Brevet FR2247309A1 — publié le 19750509

L'invention est relative à une disposition du montage pour le soudage à l'arc électrique au moyen de courant alternatif qui est fourni par un transformateur de soudage à caractéristique décroissante. Il s'agit donc d'un transformateur dont la tension de sortie décroît considérablement sous une charge croissante. Un tel transformateur doit pouvoir résister aux court-circuits qui se présentent pendant le service. Afin d'éliminer une part de courant continu dans le courant de soudage et qui peut tre provoquée par une propriété rectificatrice de l'arc électrique de soudage, il est connu de prévoir une commande à déphasage d'allumage dans laquelle un redresseur, pouvant tre commandé, est connecté de manière qu'en ce qui concerne l'effet, le courant de soudage circule sous la forme d'un courant alternatif dont les demi-ondes ne contiennent pratiquement plus de part de courant continu (demande de brevet publiée allemande n 1. 540.965). Cependant, lors de l'utilisation cl cette fin de la commande à déphasage d'allumage, il faut tenir compte du fait que des lacunes de courant sont engendrées dans le courant de soudage, lacunes qui nécessitent un allumage périodique de l'arc électrique. Ceci exige toujours une dépense particulière. Généralement, ce allumage s'effectue au moyen d'impulsions de haute fréquence introduites. L'invention vise à permettre l'utilisation de la commande a déphasage d'allumage également pour le réglage à volonté, sur une grande étendue du courant de soudage, lors du soudage à l'arc électrique à courant alternatif, de manière qu'il ne se produise pas de difficulté en raison des lacunes de courant qui se prFsen- tent en permanence. Ce problème trouve sa solution du fait que le courant de soudage, fourni par le transformateur de soudage, est conduit, en vue d'un réglage symétrique, par l'intermédiaire de deux redresseurs à connexion antiparallèle, pouvant tre commandés, et par une dérivation, sur les lacunes de courant engendrées par la commande à déphasage d'allumage, dérivation qui maintient un courant minimum. Au moyen de ces redresseurs à connexion antiparallele, pouvant tre commandés et prévus pour la commande à déphasage d'allumage, le courant alternatif de soudage est commande, de préférence symétriquement, dans ses deux phases, ce qui permet d'obtenir une ample possibilité de réglage du courant de soudage. En disposant les redresseurs, y compris la dérivation, au côté secondaire du transformateur de soudage, on obtient que sur toute la zone de réglage et pendant la marche à vide, toute la tension alternative sinusoïdale soit appliquée au point de soudage, ce qui représente une importance considérable en ce qui concerne le allumage de l'arc électrique. Par ailleurs, le fait que les redresseurs, pouvant tre commandés, sont disposés au côté secondaire du transformateur de soudage, est favorable en ce qui concerne la charge du transformateur lui-mme et la charge du réseau. De la manière la plus simple, la dérivation peut tre formée par une résistance, éventuellement à composante inductive, connectée en parallèle aux redresseurs. Cependant, il est égale- ment possible que la dérivation soit formée par un transformateur auxiliaire à caractéristique décroissante, connecté en parallèle à l'arc électrique et qui fournit une tension de marche à vide qui correspond essentiellement à la tension de marche à vide du transformateur de soudage. Une résistance formant la dérivation est utilisée avantageusement lorsque l'on peut se contenter de courants relativement faibles pour shunter les lacunes de courant découlant de la commande à déphasage d'allumage, par exemple, lors du soudage sous gaz inerte avec 10 a 50 ampères. Par contre, lorsqu'il faut des courants plus élevés pour remplir ces lacunes de courant, on utilise avantageusement un transformateur auxiliaire. Avantageusement, le courant minimum, conduit sur la dériva- tion, est déphasé en arrière par rapport au courant de soudage, ce qui permet d'obtenir des rapports