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J. W.J. VAN NIFTRIK et A. DE VRIES, résidant à AMSTERDAM.
MONTAGE POUR LE REGLAGE DE LA CARACTERISTIQUE COURANT-TENSION D'APPAREILS A COURANT ALTERNATIF OU TRIPHASE, EN PARTICULIER POUR LA STABILISATION DU COURANT ET POUR LA REDUCTION DE LA TENSION A CIRCUIT OUVERT DE TRANSFORMA-
TEURS DE SOUDAGE.
La présente invention concerne un montage pour le réglage de la caractéristique courant-tension d'appareils à courant alternatif ou triphasé, en particulier pour la stabilisation du courant et pour la di- minution de la tension à circuit ouvert de transformateurs de soudage.
On connaît déjà un montage dans lequel une bobine d'induc- tance est connectée en série avec le transformateur de soudage ou un autre appareil, cette bobine étant polarisée par un courant continu engendré par redressement de la tension existant en aval de ladite bobine. Au lieu d'une bobine d'inductance (ou de plusieurs bobines d'inductance) on peut faire usage d'un transformateur, des parties du circuit magnétique étant polarisées par un courant continu obtenu par redressement de la tension de sortie.
La figure 1 représente un tel montage. Celui-ci comporte une bobine d'inductance 2 intercalée dans la connexion 1 d'un transformateur de soudage par exemple et pourvue d'une .bobine de polarisation 3 alimen- tée, à travers un rhéostat 4,-depuis un redresseur 5 connecté en aval de la bobine d'inductance. Ce montage permet de réaliser une caractéristique courant-tension de forme approximativement rectangulaire (figure 2).
Cette forme peut être modifiée, entre autres, par le réglage du courant continu, à l'aide du rhéostat 4 ;cependant, la tension à cir- cuit ouvert sera toujours plus élevée que la tension sous la charge, c'est -à-dire, la tension décroît toujours lorsque le courant croît, tandis que
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la position du point de court-circuit ne peut être modifiée qu'en modi- fiant le nombre de tours de la bobine d'inductance 2.
Bien que le montage stabilisateur décrit ci-dessus permet de ramener sans difficulté la tension à circuit ouvert de transformateurs de soudage, pour de nombreux types d'électrodes, jusqu'au dessous de la tension de 42 volts, considérée comme étant sans danger, on a constaté néanmoins que, lorsqu'il est fait usage d'électrodes basiques par exemple, il est nécessaire, dans ce montage, d'élever la tension à circuit ouvert Jusqu'au dessus de 42 volts si l'on veut atteindre la caractéristique de soudage requise pour ces électrodes.
La présente invention est appelée à éliminer ces inconvénients et vise - tout en conservant les propriétés avantageuses de ce montage en ce qui concerna la stabilisation et la limitation du courant - à réduire davantage la tension à circuit ouvert et, en particulier, à permettre le soudage à l'aide d'électrodes basiques avec une tension à circuit ouvert du transformateur de soudage inférieure à 42 volts.
Selon l'invention, on intercale, dans le circuit du redres- seur, en série avec la tension d'alimentation de ce dernier, une bobine couplée avec un champ subordonné au courant du circuit d'utilisation.
Cette bobine peut être couplée par exemple avec le champ de dispersion de la bobine d'inductance ou du transformateur de soudage.Se- lon une réalisation particulière de l'invention, cette bobine est consti- tuée par l'enroulement secondaire d'un transformateur de courant intercalé dans le circuit d'utilisation primaire ou secondaire. On obtient ainsi que la polarisation à courant continu de la bobine d'inductance ou du trans- formateur est fonction tant de la tension réglée que du courant de charge, ce qui a pour effet que, après fermeture du circuit de charge, la tension croit initialement au-dessus de la tension à circuit ouvert, de sorte que l'on peut adopter pour celle-ci une valeur moins élevée.
De plus on a désormais la possibilité de régler la position du point de court-circuit dans le circuit de courant continu à l'aide d'un rhéostat, dans des limi- tes étendues, cela sans modifier le nombre de tours de la bobine d'induc- tance.
De préférence, et selon l'invention, le transformateur de cou- rait est calculé pour une puissance relativement peu élevée, de sorte qu'il n'absorbe qu'un faible courant d'aimantation et est saturé avant d'at- teindre la région du courant stabilisateur, de telle façon que, dans la ré- gion de travail, la tension sur le côté secondaire du transformateur de courant ne varie que faiblement en fonction du courant.
