Brevet FR2335297A1 — publié le 19770715

La présente invention concerne essentiellement un dispositif de sécurité pour appareil d'usinage électrique, par exemple de soudage ou de découpage, travaillant en milieu humide en particulier en immersion, comprenant essentiellement un générateur principal de courant d'usinage alimenté par une source de courant alternatif polyphasé et délivrant un courant unidirectionnel à un circuit d'utilisation comportant au moins une électrode et une pièce à usiner, ledit générateur ayant une tension de sortie à vide Tv. Les générateurs de courant alimentant les appareils d'usinage électrique ont une tension de sortie qui varie considérablement selon que l'arc passe ou non entre l'électrode et la pièce à usiner : cette tension a, avant le passage de l'arc, c'est-à-dire au moment de l'amorcage, une valeur maximale dite "tension à vide" (Tv), puis diminue considérablement dès l'instant où l'arc passe normalement entre l'électrode et la pièce. La tension peut ainsi varier d'une valeur à vide de 1' ~ > de 70 - 80 volts à une valeur de fonctionnement normal de l'ordre de 20 -^lts. De telles valeurs de tension à vide sont dangereuses pour les utilisateurs si elles sont appliquées à des appareils destinés à travailler en milieu humide ou en immersion sous l'eau, par exemple pour le soudage de piles de ponts, la découpe de coques de navires etc... Or, les appareils d'usinage électrique actuellement connus n'offrent pas une protection satisfaisante et sont donc dangereux pour les utilisateurs du moins au moment de l'amorcage de l'arc. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient des appareils actuels et propose à cet effet ur dispositif de sécurité qui comporte en combinaison : un coupe-circuit I - nel au circuit d'utilisation précité, ledit générateur auxiliaire ayant une tension de sortie Tg provoçler 1 'ou verture et la fermeture du circuit d'alimentation en fonction des dites caractéristiques électriques et de ladite tension de sortie. Le dispositif selon l'invention permet de mettre le générateur principal en service ou hors service selon les valeurs des divers paramètres électriques détectés et par conséquent de n'effectuer la mise en service dudit générateur principal que lorsque sa tension aux bornes a atteint une valeur inférieure à 24 volts, qui est la tension maximale délivrée par le générateur auxiliaire. Le dispositif selon l'invention a donc l'avantage d'assurer une sécurité totale pour les utilisateurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, le coupe-circuit précité est un contact eur-dica' oncteur différentiel à réarmement manuel et sensible aux courants de fuites. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le générateur auxiliaire précité est constitué par un redresseur à diodes à forte impédance, alimenté directement par la source précitée. Toujours selon l'invention, les moyens détecteurs précités comportent un détecteur d'équilibrage de phases et d'intensité de courant relié au circuit d'alimentation du générateur principal, et un détecteur de tension et d'intensité de courant relié au circuit d'utilisation , les dits moyens détecteurs étant reliés audit organe de commande et délivrant des informations à ce dernier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, montre le schéma électrique, sous forme de blocs, d'un dispositif de sécurité selon un mode de réalisation de l'invention, utilisé avec un appareil d'usinage fonctionnant en courant continu. En se référant au de#ssin, on voit que l'on a désigné par 1 une source de courant alternatif triphasé , qui peut entre le réseau de distribution local, à laquelle est relié le circuit d'alimentation 2 d'un générateur de courant d'usinage 3, le circuit d'utilisation 4, relié aux bornes de sortie dudit générateur, étant connecté d'une part (-) à une électrode et d'autre part (+) à une pièce à usiner indiquées schématiquement en 5 et 6 respectivement. Le générateur 3, appelé générateur principal, peut être de tout type connu, par exemple un générateur statique comportant un transformateur et un circuit redresseur à diodes ou à thyristors, ou encore un générateur tournant. A cet appareillage d'usinage électrique est associé le dispositif de sécurité selon l'invention désigné d'une façon générale par la référence 10 et matérialisé par le cadre en tirets. Le dispositif de sécurité 10 comporte essentiellement un coupe-circuit 11, inséré dans le circuit d'alimentation du générateur principal 3, un générateur auxiliaire de courant d'usigage 12, un détecteur d'équilibrage de phases et d'intensité de courant 13 relié au circuit d'alimentation 2 du générateur principal 3, un détecteur de tension et d'intensité de courant 14 relié au circuit d'utilisation 4, un comparateur 15 connecté aux bornes de sortie du générateur auxiliaire 12 et aux bornes de sortie d'une source de tension de référence réglable 16, les dits détecteurs et ledit comparateur étant prévus pour délivrer des informations et enfin un organe de commande 17 du coupecircuit 11 recevant les dites informations0 Le coupe-circuit Il peut être constitué par exemple par un contacteurdisjoncteur différentiel à réarmement manuel sensible aux courants de fuites, c'est-à-dire prévu pour ouvrir le circuit d'alimentation du générateur 3 en cas de passage d'un courant de fuites avec le milieu ambiant, par suite d'un défaut d'isolement par exemple. Le générateur auxiliaire d'usinage 12 est un générateur à caractéris tique externe statique horizontale, c1est-#-dire re qutil délivre une tension de sortie constante, la valeur de cette tension étant, dans le cas considéré, au maximum de 24 V, de façon à être toujours inférieure à la tension d'arc dans le milieu considéré, (de tordre de 30 V en immersion dans l'eau). Le générateur auxiliaire 12 peut entre constitué par un redresseur à diodes à forte impédance alimenté par la source 1 comme le générateur principal 2 avec lequel il est monté en parallèle et en opposition.Le détecteur 13 peut être de type électronique ou électromécanique et le détecteur 14 peut entre constitué par un relais de tension et un relais d'intensité ayant des seuils de tension et dtintensité réglables. Enfin, l'organe de commande 17 peut etre de tout type connu prévu pour alimenter, en fonction des informations reçues des détecteurs 13 et 14 et du comparateur 15, l'électro-aimant lia du contacteur-disjoncteur 11. