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DISPOSITIF DE SOUDURE PAR COURANT ALTERNATIF.
Il est un fait connu que la s'habilite d'un arc de soudure électri- que, dans un. circuitprincipalement inductif, est d'autant meilleure que la tension alternative aux bornes de l'arc est élevée, car cette tension, lors de l'extinction de l'arc, au passage par zéro du courante favorise le réa- morçage, Dans les installations de soudure à- courant alternatif, toutefois, on est limite pour le choix de la tension à vide à une valeur de 70 à 75 volts au maximum,
car des tensions plus élevées pourraient mettre le soudeur en danger ou alors elles impliqueraient au point de vue isolement des dispo- sitions qui ne pourraient pas être réalisées pratiquement dans l'exploita- tion d'un atelier de soudure. On est donc forcée pour cette raison, et sur- tout pour les faibles intensités de courant de soudure, d'employer des élec trodes enrobées pour faciliter l'amorçage de l'arc. L'inconvénient de cette pratique réside dais l'augmentation très importante du coût des électrodes.
Cet inconvénient est éliminé par le dispositif de soudure en cou- rant alternatif conforme à l'invention, étant donné que dans ce dispositif la tension est relevée pour un court instant en cas d'interruption du cou- rant, Il est souhaitable que cette augmentation de tension ne se produise qu'un temps aussi court que possible après le désamorçage de l'arc;, puis qu'elle retombe alors d'elle-même au moins à la valeur maximum admissible de 75 V. eff.
On peut dans ce but prévoir un appareillage temporisé dynamique ou électrique grâce auquel la tension d'amorçage;, dès qu'elle a été appliquée à l'électrode de soudure:, retombe à une valeur admissible en permanence. La tension nécessaire pour l'amorçage ne dépasse pas les valeurs admises jusqu'à présent pour les réseaux basse-tension.
Comme il suffit que cette tension soit appliquée pendant quelques alternances pour provoquer l'amorçage, il n'y a aucun danger pour le soudeur de rester crispé au contact d'une pièce sous-tension, et par conséquent de risquer les effets électrothermiques qui s'en suivent, comme ce pourrait être le cas si cette tension élevée d'amor- çage était appliquée pendant plus longtemps. Des recherches ont établi que la tension Ua nécessaire pour obtenir l'amorçage est sensiblement proportionnel- le à l'inverse de la racine carrée du courant de soudure.
Si I est le courant
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de soudure, exprime en ampères, on a apro4. reme. g dans la liL:d:te des valeurs convenant techniquement pour la soudure à 'l' eide d"électrodes non enrobées.
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TI 100 \ i300 1.oi"ù. a " """1
Cette formule donne par exemple,, pour I = 50 A, une tension, d'a- morgage Ua = 250 V. environ; pour I = 300 A, elle tombe à 100 V. Il est donc à conseiller,pour la réalisation de dispositifs conformes à l'inven- tion, de dimensionner l'appareillage de manière à ce que la tension d'amor-
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çage Ua ait approximativement les valeurs dé coulant de cette formule.
Les figures ci-jointes représentent schématiquement des exemples de réalisations de dispositifs conformes à l'invention, avec leurs diagrammes de tension respectifs.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, le trans- formateur de soudure 1 applique à l'électrode 2 une tension à vide U20 éle- vée. A l'aide du contacteur 4., on peut mettre une inductance 3 en parallèle avec l'électrode, aussitôt que la tension atteint la valeur U20 de la tension à vide, lors d'un désamorçage de l'arc, A cause de cette inductance 3,le transformateur 1, qui présente comme c'est la règle,une très forte disper-
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sion, est chargé de telle sorte que la tension U20 retombe à la valeur admis- sible U2 = 75 volt.
