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" Dispositif pour l'alimentation d'un poste de soudage électrique à l'arc, à partir de courant triphasé "
La présente invention a pour objet un dispositif pour l'alimentation d'un poste de soudage électrique à l'arc, à partir de courant triphasé, comprenant des éléments redresseurs.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte deux trans- formateurs triphasés comportant chacun un noyau à trois colonnes, et dont les primaires sont alimentés par le courant triphasé d'entrée, et un amplificateur magnétique de réglage du courant de soudage, comportant trois noyaux magnétiques à trois colonnes chacur les secondaires des transformateurs alimentant les éléments re- dresseurs par l'intermédiaire de l'amplificateur magnétique.
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Le dessin annexé représente, à titre .'exemple non limitatif, une forme d'exécution du dispositif selon l'invention.
La figure 1 en est un schéma, et
La figure 2 est un diagramme explicat¯f de fonctionnement.
Le dispositif représenté sert à l'alimentation d'un' poste de soudage électrique à l'arc a partir de courant triphasé. Ce dispositif comporte un premier trans- formateur triphasé présentant un noyau \ trois colonnes 11,
21, 31 et un deuxième transformateur triphasé présentant aussi un noyau à trois colonnes 12, 22 et 32. Ce dispositif comporte en outre un amplificateur magnétique de réglage de l'intensité du courant de soudage et qui comporte trois noyaux magnétiques à trois colonnes chacun. Les trois colonnes du premier noyau sont désignées par 13, 14 et 15, les trois colonnesdu second noyau par 23, .24, 25 et celles du troisième noyau par 33, 34, 35.
Les enroulements primaires des transformateurs sont les suivants : un bobinage 41 disposé autour du noyau
11, en série avec un bobinage 42 disposé autour du noyau 12; un bobinage 51 disposa autour du noyau 21 et en série avec un bobinage 52 dispose autour du noyau 22 ; bobinage 61 disposé autour du noyau 31 et en série avec un bobinage 62 disposé autour du noyau 32. Les bornes triphasées aux côtés primaires sont désignées par R, S et T. Dans l'exemple représenté, les primaires des deux transformateurs sont dis- posés en série pour chaque phase et les trois primaires sont montés en étoile.
Les bornes A et B sont celles du circuit de .jré- 'magnétisation. Ce circuit comprend un bobinage 111 disposé INAL
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autour du noyau 15 de 1'amplificateur magnétique, un bobi- nage 121 disposé autour du noyau 25 et un bobinage 131 dispose autour du noyau 35. Dans cet exemple, ces trois bobinages sont branchés en parallle.
-Le secondaire des transformateurs comprend les enroulements suivants :un bobinage 71 dispose autour de l'ensemble des deux noyaux 11 du premier transformateur et 13 de l'amplificateur magnétique. Dans la même phase, un bobinage 72 est dispose autour de l'ensemble du noyau 12 du second transformateur et du noyau 14 de l'amplificateur magnétique. Les deux bobinages 71,72 sont, dans cet exemple, branchés en série.
De façon analogue pour les deux autres phases, on a pour les secondaires : un bobinage 81 dispose autour des noyaux 21 et 23, en série avec un bobinage 82 disposé autour des noyaux 22 et 24 ; unbobinage 91 dispose autour de l'ensemble des noyaux 31 et 33, en série avec un bobi- nage 92 disposé autour de l'ensemble des noyaux 32 et 34.
Les bornes secondaires sont indiquées en X, Y et Z et sont reliées aux bornes de sortie U, V du dispositif, côté continu, par l'intermédiaire de six valves semi-conductrices comme il est bien connu. Les secondaires alimentent donc, ici, les éléments redresseurs par l'intermédiaire de l'amplifi- cateur magnétique.
Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant :
Ce dispositif est prévu pour le soudage avec électrode réfractaire. Là tension triphasée d'alimentation étant fournie en R, S et T, il s'agit d'obtenir a la sortie U, V un courant d'intensité constante. Le courant continu
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de prémagnétisation fourni en A, H est r16, par'un rhéostat par exemple, pour obtenir en U, V un coûtant de
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soudage bien détermine et correspondant ?L ce qu'il faut pour effectuer un travail donné.
La courbe b de la ligure 2 représente la tension aux bornes U, V en fonction de l'intensité du courant de soudage. Pour chaque valeur du
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courant de premagnetisation, on aura une courbe analogue mais différente, c'est-à-dire pour laquelle la pa@tie ver- ticale de la caractéristique est plus ou moins distante de
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l'origine. Plus le courant de préma4nétisation :.ara élevé, plus'l'intensité correspondant à la partie verticale de la caractéristique sera elle-même élevée. Le travail de sou- dage se fait ici a intensité constante, c'est-à-dire que l'on travaille sur la partie verticale de la caractéris- tique, donc à potentiel variable impose par l'arc lui-même.