de tension favorables pour le allumage nécessaire de l'arc électrique. Afin d'eliminer une composante de courant continu dans le courant de soudage, il est possible de prévoir un condensateur de filtrage sur lequel sont conduits tant le courantcb soudage que le courant minimum. La disposition du montage, conforme à l'invention, peut tre conçue de manière qu'elle permette également de souder, au choix, au moyen de courant continu. A cette fin, tant le courant de soudage que le courant minimum sont connectés, à volonte, à un redresseur en pont à la suite duquel est connectée la bobine de filtrage. Un tel montage peut également tre utilisé avantageusement dans le cadre du"soudage à arc pulsatoire"où, à un courant de soudage minimum en tant que courant continu, sont superposées des impulsions de courant à amplitude élevée. A cette fin, les redresseurs, pouvant tre commandes, sont con nectés au moyen d'un montage compteur de manière que des impulsions amenées au redresseur en pont, certaines impulsions soient périodiquement supprimées, de préférence, chaque deuxième ou chaque deuxième et troisième impulsion. Lorsqu'il s'agit d'un tel montage et dans le cas où aucune des impulsions n'est supprimée des impulsions amenées au redresseur en pont, et en supposant que la tension alternative du réseau soit de 50 Hz, on obtient une suite d'impulsions de 100 Hz, étant donné que chaque demi-onde de la tension du réseau est transformée en une impulsion. Par contre, lorsque, par exemple, chaque deuxième impulsion est supprimée, la tension, utilisée pour le soudage, présente une suite d'impulsions de 50 Hz. Dans le cas de la suppression de chaque deuxième et troisième impulsion, on obtient, pour le courant continu de soudage, une fréquence d'impulsions superposée de 33 1/3 Hz. En outre, la disposition du montage conforme à l'inention peut tre réalisée de manière qu'en dépendance de l'amorçage du courant de soudage, elle permette automatiquement une inversion, soit à un courant de soudage plus élevé, soit à un courant de soudage pbs faible. A cette fin, dans le montage pour la commande à déphasage d'allumage, on prévoit deux éléments de régla- ge, plus particulièrement des potentiomètres qui, par un relais situé dans le circuit de courant de soudage, sont connectés de manière qu'après l'allumage et par l'attraction du relais, on commute de l'un des éléments de réglage à l'autre. Plusieurs formes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatif, sont représentées aux dessins annexés, dans lesquels : La fig. 1 représente un montage a dérivation formée par une résistance. La fig. 2 est un montage à dérivation formée par un transformateur auxiliaire. La fig. 3 est un schéma qui représente le courant de soudage et le courant minimum qui sont tous deux en phase. La fig. 4 représente un schéma modifié par rapport a celui de la fig. 3 et dans lequel le courant minimum est déphasé en arrière par rapport au courant de soudage. La fig. 5 est une disposition du montage pour la commutation, au choix, a un redresseur en pont. La fig. 6 est une disposition du montage pour la suppression d'impulsions déterminées. Les figs. 7 à 9 représentent trois schémas qui illustrent l'orientation du courant lors de la suppression de différentes impulsions. La fig. 10 représente une partie d'une disposition du montage conforme a l'invention et qui illustre deux éléments de réglage pour la commutation à une autre valeur du courant de soudage. Dans la disposition du montage, représentée à la fig. 1, une tension de réseau de 380 volts est amenée par un commutateur d'entrée 1 au transformateur de soudage 2. Le courant de soudage fourni par le côté secondaire du transformateur de soudage 2, circule par la bobine 3 qui sert à engendrer la caractéristique décroissante mentionnée plus haut. La bobine 3 peut tre remplacée éventuellement par une inductivit de dispersion, introduite dans le transformateur de soudage 2. Ensuite, le circuit du courant de soudage continue par le chalumeau sous gaz inerte 4, la