FR2519480A1

FR2519480A1 - Temp. limiting appts. for battery chargers or welding sets - where resistor is embedded in transformer windings and connected to electronic circuit which prevents overheating of transformer

Info

Publication number: FR2519480A1
Application number: FR8200133A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-01-07
Filing date: 1982-01-07
Publication date: 1983-07-08

Abstract

Transformer used in an arc welding power supply or battery charger is fed with a single phase mains a.c. supply. The prim. circuit of the transformer includes a Triac (RTM) or bilateral triode semiconductor switch connected to an electronic circuit contg. several resistors. To prevent the overheating of the transformer, a resistor is embedded in its windings and is connected in the electronic circuit to control the electric current fed into the prim. winding of the transformer. The resistor embedded in the transformer windings may have an electrical resistance which increases or decreases when the temp. is raised.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour. réguler le courant des chargeurs d'accumulateur et des soudeuses à l'arc monophasés à réglage électronique en fonction de l'echauffement des parties sensibles a la température. The present invention relates to a device for. regulate the current of accumulator chargers and electronically adjustable single-phase arc welders according to the temperature rise of the temperature sensitive parts.

Les chargeurs d'accumulateurs (en abrégé : chargeurs) et les soudeuses à l'arc (en abrégé : soudeuses) monophasés sont traditionnellement protégés contre les trop grands échauffements des enroulements des transformateurs par des -disjoncteurs qui sont
- soit enfouis dans les enroulements et réagissant à ltéchauffement
- soit indépendants et réagissant à des sur-courants risquant de trop
échauffer les enroulements.Battery chargers (for short: chargers) and arc welders (for short: welders) single-phase are traditionally protected against excessively high temperatures of transformer windings by circuit breakers which are
- either buried in the windings and reacting to heating
- either independent and reacting to overcurrents which risk being too excessive
warm the windings.

Ces systèmes réagissent par tout ou rien, coupant complètement le courant lorsque ltéchauffement est trop grand. These systems react by all or nothing, completely cutting off the current when the heating is too great.

Par ailleurs, certains chargeurs et certaines soudeuses sont maintenant controles-par des potentåomètres faisant partie d'un circuit électronique de contrôle du courant d'alimentation. On peut se reporter pour la description de tels systèmes au brevet français numéro : 74.25304. In addition, some chargers and some welders are now controlled by potentiometers which are part of an electronic circuit for controlling the supply current. Reference can be made to the description of such systems in French patent number: 74.25304.

La présente invention concerne ce genre de chargeurs et soudeuses et présente le moyen de régulariser de manière continue le courant de fonctionnement a des valeurs compatibles avec la température que peuvent supporter les divers éléments (tels que : enroulements, diodes ...). Ce moyen permet une utilisation continue et suretout en supprimant la nécessité de monter un disjoncteur. The present invention relates to this type of charger and welder and presents the means of continuously regulating the operating current to values compatible with the temperature that the various elements can withstand (such as: windings, diodes, etc.). This means allows continuous use and especially by eliminating the need to mount a circuit breaker.

L'invention utilise les propriétés de certaines résistances thermo-sensibles dont la valeur ohmique dépend de la température :
- les unes (CTP) ont la propriété d'avoir une résistance croissant
lorsque la température croît.The invention uses the properties of certain temperature-sensitive resistors whose ohmic value depends on the temperature:
- some (CTP) have the property of having increasing resistance
when the temperature rises.

- les autres (CTN) ont la propriété d'avoir une résistance décrois
sant lorsque la température croit.- the others (CTN) have the property of having decreased resistance
health when the temperature increases.

On pourrait imaginer a'insérer une résistance CTP en série avec l'enroulement de sortie et d'enfouir cette CTP au sein de l'enroulement afin que, sa résistance augmentant lorsqu'il se produit une surchauffe dans le transformateur, le courant soit limité et régularisé par cette résistance. One could imagine inserting a PTC resistor in series with the output winding and burying this PTC within the winding so that, its resistance increasing when there is overheating in the transformer, the current is limited and regularized by this resistance.