La tension élevée d'amorçage ne subsiste donc que pendant le temps de retard à l'enclenchement du contacteur ; .; -la durée d'application
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de cette tension est donc égale au temps de fonctionnement de ce contacteuz, qui peut être choisi selon les conditions d'eirploitation. Le contacteur 4 s' ouvre aussitôt que la tension au bornes de sa bobine d'enclenchement, du fait du ré amorçage de l'arcs ou de la mise en contact de l'électrode 2 avec
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la pièce à souder, est tombée suffisamment en-dessous de la vale1= î de la tension à vide.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 2, on a éli- miné le contacteur pour intensités élevées en remplaçant l'inductance 3 par une inductance magnétisée au préalable, laquelle par exemple, être ex- citée par la tension aux bornes de l'électrode, par l'intermédiaire du redres- seur sec 5. Pendant la soudure,'la tension de l'arc est faible, de sorte que la magnétisation préalable de l'indue-Lance est faible.
L'inductance présente
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dans ces conditions une sen considérable, et ne se laisse traverser que par un courant de faible valeur, de sorte qu'il ne se produit aucune diminution perceptible de l'intensité du courant disponible pour la soudure.Lors d'un
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césamorgage de l'arc, cette magnétisation préalable;, par suite de la constan- te de temps élevée, subsiste un court instant. De ce fait:, la tension à l'é- lectrode remonte approximativement à la valeur de la pleine tension à vide U20.
A mesure que la magnétisation préalable augmente, par suite de la montée de
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la tension d'électrode, l' inductance de la self diminue;, jusqu'à ce qu'elle atteigne - par le choix approprié de l' aimantation préalable - une valeur cor- respondant à l'induction constante de l' exemple de réalisation selon la figu- re 1;
il s'en suit par conséquent que la tension à 1' électrode retombe à la valeur de 75 V. admissible en permanence,,
Il est recommandable de prévoir, dans l'exemple de réalisation pré-
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cédent, un contacteur 4 en série dans le circuit d'excitation de 1 inductan- ce, ce contacteur ne laissant passer le courant continu dans le circuit d'ex- citation qu'après le désamorçage de l'arc, de manière à disposer, au moment du désamorçage, de la self maximum de l'inductance. On peut, dans ce cas utiliser comme contacteur 4 un relais de tension, vu la faible puissance que nécessite le circuit d'excitation. Des valves à remplissage gazeux peuvent également convenir.
Le dispositif conforme à l'invention peut encore être modifié de
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plusieurs autres illsni0res, faisant toujours intervenir le principe de la mi- ,se en parallèle d'lme inductance;, comme indiqué à la figure 3, T19 étant la self d dispersion du transformateur de soudure;, et L- l' induc tauce mise en parallèle sur son secondaire.
Pendant la .soudure;, le rapport L2/L1, doit être aussi grand que possible; il doit cependant se modifier, en cas d'interruption du courant de
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soudure, de telle maniéré.,que l'on ait U.L. = 75 V U étant la tension du réseau. On peut égalee¯¯t,:cbtenir ce résUltat, comme le montre la figure 4, avec une inàu-etaziee L2 c9ias.tante, à condition de prévoir un dispositif grâce auquel l'inductance L1 devienne très grande lors du désamorçage de 3'arc.
Ce but peut être atteint en prévoyant un transformateur de dispersion magné- tisé au préalable par'le courant de soudure, ou, comme le représente la fi-
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gure 4, une bobine d'induc8.l1ce préalablement magnétisée, laquelle est montée en série avec un transformateur normal, non représentée fournissant la tension à vide.
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Dans les exemples d'exécution décrits j,isu' a présent, la tension se comporte, après un désamorçage, comme 1?inâique.=ia figure 7a. On constate SU'Ul1e puissance réactive relativement importante est demandée au réseau, car on sait qu'elle est égale, pendant la soudure, au produit de la tension à vice et du courant de soudure,
Cet inconvénient est évité dans l'exemple de réalisation représen- té à la figure 5. Dans cet exemple, on met simplement en série avec le trans-
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formateur de soudure ou l'inductance de soudure 1h condensateur C, L''induc- tance résulta.l1te L'est égale à
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L' 7 (ca .z -)
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On en déduit la valeur du courant de soudure 1 =,. - pour les raisons de sécu- rité exposées précédemment, U doit être au msxiraum de 75 V.
