Convertisseur pour courants alternatifs. La présente invention se rapporte à un appareil à réglage interne de la. puissance disponible pour la transformation équilibrée clé courants alternatifs monophasés ou poly phasés en courants alternatifs d'un nombre quelconque de phases et destinés séparément à l'alimentation d'appareils monophasés, arc devant fonctionner de préférence à puis sance constante.
La puissance dépensée pour l'alimentation des différents arcs est répartie d'une faon éale sur les différentes phases primaires quel que soit le régime de fonctionnement du transformateur.
Dans le brevet suisse Nc 1,32703, du même inventeur, il est décrit un convertisseur de phase permettant la, transformation équilibrée des courants alternatifs polyphasés en cou rant monophasé, pour .les applications ther miques de l'électricité en général, et les ap plications de l'arc en particulier, avec un fonctionnement à puissance constante dans le circuit secondaire monophasé.
La constance de la puissance dans le cir cuit secondaire était obtenue dans ce conver tisseur par la séparation des deux enroule irients, primaire et secondaire, respectivement polyphasé et monophasé, montés sur une car cassé circulaire en tôles feuilletées, à. l'in térieur de laquelle tourne un rotor portant un enroulement amortisseur équilibrant la charge sur les phases de l'enroulement pri maire.
Le convertisseur objet de la présente in vention est d'une construction beaucoup plus simple que la machine susmentionnée.
Ce convertisseur est caractérisé en ce que les enroulements primaires et secondaires sont bobinés sur des circuits magnétiques de réluctances différentes, .le rapport entre ces réluctances variant avec l'intensité du cou rant secondaire dans le but que la puissance du secondaire reste pratiquement constante, pour des conditions de travail données, quelle que soit la valeur de l'intensité de ce cou rant secondaire. Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple, quelques formes .d'exécution d'un conver tisseur de phases selon l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'un convertisseur conforme à l'invention alimen tant un appareil de soudure à l'arc; La fig. 2 est une coupe -d'un .convertisseur à deux pôles; La fig. 3 montre schématiquement la dis position des spires des enroulements; La fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV .de la fig. 2; La fi-. 5 montre un diagramme d'un con vertisseur ordinaire; ,La fig. 6 montre le diagramme d'un con vertisseur conforme à l'invention;
La fig. 7 montre schématiquement une autre disposition de l'invention; La fig. 8 montre la disposition des spires de l'un .clés enroulements; La, fig. 9 est une courbe de variation de force électrofnotrice; La fig. 10 montre une variante du conver tisseur; La fig. 11 est une vue d'une autre va riante; La fig. 12 montre une dernière variante. La fig. 1 montre un convertisseur con forme à l'invention alimentant un appareil de soudure à l'arc 1.
Les enroulements tri. phasés. primaires du convertisseur sont indi qués en 2, l'enroulement monophasé en 3 et le rotor en 4. Le rotor 4 porte indépendam ment d'un enroulement amortisseur 50, un autre enroulement 51 excité par l'intermé diaire des bagues et frotteurs 5 et 6, par un courant continu provenant d'une source quel conque 7.
La fig. 2 représente une coupe du conver tisseur bobiné à deux pâles, comportant une carcasse 8 munie des encoches 9 destinées à porter -les deux enroulements 2 et 3 de la fig. 1. Le rotor 4 est du type à pôles sail lants et comporte un emortissëur en cage d'é cureuil 10 et un enroulement excitateur à courant continu 11. Il est à remarquer qu'une partie seulement des encoches 9 a été repré sentée sur la fig. 2. L'utilisation partielle du flux primaire dans l'enroulement secondaire en charge est basée sur une différence de section des spires primaires et secondaires, ainsi qu'il est indi qué sur la fig. 3.
Le cadre secondaire 12 faisant partie de l'enroulement secondaire 3 de la fig. 2, avec ses prises 14, enveloppe uniquement la section de fer du rotor 4 tan dis que le cadre 13 faisant partie de l'en roulement primaire 2, avec ses prises 15 en veloppe la section de fer du rotor 4, et une section d'air environnant.
Ira fig. 4 est une coupe du convertisseur suivant la ligne IV-IV de la fig. 2. Sur la. fig. 4, on distingue la différence -de longueur et, par conséquent, de section des enroule ments 2, et 3. Cette différence peut égale ment être répartie d'une façon égale de chaque côté de la carcasse 8.
