Brevet FR2369620A1 — publié le 19780526

L'invention a pour objet les dispositifs électroniques permettant le règlage de la puissance des charges inductives. Dans les dispositifs connus de réglage de puissance qui sont utilisés en particulier pour les postes de soudure à l'arc, l'intensité du courant de soudure est réglée soit de façon discontinue soit de façon continue A ce sujet, en ce qui concerne particulièrement les postes de soudure à l'arc, l'intensité du courant de soudure doit être réglée non seulement en fonction du diamètre de l'électrode utilisée mais aussi en fonction de la qualité du métal qui la constitue, ainsi qu'en fonction de la position du travail à effectuer. De sorte que la réussite parfaite d'une soudure dépend essentiellement de ce réglage de l'intensité du courant. Or, dans le cas de réglage discontinu le dispositif comporte un transformateur à prises multiples correspondant à des branchements effectués à différents niveaux des enroulements secondaires qui sont établis pour l'intensité maxima prévue pour chacun d'eux . Le réglage s'effectue donc par la mise en contact du porte-électrode avec l'enroulement correspondant à l'intensité nécessaire . Ce réglage s'effectue donc de façon discontinue à l'aide de fiches ou de plots multiples. Ce dispositif présente l'inconvénient de ne pas permettre de disposer de toute la gamme des intensités intermédiaires comprises entre deux plots . Un tel dispositif ne peut donc convenir que pour une série de types de travaux bten déterminés et correspondant à l'intensité disponible à chaque position du réglage, ce qui ne permet pas d'effectuer de nombreux travaux pour lesquels il serait nécessaire, pour une parfaite exécution, de disposer d'une intensité de courant intermédiaire se situant entre deux plots , pour correspondre à la nature particulière du métal d'apport ou à la situation particulière du travail à effectuer. Ce matériel n'est donc adapté qu'à des situations normales de travail, avec des électrodes courantes. Dans le deuxième cas, où le réglage de l'intensité est continu , il s'agit de transformateurs munis d'une bobine secondaire mobile ou munis d'un shunt magnétique . Dans l'un et l'autre cas la variation d'intensité est obtenue par variation du champ magnétique qui traverse le secondaire D'une part une telle solution nécessite un organe mécanique indispensable pour situer et maintenir l'organe variateur dans une position déterminée, mais en outre le rendement du transformateur décroit dans le même sens que l'intensité demandée, ce qui renchérit l'exploitation de ce système , aussi bien d'ailleurs que la construction de l'appareil lui même. Le dispositif objet de l'invention permet d'éviter ces inconvé nient. Grace à lui en effet il est possible de supprimer tout système d'enfichage ou de plots multiples qui n'offre pas un réglage continu. Il est possible aussi de supprimer tout organe mécanique commandant la variation du flux magnétique et par cela même tout risque de diminution du rendement du transformateur . Pour cela la variation continue de la puissance est obtenue sans qu'aucune pièce, ni aucun circuit , ne soit déplacé et sans que le champ magnétique qui baigne le secondaire ne soit à aucun moment modifié. Pour cela la variation de la puissance est obtenue par un moyen uniquement électronique utilisant la capacité d'inversion que possèdent les semi-conducteurs qui peuvent être rendus non conducteurs ou conducteurs selon l'état d'excitation de la gâchette, ces semi-conducteurs étant du type " triode à courant alternatif " que pour simplification les techniciens désignent par le terme contracté connu de " triac", et que nous désignerons ici simplement par le terme t " triode L'inversion d'un tel dispositif, qui joue le rôle d'interrupteur, peut ainsi être obtenue à une fréquence quelconque aussi élevée que nécessaire, donc à la même fréquence que le réseau alternatif d'alimentation du transformateur qui constitue la charge, soit 50 périodes par seconde par exemple.L'inversion peut aussi être obtenue durant un temps aussi court que nécessaire pour permettre de laisser passer le courant de soudure durant tout le temps d'une alternance du courant dlalimentation ou seulement durant une partie de chaque alternance, n'appliquant ainsi le courant d'alimentation que jusqu'à un certain niveau d'intensité de chaque alternance De sorte que la tension du courant dans le primaire, dont dépend l'intensité dans le secondaire, passant à chaque alternance d'une tension ( négative ou positive ) nulle à une tension maxima, on comprend que Si on n'utilise le courant du primaire que durant une partie seulement de chaque période , par exemple durant un temps compté à partir de l'ori- gine zéro jusqu'à un certain niveau de tension, on disposera à la sortie du secondaire d'un courant alternatif discontinu à puissance variable selon une sinusoïde tronquée. Or le temps de conduction de la triode dépendant exclusivement du temps d'excitation de