Brevet FR2123067A1 — publié le 19720908

La présente invention concerne des générateurs de courant redressé intense destinés notamment à l'alimentation des machines à souder par résistance. L'utilisation de courants sensiblement continus pour l'alimentation de machines à souder par résistance présente de sérieux avantages par rapport à l'utilisation de courants alternatifs. La chute de tension réactive due au courant alternatif disparart ; il devient possible de diminuer considéra- blement la tension aux bornes du col de cygne de la soudeuse, en conservant une intensité du courant continu égale à la valeur efficace de celle du courant alternatif. La puissance absorbée sur le réseau s?en trouve réduite d'autant. Le facteur de puissance est considérablement amélioré ; il est celui du type de redresseur utilisé. Les perturbations sur le réseau de distribution sont diminuées car les trois phases du réseau triphasé sont équilibrées. L'introduction de masses magnétiques dans le col de cygne est sans effet sur sa réactance, donc sur la valeur de l'intensité du courant. On connatt déJà des générateurs de courant redressé intense dans lesquels des éléments redresseurs, constitués de diodes semi-conductrices, sont montés dans les circuits secondaires d'un transformateur. En raison de connexions relativement longues entre le secondaire et les redresseurs, les circuits présentent des impédances importantes. De plus, les diodes ne permettant pas chacune le passage d'un courant très intense, les éléments redresseurs sont constitués de plusieurs dizaines de diodes montées en parallèle. Les connexions étant relativement longues, leurs impédances sont souvent différentes suivant les diodes, ce qui peut entratner des surchages pour certaines d'entre elles. Enfin, les dispositifs connus sont relativement encombrants. La présente invention remédie à ces inconvénients en permettant de réaliser uné construction compacte et équilibrée. Un générateur de courant redressé comprenant au moins un transformateur, lequel comporte au moins un enroulement primaire alimenté en courant alternatif et au moins un enroulement secondaire débitant sur un circuit d'utilisation par l'inter- médiaire d'au moins un redresseur, est, selon l'invention, caractérisé en ce que ledit redresseur est inséré dans une coupure de l'enroulement secondaire. Le nombre de spires de celui-ci peut être quelconque et ces spires peuvent être réalisées avec des conducteurs divers. L'invention stapplique particulièrement aux générateurs de courant intense dans lesquels les spires sont découpées dans des plaques ou formées de plaques convenablement conformées, chacun des secondaires pouvant être réduit à une spire unique ou à plusieurs spires en parallèle. Dans ce cas, un avantage important de l'invention est de permettre d'insérer le redresseur dans une coupure de spire distincte de celle qui constitue la sortie de l'enrou- lement secondaire et, de préférence, à l'opposé de cette sortie. Ainsi, dans un transformateur dont le circuit magnétique est un cadre à une ou plusieurs fenêtres, les éléments redresseurs peuvent astre situés sur une face de ce cadre, tandis que les sorties sont placées sur l'autre face de celui-ci. Il est possible, à l'aide d'un seul redresseur ou groupe de diodes en parallèle, de redresser une seule des alternances engendrées dans une spire ou groupe de spires. Il est aussi possible de partager en deux parties, de préférence égales, chaque enroulement secondaire et de disposer, en sens opposés, des éléments redresseurs dans une coupure de chacune de- ces deux parties, de façon à redresser les deux alternances de courant induit dans le secondaire. La pluralité des diodes constituant un élément redresseur peut être portée, par fixation d'une de ses électrodes, par un support conducteur massif en liaison conductrice avec l'ektrémité d'une portion de spire du secondaire, tandis que l'autre électrode de chacune de ces diodes est reliée, par l'intermédiaire d'un conducteur dont l'impédance est ajustable, à un second support, parallèle au premier et proche de celui-ci, qui est en liaison conductrice avec la portion de spire secondaire prolongeant la précédente. Le conducteur de liaison étant très court, l'impé-dance minimale est obtenue. Cependant, il est possible d'ajuster l'impédance individuelle de ces différents conducteurs de façon que toutes les diodes soient également chargées. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'invention, les deux supports sont des plaques allongées orthogonales dont l'une comporte au moins une fente longitudinale dans laquelle l'autre est engagée. De préférence dans ce cas, les diodes sont portées par la plaque pourvue de la fente, au bord de celle-ci, et la plaque engagée dans cette fente dépassant la plaque fendue approximativement de la hauteur d'une diode, la connexion est réalisée entre le bord parallèle à la fente de cette seconde plaque et le sommet de ltélectrode centrale de ces diodes. Les dessins annexés montrent comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 et 2 sont des schémas de montage de générateurs conformes à l'invention. La figure 3 est un schéma partiel connu équivalant à celui que montre la figure 2. La figure 4 illustre en perspective un exemple de réalisation d'un élément de transformateur. Les figures 5 et 6 sont des élévations schématiques de transformateurs triphasés. Les figures 7, 8 et 9 sont trois vues orthogonales avec coupes et arrachements d'une réalisation pratique de générateur de courant triphasé. Le générateur montré sur la figure 1 comprend, sur un circuit magnétique fermé comportant trois colonnes lA, 13 et 1C, trois enroulements primaires (non représentés) correspondant aux trois phases d'un courant triphasé d'alimentation et trois enroulements secondaires 2A, 2B, 2C schématisés par une seule spire. Chacune de ces spires est interrompue et la coupure est shuntée par un redresseur respectivement 3A, 3B et 3C Les extrémités correspondantes des trois spires secondaires sont réunies en une même barrie de sortie, respectivement 4 pour la barre positive et 5 pour la barre négative, lesquelles, dans l'exemple de réalisation représenté, sont reliées au Col de cygne 6 et à la table 7 d'un poste de soudure 8. Dans chacun des secondaires, seuls les courants induits qui correspondent au sens de passage des redresseurs parviennent au poste de soudure ; les courants de sens opposé sont arrêtés par ces redresseurs. On remarquera que chacun des éléments de ce montage triphasé constitue un montage monophasé auquel l'invention s'applique également, ou bien encore les trois phases du courant peuvent être montées sur trois transformateurs monophasés de ce genre. Dans la réalisation représentée, les trois colonnes 1A, 13 et 1C peuvent faire partie du mme circuit magnétique en forme de cadre à deux fenêtres et les trois redresseurs 3A, 3B et 3C se trouvent placés sur l'une des faces de ce cadre et les sorties 4 et 5 sur l'autre. Dans la réalisation montrée par la figure 2, chaque secondaire est partagé en deux moitiés, en l'espèce en deux spires 2A1, 2A2, 2B1, 2B2, 2C1, 2C2. Chacune de ces moitiés est interrompue et reçoit un redresseur 3A1, 3A2, 331, 3B2, 3Ct, 3C2. Dans ce cas, les deux extrémités de chacun des enroulements secondaires sont reliées à la barre collectrice 5, tandis que les points milieu a, b, c sont reliés à la barre collectrice 4. Ce montage est électriquement équivalent au montage classique illustré sur la figure 3, dans lequel les sorties de redresseurs 91 et 92 sont directement reliées à une barre collectrice positive 5, tandis que les points milieu, tels que a, sont reliés à une barre collectrice négative 4, ceci étant vrai tant pour un transformateur monophasé que pour un transformateur triphasé. Dans le cas de la figure 2 également, les redresseurs se situent d'un côté du circuit magnétique et les barres collectrices de l'autre. L'invention s'applique également aux autotransformateurs ou montages électriques équivalents, dans lesquels le secondaire est constitué par le prolongement, vers l'une de ses extrémités, de ltenroulement primaire. Dans ce casj une ou plusieurs spires du secondaire sont interrompues et la coupure shuntée par un redresseur. Un exemple schématique de réalisation dtun générateur selon l'invention est montré