Transformateur à chute de tension réglable, applicable en particulier à la soudure électrique. Un appareil pour soudure à l'arc électri que doit présenter les caractéristiques sui vantes: 1o Une tension à vide assez élevée, géné ralement de 65 à 90 volts pour permettre l'amorçage de l'arc.
20 Une forte chute de tension en charge de façon que la tension aux bornes du cir cuit d'utilisation soit ramenée à une valeur comprise entre 20 et 30 volts; valeur corres pondant à la chute de tension dans l'arc.
30 La possibilité de régler le courant de charge suivant la qualité des électrodes em ployées et la masse des pièces à souder.
On réalise habituellement ces conditions au moyen- a) D'un groupe constitué d'un transforma teur et d'une self réglable placée en série avec le secondaire du transformateur. lie transformateur peut être à forte chute de tension, la self agissant simplement pour li miter le courant de charge. b I D'un transformateur muni d'un shunt magnétique à. entrefer variable permettant de faire varier la chute de tension.
La présente invention a pour objet un transformateur à chute de tension réglable, applicable en particulier à la soudure élec trique et ne comportant pour ce réglage ni self extérieurs ni shunt magnétique. Le transformateur, suivant la présente inven tion, est muni, outre les enroulements pri maire et secondaire, d'un enroulement sup plémentaire, qu'on appellera enroulement ter tiaire, lequel est couplé en série avec l'un des deux enroulements habituels (primaire et se condaire) et est disposé de façon à n'embras ser pratiquement que le flux de dispersion du transformateur ou une partie de celui-ci.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes .d'exécution du transformateur selon l'invention. Dans les di verses figures, les mêmes lettres de référence désignent les mêmes éléments ou organes. Les fig. 1 et 3 représentent schématique ment un transformateur monophasé à forte chute de tension et à circuit magnétique simple; Les fig. 2 et 4 sont des coupes effectuées suivant la ligne X-N des fig. 1 et 3.
Dans ce mode de réalisation le primaire 1 se trouve entièrement bobiné sur le noyau 11 et le secondaire 2 sur le noyau 12 (il convient de préciser 'que cette disposition n'est pas indispensable). L'enroulement ter tiaire 3 portant les prises de réglage est sim plement enroulé ,autour des deux noyaux, 11 et 12 comme on peut le voir notamment sur la fig. 2.
Cet enroulement tertiaire<B>3</B> est cou plé en série avec l'enroulement secondaire 2 de telle façon que le courant y circule dans le même sens que dans le secondaire (tel que l'indiquent les flèches des fig. 1 et 2:) ou bien de manière que le courant y circule dans le sens contraire (tel que représenté schémati quement fig. 3 et dans la coupe fig. 4).
Des prises de réglage a, b, c, etc. sont raccordées en divers points de l'enroulement tertiaire 3.
L'alimentation du primaire 1 se fait par <I>A</I> et<I>B.</I> Le circuit d'utilisation est raccordé en<I>A'</I> et l'une des prises<I>B', a, b, c, ... p,</I> pour les courant faibles (fig. 1 et 2), en A' et l'une des prises B',<I>c, b,</I> a, ... q, pour les courants forts (fig. 3 et 4).
Etant donné que le flux résultant em brassé par l'enroulement tertiaire 3 est très faible à vide, la tension aux bornes du se condaire 2, pour un débit nul, varie très peu quel que soit le nombre de spires tertiaires en service; condition nécessaire pour obtenir un amorçage aisé et régulier de l'arc élec trique.
En charge, par contre, l'enroulement ter tiaire est traversé par le flux de dispersion des enroulements primaire 1 et secondaire 2 du transformateur.
'Dans l'exemple décrit ci-dessus en regard des fig. 1-2 et 3-4 l'enroulement tertiaire 3 est simplement bobiné autour des deux noyaux 11 et 12. On obtiendrait un résultat identique en plaçant cet enroulement 3 d'une autre façon, mais de telle sorte qu'il embrasse totalement ou en partie le flux de dispersion du transformateur.
L'enroulement tertiaire 3 au lieu d'être simple peut être constitué, par exemple, de deux séries de bobines enroulées respective ment autour des noyaux 11 et 12 comme re présenté fig. 5-6 et 7-8.
La. fig. 5 est un schéma du transforma teur ainsi agencé, avec courant circulant dans l'enroulement tertiaire 3 dans le même sens que dans le secondaire 2, et la fig. 6 est une coupe suivant la ligne M <B><I>-N</I></B> de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue schématique dn même transformateur, avec courant circulant dans l'enroulement tertiaire 3 en sens con traire de la circulation du courant dans le secondaire 2 et la fig. 8 est la -coupe corres pondante.
