Appareil d'alimentation d'un circuit de soudure à l'arc en courant alternatif. La présente invention est relative à un appareil d'alimentation d'un circuit de sou dure à l'arc en courant alternatif.
Jusqu'à présent, pour alimenter les cir cuits de soudure à l'arc en courant alternatif, on s'est servi généralement de transforma teurs à forte dispersion donnant une caracté ristique en charge tombante, la force électro motrice du secondaire étant sinusoïdale.
La différence de potentiel à vide au se condaire était en général assez élevée et de l'ordre du 75 à 100 volts, tandis que la diffé rence de potentiel en charge tombait automa tiquement à 25-30 volts à cause des caracté ristiques spéciales de ces transformateurs.
Les transformateurs de soudure de ce genre présentaient un facteur de puissance de 0,25 à 0,35 par suite de l'effet de self induc tion provoquant la chute de tension en charge. Comme le rapport des tensions à vide et en charge était élevé (3 à 4) ainsi que la puis- sauce apparente du transformateur, l'utilisa tion de l'installation était très médiocre, Pour réduire ces inconvénients, on a ima giné notamment d'appliquer aux bornes de l'arc, outre la tension à basse fréquence ha bituelle, une tension à haute fréquence obte nue par exemple par la décharge d'un circuit oscillant. On connaît notamment des appa reils qui comportent un transformateur prin cipal pouvant débiter le courant de soudure, et un transformateur auxiliaire.
Ce dernier engendre un courant à haute fréquence et à haute tension qui est appliqué un très grand nombre de fois pendant la durée d'une alter nance de la tension principale.
Ces appareils offrent plusieurs inconvé nients: ils se dérèglent facilement s'ils res tent longtemps en service, l'isolement de leur circuit à haute fréquence est difficile à assu rer et l'ouvrier est exposé à être sérieusement brûlé par la tension à haute fréquence. La présente invention a pour but de remé dier dans une large mesure aux inconvénients des appareils ordinaires et à ceux des. circuits à haute fréquence.
A cet effet, l'appareil selon l'invention comporte des moyens développant entre l'é lectrode et la pièce à souder une différence de potentiel dont la courbe à vide présente, au début de chaque alternance seulement et pen dant une faible fraction du temps total de celle-ci, une pointe correspondant à la tension nécessaire et suffisante pour produire l'amor çage de l'arc et ensuite, pendant tout le reste de l'alternance, une valeur correspondant à la différence de potentiel nécessaire et suffi sante pour entretenir l'arc supposé amorcé.
Dans le cas où l'appareil comporte au moins un transformateur, dit principal, capa ble de développer à vide une différence de potentiel nécessaire et suffisante pour entre tenir l'arc supposé amorcé, couplé à au moins un transformateur dit auxiliaire, capable de développer à vide une différence de potentiel nécessaire et suffisante pour amorcer l'arc, le transformateur nommé en deuxième lieu est réalisé de façon à produire, pour chaque alternance de la tension principale, une seule pointe de tension, ce transformateur étant en outre couplé avec celui nommé en premier lieu,
avec un déphasage des forces électromo trices tel que la pointe de tension servant à l'amorçage de l'arc se présente au début de l'alternance de la tension nécessaire et suffi sante pour maintenir l'arc supposé amorcé.
Suivant une forme d'exécution avanta geuse, le transformateur dit principal est connecté en série avec le transformateur dit auxiliaire, avec un déphasage tel que les for ces électromotrices s'ajoutent et que la pointe de tension servant à l'amorçage de l'arc se présente au début de l'alternance nécessaire et suffisante pour entretenir l'arc supposé amorcé.
Lorsqu'il s'agit d'alimenter un circuit de soudure à l'arc à partir d'une source de cou rant triphasé, au moyen d'un appareil com portant deux transformateurs dont l'un, dé nommé transformateur principal, est capable de développer à vide dans son secondaire une différence de potentiel nécessaire et suffi sante pour entretenir l'arc supposé amorcé et dont l'autre, dénommé transformateur auxi liaire, est capable de développer à vide dans son secondaire une pointe de tension néces saire et suffisante pour amorcer l'arc;
suivant une forme d'exécution particulière, le pri maire du transformateur auxiliaire est ali menté par la phase à 120 électriques en avance par rapport à la phase qui alimente le primaire du transformateur principal, et les secondaires des deux transformateurs sont connectés en série, de façon que leurs forces électromotrices s'ajoutent.