L'invention sera exposée d'une manière plus détaillée en se référant aux dessins annexés.
Dans ces dessins,les figures 3,5 et 6 représentent différents exemples d'exécution du montage selon l'invention, tandis que la figure 4 représente une caractéristique courant-tension réalisée à l'aide de ce montage.
Dans le montage selon la figure 3, on prévoit, tout comme dans la figure 1, une bobine d'inductance 2 branchée en série avec l'enroulement primaire d'un transformateur de soudage 6, cette bobine étant munie d'une bobine de polarisation à courant continu 3 alimentée par un redresseur 5 à travers un rhéostat 4, ce redresseur étant connecté à l'enroulement se- condaire du transformateur de soudage 6. Comme montré dans cette figure, la bobine d'inductance est divisée en deux enroulements qui peuvent être prévus par exemple sur la colonne latérale d'un circuit de magnétisation à trois colonnes, l'enroulement de polarisation étant disposé sur la colon- ne médiane, de sorte qu'aucune tension alternative à la fréquence fonda- mentale n'est excitée dans ce dernier enroulement.
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Le circuit d'alimentation du redresseur 5 contient dans ce cas l'enroulement secondaire d'un transformateur de courant 7, dont le coté primaire est parcouru par le courant de soudagede telle sorte que la tension secondaire du transformateur de courant 7 est connectée, en série avec la tension secondaire du transformateur de squdage 6, au redresseur
5. Le transformateur de courant est calculé pour une faible puissance, de sorte qu'il est saturé aussitôt après la fermeture du circuit de charge et l'accroissement du courant de soudage.
Ce montage permet de réaliser une caractéristique courant-ten- sion selon la fig. 4. La tension à circuit ouvert qui existe sur le côté secondaire du transformateur de soudage 6 et qui est ajustée à 40 volts par exemple fait en sorte que, lorsque le circuit de charge est fermée en donnant lieu à un passage de courant, il s'établit à l'enroulement se- condaire du transformateur de soudage 6 une tension qui a pour effet une élévation de la tension aux bornes du redresseur et une polarisation ac- crue de la bobine d'inductance, de sorte que l'impédance diminue en con- séquence et que la tension secondaire du transformateur de soudage croît initialement jusque 60 volts environ.
En raison de la saturation rapide du transformateur de courant, une élévation ultérieure du courant n'aura pratiquement aucune influence sur la tension secondaire du transformateur de courant, de sorte que, par suite de la chute de tension dans la bobine d'inductance 2 et le transformateur de soudage 6, la tension alternative aux bornes du redresseur 5 peut désormais décroître davantage, cependant que la réduction de l'aimantation à courant continu et l' augmentation de l'impédance, de la bobine d'inductance 2, qui en résultent, ont pour effet que la tension secondaire du transformateur de soudage décroît ra- pidement, comme indiqué par la partie de droite de la courbe de la figu- re 4, jusqu'à ce qu'elle atteigne le point de court-circuit.
On obtient ainsi une stabilisation suffisante du courant dans la région de travail située entre 20 et 30 volts, tandis que, grâce à l'élévation initiale de la tension, on a la possibilité de souder à l' aide d'électrodes basiques et analogues, tout en conservant la tension inoffensive à circuit ouvert.
Un autre avantage de l'invention consiste en ce que le point de court-circuit de la caractéristique peut être décalé à l'aide du rhéos- tat 4 sans modifier le nombre de tours de la bobine d'inductance, étant donné que, grâce à la présence du transformateur de courant 7, il subsis- te une tension aux bornes du redresseur 5 même à l'état de court-circuit.
Par conséquent, l'ensemble de la caractéristique peut être réglé et/ou déplacé à l'aide du rhéostat 4 dans des limites déterminées, tandis que la gamme de réglage même peut être décalée à volonté à l'aide de différentes prises prévues sur la bobine d'inductance. De plus, en utilisant des pri- ses sur les enroulements primaire ou secondaire du transformateur, on peut adopter une tension à circuit ouvert et une tension de travail, et donc aussi une pente de la caractéristique, telles que requises pour des électro- des déterminées.