Les bobines sont couplées de telle façon qu'à vide les forces électromotrices engen drées dans chaque portion .de l'enroulement tertiaire, soient pratiquement égales et op posées.
On réalise alors le couplage comme pour l'enroulement simple et comme représenté respectivement fig. 5-6 et 7-8.
L'alimentation du primaire se fait par <I>A et B.</I> Le circuit d'utilisation est raccordé en<I>A'</I> et l'une des prises<I>B', a,</I> b, p, pour les courants faibles (fig. 5 et 6), en A et l'une des prises B', b,<I>a,</I> q, pour les courants forts (fi-.<B>7</B> et<B>8).</B>
Il convient de remarquer que le dispositif représenté fig. 5 à 8 ne comporte que trois groupes de bobines et ne permet donc l'uti lisation que de deux prises intermédiaires de réglage rr, <I>b.</I>
On a décrit ci-dessus un transformateur monophasé :à chute de tension réglable ap plicable en particulier à la soudure électri que et ne comportant pour ce réglage ni soif extérieure ni shunt magnétique. Ce transfor mateur à chute de tension réglable est muni, outre les enroulements primaire et secondaire, d'un enroulement supplémentaire appelé en roulement tertiaire lequel est disposé de façon à. n'embrasser pratiquement que le flux de dis- persion du transformateur ou une partie de celui-ci.
Le couplage de cet enroulement en série avec le secondaire permettant de régler la valeur de la chute de tension et par con séquent le courant de soudure.
Lorsque le réseau d'alimentation est tri phasé, on peut brancher cet appareil entre deux phases du système triphasé ou encore, pour obtenir une répartition plus favorable du courant, dans les différentes phases d'ali mentation, employer deux appareils mono phasés dont les primaires sont couplés en<B>V</B> et les enroulements secondaires et tertiaires de chaque appareil branchés en série.
Toutefois, il est alors plus intéressant de réaliser un nouvel appareil construit d'après le principe énoncé plus haut et décrit ci- dessous: Les fig. 9 et 12 représentent schématique ment, à titre d'exemple, un transformateur triphasé-monophasé établi conformément à l'invention; les fig. 10 et 13 sont des coupes effectuées suivant la ligne M-N des fig. 9 et 12. La fig. 11 est un dessin explicatif.
Les trois noyaux sont numérotés 11, 12 et 13, deux de ces noyaux qu'on peut choisir .arbitrairement portent chacun un enroulement primaire 1 et '3. Pour la symétrie, on a. pris les noyaux 11 et 13.
Cette disposition n'est toutefois pas in dispensable. Les primaires sont alors couplés par le système en<B>V</B> bien connu et reliés par les trois bornes<I>A, B</I> et C aux trois phases du réseau triphasé (fig. 9 et 12).
Ce couplage sera, dans une construction bien comprise, réalisé de telle façon que les flux 0, et 03 engendrés dans les noyaux 11 et 13 soient déphasés. d'un angle de 600. De cette façon, les flux se combinent comme in diqué sur la fig. 11 et le noyau 12 est<U>p</U>ar couru par un flux résultant 02 égal à V_ 3 fois le flux 0, ou 03 traversant l'un des noyaux 11 ou 13. L'enroulement secondaire eis t alors. bobiné entièrement autour du noyau 12.
Le transformateur ainsi réalisé présente un flux de dispersion appréciable lorsqu'il ,est en charge, et par conséquent une forte chute -de tension en charge. Il est à remar quer que ce flux de dispersion est en phase avec le courant débité.
Pour obtenir le réglage, on établira les connexions comme dans le cas du trans formateur monophasé, de façon à coupler le secondaire en série avec un enroulement ter tiaire de réglage qui embrasse en tout ou en . partie le flux de .dispersion. Cet enroulement tertiaire pourra, par exemple, être enroulé autour des trois noyaux comme indiqué sur les fig. 9, 10, 12 et 13, il sera alors couplé en série avec l'enroulement secondaire 2 de telle façon que le courant y circule dans le même sens que dans le secondaire (tel que l'indiquent les flèches des fig. 9 et 10)
ou bien de manière que le courant y circule dans le sens contraire (tel que représenté schématiquement! fig. 12 et dans la coupe fig. 13).
Des. prises de réglage<I>a, b,</I> c, etc. sont raccordées en divers points de l'enroulement tertiaire 4.