La réluctance du circuit magnétique di, l'enroulement secondaire 3 est uniquement. due au fer et à l'entrefer du convertisseur, tandis que la réluctance de l'enroulement primaire 2 comprend également la. réluctance de la section d'air embrassé. A vide, la ten sion d'alimentation primaire, constante, en gendre un flux primaire tournant et constant, dont le circuit magnétique comprend le cir cuit 17 -dans l'air et le circuit 16 dans le fer. Le rapport des réluctances de ces deux circuits est très grand, le fer du convertisseur n'étant pas saturé et la plus grande partie du flux primaire passe ainsi dans l'enrou lement secondaire 3'.
Lorsque le circuit secondaire 3 est fermé par l'arc 1 de la fig. 1, le courant secondaire qui prend naissance tend à s'opposer au pas sage du flux primaire suivant le chemin 16. Cet effet équivaut, physiquement, à une aug mentation de réluctance du chemin magné tique 16, c'est-à-dire à une diminution des rapports des réluctances des chemins 17 et 16, et à une diminution du flux utile primaire traversant le secondaire du convertisseur.
Dans le diagramme général des convertis seurs représenté par la fig. 5, 20 désigne Ta force électromotrice secondaire en charge, 21 la direction du courant secondaire i, 22 la chute de tension ohmique <I>Ri,</I> 23 la chute de tension réactive co Li et 24 la force électro motrice à vide. ;
Si l'on applique ce .diagramme au convertisseur de la fig. 4, on obtient le diagramme représenté en fig. 6, en remar quant que l'angle de déphasage entre la tension et le courant est nul dans l'arc et la chute de tension ohmique 2-2 négligeable par rapport à la chute de tension réactive 23 due en grande partie au flux empruntant le chemin magnétique 17 de la fig. 4.
Le courant secondaire est représenté, à une constante près, par la ligne 23 et la ca ractéristique de variation de ce courant en fonction de la force électromotrice en charge est ainsi donnée par le cercle 25 de la fig. 6, montrant que pour des valeurs de la tension d'amorçage 24, comprises entre deux et trois fois la tension en charge 20 aux bornes de l'arc, la puissance peut être considéré comme pratiquement constante dans l'arc.
La fig. 7 représente le schéma d'une autre disposition de l'invention, utilisant le prin cipe des auto-convertisseurs. Les enroule ments primaires triphasés sont indiqués par la référence 26, une dérivation 27 est prise sur une phase 28 de 26 pour l'alimentation de l'appareil de soudure 1. Le rotor 4 est du même type que celui de la fig. 1.
Plusieurs dérivations sur les différentes phases peuvent également être prises, dans le cas d'alimentation de plusieurs appareils à arc.
La fig. 8 représente la disposition des spires de l'enroulement de la phase 28 de la fig. 7. le cadre 30 correspondant aux spires 27 et le cadre 29 aux autres spires de la phase 2,8. , Il est bien évident que les cadres 29 et 30 de la fig. 8 ainsi que les cadres 12 et 13 de la fig. 3 peuvent comporter un nombre de spires quelconque pour permettre l'obten. tion de la 'tension secondaire désirée.
La partie des cadres se trouvant dans l'air est représentée sur les figures avec une forme rectangulaire, mais l'invention n'est pas limi tée à cette disposition particulière. Les deux autres phases de l'enroulement triphasé 26 peuvent être bobinées soit à lon gues spires analogues à 29, soit à courtes spires analogues à 30.
La soudure à l'arc nécessite pour faciliter le travail de l'opérateur un amorçage facile de l'arc, qui ne peut être obtenu en courant alternatif que par une courbe de force électro motrice analogue à .celle représentée sur la fig. 9, où les changements de polarité soat très brusques.
L'utilisation partielle du flux primaire aide à l'obtention de cette courbe de force électromotrice. Cette obtention peut encore être favorisée par un bobinage des enroule ments en utilisant une encoche par pôle et par phase. La présente invention n'est d'ail leurs pas limitée à ce cas .spécial et il est évident que l'on peut employer un nombre et une forme quelconque d'encoches par pôle et par phase, ainsi que toute disposition des en roulements dans les encoches et une forme quelconque des têtes des bobines.