Etant donné que lorsque le transformateur de soudage est sans charge, l'enroulement secondaire du transformateur de courant fonctionne comme bobine d'inductance dans le circuit alternatif qui alimente le re- dresseur, l'aimantation de polarisation à couraqt continu décroît très fortement, c'est-à-dire que, l'impédance de la bobine d'inductance attein- dra une valeur élevée pendant la marche à vide. Toutefois, étant donné que le redresseur est toujours parcouru par le courant d'aimantation de l'enroulement secondaire, agissant comme bobine d'inductance, du transfor- mateur de courant, il subsistera une certaine aimantation de polarisation réduite à courant continu.
Cet inconvénient peut être éliminé en raccor- dant à l'enroulement secondaire du transformateur de courant une tension auxiliaire en montage à opposition, étant donné que le courant d'aimanta- tion est fourni dans ce cas par la tension auxiliaire et que le redresseur
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ne reçoit aucune tension alternative lorsque le transformateur de courant est sans charge. La tension à circuit ouvert est ainsi aisément réduite.
La figure 5 représente un exemple d'exécution d'un tel montage.
Ici, le transformateur de soudage 6 est muni d'un troisième enroulement 8, connecté, en série avec une résistance 9, au secondaire du transformateur de courant,ce troisième enroulement étant branché et calculé de telle fa- çon que, lorsque le transformateur de soudage est sans charge, ce troisième enroulement peut fournir juste le courant d'aimantation de l'enroulement précité du transformateur du courant. Par conséquent, la tension aux bornes de l'enroulement 8 est opposée à la tension secondaire du transformateur de soudage 6. La résistance 9 sert à limiter le courant dans le circuit de l'enroulement 8, lorsque le transformateur est sous charge.
La figure 6 représente un montage avec deux transformateurs 10 et 11, où les enroulements primaires sont intercalés en série dans les connexions d'alimentation, tandis que les enroulements secondaires sont branchés en parallèle, la bobine d'inductance 2 étant intercalée dans une de ces connexions en parallèle, bobine qui, tout comme dans les figures 3 et 5, est polarisée par le courant continu.
Dans les exemples de réalisation, on peut déterminer à vo- lonté l'influence exercée par le courant sur la caractéristique, en choi- sissant convenablement le rapport de transformation du transformateur de courant. A cette fin, le secondaire du transformateur de courant peut être muni de-prises, tout comme l'enroulement 8 de la figure 5. On a cependant constaté que, dans de nombreux cas, ce rapport de transformation n'est pas critique et qu'un même rapport peut être maintenu à une valeur unifor- me dans une gamine très étendue.
De plus, la forma de la caractéristique peut être fortement influencée par la prévision, du côté alternatif, de résistancesen série et/ou en parallèle avec le redresseur.
La tension redressée peut être prélevée derrière la bobine d'inductance ou derrière un transformateur principal ou auxiliaire bran- ché à celle-ci. La tension à redresser peut en outre être fournie par un enroulement auxiliaire prévu sur le transformateur et muni de prises.
La bobine d'aimantation de polarisation à courant continu 3 risque, par suite d'un déséquilibre dans la bobine d'inductance, de de- venir le siège de tensions alternatives à la fréquence fondamentale ou d' harmoniques supérieures, qui peuvent se fermer, au cours d'une demi-pério- de, à travers le redresseur d'alimentation et provoquer ainsi une légère aimaitation de polarisation Ceci peut déjà provoquer à vide une éléva- tion appréciable de la tension en circuit ouvert. Afin d'éliminer cet effet indésirable, et comme montré en pointillé dans la figure 3, on peut bran- cher un condensateur 12 en parallèle avec la bobine 3, qui détermine un court-circuit pour les tensions alternatives induites dans la bobine.
Un ou plusieurs enroulements en court-circuit peuvent être disposés dans le même but sur la branche portant l'enroulement à courant continu 3. Il va de soi qu'il devient dans ce cas de veiller à ce que l'inertie de la bovine ne soit pas trop élevée. Le montage selon l'invention n'est nul- lement limité aux transformateurs de soudage. Son application peut être indiquée dans tous les appareils dans lesquels on désire réaliser une sta- bilisation de courant ou une limitation du courant en circuit fermé, ain- si qu'une diminution de la tension à vide.
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J. W.J. VAN NIFTRIK and A. DE VRIES, residing in AMSTERDAM.
MOUNTING FOR ADJUSTING THE CURRENT-VOLTAGE CHARACTERISTIC OF ALTERNATIVE CURRENT OR THREE-PHASE APPLIANCES, IN PARTICULAR FOR CURRENT STABILIZATION AND FOR OPEN-CIRCUIT TRANSFORMATION VOLTAGE REDUCTION
WELDING TORS.
