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" Dispositif pour abaisser la tension à vide d'un transforma- teur plus particulièrement applicable à l'alimentation d'un arc électrique ".
La présente invention est relative à un dispositif pour abaisser la tension à vide d'un transformateur destiné à ali- menter un circuit d'utilisation dans des conditions telles que la tension à vide du transformateur soit nettement supérieure à sa tension en charge. Elle est plus spécialement applicable au cas où le circuit d'utilisation comporte un arc électrique.
On sait que la tension nécessaire à l'allumage d'un arc est plus élevée que la tension entre les électrodes quand l'arc est allumé ; enparticulier dans le cas d'un arc alimen- té en courant alternatif à l'aide d'un transformateur et utilisé pour la soudure, par exemple entre la pièce à souder et une électrode métallique fusible, cette tension est de l'ordre de 60 volts tandis que la tension en marche est généralement comprise entre 20 et 30 volts.
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La tension qui apparait dans ce cas entre l'électrode et la pièce, quand l'arc n'est pas allumé, peut donc être, surtout dans certaines conditions,notamment en cas d'humidité des locaux de travail, dangereuse pour le corps humain scelui- ci vient avoir un contact important avec des conducteurs sous tension. Pour permettre en toute sécurité l'exercice de la soudure à l'arc dans ces cas particuliers, on a donc cherché à réduire cette tension à vide à une valeur reconnue généralement comme non dangereuse pour le corps humain (25 à 30 volts par exemple), en utilisant un circuit auxiliaire comprenant un contacteur et un transformateur auxiliaire grâce auxquels, lorsque l'arc n'est plus allumé, la tension entre les électrodes est réduite à une valeur non dangereuse.
Le dispositif adopté, bien que non indispensable pour l'exercice courant de la soudure à l'arc, y apporte cependant un complément de sécurité particulièrement intéressant.
Dans le dispositif suivant l'invention,la bobine d'appel d'un contacteur, placé sur le circuit du primaire du transfor-
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mateur, fait partie d'un circuit comprenant le second ,d'un transformateur auxiliaire et un enroulement aux extrémités duquel règne une tension qui, comme la tension régnant entre les électrodes de l'arc, présente une valeur relativement élevée pendant la marche à vide et une valeur minimum très faible pendant le court-circuit, et en ce que les tensions du secondaire du transformateur auxiliaire et de l'enroulement précédent sont en opposition pour alimenter la bobine d'appel du contacteur.
Cet enroulement peut être un enroulement qui est bobiné sur le transformateur d'alimentation de l'arc et qui est con- necté ou non au circuit de l'arc ; depréférence cet enroulement est constitué par la totalité ou une partie du secondaire du transformateur d'alimentation de l'arc.
Ce dispositif abaisseur de la tension à vide d'un transformateur peut constituer par exemple un dispositif de sécurité
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pour un circuit d'alimentation d'un arcde soudure par un transformateur statique à courant alternatif.
Le dispositif de la présente invention offre l'avantage d'être particulièrement simple et sûr, car la bobine d'appel du contacteur n'est pas parcourue par le courant de l'arc et les ampères-tours qu'elle crée dépendent uniquement de la tension appliquée aux bornes de cette bobine, la construction de cette bobine et des autres éléments du contacteur correspond à la construction industrielle.
Les figures du dessin ci-joint donnent schématiquement deux exemples d'application à un circuit de soudure d'un dispositif suivant l'invention. Le schéma représenté par la figure 1 est particulièrement avantageux lorsque le tansformateur de soudure présente un rapport de transformation sensiblement constant et une impédance secondaire de valeur convenable, comme expliqué ci-dessous, quand le primaire n'est pas alimenté.
Le schéma représenté par la figure 2 est d'un emploi commode lorsque la tension à vide du transformateur de soudure est variable dans'des limites assez étendues et lorsque l'on dispose dans le circuit secondaire de ce transformateur d'un enroulement qui présente à ses extrémités une tension sensiblement constante lorsque le primaire est alimenté par le réseau, le secondaire n'étant pas chargé, et qui, lorsque le transformateur de soudure est chargé, présente une tension inférieure à la précédente, cette tension étant minimum lors du court-, circuit.
Dans la figure 1, l'arc qui jaillit entre une électrode de soudure I et la pièce à souder 2 est alimenté par le secondaire 3 d'un transformateur de soudure 4 dont le primaire 5 est relié à un réseau de distribution de courant 6 par les conducteurs 7)et 8. Sur l'un des conducteurs, le conducteur 8, sont prévues les bornes 9 et 10 d'un contacteur 11, canman- dé par une bobine d'appel 12. L'une des extrémités de catte
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bobine est reliée à l'une des extrémités du secondaire 13 d'un transformateur auxiliaire 14, tandis que l'autre extré- mité est reliée à l'une des extrémités du secondaire 3 du transformateur de soudure 4.
