Brevet FR2376546A1 — publié le 19780728

La présente invention concerne un générateur de courant de soudage à l'arc, notamment pour soudage à l'arc puisé avec fil fusible, et plus particulièrement avec fil fusible déroulé à vitesse constante. Dans un tel cas, il se produit généralement des courts-circuits successifs du fil avec la pièce interrompant périodiquement l'arc. De façon usuelle, on utilise comme source électrique un générateur à thyristors alimenté en courant alternatif du réseau et incorporant des moyens de régulation à tension sensiblement constante et courant de court-circuit élevé.On constate cependant que pour les faibles charges, c'est-à-dire pour les réglages corresonant à des tensions moyennes#relative- ment faibles, le générateur est incapable de délivrer un courant trs stable, ce qui stexplique par le fait qu'il s'agit d'un courant redressé par des thyristors ; le courant devient de plus en plus ondulé, voire haché, et sans précautions particulières il présenterait des passages à zéro susceptibles de provoquer des extinctions d'arc.Pour pallier cet inconvénient, on insère en série sur le circuit de soudage une inductance, mais pour assurer une atténuation convenable des variations de courant, cette inductance doit titre de forte valeur, ce qui a pour inconvénient indirect de conférer au circuit une constante de temps trop élevée pour assurer un fonctionnement correct du procédé de soudage par courtscircuits, procédé selon lequel les courts-circuits se succèdent à fréquence relativement élevée, Le générateur selon l'invention, du type sus-mentionné, permet d'éviter à la fois les risques d'extinction d'arc et les trop fortes constantes de temps de circuit.Il se caractérise en ce qu'un second élément de générateur à courant sensiblement constant d'intensité très inférieure au courant de court-circuit du générateur à tension constante, mais suffisant pour entretenir l'arc est branchu en parallèle audit générateur à tension constante et de telle manière que la tension délivrée par le généra- teur à tension constante puisse prendre une valeur moyenne inférivure à celle observée aux bornes de soudage; de la sorte, le courant de soudage comprend un courant permanent constant fourni par le second élément de générateur auquel s'ajoute, de façon pé iodique, des impulsions de courant provenant du premier élément de générateur à tension constante.Grâce à ce dispositif, les variations de courant, dans la région des faibles courants, du générateur à thyristors ntont aucun effet appréciable sur l'arc qui est maintenant alimenté en tout état de cause par le courant délivré par le second élément de générateur. De la sorte, l'inductance peut être maintenue à une faible valeur compatible avec za nécessité d'assurer une faible constante de temps du circuit de soudage. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique d'un générateur électrique pour soudage selon l'invention - la figure 2 est un diagramme tension-courant. En se référant à la figure 1, on voit que le générateur de soudage compren? deux éléments de générateur 1 et 2 présentant des sorties positives 3 et 5 respectivement, négatives 4 et 6 respectivement, qui sont branchages en parallèle sur le circuit de soudage dont les bornes positive et négative sont représentées en 7 et 8 respectivement. L'élément de générateur 1 constitué en générateur à tension constante comprend, aux bornes d'un secondaire 10 d'un transformateur tri#phasé 11 dont un Frimaire 12 couplé en triangle ou en étoile est branché à un réseau de distribution, un pont redresseur à trois thyristors 13, 14, 15 et trois diodes 16, 17 et 18, avec, aux bornes du pont, une diode de-récupération 19 et une inductance de lissage 20. De façon usuelle, on régule la tension de sortie mesurée entre les sorties 3 et 4 par comparaison avec une tension de référence constante et lton;:fait agir un signal représentant l'erreur, qui est généralement utilisé sous forme proportionnelle et intégrée, sur le dispositif de commande d'allumage des trois thyristors 13, 14, 15.On obtient ainsi un élément de générateur 1 dont la caractéristique statique-tension-courant est à tension Uo constante en valeur moyenne comme représenté en A à la figure 2, avec un courant de courtcircuit Scc très important, L'élément de générateur 