Brevet FR2025170A1 — publié le 19700904

L'invention concerne un appareil de soudage électrique à l'arc qui comprend une source de courant munie d un transformateur relié à un redresseur principal de manière à fournir une tension de soudage qui soit pratiquement indépendante du courant de soudage dans une gamme de conditions de fonctionnement. Les appareils de soudage antérieurs de ce type comprend nent des éléments redresseurs usuels non réglés et on obtient la compensation des perturbations de la tension de soudage et du courant tiré du redresseur en réglant le transformateur ou à l'aide d'une bobine d'arrêt supplémentaire branchée entre le transformateur et le redresseur. Selon un procédé connu de réglage de ce genre, un transducteur est branché entre le transformateur et le redresseur et est commandé par des enroulements de prémagnétisation qui détectent des valeurs correspondant au courant de soudage et à la tension de soudage.L'un des enroulements de prémagnétisation, celui qui sert à détecter le courant, est branché dirêctement dans le circuit de sortie du redresseur et un autre enroulement de prémagnétisation servant à détecter la tension est branché par l'intermédiaire d'un circuit de commande qui réagit à des var#iations de tension dans le circuit de soudage. Cette disposition comporte plusieurs inconvénients, parmi lesquels le fait que le courant de soudage tiré du redresseur est perturbé et rend le processus de soudage irrégulier, avec apparition de crépitements et d'autres réactions indésirables. Pour surmonter les inconvénients, on a essayé de placer plut8t sur le transformateur le circuit réagissant au courant de soudage, le transformateur étant muni d'un enroulement supplémentaire qui sert à fournir des impulsions à un transducteur branché entre le transformateur et le redresseur principal, par l'intermédiaire d'un redresseur auxiliaire et d'un thyristor. Toutefois, cela comporte d'autres inconvénients, particulièrement dans le cas où une source triphasée alimente l'appareil, car le courant est détecté sur une seule phase. En outre, les transducteurs nécessitent beaucoup de place et des énergies relativement grandes pour leur réglage. Selon l'invention, on résout ces problèmes de façon avantageuse au moyen d'un redresseur principal composé de thyris tors de puissance conçus pour être commandés par un dispositif électronique de commande qui détecte les variations de la tension de soudage et du courant de soudage du c8té de la sortie du redresseur principal. La disposition selon l'invention entrasse une correction automatique rapide et stre des fluctuations du courant ou de la tension de soudage sans nuire au résultat du processus de soudage. D'autre part, l'appareil nécessite peu de place et l'énergie de commande est maintenue à un minimum. L'appareil de soudage selon l'invention peut s'appliquer à la plupart des procédés usuels de soudage à l'arc et le réglage de la courbe de soudage est extremement simple. Au moyen d'un circuit supplémentaire comprenant un transformateur supplémentaire et un redresseur supplémentaire reliés au c8té de sortie du redresseur principal, il devient possible dé souder avec des électrodes extrêmement minces sur des tales extremement minces ou pièces similaires. On décrira l'invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 montre une phase de l'appareil de soudage i l'arc de l'invention, sous une forme conçue pour Qtre reliée à un réseau alternatif triphasé; la figure 2 est un schéma de cabrage de l'un-des circuits d'impulsion du dispositif de commande, et la figure 3 est un graphique de la courbe de soudage. La figure 1. montre schématiquement une phase de l'appareil de soudage à l'arc destiné à titre relié à un réseau triphasé d'alimentation; la référence 1 désigne un commutateur qui possède trois positions, une position neutre et deux positions de fonctionnement et qui permet de changer la succession des phases comme l'indiquent les conducteurs 2. Au commutateur l est relié un commutateur 3 assurant la liaison avec différentes bornes du primaire du transformateur principal 4 dont le secondaire est relié à un redresseur principal comprena#nt deux thyristors 5 et 6 qui possèdent chacun des bornes 7 et 8 placéess respectivement sur la cathode et sur la porte.Le transformateur est relié au point de jonction des thyristors dont chacun est protégé contre les états transitoires de tension par un circuit résistance-capacité 9 qui lui est relié en parallèle. A la sortie du redresseur principal est reliée une bobine d'arrêt comportant plusieurs prises qui permettent d'adopter différentes conditions de soudage. Chacun des thyristors 5, 6 est commandé, par l'intermédiaire d'un fil blindé 11, par un groupe de commande 12 qui comprend un amplificateur 13 destiné à amplifier des impulsions établies par des fluctuations de tension dans le circuit de sortie du redresseur principal, que l'on appellera le circuit de soudage.Un autre am- plificateur 14 prévue dans le groupe de commande 12 engendre des impulsions de tension en fonction des flactuations du courant dans le circuit de soudage, ces fluctuations étant détectées au moyen d'un transformateur d'intensité 15. Les amplificateurs 13 et 14 sont reliés à un étage intermédiaire 16 en vue d'une nouvelle amplification et d'une adaptation du signal de sortie à six circuits d'impulsion 17 qui font aussi partie du groupe de commande et dont un seul est représenté sur la figure. Chacun des circuits d'impulsion est relié à l'un des thyristors 5, 6 par l'intermédiaire du fil blindé 11. La variation de la courbe de soudage est assuré par une résistance réglable extérieure et pour ajuster à la valeur désirée la tension de soudage, on a prévu une autre résistance réglable 19. Les résistances 18 et 19 sont effectivement