Le circuit auxiliaire comprenant cette bobine d'appel 12 et le secondaire 13 du transformateur ' auxiliaire 14 est fermé par le conducteur 15 reliant l'autre extrémité du Becondaire du transformateur principal 4 et l'au- tre extrémité du secondaire du transformateur auxiliaire 14.
Le montage des secondaires du transformateur principal 4 et du transformateur auxiliaire 14 dans ce circuit est tel que la bobine 12 du contacteur 11 est alimontée par la différence géométrique des tensions aux bornes de ces deux secondaires.
La bobine d'appel 12 est établie de telle sorte qu'elle ne puisse maintenir le contacteur 11 fermé lorsque l'arc est éteint, c'est-à-dire lorsqu'elle est alimentée par la résul- tante des tensions des secondaires du transformateur auxiliai- re 14 et du transformateur de soudure 4, ce dernier n'étant pas chargé, Au contraire, cette bobine détermine la fermeture du contacteur 11 lorsque la tension aux bornes du secondaire du transformateur de soudure 4, traversé par le courant débité par le secondaire du transformateur auxiliaire 14, devient inférieure à une certaine limite, égale à 25 volts par exemple.
D'autre part llimpédance présentée par le secondaire du trans- formateur de soudure 4 lorsque, le primaire n'est pas alimen- té, a une valeur telle que la tension à ses bornes soit supé- rieure à la tension limite précédemment fixée, lorsqu'il est traversé par le courant secondaire du transformateur auxiliai- re 14, mais qu'elle ne puisse cependant présenter aucun danger pour le soudeur; elle sera de 30 volts par exemple.
Par conséquent, à vide, le contacteur 11 reste ouvert, car la bobine d'appel 12 est alimentée par une tension trop faible pour faire mouvoir le contacteur,puisque la tension qui apparait entre l'électrode et la pièce à souder est supérieure à celle au-dessous de laquelle il faut descendre @
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pour déterminer la fermeture du contacteur.
Pour allumer l'arc, on met en contact l'électrode 1 et la pièce à souder 2; par suite, la tension aux bornes du secondaire du transformateur 4 s'annule approximativement.ce qui a pour effet de relever la tension d'alimentation de la bobine d'appel 12 du contacteur à une valeur, voisine de la tension secondaire du transformateur auxiliaire 14 et suffisante pour déterminer la fermeture du contacteur 11; celui-ci se ferme et applique la tensiodu réseau 6 au primaire du transformateur de soudure 4. Quand on écarte l'électrode de la pièce, l'arc s'allume et la tension de marche de l'arc s'établit d'elle-même entre les électrodes.
Cette tension est assez faible par rapport à la tension du secondaire du transformateur auxiliaire 14 pour que la babine d'appel du contacteur, qui est soumise à la différence géométrique des tensions du secondaire du transformateur auxiliaire 14 et du secondaire du transformateur de soudure 4, maintienne le contacteur 11 fermé. Par contre, quand l'arc s'éteint ou est allongé exagérément, la tension entre les électrodes de l'arc se relève automatiquement à une valeur supérieure à sa valeur normale en charge et par suite la tension à laquelle est alors soumise la bobine d'appel 12 tombe au-dessous de la valeur pour laquelle le contacteur 11 est fermé, de sorte que celui-ci s'ouvre et coupe le courant d'alimentation du primaire du transformateur de soudure 4.
Dans le cas où la chute de tension aux bornes du secondaire du transformateur de soudure 4 n'est pas suffisante pour maintenir à vide le contacteur 11 ouvert, par suite d'une impédance trop faible, une variante du dispositif précédent consiste à monter en dérivation avec le contacteur 11 une impédance fixe 16 (représentée en pointillé sur la figure 1).
Cette impédance est par conséquent insérée dans le circuit du primaire du transformateur de soudure 4 quand le contas leur 11 est ouvert et elle est court-circuitée quand ce contacteur
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est fermé, Sa valeur'est choisie de manière que dans le premier cas, qui correspond au non fonctionnement de l'arc,la tension aux bornes du secondaire/du transformateur 4, tout en étant une tension non dangereuse pour le soudeur, soit suffi- samment élevée pour que la tension aux bornes de la bobine d'appel 12 soit @ insuffisante pour déterminer la fermeture du contacteur. Cette fermeture se produit lorsque l'électrode 1 est mise en contact avec la pièce à souder 2; l'impédance 16 est alors court-circuitée par le contacteur 11.
La figure 2 est relative au cas d'un transformateur à fuites magnétiques, dont la tension à vide et l'impédance secondaire sont variables. Dans cette figure le transformateur de soudure est désigné par 104; une partie 103 des enroulements secondaires est bobinée sur le noyau qui porte le primaire 105, tandis qu'une autre partie 103' est bobinée sur
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0'\.Oçw.... y le opposé au noyau de la bobine primaire; ces enroulements sont munis de prises 117, 117' que l'on peut réunir deux à deux par une barrette conductrice telle que 124, de manière à faire varier la disposition des spires secondaires insérées dans le circuit de soudure.
