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La présente invention a pour objet un groupe moteur-générateur en vue de. transformer une tension triphasée en tension continue ou pour obtenir une ten- sion.
Pour transformer la tension triphasée en tension continue, on utilise encore très souvent les transformateurs dits à un seul induit. Dans les machines fonctionnant en même temps comme moteurs synchrones et comme générateurs de cou- rant continu, le bobinage d'induit conduit à la fois le courant triphasé et le courant continu. Les machines de ce genre ne peuvent être utilisées comme trans- formateurs de soudure, car leur réglage est difficile et ne peut être réalisé que par des mesures spéciales. De même, leurs lignes caractéristiques de tension de courant ne conviennent pas pour le procédé de soudure et il n'y a aucune sé- paration galvanique vis-à-vis du réseau triphasé.
Pour la soudure électrique, on utilise, par conséquent, des transfor- mateurs, dans lesquels l'énergie électrique est transformée en énergie mécanique au moyen d'un moteur asynchrone, pour être à nouveau transformée en énergie élec- trique au moyen d'un générateur, les rotors du moteur et du générateur étant généralement situés sur un même arbre. Les transformateurs de soudure connus re- posent sur ce principe, qui donne toutefois un mauvais degré d'efficacité et qui, par conséquent, n'est pas économique.
La présente invention a pour but d'apporter, à ce problème, une solu- tion simple et économique permettant d'obtenir non seulement un degré d'effica- cité élevé, mais également une compensation absolue des phases ainsi qu'un ré- glage aisé.
La présente invention met au point un groupe moteur-générateur, en par- ticulier un transformateur de soudure en vue de transformer la tension triphasée en,tension continue, le rotor de ce groupe tournant synchroniquement avec un champ rotatif et contenant un système d'induction, dans une partie duquel fonc- tionnent, d'une manière inductive, un enroulement de courant continu et un en- roulement de courant triphasé.
Dans ce cas, on prévoit un deuxième système d'in- duction tournant avec le premier et dont l'induit comporte un enroulement raccor- dé en série avec l'enroulement de courant continu de la première partietandis que la partie correspondante d'excitateur de courant continu comporte un enrou- lement alimenté par ou en interdépendance avec le courant continu des enroule- ments d'induit raccordés en série, cet enroulement étant également mis en cir- cuit de façon à agir en sens inverse du champ d'excitation.
Lorsqu'il s'agit d'obtenir une tension réglable, constamment indépendante de la charge, par exem- ple pour commander les machines de travail, on peut mettre en circuit l'enroule- ment prévu dans la partie d'excitation du deuxième système et alimenté par ou en interdépendance avec le courant continu des enroulements d'induit, de façon qu'il soutienne le champ d'excitation. Le groupe peut également être commandé par une machine motrice d'un type approprié de façon qu'il puisse fournir à la fois une tension continue et une tension triphasée.
La présente invention sera décrite d'une manière plus détaillée par des exemples de réalisation , en se référant aux dessins en annexe, dans les- quels: la fig. 1 est une vue latérale d'un groupe moteur-générateur suivant la présente invention, partiellement en coupe.
La fig. 2 représente un schéma simplifié d'une forme de réalisation adoptée de préférence.
La fig. 3 est une coupe du rotor du premier système d'induction.
La fig. 4 est une coupe du rotor du deuxième système d'induction.
La fig, 5 représente un schéma de fonctionnement d'une forme de réali- sation adoptée de préférence.
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Le transformateur représenté à la fig. l comporte un arbre 1,main- tenu dans des paliers appropriés 1'. Sur l'arbre, sont placés deux groupes de tôles d'un rotor, c'est-à-dire un groupe de tôles 2 d'un premier système d'induc- tion et un groupe de tôles 3 d'un deuxième système d'induction. Les groupes de tôles sont maintenus à l'aide de tendeurs appropriés 4, 5 et 60
Sur le groupe de tôles 2,sont placés deux enroulements, à savoir un enroulement d'induit de courant continu 7 et un enroulement de courant triphasé 8.