par la figure 4. Sur un élément de circuit magnétique 1 est enroulé le primaire 2 formé de spires relativement nombreuses. Le secondaire est formé de deux brides conductrices 10 et 11 dont les ailes 10a et lia peuvent servir de support au redresseur 12 schématiquement représenté, tandis que les ailes lOb et iîb constituent les sorties du montage. L'invention permet, dans le cas du courant triphasé, en utilisant des circuits magnétiques 13 en forme de cadre à double fenêtre, de placer les groupes d'enroulements primaires et secondaires 14A, 143, 14C sur les branches de ce cadre, de telle manière que seules les régions hachurées sur le dessin reçoivent, d'un côté, les dispositifs redresseurs et, de l'autre, les connexions de sortie, ce qui diminue considérablement la longueur des connexions et, par conséquent, réduit l'impédance de celles-ci et l'encombrement de l'ensemble. A cette fin, les fenêtres 15 des cadres formant circuit magnétique ont une hauteur supérieure à deux fois celle des bobines 14A, 14B, 14C, de façon que deux bobines puissent être superposées dans la même fenêtre, tandis que la largeur des fenêtres est égale à l'épaisseur des enroulements mesurée dans le sens radial. Dans l'exemple de réalisation pratique montré sur les figures 7, 8 et 9, le transformateur a la disposition montrée sur la figure 5. Chacun des ensembles primaire-secondaire 14A, 14B et 14C comprend trois galettes 16, 17, i8 de bobinage primaire, entre lesquelles sont intercalés deux enroulements secondaires 19 et 20 formés chaeun d'unespire unique, ces spires étant montées électriquement en parallèle. Chaque spire 19 ou 20 est constituée par deux plaques découpées, respectivement 21 et 22, que séparent les intervalles 23 et 24, lesquels peuvent être garnis de cales isolantes. La plaque 21 est en forme d'équerre celle comporte une longue branche 21a dont la longueur est supérieure à l'épaisseur du circuit magnétique 13 et une courte branche 21b dont la longueur correspond à la moitié de-la largeur d'une des colonnes 1A, 13 ou 7C, La plaque 22, dé son cActé, est en forme de U dont la base 22a correspond en longueur a l'épaisseur du circuit magnétique 13,-tandis que la branche 22b correspond à.la largeur de-colonne et la branche 22c à la demi-largeur.de celle--ci. Ainsi, comme on peut s'en rendrecompteen particulier sur la figure 7, les fentes 24 shuntéés par les dispositifs redresseurs se présentent en face de chacune des colonnes 7A, 1B et lC, tandis que, par une disposition judicieuse des plaques 21 et 22, les sorties des spires secondaires sont regroupées vers la partie centrale du transformateur. Par l'intermédiaire de sabots de liaison 25 soudés aux extrémités des plaques 21 et 22, les sorties de chacune des spires secondaires sont ainsi connectées aux deux plaques conductrices 27 et 28 qui correspondent aux barres de sortie 4 et 5 des figures 1 et 2. Pour le montage des redresseurs, les extrémités des portions 21b et 22c de chaque couple de spires secondaires sont soudées aux deux pattes de connexion plates, respectivement 29 et 30, qui, elles-mmes, sont fixées aux parties centrales de deux plaques orthogonales allongées 31 et 32 respectivement. La plaque 31 comporte deux fenêtres rectangulaires 33 de part et d'autre de sa fixation à la patte 29, tandis que la plaque 32 est découpée pour former deux tenons 32a,32b qui s'engagent respectivement dans chacune des fenêtres 33. Sur la plaque 31, en bordure des fenêtres 33, sont fixées les diodes 34 dans des trous taraudés 35 de cette plaque 31. Ainsi, les diodes peuvent être montées, à une distance l'une de l'autre inférieure à la largeur de leurs bases, sur les deux faces de la plaque 31 avec leur électrode extérieure directement en contact conducteur avec cette plaque. La fermeture du circuit est obtenue au moyen de conducteurs en tresse souple 36 qui raccordent les trous taraudés 37, pratiqués dans les bords de la plaque 32 parallèles à la plaque 31 et recevant les vis 38, à l'électrode intérieure des diodes 34. Pour le reste, le montage du transformateur du générateur de courant redressé représenté comporte les dispositions classiques des transformateurs de