pièce à traiter 5, un condensateur de filtrage 6 a résistance de décharge 7 connectée en parallèle, et les deux redresseurs 8 et 9 a connexion antiparallèle et pouvant tre commandés. Dans ce cas, on peut utiliser plus particulièrement des thyristors. Aux deux redresseurs 8 et 9 pouvant tre commandés est connectée en parallèle la résistance 10 formant la dérivation qui peut comprendre, éventuellement, une composante inductive. Les redresseurs 8 et 9 reçoivent leur tension de commande en vue de l'ouverture ou de la fermeture à partir du montage de commande 11 qui n'est pas représenté en détail étant donné qu'il s'agit d'une technique connue. Le montage de commande 11 commandites redresseurs 8 et 9 en phase avec la tension alternative prélevée du transformateur de soudage 2, de manière qu'on obtienne une commande a déphasage d'allumage. Par cette commande à déphasage d'allumage qui, dans le cas présent, influence de préférence symttiquement les deux demi-ondes de la tension alternative, on affaiblit de ces deux demi-ondes, chaque fois une zone de courant déterminée. Le montage de commande 11 peut tre réglé sur toute l'étendue d' une demi-onde de la tension alternative, de manière que les redresseurs 8 et 9 connectent d'une manière correspondante sur cette étendue. A chaque réglage du montage de commande 11, la résistance 10 est traversée par un courant minimum qui suffit pour maintenir l'arc électrique entre le chalumeau sous gaz inerte 4 et la pièce à traiter 5. Mme si les redresseurs 8 et 9 bloquent pendant toute la durée des demi-ondes qui leur sont amenées, ce courant minimum est maintenu par la résistance 10. De ce fait, le courant de soudage peut tre réglé sur une zone qui s'étend, sanStalier, du courant minimum jusqu'au courant sous lequel les redresseurs 8 et 9 sont perméables pendant toute la durée d'une demi-onde. Dans ce cas, le courant minimum est extrmement faible par rapport au courant conduit par les deux redresseurs 8 et 9. Le condensateur de filtrage 6 veille que le courant de soudage ne soit formé que par un pur courant alternatif. La résistance 7, connectée en parallèle au condensateur de filtrage 6, ne sert qu'à l'évacuation des charges résiduelles, subsistant éven- tuellement sur le condensateur 6. Dans la disposition du montage représentée à la fig. 2, la dérivation est formée par un transformateur auxiliaire 13, connecté en parallèle à l'arc électrique. Par ailleurs, le montage suivant la fig. 2 correspond en principe à celui de la fig. 1, de manière qu'en ce qui concerne la fonction de la disposition du montage de la fig. 2 il suffise de se référer aux explications données à l'appui de la fig. 1. Ainsi qu'il ressort de la fig. 2, le côté primaire du transformateur auxiliaire 13 est alimentéà partir du réseau par les conducteurs 15 et 16. Le courant fourni par le transformateur auxiliaire 13 et qui représente le courant minimum mentionné plus haut, est ensuite conduit par la bobine 14 et le dispositif automatique sous poudre 12, en passant par l'arc électrique, vers la pièce à traiter 5. Le dispositif automatique sous poudre est formé par un dispositif de soudage connu, tel qu' utilise pour le soudage sous poudre. La bobine 14 sert à engendrer la caractéristique décroissante du transformateur auxiliaire 13 et elle peut tre remplacée, éventuellement, par une inductivit de dispersion du transformateur auxiliaire 13. Dans tous les cas, le courant fourni par le transformateur auxiliaire est d'une valeur telle qu'en tant que courant minimum il maintienne l'arc électrique mme dans les lacunes de courant découlant de la commande à dépha- sage d'allumage. La fig. 3 représente sous la forme d'un schéma l'orienta tion du courant de soudage, déforme par la commande à déphasage d'allumage, et du courant minimum. Le courant de soudage 17, illustre par une ligne continue, présente dans chacune de ses demi-ondes une lacune de courant s'étendant approximativement sur un tiers de chaque demi-onde et qui est terminée par l'accrois- sement de courant 18 lors de