Suivant une variante, le transformateur principal et le transformateur auxiliaire sont des transformateurs monophasés dont les deux primaires sont raccordés en V aux bor nes du réseau d'alimentation supposé tri phasé.
Suivant une autre variante, utilisée de préférence à la précédente, le transformateur principal est un transformateur triphasé- monophasé dont le primaire est raccordé en V aux bornes du réseau, tandis que le transfor mateur auxiliaire est un transformateur mo nophasé dont le primaire est raccordé aux bornes qui se trouvent aux extrémités du<B>V.</B>
Ce dernier mode de couplage offre l'a vantage d'améliorer l'équilibrage des phases du réseau. En effet, le primaire du transfor mateur auxiliaire forme la troisième phase qui n'existe qu'à l'état virtuel dans le cas or dinaire du branchement en V. Les trois cou rants de ligne peuvent ainsi être dans le rap port 0,8-1-0,8, alors que pour les transfor mateurs triphasés-monophasés ordinaires, on n'atteint que 0,5-1-0,5.
Le dessin annexé représente schématique ment, et à titre d'exemple seulement, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre le schéma d'un appareil qui comporte deux transformateurs monopha sés dont les primaires sont raccordés en V aux bornes d'un réseau d'alimentation triphasé; Les fig. 2, 3 et 4 représentent, sous forme de courbes, la tension engendrée à vide pen- dant une alternance de la source d'alimenta tion, respectivement aux bornes du secondaire du transformateur principal, aux bornes du secondaire du transformateur auxiliaire et entre l'électrode et la pièce à souder; La fi-. 5 montre schématiquement une forme d'exécution du transformateur auxi liaire;
La fig. 6 donne le schéma d'un appareil et qui comporte un transformateur principal, triphasé-monophasé dont le primaire est rac cordé en V aux bornes d'un réseau triphasé, avec un transformateur auxiliaire monophasé dont le primaire est raccordé aux bornes qui se trouvent aux extrémités du V.
Dans ces diverses figures, les mêmes nota tions désignent des éléments identiques. Soient (fig. 1) 1, 2, 3, les trois fils de dis tribution d'un réseau triphasé dans le sens de rotation des phases est<B>1-2,</B> 2-3, 3-1. Le primaire 4a d'un transformateur monophasé 4, dénommé ci-après transformateur auxi liaire. est branché sur la phase<B>1-2)</B> qui est donc à 1\30 électriques en avance sur la phase 2-3. La puissance de ce transforma teur auxiliaire est relativement faible, par exemple de l'ordre de 30 à 40 % de la puis sance du transformateur principal dont il va être question, ces chiffres étant donnés à. titre purement indicatif.
Le primaire 5a. d'un transformateur mo nophasé 5, dénommé ci-après transformateur principal, est branché sur la phase 2-3 qui est donc à 120 électriques en retard sur la phase 1-2. Les primaires des deux transfor mateurs sont donc raccordés en V. Le trans formateur principal 5 est un transformateur ordinaire pour la, soudure à l'arc, mais il est construit de façon à ne développer à vide que la tension nécessaire et suffisante à l'entretien de l'arc. A vide, la tension résultante des deux transformateurs est, par exemple, de 45 à, 55 volts. La tension d'amorçage peut valoir, par exemple, de 2 à 2,5 fois la force électro motrice lue au voltmètre.
Ce transformateur 5 est, comme tous les transformateurs ordinaires de soudure, un transformateur à caractéristique en charge tombante. La différence de potentiel que les deux transformateurs maintiennent en charge aux bornes de l'arc est d'environ 25 volts.
La courbe représentant la différence de potentiel engendrée à vide dans le secondaire 5b est, par exemple, du genre de celle repré sentée en 10 à la fig. 2. Cette courbe doit se rapprocher autant que possible d'une sinu soïde.