L'alimentation primaire se fait par A, B et C, le circuit d'utilisation est raccordé en<I>A'</I> et l'une des prises<I>B',</I> cc, b, c,<I>... p</I> pour les courants faibles (fig. 9 et 10), en A' et l'une des prises B', <I>c, b, a, ... q</I> pour les cou rants forts (fig. 12 et 13).
Pour obtenir le réglage de la chute de tension, on peut coupler l'enroulemenf ter tiaire ou une partie de celui-ci soit en con cordance, soit en discordance avec l'enroule ment secondaire, comme il est indiqué plus haut.
Il convient de remarquer qu'il est loisible, sans sortir du cadre de l'invention, d'obtenir le réglage du courant de charge en couplant l'enroulement tertiaire en série avec le pri maire, au lieu de le coupler avec le secon daire ainsi qu'il a été décrit en regard des fig. 1 à 6.
Les avantages présentés par les trans formateurs sus-décrits, comparativement aux transformateurs usuels, sont les suivants: 1. Légèreté.
2. Encombrement réduit. d. Rendement plus élevé dû à ce que le circuit magnétique est simple.
4. Grande simplicité de construction. 5. Réalisation très économique.
Adjustable voltage drop transformer, particularly applicable to electric welding. An apparatus for electric arc welding which must have the following characteristics: 1o A sufficiently high no-load voltage, generally 65 to 90 volts to allow the ignition of the arc.
A strong voltage drop under load so that the voltage at the terminals of the operating circuit is brought back to a value between 20 and 30 volts; value corresponding to the voltage drop in the arc.
The possibility of adjusting the charging current according to the quality of the electrodes used and the mass of the parts to be welded.
These conditions are usually achieved by means of a) A group consisting of a transformer and an adjustable choke placed in series with the secondary of the transformer. The transformer may have a high voltage drop, the inductor acting simply to limit the load current. b I From a transformer fitted with a magnetic shunt to. Variable air gap allowing the voltage drop to be varied.
The present invention relates to a transformer with adjustable voltage drop, applicable in particular to electrical welding and comprising for this adjustment neither external inductors nor magnetic shunt. The transformer, according to the present invention, is provided, in addition to the primary and secondary windings, with an additional winding, which will be called the tertiary winding, which is coupled in series with one of the two usual windings (primary and to condaire) and is arranged so as to ignite practically only the flow of dispersion of the transformer or a part thereof.
The accompanying drawing shows, by way of example, several embodiments of the transformer according to the invention. In the various figures, the same reference letters designate the same elements or components. Figs. 1 and 3 schematically represent a single-phase transformer with a high voltage drop and a simple magnetic circuit; Figs. 2 and 4 are sections taken along the line X-N of FIGS. 1 and 3.
In this embodiment, the primary 1 is entirely wound on the core 11 and the secondary 2 on the core 12 (it should be noted that this arrangement is not essential). The tertiary winding 3 carrying the adjustment taps is simply wound around the two cores, 11 and 12, as can be seen in particular in FIG. 2.
This tertiary winding <B> 3 </B> is coupled in series with the secondary winding 2 so that the current flows there in the same direction as in the secondary (as indicated by the arrows in fig. 1). and 2 :) or else so that the current flows in the opposite direction (as shown schematically in fig. 3 and in the section in fig. 4).
Adjustment sockets a, b, c, etc. are connected at various points of the tertiary winding 3.
Primary 1 is supplied with <I> A </I> and <I> B. </I> The user circuit is connected to <I> A '</I> and one of the sockets <I> B ', a, b, c, ... p, </I> for low currents (fig. 1 and 2), at A' and one of the sockets B ', <I> c, b, </I> a, ... q, for strong currents (fig. 3 and 4).
Given that the resulting flux em stirred by the tertiary winding 3 is very low at no-load, the voltage across the terminals 2, for zero flow, varies very little whatever the number of tertiary turns in service; necessary condition to obtain an easy and regular starting of the electric arc.
Under load, on the other hand, the tertiary winding is traversed by the dispersion flow of the primary 1 and secondary 2 windings of the transformer.
'In the example described above with reference to FIGS. 1-2 and 3-4 the tertiary winding 3 is simply wound around the two cores 11 and 12. An identical result would be obtained by placing this winding 3 in another way, but in such a way that it completely embraces or part of the transformer dispersion flux.
The tertiary winding 3 instead of being simple may consist, for example, of two series of coils wound respectively around the cores 11 and 12 as shown in fig. 5-6 and 7-8.