The present invention relates to a circuit for adjusting the current-voltage characteristic of AC or three-phase devices, in particular for current stabilization and for reducing the open-circuit voltage of welding transformers.
An assembly is already known in which an inductance coil is connected in series with the welding transformer or another device, this coil being biased by a direct current generated by rectifying the voltage existing downstream of said coil. Instead of an inductance coil (or several inductance coils) it is possible to use a transformer, parts of the magnetic circuit being biased by a direct current obtained by rectifying the output voltage.
FIG. 1 represents such an assembly. This comprises an inductance coil 2 interposed in connection 1 of a welding transformer for example and provided with a polarization coil 3 supplied, through a rheostat 4, from a rectifier 5 connected in downstream of the inductance coil. This assembly makes it possible to produce a current-voltage characteristic of approximately rectangular shape (FIG. 2).
This form can be changed, among other things, by adjusting the direct current, using the rheostat 4; however, the open-circuit voltage will always be higher than the voltage under load, i.e. say, voltage always decreases when current increases, while
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the position of the short-circuit point can only be changed by modifying the number of turns of inductance coil 2.
Although the stabilizer assembly described above allows the open circuit voltage of welding transformers to be reduced without difficulty, for many types of electrodes, to below the voltage of 42 volts, considered to be safe, it is possible has found, however, that, when basic electrodes are used for example, it is necessary, in this assembly, to raise the open circuit voltage up to above 42 volts if one wants to achieve the characteristic of welding required for these electrodes.
The present invention is called upon to eliminate these drawbacks and aims - while retaining the advantageous properties of this assembly as regards the stabilization and limitation of the current - to further reduce the open circuit voltage and, in particular, to allow welding. using basic electrodes with an open circuit voltage of the welding transformer less than 42 volts.
According to the invention, a coil coupled with a field subordinate to the current of the user circuit is interposed in the rectifier circuit, in series with the supply voltage of the latter.
This coil can be coupled, for example, with the dispersion field of the inductor coil or of the welding transformer. According to a particular embodiment of the invention, this coil is formed by the secondary winding of a transformer. current inserted in the primary or secondary circuit. The direct current bias of the inductor coil or transformer is thus obtained as a function of both the set voltage and the load current, which has the effect that, after closing the load circuit, the voltage increases. initially above the open circuit voltage, so that a lower value can be adopted for the latter.
In addition, it is now possible to adjust the position of the short-circuit point in the direct current circuit using a rheostat, within extended limits, without modifying the number of turns of the coil. inductance.
Preferably, and according to the invention, the current transformer is calculated for a relatively low power, so that it absorbs only a small magnetization current and is saturated before reaching the power. region of the stabilizing current, so that in the working region the voltage on the secondary side of the current transformer varies only slightly with the current.
The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
In these drawings, FIGS. 3, 5 and 6 represent different examples of execution of the assembly according to the invention, while FIG. 4 represents a current-voltage characteristic produced using this assembly.
In the assembly according to Figure 3, there is provided, just as in Figure 1, an inductance coil 2 connected in series with the primary winding of a welding transformer 6, this coil being provided with a polarization coil direct current 3 supplied by a rectifier 5 through a rheostat 4, this rectifier being connected to the secondary winding of the welding transformer 6. As shown in this figure, the inductance coil is divided into two windings which can be provided, for example, on the side column of a three column magnetization circuit, the bias winding being arranged on the middle column, so that no alternating voltage at the fundamental frequency is excited in this last winding.
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The supply circuit of the rectifier 5 in this case contains the secondary winding of a current transformer 7, the primary side of which is traversed by the welding current so that the secondary voltage of the current transformer 7 is connected, in series with the secondary voltage of the squdage transformer 6, to the rectifier
5. The current transformer is calculated for low power, so that it is saturated immediately after closing the load circuit and increasing the welding current.
This assembly makes it possible to achieve a current-voltage characteristic according to FIG. 4. The open circuit voltage which exists on the secondary side of the welding transformer 6 and which is adjusted to 40 volts for example ensures that when the load circuit is closed giving rise to a current flow, it s 'establishes at the secondary winding of the welding transformer 6 a voltage which results in an increase in the voltage across the rectifier and an increased bias of the inductance coil, so that the impedance decreases in consequently, and the secondary voltage of the welding transformer initially increases to approximately 60 volts.