Le rotor 4 du convertisseur spécial des fig. 1 et 7 peut être soit .du type à pôles sail lants représenté sur la fig. 2 soit du type cy- lindTique analogue à celui des moteurs asyn chrones ordinaires. Il porte à sa périphérie un système conducteur 50 à grande conducti bilité, constitué par un enroulement en court- circuit, une cage d'écureuil, ou cylindre de cuivre.
Le rotor 4 peut également porter un enroulement excité par un courant continu, pour permettre l'élévation du facteur .de puis sance du transformateur. La longueur du rotor 4 peut être égale soit à la longueur des spires secondaires 3, soit à la longueur des spires primaires 2. D'après la fig. 4, le rotor 4 est indiqué égal à la longueur de la car casse 8.
Pour ila fusion d'électrodes de .différents diamètres, la soudure à l'arc nécessite des courants et, par suite, des puissances secon daires variables. Dans ce but, sont indiqués ci-après quelques @dispositif5 qui sont tous basés sur une variation de l'utilisation par tielle du flux primaire en charge Un premier dispositif est obtenu avec le convertisseur de la fig. 4, par exemple, en faisant varier l'induction primaire, par varia tion du nombre de spires primaires. Le nom bre de spires secondaires peut également être rendu variable pour conserver un Tapport de transformation constant.
La fig. 10 représente une vue schématique d'un convertisseur comportant des enroule ments triphasés 2 également répartis des deux côtés de la carcasse 8, un enroulement monophasé 3 et un rotor 4. Le réglage de la valeur de la puissance secondaire disponible est obtenu en déplaçant, par un système mé canique convenable, suivant l'axe de la ma chine, les deux groupes de couronnes concen triques de tôles feuilletées 34 et 35, 36 et 37. Dans le cas où le rotor aurait la longueur des spires primaires, les couronnes 35 et 37 serviraient seules au réglage.
La fig. Il est une vue schématique d'un convertisseur avec un réglage paT une cou ronne 38 en tôles feuilletées venant glisser sur la partie extérieure de la carcasse 8; le diamètre intérieur de la couronne 38 étant le même que le -diamètre extérieur de 8.
Pour le démarrage du rotor du conver tisseur, la disposition de la présente invention est directement utilisable. En effet, si l'ou considère la fig. 4, le circuit magnétique 17 -de fuite augmente la self-induction du pri maire et, par suite, le rotor démarre comme un moteur ordinaire à cage d'écureuil branché sur un autoconvertisseur.
Afin d'augmenter le couple au démarrage, les noyaux 34 et 3,6. de la fig. 10 peuvent être munis d'une cage d'écureuil résis tante, et pour le démarrage, il suffira d'avoir les noyaux 34 et<B>N</B> respectivement en regard des carcasses 35 et 37.
Il est à noter que le convertisseur con forme à l'invention peut ainsi être employé comme moteur d'induction.
En définitive, la disposition la plus inté ressante de' l'invention est donnée par la fig. 12 où l'enroulement primaire 3 est bo biné sur deux stators 8 et 40 et où l'enroule- ment secondaire 2 est bobiné sur le stator 8 seulement.
La machine comporte -deux rotors, l'un 4 à cage ,d'écureuil peu résistante, fixe sur l'arbre, et l'autre 42 à cage d'écureuil résis tante, pouvant se déplacer suivant l'axe de la machine.
On peut également supprimer la cage d'écureuil du rotor 42 tout en restant dans l'esprit de l'invention.
-Il est bien évident que la présente inven tion pourrait comporter un ou plusieurs des dispositifs décrits précédemment ou en géné ral tout dispositif permettant de faire varier le rapport de réluctance des circuits magné tiques 16 et 17 de la fig. 4.
Les dispositifs précédents, quoique décrits pour le cas d'un convertisseur triphasé-mono- phasé à deux pâles peuvent être appliqués à -des transformateurs à courant polyphasés à un nombre quelconque de pôles et donnant plusieurs courants secondaires utilisés pour plusieurs arcs.
La présente invention s'étend également à la transformation d'un courant monophasé, soit en courant monophasé, soit en courants polyphasés à puissance pratiquement cons tante, ainsi que la disposition spéciale d'un convertisseur dont le rotor porterait les en roulements primaires et secondaires et le sta tor l'amortisseur.