Brevet FR2126900A1 — publié le 19721013

La présente invention a peur objet un poste de soudure équipé d'un transfermateur compertant deux circuits secendaires, particulière sent adapté aux travaux de soudure électrique. Les soudures a l'arc électrique les plus fréquemment utilisées sont de deux types principaux. Un premier type, le plus fréquent, est la soudure effectuée au moyen d'une électrode, constituée par une baguette fusible enrobée, fixe à l'extrémité d'une pince tenue à la isin par un soudeur. Les postes de transforiation alimentant une telle électrode ont une courbe caractéristique descendante, c'est-à-dire que la tension décrit rapidement lorsque l'intensité augmente. En effet, la longueur de l'arc et la résistance de celui-ei varient suivant la distance à laquelle le soudeur tient l'extrémité de l'électrode par rapport au métal à souder. Il arrive fréquemment que l'extrémité de l'électrode est por tée au contact du létal, formant un court-circuit. Il faut alors que le courant de court-circuit reste limité et ce résultat est atteint en alimentant l'électrode par l'intermédiaire d'un transforiateur dont la courbe caractéistique est descendante. Un deuxième type de soudure, de plus en plus utilisé, est la soudure sons flux gazeux an moyen d'électrodes consoaaables formées d'un fil qui se déroule à vitesse constante sur des machines autoiatiques ou semi-autematiques. Ce type de soudure est connu sous le nom de procédés MAG em MIG. Le transfermateur alimentant l'électrodes dans ce cas, doit avoir une courbe caractéristique plate, c'est-à-dire que la tension doit rester sensiblement constante quelle que seit l'intensité. En effet, ai tel est le cas, on peut régler l'intensité de sou- dage en faisant simplement varier la vitesse de déroulexent du fil servant d'électrode. La longueur de l'are diminue lorsque la vitesse de déroulement augmente. La résistance de l'arc décrit et, comme la tension reste sensiblement constante, l'intensité croît et un nouvel état d'équilibre s'établit A ce jour, les transforiateurs destinés à la soudure électri- que sont de deux types, soit à caractéristique descendante, soit à caractéristique plate suivant le type de soudure effectué.Ceci entratne des frais d'équipenent pour les ateliers de soudure qui doivent générale0 ment pratiquer alternativeient l'un ou l'autre de ces iodes de soudure. Un des buts de l'invention est de rerédier à cet inconvénient grbce è un nouveau transforiateur, à double circuit secondaire, pouvant entre utilisé alternativement pour effectuer l'un ou l'autre des deux types de soudure selon que l'en utilise l'un ou l'autre des deux cir cuits secondaires. Un poste de soudure a' l'arc selon l'invention, colporte un transfermateur ayant deux circuits secondaires, l'un ayant une courbe caractéristique sensiblement herizontale, l'autre une conbe caractéristique descendante. Un transformateur selon l'invention pour transfermer un courant priiaire triphasé en un courant secondaire triphasé d'intensité su- périeure comporte un circuit magnétique composé de trois noyaux réunis par trois culasses. L'une de ces culasses, par exeiple, la culasse infé- rieurs, est fermée par un empilage de tôles jointives.La culasse supé- rieur et la culasse intermédiaire compertent des vides et des paquets de tales qui sont complémentaires, de sorte que dans un plan perpendi claire aux noyaux et dans la partie intermédiaire entre les noyaux, la soe des sections de métal de la culasse supérieure et de la culasse interméàdiaire est égale à la section de létal de la culasse inférieure. La reluetence équivalente aux deux circuits en parallèle constitués par la culasse intermédiaire et par la culasse supérieure est équivalente à la réluctance de la culasse inférieure. Un transfernateur triphasé suivant l'intention colporte trois enreulements priiaires reliés à un commutateur permettant de ne lettre en circuit qu'une partie des enrewlenents suivant l'intensité de soudage voulue. Les bobines primaires sont placées, par exemple, entre la culasso inférieure et la culasse intermédiaire. Le trangfornateur colporte une preiière série d'enreulements secondaires qui sont bobinés autour des enrewleuents primaires Le couplage magnétique entre cette preiière série d'enrouleients secondaires et les enrouleients primaires est très élevés voisin de 100 %. Il en résulte que les pertes magnétiques sont sensiblenent nulles et la tension au secondaire sensiblenent constante quelle que soit l'intensité de soudage. La courbe caractéristique de la tension en fonction de l'intensité est sensibleuent horizontale. Le courant secondaire fourni par cette première série d'enrouleients secondaires, après avoir été redressé, sert à alimenter un appareil de soudure à l'arc dont l'éectrede est constituée par un fil qui se déreule à vitesse constante, sous un flux protecteur, par exemple, sous argon ou gaz carbonique. Le transfermateur comperte une deuxième série d'enroulements dont les bobines