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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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