Le stator comporte un dispositif de retour magnétique ou une culasse 9, à laquelle sont fixés un premier groupe de tôles 10 du premier système d'in- duction et un deuxième groupe de tôles 11 du deuxième système d'induction. Des enroulements d'excitation appropriés 12 ou 13 sont raccordés aux groupes de tô- les 10 et 11.
Comme indiqué à la fig. 1, l'enroulement d'induit 7 est traversé di- rectement du groupe de tôles 2 au groupe de tôles 3, de sorte qu'un enroulement commun d'induit est situé dans les deux groupes de tôles 2 et 3. Lorsque cela est nécessaire ou avantageux, les deux groupes de tôles peuvent également compor- ter des enroulements d'induit séparés, mais raccordés en série. Par des conne- xions appropriées 14, l'enroulement commun d'induit 7 communique avec un collec- teur 15, d'où la tension obtenue est retirée par les balais 16.
L'enroulement de courant triphasé est alimenté par les bagues collec- trices 17, avec les balais 18. Dans le cas présent, il y a, au total, sept ba- gues collectrices et balaiso On exposera ci-après le problème de la septième bague collectrice.
' Le transformateur est muni, comme d'habitude, d'un châssis pouvant être déplacé sur des roues 19 et 20.
Dans la partie supérieure du transformateur, se trouve le dispositif de réglage 21 comportant un régulateur d'approximation 22, un régulateur de pré- cision 23, un dispositif 24 pour l'inversion des pôles de tension ainsi qu'un interrupteur à poussoir 61.
Comme on peut le constater d'après le schéma simplifié de la fig. 2, la tension triphasée est amenée du réseau 30 aux balais 18, en passant par un commutateur de réseau 31. Les bagues collectrices 17, et dans le cas de la fig.
2, les trois bagues collectrices de gauche, sont raccordées, par les lignes 32, avec les trois points en triangle de l'enroulement de courant triphasé 8, qui, en l'occurence, est mis en circuit dans le triangle.
Par les balais 16, la tension continue est retirée du collecteur 15, raccordé à l'enroulement de courant continu 7. D'un côté, la tension continue arrive, par une ligne 33, à un enroulement inverseur de pôles 35 et à un enrou- lement de courant principal 36 dans la partie d'excitation 11, 13 du deuxième système d'induction. Sur l'enroulement 36, on réalise une prise et le courant est amené aux points de contact 37, 38 et 39 du régulateur d'approximation 22, rac- cordé, par la ligne 41, à la borne 42. La borne 42 sera, par exemple la borne d'électrodes, tandis que la deuxième borne correspondante 43 est raccordée, par une ligne 34, à l'autre sortie des balais 16 du collecteur 15.
Sur l'enroulement de courant triphasé 8, on réalise une prise à un endroit approprié en un point 45 et la prise est raccordée, par une ligne 44, à la quatrième bague collectrice 17'. Les balais 46 fonctionnent simultanément avec la bague collectrice 17' et la bague collectrice voisine 17 ; tension al- ternative est amenée, par les lignes 47, à un redresseur à deux voies 480 Par les lignes 49, la tension continue obtenue est amenée à un commutateur inverseur de pôles 50, qui permet d'inverser les pôles d'excitation dans les deux parties d'ex- citation du transformateur, lorsque cette inversion de pôles est nécessaire pour réaliser des soudures d'un type déterminé.
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Par les lignes 51, les deux enroulements d'excitation 12 et 13 sont reliés au commutateur inverseur de pôles. De l'enroulement d'excitation 12, le courant re-vianty par. les lignes 52 et 53, au commutateur inverseur de pôles.A ce propos, il est à nater qu'en réglant, d'une manière appropriée, l'excitation de l'enroulement 12, on peut obtenir une compensation complète des phases, de sorte qu'en régume, la machine fonctionne avec un cos # = 1. Avec ce réglage, on obtient un courant déwatté capacitif lorsque la machine est à froidPour plus de clarté, on n'a pas représenté les dispositifs prévus pour mesurer, d'une ma- nière appropriée, le courant d'excitation pour l'enroulement 12.
L'enroulement d'excitation 13 du deuxième système d'induction est éga- lement alimenté par la ligne 51 et le courant revient, par le régulateur de pré- cision 23 et la ligne 53, de l'enroulement 13 au commutateur inverseur de pôles.