Le transformateur auxiliaire 4 est un transformateur ordinaire à deux noyaux et à deux culasses (fig. 5), dont le noyau 12 du secondaire est construit de façon à être rapi dement saturé sous l'influence du flux émis par le primaire. A cet effet, ce noyau est, par exemple, réalisé -en un métal magnétique à haute perméabilité tel que le permalloy. On réalise de cette façon la transformation de l'onde primaire sinusoïdale en une onde se condaire de forme pointue.
On peut également réaliser le transforma teur auxiliaire de toute autre manière connue permettant d'obtenir la saturation d'un des noyaux.
La courbe représentant la différence de potentiel engendrée à vide dans le secondaire du transformateur auxiliaire est, par exemple, du genre de la courbe 22 de la fig. 3.
L'enroulement secondaire 5b du transfor mateur principal est connecté en série avec l'enroulement secondaire 4b du transforma teur auxiliaire dans le circuit de soudure com prenant l'électrode 8 et la pièce à souder 9 (fig. 1). Cette connexion est faite de façon que les forces électromotrices engendrées s'ajou tent. L'enroulement secondaire 4b doit évi demment être réalisé de façon à pouvoir être traversé sans inconvénient par le courant de soudure. Ce dernier peut être réglé par un or gane de réglage quelconque, par exemple par une bobine de self-induction 23 munie de prises 24 au contact desquelles on peut ame ner la fiche 25.
Grâce au fait que le transformateur auxi liaire est alimenté par la phase à 120' élec trique en avance sur la phase qui alimente le transformateur principal, on obtient une courbe de tension à vide du genre de celle re- présentée par la courbe 14 de la fig. 4, qui montre que la pointe de tension se produit au début de l'alternance. Cette courbe est un agrandissement d'un enregistrement par os cillographe.
Il est à remarquer que du fait du déphasage et de la différence des facteurs de forme des courbes des fig. 2 et 3, les ten sions secondaires des deux transformateurs ne s'ajoutent pas arithmétiquement et que celles- ci doivent se trouver dans un certain rapport, afin de donner comme onde résultante une courbe telle que 14.
En pratique, on a avantage à employer comme transformateur principal un transfor mateur triphasé-monophasé dont l'enroule ment primaire est raccordé en V aux bornes du réseau et comme transformateur auxi liaire un transformateur monophasé dont le primaire est raccordé aux extrémités du V.
Un appareil de ce genre est représenté à la fig. 6. Les phases 1-2 et 2-3 alimentent le primaire en V 5'a du transformateur prin cipal 5'. La phase 3-1 alimente le primaire 4a du transformateur auxiliaire 4. Les deux primaires sont donc raccordés en triangle au réseau. Les secondaires 5'b et 4b restent con nectés en série dans le circuit de soudure et de telle sorte que leurs forces électromotrices s'ajoutent. On réalise de cette façon une meilleure répartition des charges sur les trois phases du réseau par rapport aux trausfor- mateurs d'alimentation triphasé-monophasé ordinaires pour lesquels les courants dans les trois phases sont dans le rapport 0,5-1-0,5.
Outre la facilité d'amorcer l'arc et de le maintenir stable, même à basse tension, l'ap pareil décrit donne lieu à une grande écono mie sur la puissance installée, par rapport aux transformateurs de soudure ordinaires, et il améliore considérablement le facteur de puissance de l'installation.
. Il n'est d'ailleurs pas indispensable d'em ployer le mode de couplage qui vient d'être décrit. Par exemple, les secondaires du trans formateur principal et du transformateur auxiliaire pourraient être connectés en paral lèle au lieu de l'être en série, sous réserve de réduire ou de supprimer les courants d'échange entre les deux transformateurs.
Le couplage des secondaires pourrait aussi se faire par un des moyens connus et en usage dans la technique des courants alternatifs, par exemple inductivement.
Enfin, remarquons également que l'appa reil décrit pourrait être alimenté en partant d'un autre courant alternatif que du courant triphasé à condition que le déphasage entre le courant d'alimentation du transformateur auxiliaire et celui du transformateur princi pal, soit tel que la pointe de tension engen drée dans le secondaire du transformateur auxiliaire se produise au début de l'alter nance engendrée dans le secondaire du trans formateur principal.