Un tel agencement présente cependant l'inconvénient de nécessite l'utilisation de CTP de forte puissance dont le cout est rédibitoiret
L'invention cbnsiste à -- 1 - Positionner physiquement une résistance tnermo-sensible de
telle sorte qu'elle soit soumise à une température faisant
varier rapidement sa résistance, sur une plage de quelques degrés,
avant qu'un des composants du chargeur ou de la soudeuse (enroule
vents, diodes ...) n'atteigne une zone de température destructive.However, such an arrangement has the drawback of requiring the use of high-power CTP, the cost of which is low.
The invention consists in - 1 - Physically positioning a tnermo-sensitive resistance
so that it is subjected to a temperature making
quickly vary its resistance, over a range of a few degrees,
before any of the loader or welder components (rolls up
winds, diodes ...) does not reach a destructive temperature zone.

Cette résistance thermo-sensible peut être enfouie au sein des
enroulements du transformateur, en contact avec des diodes de
redressements, ou en contact avec un élément spécial, traversé par
le courant risquant de provoquer des sur-échauffements, et chauffé
par ce courant.This heat-sensitive resistance can be buried within
transformer windings, in contact with diodes
straightenings, or in contact with a special element, crossed by
the current may cause overheating, and heated
by this current.

- 2 - Connecter en un endroit judicieux du circuit de commande de l'ali
mentation du chargeur ou de la soudeuse, cette résistance thermo
sensible, de telle sorte que lorsque la résistance de l'élément
thermo-sensible varie, le courant principal de fonctionnement
diminue, se stabilisant à une valeur ne provoquant pas de destruction.- 2 - Connect in a suitable place on the power supply control circuit
charger or welder, this thermal resistance
sensitive, so that when the resistance of the element
thermo-sensitive varies, the main operating current
decreases, stabilizing at a value which does not cause destruction.

Pour fixer l'objet de l'invention, sans cependant la limiter, deux réalisations pratiques de l'invention sont décrites ei-dessous. To set the object of the invention, without however limiting it, two practical embodiments of the invention are described below.

La figure 1 représente un chargeur ou une soudeuse dont le courant d'alimentation est contrôlé par un triac T1 permettant de relier le primaire du transfor mateur TR à l'alimentation du secteur pendant une partie des demi-alternanees (contrôle par angle de. phase). Le triac Ti est déclenché par un circuit doublement déphaseur PI, R2, C1 et R4, C2. Le diac D1 se declenche lorsque le voltage auquel est soumis le condensateur C2 atteind des valeurs de l'ordre de - 30 volts. FIG. 1 represents a charger or a welder, the supply current of which is controlled by a triac T1 making it possible to connect the primary of the transformer TR to the mains supply during part of the half-alternates (control by phase angle. ). The triac Ti is triggered by a doubly phase-shifting circuit PI, R2, C1 and R4, C2. The diac D1 trips when the voltage to which the capacitor C2 is subjected reaches values of the order of - 30 volts.

Valeur typique des composants pour une alimentation 220 V- 50.H
R1 = 1 K ohm ; 0,5 Watts
R2 = 220 K ohms ; (potentiomètre)
R4 = 4 > 7 K ohms ; 0,5 Watts
C1 = C2 = 0,1 microfarads e
Pealisation 1 Une résistance CTP est enfouie au sein des enroulements du transformateur. Cette résistance a une valeur inférieure à 100 ohms pour des températures inférieures à 1100 C, puis monte a une valeur de l'ordre du MMegodas lorsque la température monte de 1100 C à 1300 C. La résistance CTP est eonnectée en série avec R1 et R2.Typical value of components for a 220 V- 50.H power supply
R1 = 1 K ohm; 0.5 Watts
R2 = 220 K ohms; (potentiometer)
R4 = 4> 7 K ohms; 0.5 Watts
C1 = C2 = 0.1 microfarads e
Pealization 1 A PTC resistor is buried within the transformer windings. This resistance has a value less than 100 ohms for temperatures below 1100 C, then increases to a value of the order of MMegodas when the temperature increases from 1100 C to 1300 C. The PTC resistance is connected in series with R1 and R2 .