sa gâchette, on comprend qu'il sera aisé d'obtenir une alternance de la tension d'excitation qui soit en phase avec la période du réseau d'alimentation de l'appareil permettant ainsi d'admet tre la tension maxima qui, compte tenu de la chute de la tension de crête dûe à la production de l'impulsion, atteindra 97% de la puissance maxima, ou qui soit déphasée de 90C , ce qui provoquera l'absence totale de conduction de la triode, donc une rupture apparente totale du courant dans le primaire, toutes les valeurs intermédiaires pouvant aisément être obtenues de façon continue au moyen du principe électronique connu du double réseau déphaseur, grâce auquel le réglage du calage de l'excitation de la gâchette de la triode par rapport à la fréquence du réseau est obtenu au moyen d'un simple potentiomètre L'utilisation d'un tel interrupteur électronique à phase contrô- lée offre en outre l'avantage de permettre le réglage continu de la puissance du courant de soudure au moyen d'un dispositif qui peut être éloigné du poste lui-même .En effet le potentiomètre qui assure ce réglage peut facilement trouver sa place dans la poignée porte-électrode , ce qui permet à l'ouvrier -soudeur de régler la puissance du courant de soudure aussi souvent qu'il le veut, sans abandonner son travail et de façon continue, donc avec toute la.finesse nécessitée par les difficultés instan tannées du travail , et cela par la simple manoeuvre du potentiomètre contenu dans la poignée porte-électrode et reliée au poste de soudure au moyen d'un conducteur jumelé avec le cable conduisant le courant de soudure. Enfin un tel matériel, par sa simplicité de construction et le bas prix des composants électroniques, se trouve être un appareil peu onéreux Pour mieux en comprendre le fonctionnement, il va être donné lm schéma de montage du circuit électronique objet de la présente invention La figure 1 représente le circuit d'excitation de la gâchette de la triode. La figure 2 est un diagramme de l'intensité utilisable La figure 3 représente le circuit général objet de la présente invention Le circuit d'excitation, représenté par la figure 1, et qui utilise le principe connu du double réseau déphaseur, comporte, outre les capacités C1 et C2, qui sont montées en parallèle entre elles et avec la triode T entre la charge U et une phase du réseau, la résistance variable R1 et la résistance fixe R2 , qui sont respectivement montées en série avec les capacités C1 et C2 , la résistance R3 shuntant ces deux couples résistance-capacité.De même une diode semi-conductrice D , dite " Di a c " pour simplification selon le terme contracté connu et que nous désignerons par le terme " diode " , contrôle la tension appliquée à la gâchette G de la triode T à la sortie de la résistance R1 Ce circuit étant ainsi constitué, on constate en effet que lorsque la tension du secteur lui est appliquée, le condensateur C1 se charge à travers le potentiomètre R1 .Et lorsque la tension aux bornes de C1 atteint la tension de basculement ( positive ou négative ) du jeu de diodes D, la conductibilité survint, ce qui provoque la décharge partielle du condensateur C1 dans la gâchette G de la triode T Ce signal provoque la conductibilité immédiate de cette triode T à travers laquelle la charge U peut être alimentée On remarque que le signal de déclenchement de la gâchette a la même fréquence que le secteur d'alimentation. Si la valeur de R1 est faible la tension de basculement de la diode D est rapidement atteinte. Et inversement lorsque la valeur de R1 est grande le basculement de la diode D est retardé d'une valeur qui dépend de la valeur de R1 .Le déphasage du signal d'excitation de la gâ- chette G par rapport au secteur dépend donc exclusivement de la valeur de R1 et peut ainsi passer d'une synchronisation de phase presque totale, où la tension de déclenchement Vo est atteinte presque à l'origine de la si- nusoide du courant d'alimentation, donc bien avant que la tension de crête Vc soit atteinte, jusqu'à.un déphasage de 900 obtenu pour une valeur importante de R1 et qui maintient la diode à l'état bloqué si la tension Vc aux bornes de C1 est inférieure à la tension de déclenchement Vo de la diode D Selon la figure 2 on voit que l'angle de passage peut varier depuis une valeur très faible .La puissance maxima au profit de la charge constituée par le primaire du transformateur sera 97% de la puissance maxima fournie par le secteur Lorsque la valeur du potentiomètre R1 est faible et que la diode D bascule, seul le condensateur principal C1 participe à l'impulsion et se décharge en partie . Aux bornes de C2 la tension est supérieure à celle des bornes de C1 . Celui-ci est rechargé partiellement par C2 après chaque déclenchement.L'hystérésis est ramenée à une valeur de l'ordre de 300 Ce dispositif étant adapté au montage d'un poste de soudure, ainsi qu'il est montré dans la figure 3, on comprend que le primaire P-du transformateur sera alimenté par une portion de la puissance