l'ouverture du redresseur, pouvant tre commandé, correspondant. En phase avec ce courant de soudage est oriente le courant minimum 19, illustré par une ligne en traits mixtes mais qui, cependant, est représenté par une ligne continue dans la zone des lacunes du courant de soudage 17. De cette illustration il ressort que pendant les lacunes dans le courant de soudage 17, le courant minimum 19 circule pratiquement pendant toute la durée de ces lacunes, de manière que ce ne soit qu'aux passages par zéro 20 que momentanément il n'y a aucun flux de courant. Cependant, le allumage de l'arc électrique, noces- sairement rompu de ce fait, ne pose pas de problème, étant donné qu'une lacune de courant de cette espèce ne peut effectivement pas tre shuntée. Généralement, la chaleur qui subsiste au point de soudage suffit pour le allumage de l'arc électrique. Le allumage de l'arc électrique après un passage par zéro peut tre facilité si le courant minimum est déphasé en arrière par rapport au courant de soudage. Ceci peut tre obtenu du fait que dans la disposition du montage suivant la fig. 1, la résistance de dérivation J10 reçoit une composante inductive. Lorsqu'il s'agit du montage suivant la fig. 2, ceci s'effectue automatiquement en utilisant la bobine 14. Les orientations des courants qui en découlent sont représentées à la fig. 4 où le courant de soudage est a nouveau illustre par une ligne continue 17. Par rapport a ce courant de soudage 17, le courant minimum 21, illustre par une ligne en traits mixtes, est déphasé en arrière (dans les lacunes du courant de soudage 17, ce courant minimum est également illustré en tant que ligne continue). Dans le schéma de la fig. 4 (tout comme dans celui de la fig. 3), on illustre également l'orientation de la tension qui commande le courant de soudage 17 dans la zone des lacunes de courant, et ce, en tant que ligne en traits interrompus 22. De l'orientation de cette ligne en traits interrompus 22 et de la position des passages par zéro 20 il découle que pendant chaque passage par zéro 20 qui se présente dans l'orientation du courant minimum 21, il existe une tension, fournie par le transformateur de soudage 2, qui est d'une valeur telle que l'arc électrique, éteint dans le passage par zéro, puisse tre allumé a nouveau immédiatement et sans difficulté, par exemple par des impulsions a fréquence élevée de courte durée. Une orientation de courant telle que représentée à la fig. 4 facilite davantage le allumage de l'arc électrique lorsque, entre l'électrode et la pièce à traiter, il subsiste un pont formé par un laitier fluide incandescent et qui, après le passage par zero, rallume immédiatement l'arc électrique. Dans le montage suivant la fig. 5 on prévoit additionnellement un redresseur en pont 23 qui peut tre connecte, au choix et par le commutateur 24, au chalumeau sous gaz inerte 4 et à la pièce à traiter 5. Le redresseur en pont 23 reçoit en permanence la tension fournie par le transformateur de soudage 2 par l'inter médiaire de la bobine 3 et des redresseurs 8 et 9, ainsi que par la résistance de dérivation 10, cependant, à partir des bornes de sortie 25, cette tension n'est transmise au chalumeau sous gaz inerte 4 et à la pièce à traiter 5 que lors de la commutation appropriée du commutateur 24. Dans la position de connexion envi sagée du commutateur 24 (non représentée à la fig. 5) l'arc elec- trique est traversé par un courant continu qui est additionnellement filtré par la bobine 26. Cependant, dans la position de connexion représentée du commutateur 24, le courant de soudage qui circule est un courant alternatif. Le cas de service représen- te à la fig. 5 correspond donc à celui représenté à la fig. 1. Toutefois, à partir de ce cas de service il est possible de commuter à tout moment a un autre type de service, à savoir à un soudage à courant continu, et ce, en commutant le commutateur 24 à la position de connexion non représentée. Au moyen de la variante de montage représentée à la fig. 6, il est possible qu'a un courant