Due to the rapid saturation of the current transformer, a subsequent rise in current will have practically no influence on the secondary voltage of the current transformer, so that as a result of the voltage drop in the inductor coil 2 and welding transformer 6, the AC voltage across rectifier 5 can now decrease further, however as the reduction in DC magnetization and increase in impedance, of inductance coil 2, results. , cause the secondary voltage of the welding transformer to decrease rapidly, as indicated by the right part of the curve in Fig. 4, until it reaches the short-circuit point.
In this way, sufficient stabilization of the current is obtained in the working region between 20 and 30 volts, while, thanks to the initial rise in voltage, it is possible to weld with the help of basic electrodes and the like, while maintaining harmless open circuit voltage.
Another advantage of the invention is that the short-circuit point of the characteristic can be shifted with the aid of the rheostat 4 without modifying the number of turns of the inductor coil, since, thanks to in the presence of the current transformer 7, a voltage remains at the terminals of the rectifier 5 even in the short-circuit state.
Consequently, the whole of the characteristic can be adjusted and / or moved using the rheostat 4 within determined limits, while the adjustment range itself can be shifted at will using different taps provided on the inductance coil. In addition, by using taps on the primary or secondary windings of the transformer, it is possible to adopt an open circuit voltage and a working voltage, and therefore also a slope of the characteristic, as required for determined electrodes. .
Since when the welding transformer is without load, the secondary winding of the current transformer functions as an inductance coil in the AC circuit which supplies the rectifier, the DC bias magnetization decreases very sharply, c That is, the impedance of the inductance coil will reach a high value during idling. However, since the rectifier is still traversed by the magnetizing current of the secondary winding, acting as the inductance coil, of the current transformer, there will remain a certain bias magnetization reduced to direct current.
This drawback can be eliminated by connecting an auxiliary voltage to the secondary winding of the current transformer in reverse circuit, since the magnet current is supplied in this case by the auxiliary voltage and the rectifier
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does not receive any AC voltage when the current transformer is without load. The open circuit voltage is thus easily reduced.
FIG. 5 represents an example of execution of such an assembly.
Here, the welding transformer 6 is provided with a third winding 8, connected, in series with a resistor 9, to the secondary of the current transformer, this third winding being connected and calculated in such a way that, when the transformer of welding is without load, this third winding can supply just the magnetizing current of the aforementioned winding of the current transformer. Therefore, the voltage across the winding 8 is opposite the secondary voltage of the welding transformer 6. The resistor 9 serves to limit the current in the circuit of the winding 8, when the transformer is under load.
Figure 6 shows an assembly with two transformers 10 and 11, where the primary windings are interposed in series in the supply connections, while the secondary windings are connected in parallel, the inductance coil 2 being interposed in one of these connections in parallel, coil which, just like in Figures 3 and 5, is polarized by direct current.
In the exemplary embodiments, the influence exerted by the current on the characteristic can be determined at will, by suitably choosing the transformation ratio of the current transformer. To this end, the secondary of the current transformer can be provided with taps, just like the winding 8 of FIG. 5. It has however been observed that, in many cases, this transformation ratio is not critical and that the same ratio can be maintained at a uniform value over a very wide range.
In addition, the shape of the characteristic can be strongly influenced by the provision, on the AC side, of resistances in series and / or in parallel with the rectifier.
The rectified voltage can be taken from behind the inductor coil or behind a main or auxiliary transformer connected to it. The voltage to be rectified can also be supplied by an auxiliary winding provided on the transformer and provided with taps.
The direct current biasing magnet coil 3 risks, due to an imbalance in the inductance coil, of becoming the seat of alternating voltages at the fundamental frequency or of higher harmonics, which may close, over half a period, through the supply rectifier and thus cause a slight bias magnetization. This can already cause a noticeable rise in open circuit voltage at no load. In order to eliminate this undesirable effect, and as shown in dotted lines in figure 3, a capacitor 12 can be connected in parallel with the coil 3, which determines a short circuit for the alternating voltages induced in the coil.
One or more short-circuited windings can be arranged for the same purpose on the branch carrying the DC winding 3. It goes without saying that in this case it becomes necessary to ensure that the inertia of the bovine does not is not too high. The assembly according to the invention is in no way limited to welding transformers. Its application can be indicated in all devices in which it is desired to achieve current stabilization or current limitation in a closed circuit, as well as a reduction in no-load voltage.
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