Fig. 5 is a diagram of the transformer thus arranged, with current flowing in the tertiary winding 3 in the same direction as in the secondary 2, and FIG. 6 is a section along the line M <B><I>-N</I> </B> of FIG. 5.
Fig. 7 is a schematic view of the same transformer, with current flowing in the tertiary winding 3 in the opposite direction to the flow of current in the secondary 2 and FIG. 8 is the corresponding cut.
The coils are coupled such that at no load the electromotive forces generated in each portion of the tertiary winding are substantially equal and opposite.
The coupling is then carried out as for the simple winding and as represented respectively in fig. 5-6 and 7-8.
The primary is supplied by <I> A and B. </I> The user circuit is connected to <I> A '</I> and one of the <I> B', a, </I> b, p, for weak currents (fig. 5 and 6), at A and one of the taps B ', b, <I> a, </I> q, for strong currents (fi -. <B> 7 </B> and <B> 8). </B>
It should be noted that the device shown in fig. 5 to 8 has only three groups of coils and therefore only allows the use of two intermediate adjustment taps rr, <I> b. </I>
A single-phase transformer has been described above: with an adjustable voltage drop applicable in particular to electric welding and not comprising for this adjustment either external thirst or magnetic shunt. This transformer with adjustable voltage drop is provided, in addition to the primary and secondary windings, with an additional winding called a tertiary bearing which is arranged so as to. practically only embrace the scattering flux of the transformer or a part of it.
The coupling of this winding in series with the secondary makes it possible to adjust the value of the voltage drop and consequently the welding current.
When the supply network is three-phase, this device can be connected between two phases of the three-phase system or, to obtain a more favorable distribution of the current, in the different supply phases, use two single-phase devices, including the primary ones. are <B> V </B> coupled and the secondary and tertiary windings of each device connected in series.
However, it is then more advantageous to produce a new device constructed according to the principle stated above and described below: FIGS. 9 and 12 show schematically, by way of example, a three-phase-single-phase transformer established in accordance with the invention; figs. 10 and 13 are sections taken along the line M-N of FIGS. 9 and 12. FIG. 11 is an explanatory drawing.
The three cores are numbered 11, 12 and 13, two of these cores which can be arbitrarily chosen each carry a primary winding 1 and '3. For symmetry, we have. took cores 11 and 13.
However, this provision is not essential. The primaries are then coupled by the well-known <B> V </B> system and connected by the three terminals <I> A, B </I> and C to the three phases of the three-phase network (fig. 9 and 12) .
This coupling will, in a well-understood construction, be carried out in such a way that the flows 0, and O3 generated in the cores 11 and 13 are out of phase. at an angle of 600. In this way, the flows are combined as shown in fig. 11 and the core 12 is <U> p </U> ar run by a resulting flux 02 equal to V_ 3 times the flux 0, or 03 passing through one of the cores 11 or 13. The secondary winding is then t. wound entirely around the core 12.
The transformer thus produced exhibits an appreciable dispersion flux when it is on load, and consequently a strong drop in voltage under load. It should be noted that this dispersion flow is in phase with the current delivered.
To obtain the adjustment, the connections will be established as in the case of a single-phase transformer, so as to couple the secondary in series with a tertiary adjustment winding which embraces all or all. part of the .dispersion stream. This tertiary winding could, for example, be wound around the three cores as indicated in FIGS. 9, 10, 12 and 13, it will then be coupled in series with the secondary winding 2 so that the current flows there in the same direction as in the secondary (as indicated by the arrows in fig. 9 and 10. )
or else so that the current flows there in the opposite direction (as shown schematically! Fig. 12 and in the section Fig. 13).
Of. adjustment sockets <I> a, b, </I> c, etc. are connected at various points of the tertiary winding 4.
The primary power supply is made by A, B and C, the user circuit is connected to <I> A '</I> and one of the <I> B', </I> cc, b, c, <I> ... p </I> for low currents (fig. 9 and 10), at A 'and one of the taps B', <I> c, b, a, ... q </I> for strong currents (fig. 12 and 13).
In order to obtain the voltage drop adjustment, the tertiary winding or a part thereof can be coupled either in agreement or in disagreement with the secondary winding, as indicated above.
It should be noted that it is possible, without departing from the scope of the invention, to obtain the adjustment of the charging current by coupling the tertiary winding in series with the primary, instead of coupling it with the secondary. as has been described with reference to FIGS. 1 to 6.
The advantages presented by the transformers described above, compared to the usual transformers, are the following: 1. Lightness.
2. Reduced size. d. Higher efficiency due to the simple magnetic circuit.
4. Great simplicity of construction. 5. Very economical realization.