Le point c où la courbe b atteint l'axe des abscisses correspond à l'intensité de court-circuit. On voit que cette intensité de court-circuit est pratiquement égale au courant de travail.
Si, au lieu de brancher les deux secondaires de chaque phase en série comme c'est le cas dans l'exemple décrit, on les branchait en parallèle, ce qui est facile à imaginer, on aurait une variante fonctionnant dans des conditions différentes correspondant au cas de la soudure avec fil fusible entraîné par un système d'alimentation.
La caractéristique serait cette fois conforme à. la courbe de la figure 2. La partie horizontale de cette caractéris- tique correspond évidemment à une tension moitié de la tension maximum de la courbe b. Par contre, la partie horizontale est notablement plus étendue et c'est sur cette
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partie horizontale que travaille alors le dispositif.
Cela signifie que le dispositif travaille à tension constante, donc a intensité variable dépendant de la vitesse d'alimentation du fil. Cn voit que dans ce cas aussi, l'intensité de court-circuit est limitée mais à une valeur d. Ceci est très important car avec ce dis- positif, au moment de l'amorçage, c'est-à-dire lorsque le fil arrive en contact avec l'ouvrage, le courant est parfaitement limité, ce qui évite les inconvénients des, appareils connus, notamment en ce qui concerne les élé- ments redresseurs (d'ordinaire des dicdes au silicium) qui ne sont plus soumis a des surintensités destructrices.
On peut déterminer pour chaque vitesse d'alimentation du fil l'intensité de court-circuit qui convient le mieux.
Dans cette variante comme dans l'exemple décrit, c'est l'amplificateur magnétique qui détermine le courant de court-circuit.
On pourra prévoir avantageusement, dans le cas où les deux bobinages secondaires de chaque phase sont en parallèle, des prises intermédiaires pour choisir la tension appliquée en X, Y, Z. Ce réglage par des prises intermé- diaires aux secondaires permet de régler en première appro- ximation la tension secondaire selon les exigences du travail.
Un réglage plus fin de cette tension peut être obtenu en prévoyant des prises intermédiaires sur les enroulements primaires. Les bobinages primaires d'une même phase peuvent, comme représenté sur le dessin, être en série ou éventuelle- ment être en parallèle. On aura naturellement un réglage beaucoup plus fin dans le cas où ils sont en série.
En pratique il sera avantageux de prévoir un
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commutateur permettant de brancher à volonté les @obinages secondaires de chaque phase en série ou en parall:le, ce qui permettra, avec le même dispositif, de travailler soit avec électrode réfractaire (TIC) ou lectrodes enrobées, d'une part, soit avec fil fusible continu alimenté à partir d'un système d'alimentation (MIG- MAG), d'autre part.
Pour ce qui est du circuit de prémagnétisation, au lieu d'avoir trois bobinages 111, 12) et 131, on pourrait dans une autre variante prévoir un seul enroulement passant autour de l'ensemble des trois colonnes 15,25 et 35.
La disposition selon laquelle le bobinage secon- daire est commun à deux noyaux a certains avantages pra- tiques : diminution du cuivra, meilleur refroidissement et diminution du travail de bobinage. Mômes avantages dans le cas d'un seul enroulement de prémagnétisation autour de l'ensemble des trois colonnes 15,25, 35.
On remarquera que le dispositif décrit, comme d'ailleurs aussi ses variantes mentionnées, est identique dans ses trois phases et présente une symétrie électrique .et géométrique parfaite. Son poids et son volume sont réduits.
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"Device for supplying an electric arc welding machine, from three-phase current"
The present invention relates to a device for supplying an electric arc welding station from three-phase current, comprising rectifying elements.
This device is characterized in that it comprises two three-phase transformers each comprising a core with three columns, and the primaries of which are supplied by the three-phase input current, and a magnetic amplifier for adjusting the welding current, comprising three Magnetic cores with three columns each on the secondaries of the transformers feeding the rectifier elements via the magnetic amplifier.
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The appended drawing represents, by way of non-limiting example, an embodiment of the device according to the invention.
Figure 1 is a diagram, and
Figure 2 is an explanatory diagram of operation.
The device shown is used for supplying an electric arc welding machine from three-phase current. This device comprises a first three-phase transformer having a core \ three columns 11,
21, 31 and a second three-phase transformer also having a core with three columns 12, 22 and 32. This device further comprises a magnetic amplifier for adjusting the intensity of the welding current and which comprises three magnetic cores with three columns each. The three columns of the first core are designated by 13, 14 and 15, the three columns of the second core by 23, 24, 25 and those of the third core by 33, 34, 35.