Lors du passage par zéro du courant, passage lors duquel l'arc se désamorce, la chute de ten- sion dans l'inductance, qui a précisément à cet instant son impédance maximum, est égale à zéro, lorsque l'arc ne se rallume pas. Le condensateur, par con- tre, qui à cet instant est complètement chargé et est par conséquent aussi au maximum de tension, maisde polarité inverse, conserve cette tension. Coin- me sa charge ne peut s'écouler, elle s'ajoute à la tension aux bornes, de l'électrode qui est précisément au maximum..
La figure 6 montre clairement ce dont il s'agit. Pour ce motif, le -transformateur ne doit pas être prévu de manière à donner une tension à vide plus élevée, c'est plutôt le condensateur qui fournit une brève pointe de tension, dont la durée peut être déterminée par une résistance de décharge j connectée en parallèle avec le condensateur.
La charge du réseau n'est donc pas plus grande que pour un transformateur de soudure normal conçu pour une tension à vide de 75 V, comme on peut le véri- fier sur la figure 7b correspondant. à ce cas.
Comme l'élévation de tension d'électrode nécessaire pour l'amor- gage doit être faible pour les intensités de soudure importantes, et grande pour les petites intensités de soudure, la même puissance de condensateur con- vient dans les deux cas.L'adaptation du condensateur s'effectue commodément à l'aide d'un transformateur auxiliaire.
Une partie de la réactance de dispersion du,transformateur de soudure est compensée par le condensateur . Il est recommandable, par consé- quent, de constituer comme indiqué à là figure 8 un circuit résonant avec le condensateur 7 et une inductance spéciale 8, lequel circuit résonant est in- tercalé dans le circuit du courant de soudure par l'intermédiaire du trans- formateur d'adaptation 6. Pendant la soudure, ce circuit, qui est accordé sur la fréquence du courant de soudure, ne présente pas de résistance au cou- rant de soudure. Lors du désamorçage de l'arc, cependant, le condensateur élève, comme on vient de le décrire, la tension à l'électrode.
On obtient de
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cette manière un dispositif additionnel, que l'on peut connecter en série avec n'importe quel transformateur de .soudure normal; il n'est donc pas né- cessaire d'augmenter la réactance de dispersion du transformateur de soudure en considération du condensateur.
On peut également, pour simplifier le dispositif additionnel, réunir, dans l'exemple de réalisation selon la figure 8, l'induetance 8 avec le transformateur d'adaptation 6, de manière que l'on puisse réaliser ce dernier comme un transformateur de soudure à réactance élevée. On obtient alors pour le dispositif supplémentaire le schéma représenté à la figure 9.
La figure 10 montre encore une autre simplification. Le transformateur de soudure, le transformateur d'adaptation et le condensateur sont réunis en un seul ensemble constructif. Le transformateur est réalisé dans ce but avec trois colonnes fixes A, B et C, et un noyau mobile D. (noyau de dispersion).
L'enroulement primaire 8 est bobiné sur la colonne A, l'enroulement 9 sur la colonne B. La tension B est au maximum égale à 75 V. Pour le réglage du cou- rant de soudure, on se sert du noyau mobile D. Une partie du flux de disper- sion positif qui se ferme par le noyau D est compensée par un flux de dis- persion négatif qui circule dans la colonne auxiliaire C chargée par le con- densateur 12. Lors de l'extinction du courant de soudure I, à son passage par zéro, le condensateur ajoute sa tension à la tension à vide de l'enrou- lement de sortie 9 maintenant à circuit ouvert, par l'intermédiaire de l'en- roulement auxiliaire 10.
L'élévation artificielle de la tension d'amorçage, conformément à l'invention, rend possible d'abaisser la tension de soudure, qui était jusqu'à présente voisine de 75 V, en considération de l'amorçage, et qui fut la cause de nombreux accidents, jusqu'à la valeur non dangereuse de 40 ou 42 volt.
REVENDICATIONS.
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1. - Dispositif pour la soudure en courant alternatif, caracté- risé par des moyens qui élèvent momentanément la tension d'électrode lors de l'interruption du courant de soudure.