Des bornes de jonction 55 sont situées parallèlement au régulateur de précision 23, de sorte que l'on peut effectuer le réglage au moyen du régulateur de préci- sion 23 ou d'un régulateur de précision amovible, raccordé aux bornes 55.
La fig. 3 représente une coupe du rotor du premier système d'induction.
Comme on peut également le constater d'après la fig. l, il y a, dans le groupe de tôles 2 du rotor du premier système d'induction, des rainures 56 pour rece- voir l'enroulement de courant triphasé et, vers le milieu, des rainures 57 pour recevoir l'enroulement d'induit de courant continu. La fig. 4 représente la cou- pe correspondante du groupe de tôles 3 de l'induit du deuxième système d'induc- tion. L'enroulement d'induit 7 étant à la même hauteur dans les deux groupes de tôles, le rotor du premier système d'induction a un plus grand diamètre afin de pouvoir recevoir l'enroulement supplémentaire de courant triphasé.
Le transformateur décrit et représenté fonctionne de la manière sui- vante: au moyen de l'enroulement 8 de courant triphasé, on obtient, dans le pre- mier système d'induction, un champ rotatif provoquant, conjointement avec le champ d'excitation de la partie d'excitation 10, 12, une rotation synchronique de la partie d'induit. De la sorte, on induit, dans l'enroulement d'induit 7, une tension qui est retirée par les lignes 14, pour être amenée au collecteur 15, aux balais 16 duquel il y a une tension continue. En mesurant adéquatement les enroulements et la:-connexion,, on peut obtenir, sans tenir compte du deuxième système d'induction, une tension continue, par exemple d'environ 40 volts.
L'excitation de champ du deuxième système d'induction est mesurée à l'aide de la bobine d'excitation 13 de façon à induire, lors de l'excitation complète dans les barres du rotor du deuxième système d'induction, une tension complémentaire d'environ.40 volts, de sorte que, par les balais 16 du collecteur, on peut dériver une tension maximum d'environ 80 volts.
L'enroulement 36 de courant principal (représenté à la fig. 2), situe également dans la partie d'excitation du deuxième système d'induction et pouvant être placé dans le corps d'enroulement 13 (fig. 1), tout en étant parcouru par le courant'-.venant des balais 16, est mis en circuit de façon à agir en sens oppo- sé au champ d'excitation du deuxième système d'induction. Dès lors, plus la prise de courant aux balais 16 est élevée, plus la contre-excitation, provoquée par l'enroulement 36 de courant principal, affaiblit le champ du deuxième système d'induction, de sorte qu'en cas de, court-circuit, c'est-à-dire lorsque l'électro- de est posée sur la pièce à travailler, la tension obtenue dans l'enroulement 7 est réduite à la très faible valeur désirée.
De la sorte, on obtient les lignes caractéristiques de tension de courant tombant rapidement, nécessaires pour les transformateurs de soudure.
Lorsqu'il s'agit de machines tetra-polaires, l'excitation de champ du deuxième système est réalisé de telle sorte que, tous les deux pôles on fixe l'en- roulement d'excitation de champ et tous les deux pôles on fixe l'enroulement ali- menté par le courant principal, tandis que lorsqu'il s'agit de machines bipolai- res on prévoit des paires de pôles de même nom dont l'un reçoit l'enroulement d'excitation de champ et l'autre l'enroulement du courant principal.
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La fig. 5 représente le schéma des connexions d'un transformateur de soudure suivant la présente invention, avec les dispositifs correspondants de réglage et de commande. Comme le montre la fig. 5, on peut ainsi faire fonction- ner la machine avec différentes tensions, par exemple avec 220 ou 380 V. Les com- mutations correspomdantes peuvent être effectuées, par exemple au moyen d'une plaque à bornes 62. De la. sortes le nombre de bagues collectrices 17 est porté à sept. Le commutateur 31 suivant la fig. 2, est conçu comme un relais de réseau et l'on prévoit également un relais d'excitation 59.
En outre, on prévoit égale- ment une minuterie 60 à déclenchement thermique, une commande à bouton poussoir
61 et une résistance de réglage 63 Les dispositifs du type décrit en dernier lieu étant généralement habituels et connus, il n'est pas nécessaire de donner une description détaillée de leur mode de fonctionnement.