sinusoide du circuit qui ne dépendra que de la valeur de la résistance R1, qui peut être située dans la poignée porte-électrode, telle que R'1 et reliée au circuit de la diode D à travers le transformateur d'inpédance basse ten sion BT Le dispositif est alors complété par un filtre anti-parasites constitué par le couple Self/Capacité L et C , qui supprime les parasites créés par la triode T De plus le primaire du transformateur est monté en parallèle avec la protection Z qui écrête les surtensions qui pourraient se manifester lors d'un déclenchement intempestif de la triode dans le cas où la vi tesse de croissance de la tension dV dépasserait la valeur admise. dt De même la triode T est protégée par le couple self-capacité R et C monté en parallèle entre ses bornes contre les surtensions pouvant survenir lors de la décharge du condensateur C1 Enfin un disjoncteur différentiel ultra sensible J à double effet, qui comporte une sonde thermique So montée sur le secondaire - du transformateur de puissance , le protège de toute utilisation excessive par rupture automatique du courant dans le primaire à la sortie de la triode T Il est bien entendu que l'étendue de l'invention n'est pas limitée à l'exemple ou aux exemples de réalisation qui en ont été décrits, toute variante considérée comme équivalence ne pouvant en modifier la portée. L'invention peut être utilisée pour le réglage de tout circuit inductif dans lequel la variation de la puissance utilisable est fonction de la tension à l'entrée du transformateur de charge, tel que les postes de soudure à l'arc ou de soudure par point ou les chargeurs d'accumulateur ou tout autre dispositif de même caractéristiques électriques. REVENDICATION S 1 ) - Dispositif permettant le réglage continu de la puissance d'un circuit inductif Caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen électronique de variation de la puissance du courant qui alimente le primaire du transformateur dont le secondaire produit le courant d'utilisation, la variation ainsi obtenue étant créée par la fermeture du circuit de charge durant tout ou partie seulement de chaque alternance du courant alternatif d'alimentation, ladite fermeture ayant même fréquence que ledit courant , mais pouvant être soit en phase avec l'alternance dudit courant, soit déphasée, ledit déphasage pouvant atteindre 900 , ce qui équivaut à une ouverture du circuit de charge , toutes les valeurs intermédiaires pouvant être atteintes 20) - Dispositif conforme à la revendication 1, Caractérisé par le fait que le moyen électronique de variation de la puissance du courant d'alimentation du circuit inductif est constitué par un circuit comportant l'alimentation du circuit de charge qui s'ef effectue à travers une triode semi-conductrice rendue conductrice par l'excitation de sa gâchette grâce à une tension délivrée par une diode dont le basculement est provoqué par la décharge périodique d'un condensateur dont la mise en phase avec a fréquence du secteur alternatif d'alimentation est assurée par la manoeuvre d'un potentiomètre réglable au moyen duquel on peut provoquer le déphasage de 900 de ladite décharge par rapport au secteur , provoquant le blocage de la triode lorsque la tension de crête dudit secteur est inférieure à la tension de basculement de la diode à travers laquelle passe le courant d'excitation de la gâchette de ladite triode 30) - Dispositif selon la revendication 2, Caractérisé par le fait qu'il comporte comme sécurité : un filtre antiparasite constitué par un couple selflcapacité, un circuit de protection contre les surtensions aux bornes du primaire de la charge, une protection de la triode contre les surtensions de décharge du condensateur d'excitation de sa gâchette constitué par un couple self/capacité mis en parallèle aux bornes de ladite triode, et un disjoncteur de rupture de courant de charge à la sortie de la triode, muni d'une sonde thermique qui contrôle le secondaire de la charge en cas d'emploi trop intensif 40) - Dispositif selon l'ensemble des revendications précédentes, Caractérisé par le fait que le potentiomètre de réglage de la charge du condensateur qui contrôle la mise en phase de l'excitation de la triode avec le courant alternatif d'alimentation de la charge est placé au niveau de la partie de l'appareil d'utilisation prise en main par l'opérateur, ledit potentiomètre étant relié au circuit de contrôle et de réglage de puissance par l'intermédiaire d'un transformateur basse tension 50) - Poste de soudure à l'arc utilisant le dispositif conforme à l'ensemble des renvendications précédentes, Caractérisé par le fait que le potentiomètre de contrôle de la décharge du condensateur est situé dans le porte-électrode et est relié au secondaire du transformateur basse tension par l'intermédiaire d'un double conducteur logé dans la gaine du cable du porte-électrode et isolé de celui-ci , ledit potentiomètre étant à la portée de la main de l'ouvrier manipulant ledit porte-électrode