reliées à un étage intermédiaire 16. Pour augmenter la stabilité de l'arc dans le soudage à courant faible, on a prévu un circuit supplémentaire comprenant un transformateur supplémentaire 20 auquel est relié un redresseur supplémentaire 21. Du courant est fourni au circuit supplémentaire par une connexion qui part d'un point situé entre le commutateur 1 et le commutateur 3. Dans la liaison est inséré un interrupteur 22 qui est commandé par un relais obéissant à un micro-interrupteur prévu dans un pistolet de soudage non représenté. Le relais sert aussi, lors de la mise en route d'un processus de soudage, à actionner des contacts servant à débloquer le groupe de commande et à fermer les contacts servant à mettre en marche un dispositif d'amenée de fil, non représenté. La sortie du circuit supplémentaire est reliée à la prise de minimum du circuit de soudage par l'intermédiaire d'une résistance chutrice 23 et fournit une tension continue notablement supérieure à celle que fournit le redresseur principal. La figure 2 montre plus en détail un circuit d-'impulsion 17 qui comprend un oscillateur 24 de type en lui-meme connu servant à fournir des impulsions de commande à un thyristor auxiliaire 25 par l'intermédiaire d'un amplificateur 26. L'oscillateur 24 est commandé par des impulsions venant de 1'étage intermédiaire 16 et quand le thyristor auxiliaire 25 s'allume, des impulsions d'allumage sont transmises au thyristor de puissance 5. Les impulsions d'allumage sont engendrées par des demi-alternances provenant du transformateur 27 qui excite le circuit d'impulsion et à l'un des secondaires duquel est relié le thyristor auxiliaire 25 les demi-alternances étant transmises par le thyristor auxiliaire 25 lors de l'allumage de celui-ci.Pendant le blocage du groupe de commande mentionné plus haut, les contacts 28 et 29 sont reliés entre eux. Après la fermeture du commutateur 1, on met en marche le redresseur en exerçant une pression sur le micro-interrupteur du pistolet de soudage (non représenté) et le redresseur fonctionne alors sans charge. On ajuste les diverses gammes de tension au moyen du commutateur 3 et pour le soudage de diffé- rentes épaisseurs de tôle on utilise différentes prises négatives sur la bobine d'arrêt 10. On ajuste la tension de sortie à l'aide de la résistance 18 et la pente de la courbe de tension à l'aide de la résistance 19 de façon que la caractéristi- que de réglage s'ajuste en fonction de la tension d'arc, aussi bien lors du soudage dans l'air qu'en atmosphère de gaz inerte. A l'aide-des résistances, il est donc possible de déplacer vers des tensions plus élevées ou plus basses la courbe de soudage représentée par la courbe a de la figure 3. Il est possible aussi de modifier la pente de la portion à variation constante de la courbe. Lorsqu'on augmente la tension de sortie, on obtient un courant de sortie croissant jusqu'à une certaine valeur pour laquelle la limitation de courant entre en action et abaisse la tension de sortie comme l'indique la courbe a sur la figure 3. Lorsqu'on met en marche le redresseur, le groupe de commande se débloque et les thyristors sont commandés jusqu'à leur sortie normale avec une légère oscillation de retour qui entrain un allumage immédiat et obligatoire de l'arc. L'oscillation de retour mentionnée est obtenue au moyen d'un circuit supplémentaire de charge prévu dans le groupe de commande et conçu pour permettre la mise en route du processus sans oscillation de la tension de sortie. La figure 3 montre aussi la courbe b qui est la courbe courant-tension du redresseur supplémentaire 21 et de la résistance 23. Ce circuit supplémentaire donne un courant de base relativement faible qui est particulièrement utile dans le soudage de matière mince. Le courant de base fourni est déterminé par la tension de sortie du redresseur principal et sa courbe courant-tension qui est conforme à la courbe a. REVENDIQ & ONS 1) Appareil de soudage électrique à l'arc comprenant une source de courant munie d'un transformateur relié à un redresseur principal de manière à fournir une tension de soudage qui soit pratiquement indépendante du courant de soudage dans la gamme de fonctionnement, appareil caractérisé par le fait que le redresseur principal est composé de thyristors de puissance conçus pour être commandés par un dispositif électronique de commande qui réagit aux fluctuations de la tension de soudage et du courant de soudage du c8té de la sortie du redresseur principal. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le groupe électronique de commande comprend plusieurs circuits d'impulsion dont le noibre correspond à celui des thyristors de puissance et qui servent à fournir des impulsions de commande aux thyristors de puissance, ces circuits d'impulsion étant reliés par l'intériédiaire d'un étage intermédiaire à des groupes de détection et d'amplification servant à traiter les signaux qui-proviennent du côté de sortie du redresseur principal. 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque circuit d'impulsion comprend un oscillateur commandé par l'étage interiédiaire et relié à la porte d'un thyristor auxiliaire par l'intermédiaire d'un amplificateur, le thyristor auxiliaire étant conçu pour fournir des impulsions d'allumage au thyristo#r de puissance. 4) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un circuit supplémentaire comprenant un redresseur supplémentaire dont la sortie est reliée à la sortie du redresseur principal par l'intermédiaire d'une résistance chutriçe. 5) Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le redresseur principal servant à redresser le courant alternatif triphasé comprend six thyristors de puissance reliés en pont, dont chacun est commandé par l'un des circuits d'impulsion du groupe de commande.