On raccorde le circuit auxiliaire comprenant la bobine d'appel 112 du contacteur 111 et le secondaire'113 du transformateur auxiliaire 114 à deux points fixes 118 et 119 du secondaire du transformateur de soudure 104 entre lesquels existe une tension qui diminue lorsque le transformateur est chargé, du fait des fentes magnétiques introduites alors par ce transformateur, l'impédance présentée à vide entre ces deux points étant en outre suffisamment élevée pour que le contacteur 111 reste ouvert. Ces deux points 118 et 119, sont, sur la figure, les deux extrémités de l'enroulement secondaire 103' bobiné sur le noyau opposé à celui sur lequel le primaire 105 est bobiné.
Quelle que soit la position de la barrette de réglage 124, la tension entre ces points 118 et 119 tombe à une valeur
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voisine de zéro lorsque l'électrode et la pièce sont missen court-circuit et prend une valeur relativement élevée à l'extinction de l'arc. Il est donc possible, en choisissant convenablement la tension du transformateur auxiliaire 113 et la tension au-dessus de laquelle la bobine d'appel 112 ferme le contacteur 111, d'obtenir que ce contacteur se ferme au courtcircuit d'allumage et s'ouvre à l'extinction de l'arc.
Dans le schéma de cette figure 2, on utilise comme organe de manoeuvre un interrupteur 130, auquel on peut faire occuper trois positions distinctes; dans la position de la figure des circuits du primaire et du secondaire du transf orma- teur auxiliaire 114 sont coupés tous les deux par cet interrupteur, le primaire du transformateur de soudure 103 étant coupé par le contacteur 111; l'ensemble de l'installation est ainsi complètement arrêté.
Lorsque l'interrupteur 130 est amené sur les contacts inférieurs 120, 121, le circuit comportant le secondaire 113 du contacteur est relié aux points 118 et 119 du secondaire du transformateur de soudure 104,ce qui réalise le dispositif de sécurité suivant l'invention.Enfin quand l'interrupteur est placé sur les contacts supérieurs 122, 123, un second circuit est établi et la bobine d'appel 112 est alimentée directement par le secondaire du transformateur auxiliaire 114; le contacteur sert alors d'interrupteur de mise en marche et d'arrêt.
Si le jeu de prises disposées sur un transformateur de soudure à réglage du courant de soudure par prises ne permettait pas de choisir une partie de l'enroulement secondaire présentant les caractéristiques électriques voulues pour assurer,dans les conditions rappelées ci-dessus,le fonctionnement du contacteur, on pourrait prévoir sur le bobinage du transformateur des prises auxiliaires ou lui ajouter des spires supplémentaires non parcourues par le courant de soudure, et qui pourraient par conséquent être en fil fin.
Pour savoir quel est le circuit utilisé, une lampe de cou-
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ïut- x,,a,nt différente est placée sur chacun de ces circuits; ces lampes peuvent servir de fusibles en cas d'avaries survenues la-bobine d'appel ou d'erreurs dans les branchements.
Les organes du dispçsitif de sécurité, transformateur auxiliaire et contacteur, peuvent être rassemblés dans un coffret ou fixés à demeure sur le transformateur d'alimentation de l'arc. On peut se servir du contacteur comme interrupteur de mise en marche et d'arrêt du transformateur du circuit de soudure, ou même comme disjoncteur,en le munissant de relais thermiques ou électro-magnétiques.
Op peut éventuellement utiliser,à la place d'un transformateur auxiliaire, une partie du transformateur de soudure, de manière que la tension fournie par le secondaire de cette partie du transformateur ait une valeur convenable pour permettre l'ouverture du contacteur lorsque l'arc est interrompu,le contacteur étant alors placé sur le circuit du secondaire du transformateur de soudure.
Le contacteur peut être utilisé pour couper ou fermer,pendant des périodes de fonctionnement ou de non fonctionnement de l'arc,les circuits d'alimentation d'appareils auxiliaires tels que condensateurs pour l'amélioration du facteur de puissance, moteur d'entraînement du chariot d'une machine automatique à souder ou moteur d'entraînement du fil électrode,ventila- teur pour le refroidissement du poste de soudure,etc..;
dans ce cas les contacts du contacteur sont intercalés en amont de l'ense@ble des appareils à commander par rapport au réseau général d'alimentabion , ou bien ce contacteur est muni de contacts auxiliaires, qui sont solidaires des organes mécaniques d'entraînement des contacts principaux et qui permettent d'alimenter tout ou partie des appareils auxiliaires par une autre source d'énergie électrique que celle qui alimente le poste de soudure.
REVENDICATIONS.
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