sont placées entre la culasse interiediaire et la culas- se supérieure. Une partie du flux magnétique qui passe dans la culasse intermédiaire, ne traverse pas ces bobines et l'induction mutuelle entre cette deuxième série d'enroulements secondaires et les enroulements primaires est faible. Lorsque l'intensité de soudage augmente, les pertes magnétiques augmentent. Il en résulte que la courbe caractéristique de la tension secondaire fournie par cette deuxième série d'enroulements en fonction de l'intensité est descendante. Le courant secondaire fourni par cette deuxième série d'enroulements secondaires, après avoir été redressé, sert à alimenter une électrode de soudure fixée sur une pince tenue par un soudeur. Un commutateur permet de sélectionner l'un ou l'autre des deux circuits secondaires Le résultat de l'invention est un produit nouveau constitué par un poste de soudure à double usage. Le prix de revient de ce poste reste sensiblement le même que celui d'un poste de soudure simple, car toutes les autres parties de l'équipement de soudure sont inchangées.Ce résultat est atteint sans accroître sensiblement les dimensions du transformateur qui peut donc entre monté sur chariot pour constituer un poste de soudure de chantier mobile. Les différentes caractéristiques et avantages de 11 invention apparattront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en-référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue d'ensembles en perspective, d'un transformateur conforte à l'invention. La figure 2 est une vue en perspective du circuit magnétique du transformateur de la figure 1. La figure 3 représente les phases successives d'assemblage des tales du circuit magnétique La figure 4 est un schéma électrique du poste de soudure. La figure 1 représente, en perspective, un transformateur triphasé conforme à l'invention. Le circuit magnétique est constitué par trois noyaux la, lb, le reliés par trois culasses 2a, 2b, 2c. Entre la culasse inférieure 2a et la culasse intermédiaire 2b, trois enroulements primaires 3a, 3b et 3c sont disposés autour de chacun des noyaux. Autour de ces enroulements primaires, et ayant sensiblement la même hauteur quteux, sont disposés trois enroulements secondaires 4a, 4b, 4c Entre les culasses 2b et 2c sont disposés trois enroulements secondaires Sa, 5b et 5c. La figure 2 représente, en perspective et à plus grande échelle, le circuit magnétique de ce transformateur. Les noyaux et la culasse inférieure sont constitués par des paquets de tôles jointives. La culasse supérieure 2c, dans les parties situées entre les noyaux, comporte des évidements 6. La culasse intermédiaire 2b, dans les parties situées entre les noyaux, est constituée par des paquets de tales 7 qui correspondent aux évidements 6 de la culasse supérieure.Ainsi, dans les parties intermédiaires entre les noyaux et dans un plan horizontal, la somme des sections de métal des culasses supérieure et intermédiaire est égale à la section de la culasse inférieure A titre d'exemple non limitatif, les dimensions du circuit magnétique représenté sur la figure 2 sont les suivants hauteur hors tout 300 @@ largeur hors tout : 300 mi épaisseur hors tout : 84 mi hauteur des culasses inférieure et supérieure : 60 mi hauteur de la culasse intermédiaire : 30 mi hauteur des fenêtres inférieures : 70 mi hauteur des fenêtres supérieures : 80 mm largeur des noyaux : 60 mm largeur des fenêtres : 60 mm poids des tôles : 44 Kg. La figure 3 représente les phases successives A et B d'assemblages des paquets de tales qui constituent le circuit magnétique. Dans une première phase A, on assemble des paquets de tAles dont les dimensions, dans l'exemple décrit, sont longueur: 300 mi, largeur : 60 mm et des paquets de tôles II dont les dimensions sont hauteur : 180 mm, largeur 60 mm. Ces paquets ont une épaisseur de 11 mm et sont constitués, chacun de 22 tôles juxtaposées de 0,5 mm d'épaisseur. Dans une deuxième phase B, on applique sur les tales I et Il, des paquets de tales III dont les dimensions sont 140 x 60 mn, des paquets de tôles IV dont les dimensions sont 300 x 30 mi, des paquets de tôles V dont les dimensions sont 130 x 60 mi et des paquets de tales VI dont les dimensions sont hO x 60 mi. Ces paquets III, IV, V et VI ont une épaisseur de 3,5 mi et sont constitués de 7 tôles de 0,5 mi accolées. On a représenté, en pointillés, en VII et VIII, les parties des culasses intermédiaire et supérieure qui restent vides. On voit donc que le résultat recherché, à savoir que la somme des sections de métal des calasses intermédiaire et supérieure soit égal à la section de métal de la culasse inférieure est atteint, grftce à la présente invention, sans entratner de complication notable dans la construction du circuit magnétique. Le nombre de catégories de tôles est limité à 6, ce qui facilite la fabrication en série. Toutes ces tales ont une largeur de 60 mm ou 30 mm et peuvent être découpées dans des feuil lards de dimensions