continu en tant que courant de soudage soient superposées des impulsions d'une fréquence pouvant tre réglée à volonté. En principe on part d'un montage suivant les figs. 1 et 5 où le transformateur de soudage 2 fournit un courant alternatif de soudage qui peut tre réglé à la valeur voulue par la commande a déphasage d'allumage, au moyennes redres- seu s 8 et 9 pouvant tre commandes. En tant que dérivation on utilise une bobine auxiliaire 27 qui est prévue afin que la puissance dissipée soit réduite au minimum. Par ailleurs, la bobine auxiliaire 27, tout comme la résistance de dérivation 10, sert à maintenir le courant minimum. En outre, on prévoit le redresseur en pont 23 qui, par l'intermédiaire de la bobine de filtrage 26, alimente le chalumeau sous gaz inerte/gaz actif 28 et la pièce a traiter 5 en courant de soudage sous la forme de courant continu. Ce courant de soudage, émis par le redresseur en pont 23, est constitué par un courant de base et par un courant à impulsions superposé au courant de base, ainsi que représenté à la fig. 7. La bobine de filtrage 26 n'exerce pas d'influence notable sur les impulsions, étant donné que par les impulsions, elle est modulée loin au-delà de sa saturation. Afin que de ces impulsions, des impulsions déterminées soient supprimées, un montage d'interruption 29, commandé par un montage compteur 30, est connecté entre le montage de commande 11 et les redresseurs 8 et 9. Des impulsions qui sont amenées au montage compteur a partir du montage de commande 11 et qui sont dérivées de la tension du réseau, le dit montage compteur 30 décompte des impulsions individuelles déterminées afin de fermer ou d'ouvrir ensuite les commutateurs 31 et 32. Par exemple, lorsque, dans le cas d'une fréquence de réseau de 50 Hz, une impulsion, correspondant à chaque deuxième demi-onde de cette tension alternative du réseau, doit tre supprimée de la tension d'impulsions fournie par le redresseur en pont 23, le montage compteur 30 ouvre le commutateur 32 avec chaque deuxième demi-onde, de manière que seul le redresseur 8, connecté au commutateur 31, puisse tre raccorde. De ce fait, derrière le redresseur en pont 23 on obtient une tension telle que représentée à la fig. 8. Cependant, le pouvoir de commande maintenu pour le redresseur 8 permet encore toujours de prévoir tout déphasage quelconque pour les impulsions qui subsistent. Lorsque, par ailleurs, seule chaque troisième impulsion du schéma des impulsions représenté à la fig. 7 doit agir, le montage compteur 30 doit bloquer les redresseurs 8 et 9 pouvant tre commandés après chaque fois une demi-onde et pendant la durée des deux demi-ondes qui suivent. De ce fait on obtient un schéma des impulsions suivant la fig. 9. En supposant une tension alternative du réseau de 50 Hz, il se présente, derrière le redresseur en pont 23, une fréquence d'impulsions de 100 Hz sous l'activite de chaque demi-onde (voir fig. 7), une Séquence d'impulsions de 50 Hz sous l'activité de chaque deuxième demi-onde (voir fig. 8) et une fréquence d'impulsions de 33 1/3 Hz sous l'activité de chaque troisième demi-onde (voir fig. 9). La disposition du montage conforme à l'intention peut, en outre, tre utilisée pour la commutation automatique d'un palier de courant a l'autre après l'allumage. Un montage approprié est représente en partie à la fig. 10. Cette figure illustre une partie du montage de commande 11 avec les ceux potentiomètres 33 et 34 auxquels est appliquée la tension alternative de réseau utilisée. Par les branchements 35 et 36, réglables à volonté, et les contacts de relais 37 et 38, une tension réduite de manière correspondante par les potentiometres 33 et 34, est amenée par l'intermédiaire de la résistance de charge 39 au condensateur 40. Lorsque le condensateur 40 atteint une tension déterminée, la résistance 41 devient brusquement perméable et, de ce fait, laisse s'écouler la charge accumulée sur le condensateur 40, et ce, par l'intermédiaire de la résistance de limitation de courant 42, à savoir que l'écoulement