Comme l'ont indiqué les mesures, le degré d'efficacité du transforma- teur de soudure suivant la présente invention est nettement plus élevé que celui des transformateurs de soudure utilisés jusqu'à présent. Comparativement aux transformateurs connus,-dans lesquels l'énergie de réseau est d'abord transfor- mée en énergie mécanique, puis en énergie de soudure, on peut atteindre une aug- mentation du degré d'efficacité allant jusqu'à 10 % et plus. Un autre avantage du transformateur de soudure suivant la présente invention, réside en ce que l'on peut obtenir une compensation complète du courant déwatté par un choix approprié de l'excitation dans le premier système d'induction.
Compte tenu de la faible consommation de courant actif et de courant déwatté, on réalise de sensibles éco- nomies au point de vue puissance réelle et puissance déwattée.De plus, les sec- tions transversales du réseau de jonction peuvent être beaucoup plus faibles que celles des transformateurs du type connu.
La prise de l'enroulement 8 de courant triphasé, décrite en se réfé- rant à la fig. 2, permet d'obtenir, du côté de l'excitation, des courants d'ex- citation ayant une intensité relativement plus grande et une tension plus fai- ble, de sorte que 1'enroulement d'excitation peut être réalisé avec des fils ou des barres relativement résistants, épargnant ainsi l'isolation et assurant des enroulements d'excitation résistants.
Le transformateur suivant la présente invention n'est pas limité à l'utilisation comme transformateur de soudure, mais il peut être également em- ployé avantageusement pour d'autres applications de commande ou de réglage. Il peut être utilisé dune manière particulièrement avantageuse lorsqu'il s'agit d'obtenir une tension réglable et constamment indépendante de la charge, par exemple pour faire fonctionner des machines de travail. Dans ce cas, il faut sim- plement mettre en circuit l'enroulement de courant principal de la partie d'ex- citation du deuxième système d'inductions de façon qu'il soutienne le champ d'ex- citation afin de compenser les chutes ou baisses de tension se produisant à l'in- térieur ou à l'extérieur de la machine.
Dans ce cas, on règle également la ten- sion en changeant la direction et l'intensité du champ d'excitation du deuxième système d'induction.
De plus, on peut actionner le groupe avec un moteur séparé, par exem- ple une machine à oombustion. La machine fonctionne alors comme générateur pou- vant donner une tension triphasée essentiellement constante ainsi qu'une tension continue réglable dans de larges limites. Cette utilisation est avantageuse, par exemple, dans les applications sans raccordement de courant, lorsque, pour les constructions métalliques, on doit utiliser une tension continue réglable dans des larges limites, en cas de soudure électrique, et lorsque, pour les groupes secon- daires, il faut une tension triphasée essentiellement constante.
De plus, on peut également inverser les connexions, par exemple de façon que, non pas l'enroule- ment de courant confina., mais l'enroulement de courant triphasé soit commun aux deux systèmes d'induction et que l'enroulement de courant continu ne soit présent que dans le premier systèmes d'induction ou qu'il n'y ait que des enroulements de courant continu ou de courant triphasé.
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Par des modifications de ce genre, on peut résoudre de nombreux pro- blèmes de transformation d'une tension donnée en une autre tension d'un réglage particulier ou d'une capacité de charge spéciale ainsi que les problèmes corres- pondants de la production de courant.
REVENDICATIONS.
1. - Groupe moteur-générateur, en particulier transformateur de sou- dure pour transformer unetension triphasée en tension continue, le rotor de ce transformateur tournant synchroniquement avec un champ rotatif et contenant un système d'induction, dans une partie duquel un enroulement de courant continu et un enroulement de courant triphasé agissent simultanément d'une manière inducti- ve, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième système d'induction tournant avec le premier et dont l'induit comprend un enroulement raccordé en série avec l'enroulement de courant continu de la première partie, tandis que la partie oor- respondante d'excitation de courant continu comporte un enroulement supplémen- taire alimenté par ou en interdépendance avec le courant continu des enroulements d'induit raccordés en série,
tout en étant également mis en circuit de façon à agir en sens inverse du champ d'excitation.