courantes. La figure 4 représente le schéma électrique dn transforva- tour. Le primaire est constitué par trois bobines 8 raccordées en triangle et alimentées par une source de courant alternatif triphasé. Chacune de ces bobines comporte 6 prise s numérotées de O à 5 et un com mutateur à trois galettes 9 permet de choisir le nombre d'enroulements primaires mis en circuit selon l'intensité de soudage voulue. À titre d'exemple non limitatif, chaque bobine primaire, alirentée en 220 V, comporte 210 spires ayant une section de cuivre de 2,54 mm et pouvant recevoir une intensité maxima de 19 ampères. Chaque bobine comporte 6 couches de 35 tours chacune en fil de 18/10 mm isolé en classe F, ce qui représente un poids de cuivre d'environ 6 Kg pour les trois phases. Le nombre d'enroulements et le courant au secondaire 1 correspondant à chaque prise sont les suivants : prise 1 - 140 spires - courant secondaire 200 A sous 24,6 V prise 2 - 152 spires prise 3 - 175 spires - courant secondaire 140 Asous 20,5 V prise 4 - 190 spires prise 5 - 210 spires - courant secondaire 80 Â sous 16 V. La figure 4 représente le circuit secondaire ns 1, constitué de 3 bobines 10 raccordées en triangle et le circuit secondaire n0 2, constitué par trois bobines 11 raccordées en étoile. Les phases de ces deux circuits secondaires sont raccordées, deux par deux, sur un commuta- teur 12 à deux positions 1 et 2. Les sorties du commutateur 12 sont raccordées sur un redresseur à diodes 13. Le courant redressé traverse une self 14,dite self de lissage, avec prise médiane 15. À titre d'exemple, avec le primaire décrit ci-dessus, le circuit secondaire n0 1, dont chaque enroulement doit pouvoir transiter un courant alternatif ayant une intensité de 95 Ampères, est constitué par 16 spires d'un fil de cuivre méplat de section 4 x 1,6 mm, disposées sur une seule couche autour des enroulements primaires0 Le poids de cui ne est d'environ 1,8 Kg pour les 3 phases. Toujours dans le même exemple, le circuit secondaire n0 2, pré vu pour souder avec des électrodes en baguette de 3,2 mi, doit pouvoir supporter une intensité maxima de 98 A. Il est constitué de 18 spires de fil méplat de 4 x 1,6 mi isolé en classe F. Ces spires sont bobinées sur une seule couche. Le poids de cuivre est d'environ 1,2 Kg pour les 3 phases. Le même poste pourra être utilisé pour souder avec des électrodes en baguette de 4 mm, mais à un régime de 40 % au lieu de 60 *. Dans l'exemple choisi, la self de lissage est constitué par deux bobines en parallèle ayant chacune 40 spires avec prise médiane. Chaque bobine comporte i couches de 10 tours chacune en fil de cuivre méplat de 7,5 x 1,9 mm isolé en classe F. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications pourront être apportées pAr l'homme de l'art au transformateur qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif. NOUVELLES REVENDICATIONS 1 - Produit nouveau constitué par un poste de soudure à l'arc électrique dont le transformateur possède deux circuits secondaires distincts, l'un de courbe caractéristique sensiblement horizontale, l'autre de courbe caractéristique descendante, un commutateur permettant d'utiliser al ternativement l'un ou l'autre de ces deux circuits pour alimenter, à travers un redresseur, soit une machine de soudure semi-automatique, soit une baguette de soudure, caractérisé en ce que le premier circuit secondaire a un coefficient de couplage magnétique avec le circuit pri maire voisin de 100 % tandis que le second circuit secondaire a un coef ficient de couplage magnétique avec le circuit primaire faible. 2 - Transformateur selon la revendication 1 dont le circuit magnétique com porte des noyaux réunis par des culasses d'extrémité, et par une culas se intermédiaire, caractérisé en ce que la réluctance équivalente à la culasse supérieure en parallèle avec la culasse intermédiaire est égale à la réluctance de la culasse inférieure. 3 - Transformateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans un plan perpendiculaire aux noyaux, et dans les parties situées entre les noyaux, la section de métal de la culasse inférieure est égale à la somme des sections de.métal de la culasse supérieure et de la culasse intermédiaire. 4 - Transformateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans la partie située entre les noyaux, la culasse intermédiaire et la culasse supérieure sont constituées par des paquets de tales séparées par des vides. 5 - Transformateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pa quets de tales de l'une des culasses intermédiaire et supérieure corres pondent aux vides de l'autre et réciproquement. 6 - Transformateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le com mutateur permet de mettre alternativement en service le premier cir cuit secondaire, pour alimenter une machine à souder semi-automatique sous flux gazeux, et le deuxième circuit secondaire, pour alimenter une pince pour souder manuellement avec une baguette enrobée.