soudage et notamment des circuits de circulation d'eau de refroidissement du secondaire portant la référence générale 39. L'invention s'applique en premier lieu aux transformateurs de soudure ainsi qu'aux techniques utilisant des courants redressés forts, tels que l'électrolyse ou la galvanoplastie. REVENDICATIONS l. Générateur de courant redressé comprenant au moins un transformateur dont le circuit magnétique est plan et comporte au moins un enroulement primaire alimenté en courant alternatif et au moins une spire d'enroulement secondaire débitant sur un circuit d'utilisation par l'intermédiaire d'au moins un redresseur a diodes, caractérisé en ce que ledit redresseur est inséré dans une coupure de ladite spire située, par rapport au plan du circuit magnétique, du côté opposé aux sorties de cette spire. 2. Générateur selon la revendication i, caractérisé en ce que l'enroulement secondaire comprend deux spires égales dont chacune comporte, sur une face du circuit magnétique, une coupure dans laquelle est inséré un redresseur, les deux redresseurs étant de sens inverses, tandis que les extrémités de ces spires, situées sur l'autre face du plan, sont deux à deux interconnectées et constituent les sorties du courant redresse. 3. Générateur selon les revendications l et 2, caractérisé en ce que les spires secondaires sont chacune constituées par deux éléments conducteurs massifs, formant, par juxtaposition bout à bout de leurs extrémités, un contour rectangulaire entourant une branche de circuit magnétique, éléments dont, d'un cté du circuit, les extrémités sont reliées par un redresseur et, d'un autre côté, constituent les sorties de la spire correspondante. 4. Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments conducteurs sont des plaques conformées par pliage en deux brides dont les ailes rapprochées constituent les jonctions respectivement au redresseur et aux bornes de sortie. 5. Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments conducteurs sont des plaques planes perpendiculaires à la branche de circuit magnétique, qui sont découpées pour former par leur rapprochement un contour rectangulaire. 6. Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les diodes du redresseur sont montées en parallèle en étant portées,au moyen de leur électrode extérieure, par une première plaque conductrice massive et allongée en liaison conductrice avec la spire d'un côté de sa coupure, tandis que l'électrode intérieure de chacune de ces diodes est reliée, d'un côté ou de l'autre de cette première plaque, par l'intermédiaire d'un conducteur dont l'impédance est ajustable à une seconde plaque conductrice massive et allongée, engagée sans contact dans au moins une fente de la première et en liaison conductrice avec la spire de l'autre côté de la coupure. 7. Générateur selon la revendication 6, - caractérisé en ce que les diodes étant portées par la première plaque aux bords de la fente qu'elle comporte et la seconde plaque engagée dans cette fente dépassant la première des deux côtés, les liaisons d'impédance ajustables sont réalisées entre les faces latérales, parallèles à la fente, de cette seconde plaque et les sonnets des électrodes intérieurs des diodes. 8. Générateur selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les deux plaques allongées étant fixées conductivement, par leur partie centrale, à une spire de part et d'autre de la coupure de celle-ci, la première plaque comporte deux fentes symétriques par rapport à sa fixation, tandis que la seconde plaque comporte des portions découpées engagées dans ces deux fentes et dépassant des deux côtés la première. 9. Générateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'une des deux plaques découpées est en forme d'équerre et comprend une branche perpendiculaire au plan à fenêtres formé par le circuit magnétique et une branche parallèle a ce plan, de longueur égale à la moitié de la largeur d'une fenetre de ce cadre, tandis que l'autre plaque est en forme de U dont la partie centrale est égale à l'épaisseur du cadre et les branches égales respectivement à la moitié de la largeur d'une fenêtre de ce cadre et à sa largeur complète.