s'effectue, avec une des polarités par l'intermédiaire du transformateur 43, et avec 1' autre polarité par l'intermédiaire du transformateur 44. La pola- rit8 envisagée est réglée par les redresseurs 45 et 46. L'oscillation en retour du transformateur est rendue possible par le redresseur 47 ou 48. De ce fait, le côté secondaire des transformateurs 43 et 44 émet, à un moment déterminé, une impulsion dans chacune des demi-ondes, impulsion qui est transmise aux redresseurs 8 et 9 correspondants et qui détermine ainsi le déphasage dans la demi-onde envisagée. Dans ce cas il s'agit d'une forme d'exécution connue pour le montage de commande suivant la fig. 10. Dans le circuit de courant de soudage est connecte un relais (non représenté dans les figures) qui agit lors de l'allumage de l'arc électrique. Ce relais actionne les contacts 37 et 38 mentbnnés plus haut, ce qui fait que 1'on connecte de 1'un des potentiomètres à l'aube. Dans le cas du montage suivant la fig. 10, une commutation signifie que le potentiel, émis par le potentiomètre 34, agit d'abord, potentiel à partir duquel on connecte au potentiel fourni par le potentiomètre 33. Sui- vant le réglage des potentiomètres, il est possible d'allumer avec une commande à déphasage d'allumage déterminée pour passer ensuite, par la commutation, et au moyen des contacts 37 et 38, à un autre déphasage déjà réglé au préalable et qui est déterminant pour le processus de soudage proprement dit. REVENDICATIONS 1.-Disposition du montage pour le soudage à l'arc elec- trique au moyen d'un courant alternatif qui est fourni par un transformateur de soudage à caractéristique décroissante, carac térisée en ce que le courant de soudage fourni par le transformateur de soudage est conduit, en vue d'un réglage symétrique, par deux redresseurs à connexion antiparallèle, pouvant tre commandés et destinés à la commande à déphasage d'allumage, sur une dérivation qui maintient un courant minimum, et ce, en vue du shuntage des lacunes de courant découlant de la commande à dépha- sage d'allumage. 2.-Disposition du montage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la dérivation est formée par une résistance, éventuellement a composante inductive connectée en parallèle aux redresseurs. 3.-Disposition du montage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la dérivation est formée par un transformateur auxiliaire à caractéristique décroissante connecté en parallèle à l'arc électrique, transformateur auxiliaire qui fournit une tension de marche à vide qui correspond essentiellement à la tension de marche à vide du transformateur de soudage. 4.-Disposition du montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le courant minimum conduit sur la dérivation est déphasé en arrière par rapport au courant de soudage. 5.-Disposition du montage suivant l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisée en ce que tant le courant de soudage que le courant minimum sont conduits sur un condensateur de filtrage. 6.-Disposition du montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que tant le courant de soudage que le courant minimum peuvent tre connectés, au choix, à un redresseur en pont à la suite duquel est connectée une bobine de filtrage. 7.-Dispositbn du montage suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les redresseurs pouvant tre commandés sont connectes périodiquement au moyen d'un montage compteur de manière que des impulsions amenées au redresseur en pont, certaines impulsions soient périodiquement supprimées, de pré férence, chaque deuxième ou chaque deuxième et troisième impulsion. 8.-Disposition du montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que dans le montage pour la commande à déphasage d'allumage sont prévus deux éléments de réglage, plus particulièrement des potentiomètres qui, par l'intermédiaire d'un relais situé dans le circuit de courant de soudage, sont connectés de manière qu'après l'allumage et par l'attraction du relais, on commute de l'un des éléments de réglage à l'autre.