tension aux bornes 15 et 16 des thyristors 10 et 11 de commande de puissance, à savoir : soit pendant le passage à zéro de tension d'une alternance, soit pendant tout le temps de la conduction des thyristors 10 et 11, le niveau du signal en 28 est inférieur au niveau de référence fourni par le potentiomètre 26, 55 et la sortie 40 du comparateur 32 est au niveau haut. Le transistor 35 eonduit et met à zéro l'émetteur du transistor unijonction déphaseur 36 ce qui l'empêche de fonctionner et lui impose un point de départ synchronisé sur la présence tension thyristors de puissance. Ceci a lieu à vide au départ de chaque demi-alternance de tension et en charge dès que les thyristors de puissance ne conduisent plus, c'est-à-dire au zéro d'intensité. Si par hasard, l'impulsion venant du déphaseur n'a pas déclenché 12allumage des thyristors de puissance la tension à leurs bornes ne s'annule pas etiedéphaseur continue à fonctionner jusqu'à l'apparition d'une impulsion capable de déclencher la conduction des thyristors ce qui augmente la sécurité du système. La première demi-alternance de soudure synchronisée sur le zéro de tension commence plus tôt que toutes les suivantes qui sont synchronisées sur le zéro intensité, la différence étant très exactement le temps de retard du cos de la machine. Pour pallier cet inconvénient, il convient de retarder la première alternance soit par un retard fixe imposé de 900, soit par un système "slop" à retard variable à l'aide du circuit 44 de la figure 1. On voit donc que dans le dispositif suivant la présente invention, le transistor 35 sert à synchroniser le fonctionnement du transistor unijonction déphaseur 36 et la diode Zener 33 sert à 11effacer11 la tension résiduelle à la sortie 40 de l'amplificateur opérationnel 32. Le circuit de la présente invention facilite l'étalonnage des déphaseurs de réglage de puissance en fonction du "cos f " dans les séquences temporisees pour soudeuses par résistance. REvEN1)ICATI0NS I - Circuit électronique permettant l'adaptation automatique au cos machine d'un déphaseur de variation de puissance placé entre un circuit basse ten sion continue et un circuit de puissance du type comportant soit des thyris tors, soit des ignitrons, ledit déphaseur étant du type comportant un tran sistor unijonction dont les bases sont connectées respectivement aux deux bornes de la source de tension continue par I1 intermédiaire de deux résis tances et dont l'émetteur est à la masse par I'intermédialre d'un condensa teur, caractérisé par deux coupleurs opto-électroniques (10, 11) montés t8te-bêce sur le circuit de puissance alternative (15, 16) par leur partie diode (12, 13) et par leur partie transistor (22, 23) dans le circuit basse tension continue (24, 25). 2 - Circuit électronique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les espaces émetteur-collecteur des deux transistors (22, 23) des coupleurs opto-électroniques (10, 11) sont connectés en parallèle entre les bornes de la source de tension continue (24, 25) et en ce qu'un point commun (28) aux deux émetteurs est connecté à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel (32) monté en comparateur et connecté par sa sortie (40) à l'émetteur du transistor unijonction (36) par l'intermédiaire d'une diode Zener (33), 3 - Circuit électronique suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la dlOde Zener (33) est connectée à l'émetteur du transistor unijonction (36) par l'intermédiaire d'un transistor (35) de synchronisation du fonctionne ment du transistor unijonction. 4 - Circuit électronique suivant la revendication 9 caractérisé en ce que le point commun (42) à la base B1 du transistor unijonction (36) et à sa résis tance de charge (38) est connecté aux gâchettes (20, 21) des thyristors (17, 18) de commande du circuit do puissance par ltintermédiaire d'un cir cuit de transmission des impulsions de commande des éléments de puissance (19). 5 - Circuit électronique suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'un cir cuit de commande (44) du déphaseur avec retard de 900 ou retard variable est relié au conducteur (41) joignant la sortie du transistor (35) de synchroni sation à l'émetteur du transistor unijonction (36).