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant Alorcage de l'arc: le disjoncteur li est normalement ouvert, de sorte que le courant d'amorçage est fourni par le seul générateur auxiliaire 12 sous une tension déterminée par le réglage de la tension de référence 16. Le bloc de commande 17 reçoit l'information de fermeture du circuit d'alimentation 2 du détecteur 14 lorsque les seuils précités sont atteints et ferme effectivement s'il reçoit les informations de fermeture du détecteur 13 et du comparateur 15. Régime d'arc établi : le bloc de commande 17 peut recevoir une information d'ouverture du circuit 2 - du comparateur 15 si la tension aux bornes du générateur 12 disparait (par exemple défaillance d'une diode) - du détecteur 13 en cas de déséquilibre des phases - du détecteur 14 si le courant du circuit d'utilisation dépasse le seuil d'in tensité et le seuil de tension préréglés. Coupure de l'arc: la coupure est obtenue en éloignant l'électrode de la pièce, la tension d'arc augmente jusqu'à atteindre le seuil précité, de sorte que le détecteur 14 envoie l'information d'ouverture du circuit 2 au bloc de commande 17. On pourrait apporter au dispositif décrit un certain nombre de modifications sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que le générateur auxiliaire 12 pourrait être constitué par une batterie d'accumulateurs munie d'une résistance montée en série. Le coupe-circuit il pourrait entre un contacteur statique sensible aux courants et fuites piloté par l'organe de commande. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de sécurité pour appareil d'usinage électrique, par exemple de soudage ou de découpage, travaillant en milieu humide, en particulier en immersion, comprenant essentiellement un générateur principal de courant d'usinage alimenté par une source de courant alternatif polyphasé et délivrant un courant unidirectionnel à un circuit d'utilisation comportant au moins une électrode et une pièce à usiner, ledit générateur ayant une tension de sortie à vide Tv, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison - un coupe-circuit inséré dans le circuit d'alimentation du générateur princi pal - un générateur auxiliaire de courant d'usinage à caractéristique externe sta tique horizontale délivrant un courant unidirectionnel au circuit d'utilisa tion précité, ledit générateur auxili e yant une tension de sortie Tg en opposition à la sortie du générateur principal ; - des moyens détecteurs des caractéristiques électriques du courant d'alimen tation du générateur principal et des caractéristiques électriques du cou rant circulant dans le circuit d'utilisation, - un comparateur sensible à la tension Tg du générateur auxiliaire et à une tension de référence - et un organe de commande dudit coupe-circuit sensible aux dits moyens détec teurs et audit comparateur et prévu pour provoquer l'ouverture et la ferme ture du circuit d'alimentation en fonction des dites caractéristiques élec triques et de ladite tension de sortie 2. - Dispositif selon la revend~* an 1, caractérisé en ce que le coupe-circuit précité est un contact: eur-disj onct eur différentiel à réarmement manuel et sensible aux courants de fuites. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coupe-circuit précité est un contacteur statique sensible aux courants de fuites. 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur auxiliaire précité est constitué par un redresseur à diodes à forte impédance, alimenté directement par la source précitée. 5. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur auxiliaire précité est constitué par une batterie d'accumulateurs unie d'une résistance montée en série. 6. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens détecteurs précités comportent un détecteur d'équilibrage de phases et dtintensité de courant relié au circuit d'alimentation du générateur principal et un détecteur de tension et d'intensité de courant relié au circuit d'utilisation, et les dits moyens détecteurs étant reliés audit organe de commande et délivrant des informations à ce dernier. 7. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le comparateur de tension précité est relié aux bornes de sortie du générateur auxiliaire et d'une source de tension de référence réglable, ledit comparateur étant relié audit organe de commande et délivrant des informations à ce dernier. 8. - Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 et 6, caractérisé en ce que l'organe de commande précité est prévu pour alimenter, en fonction des informations reçues des dits détecteurs et dudit comparateur, un électroaimant actionnant ledit contact eur-disj onct eur. 9. - Dispositif selon les revendications 1, 3 et 6, caractérisé en ce que l'organe de commande précité est prévu pour piloter le contacteur statique précité en fonction des informations reçues des dits détecteurs et dudit comparateur.