The primary windings of the transformers are as follows: a winding 41 arranged around the core
11, in series with a coil 42 disposed around the core 12; a coil 51 disposed around the core 21 and in series with a coil 52 disposed around the core 22; winding 61 disposed around core 31 and in series with a winding 62 disposed around core 32. The three-phase terminals at the primary sides are designated R, S and T. In the example shown, the primaries of the two transformers are arranged in series for each phase and the three primaries are connected in star.
Terminals A and B are those of the re-magnetization circuit. This circuit includes a winding 111 arranged INAL
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around the core 15 of the magnetic amplifier, a coil 121 disposed around the core 25 and a coil 131 disposed around the core 35. In this example, these three coils are connected in parallel.
-The secondary of the transformers comprises the following windings: a winding 71 has around all of the two cores 11 of the first transformer and 13 of the magnetic amplifier. In the same phase, a coil 72 is arranged around the whole of the core 12 of the second transformer and the core 14 of the magnetic amplifier. The two windings 71, 72 are, in this example, connected in series.
Similarly for the other two phases, there is for the secondaries: a coil 81 arranged around the cores 21 and 23, in series with a coil 82 arranged around the cores 22 and 24; a winding 91 is arranged around all of the cores 31 and 33, in series with a winding 92 arranged around all of the cores 32 and 34.
The secondary terminals are indicated by X, Y and Z and are connected to the output terminals U, V of the device, on the DC side, through six semiconductor valves as is well known. The secondaries therefore supply the rectifier elements here via the magnetic amplifier.
The operation of the device described is as follows:
This device is intended for welding with a refractory electrode. The three-phase supply voltage being supplied at R, S and T, it is a question of obtaining at the output U, V a current of constant intensity. Direct current
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of premagnetization provided in A, H is r16, by a rheostat for example, to obtain in U, V a cost of
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welding well determines and matching? l what it takes to perform a given job.
Curve b in ligure 2 represents the voltage at the terminals U, V as a function of the intensity of the welding current. For each value of
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pre-magnetization current, we will have a similar curve but different, that is to say for which the vertical part of the characteristic is more or less distant from
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the origin. The higher the premanetization current: .ara, the higher the intensity corresponding to the vertical part of the characteristic will be. The welding work is done here at constant intensity, that is to say that we work on the vertical part of the characteristic, therefore at variable potential imposed by the arc itself.
The point c where the curve b reaches the abscissa axis corresponds to the short-circuit current. It can be seen that this short-circuit current is practically equal to the working current.
If, instead of connecting the two secondaries of each phase in series as is the case in the example described, we connected them in parallel, which is easy to imagine, we would have a variant operating under different conditions corresponding to the case of welding with fusible wire driven by a power supply system.
The characteristic would this time conform to. the curve of figure 2. The horizontal part of this characteristic obviously corresponds to a tension half of the maximum tension of the curve b. On the other hand, the horizontal part is notably more extended and it is on this
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horizontal part which the device then works.
This means that the device works at constant voltage, therefore at variable intensity depending on the wire feed speed. It can be seen that in this case too, the short-circuit current is limited but at a value d. This is very important because with this device, at the time of starting, that is to say when the wire comes into contact with the work, the current is perfectly limited, which avoids the drawbacks of the devices. known, in particular with regard to rectifying elements (usually silicon dicdes) which are no longer subjected to destructive overcurrents.
The most suitable short-circuit intensity can be determined for each wire feed speed.
In this variant, as in the example described, it is the magnetic amplifier which determines the short-circuit current.
In the case where the two secondary windings of each phase are in parallel, intermediate taps can be advantageously provided for choosing the voltage applied at X, Y, Z. This adjustment by means of intermediate taps to the secondaries makes it possible to first adjust Appropriate secondary voltage according to job requirements.
A finer adjustment of this voltage can be obtained by providing intermediate taps on the primary windings. The primary windings of the same phase can, as shown in the drawing, be in series or possibly be in parallel. We will naturally have a much finer tuning if they are in series.
In practice it will be advantageous to provide a
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switch allowing the secondary windings of each phase to be connected at will in series or in parallel: the, which will allow, with the same device, to work either with refractory electrode (TIC) or coated electrodes, on the one hand, or with Continuous fuse wire fed from a power system (MIG-MAG), on the other hand.
As regards the premagnetization circuit, instead of having three coils 111, 12) and 131, one could in another variant provide a single winding passing around all of the three columns 15, 25 and 35.
The arrangement in which the secondary winding is common to two cores has certain practical advantages: reduction in copper, better cooling and reduction in winding work. The same advantages in the case of a single pre-magnetization winding around all of the three columns 15, 25, 35.
It will be noted that the device described, as moreover also its mentioned variants, is identical in its three phases and has perfect electrical and geometric symmetry. Its weight and volume are reduced.
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