2 est réalisé en générateur à courant constant, sur une large gamme Se valeurs de tension allant au-dessus xe la valeur Uo et à cet effet, un pont redresseur à 6 diodes 21, 22, 23, 24, 25, 26 est branché aux bornes d'un autre secondaire 27 du transformateur 11 avec inductance 28 en série qui peut éventuellement être l'inductance de fuites entre les enroulements 12 et 27; on obtient ainsi un élément de générateur 2 dont la caractéristique statique tension-courant est sensiblement à courant constant Io sur une large gamme de tension, la valeur de la tension maximale U'o bien supérieure à Uo étant choisie de façon à disposer d'un courant Io pratiquement constant quelle que soit la tension de l'arc. Les deux éléments de générateur 1 et 2 sont branchés en parallèle comme indiqué précédemment avec interposition d'une diode 30 et le générateur composite fonctionne de la façon suivante L'élément de générateur 2 fournit, pensant le soudage et en permanence, un courant. de maintien Io quelles que soient les conditions d'arc et les valeurs instantanées de la tension délivrée aux sorties 3 et 4 du générateur 1. Ce courant Io est bien entendu suffisant pour éviter toute extinction de l'arc, mtme dans le cas où le courant débité par le générateur 1 présente des intervalles de passage à zéro lorsque la valeur de l'inductance 20 est relativement faible. En soudage dénommé MAG par courts-circuits, et pendant les périodes où ces courts-circuits se produisent, la tension entre la pièce et le point d'amenée du courant sur le fii-électrode est de quelques volts seulement. Le générateur 1 fournit alors un courant dont l'accroissement est déterminé par la valeur de l'in ductance 20. Cette valeur peut être choisie uniquement en vue pour d'obtenir les meilleures conditions/le transfert du métal en fusion lors de chaque court-circuit. A la rupture de ces courtscircuits, l'amorçage des phases d'arc est assuré par les caractéristiques du générateur 2, quelle que soit la tension instantanée du générateur 1. A titre d'exemple, pour les applications sur tales minces à des intensités de soudage relativement faibles, inférieures à 100 ampères et jusqu'à 25 ampères, avec fils en acier de diamètre 0,6 mm et 0,8 mm, les valeurs de l'ordre de 70 volts pour Uo' et de 15 ampères pour Io, de 10 à 20 volts pour la tension moyenne du générateur 1 et de 0,2 m H pour l'inductance, conviennent. D'une façon plus générale, on prévoit que la tension constante en valeur moyenne du premier élément de générateur est Je l'ordre de 10 à 40 volts et le courant de court-circuit de plusieurs centaines d'ampères tandis que la tension à vlde du second élément de générateur est largement supérieure à la tension constante dudit premier élément de générateur et que son courant de court-circuit est de l'ordre de la dizaine d'ampères. REVENDICATIONS i.:- Générateur de courant de soudage à l'arc, notamment pour soudage avecifusible et courts-circuits5 du genre comprenant un premier élément de générateur à thyristors alimenté en courant alternatif du réseau et incorporant des moyens de régulation à tension moyenne sensiblement constante et courant de court-circuit élevé, caractérisé en ce qu'un second élément de générateur à courant sensiblement constant d'intensité très inférieure audit courant de court-circuit dudit premier élément de générateur, mais suffisant pour entretenir l'arc, est branché en parallèle sur ledit premier élément de générateur. 2. - Générateur de courant de soudage à l'arc selon la revendication 1, caractérisé en ce que le branchement en parallèle des eux éléments de générateur s'effectue par l'intermédiaire d'une diode de telle manière que la tension délivrée par le générateur à tension constante puisse prendre une valeur moyenne in fÇrieure à celle observée aux bornes de soudage. 3. - Générateur de courant de soudage à l'arc selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tension constante en valeur moyenne du premier élément de générateur est de l'ordre de 10 à 40 volts et le courant de court-circuit de plusieurs centaines d'ampères, tandis que la tension à vide du second élément ce générateur est largement supérieure à la tension constante dudit premier élément de générateur et que son courant de court-circuit est de l'ordre de la dizaine d'ampères.