Le transformateur peut entre soumis à des surcharges thermiques
- réglage à une valeur trop faible du potentiomètre R2
- utilisation pendant un temps trop long du chargeur ou de la soudeuses
- température extérieure trop élevée
- variation imprévue de la charge
- variation de la tension d'alimentation etc
Lorsque, sous l'effet d'une des causes précédentes, la température des-enroulements dépasse de quelques degrés-la valeur de 1100 C, la résistance CTP augmente très vite et sa valeur s'ajoute à celle du potentiomètre R2, diminuant ainsi l'angle de conduction du triac T1, ce qui stabilise la température des enroulements à une valeur comprise entre 1100 C et 1300 C, température que peuvent supporter les enroulements si l'on a choisi un fil émaillé de classe adéquate.The transformer can enter subjected to thermal overloads
- setting potentiometer R2 too low
- use of the charger or sealers for too long
- outside temperature too high
- unforeseen variation of the load
- variation of the supply voltage etc
When, under the effect of one of the preceding causes, the temperature of the windings exceeds by a few degrees the value of 1100 C, the PTC resistance increases very quickly and its value is added to that of the potentiometer R2, thus reducing the 'conduction angle of the triac T1, which stabilizes the temperature of the windings at a value between 1100 C and 1300 C, temperature that the windings can withstand if an enamelled wire of adequate class has been chosen.

Réalisation 2 Une résistance C est enfouie au sein des enroulements du transformateur, puis connectée en parallèle avec le condensateur C1. Cette résistance CTN est choisie de telle sorte que sa valeur ohmique soit suffisamment grande pour ne pas avoir d'action sur le circuit de déclenchement du triac jusqu > à une température de l'ordre de 1100 C, mais pour être un quasi courtcircuit à une température de l'ordre de 1300 C, empêchant ainsi le condendateur C1 de se charger et empêchant donc le déclenchement du triac. Realization 2 A resistor C is buried within the windings of the transformer, then connected in parallel with the capacitor C1. This NTC resistor is chosen so that its ohmic value is large enough not to have any action on the triac tripping circuit up to a temperature of the order of 1100 C, but to be a quasi short-circuit to a temperature of the order of 1300 C, thus preventing the capacitor C1 from charging and therefore preventing triac tripping.

On obtiend une stabilisation comparable à celle decrite dans la realisation 1. We obtain a stabilization comparable to that described in realization 1.

A partir des réalisations décrites ci-dessus, on constate qu'en cas de surcharge thermique du chargeur ou de la soudeuse, le point de fonctionnement, en terme de courant efficace, s'adapte automatiquement à une valeur inférieure à celle qui provoquerait des destructions thermiques, mais que l'appareil peut continuer à fonctionner sans risque, avec des caractéristiques de pointes réduite. From the embodiments described above, it can be seen that in the event of a thermal overload of the charger or of the welder, the operating point, in terms of effective current, automatically adapts to a value lower than that which would cause destruction. but that the device can continue to operate without risk, with reduced peak characteristics.

Plusieurs résistances thermo-sensibles peuvent etre connectées au circuit de commande pour protéger plusieurs points du chargeur (ou de la soudeuse) dont la température pourrait être critique. Several thermo-sensitive resistors can be connected to the control circuit to protect several points of the charger (or of the welder) whose temperature could be critical.

Les réalisations décrites ci-dessus permettent de supprimer le disjoncteur habituellement monté sur les chargeurs et les soudeuses. Dans le cas des chargeurs le disjoncteur est généralement monté sur le circuit de charge, après le pont de diodes, afin de protéger les diodes contre un branchement inversé de la batterie ce qui pourrait détruire les diodes. Dans le cas ou l'on supprime le disjoncteur, il est intéressant de monter en série sur le circuit de charge une diode qui évite la décharge de la batterie t travers le pont de diodes principal lorsqu'on inverse le branchement de la batterie par erreur. The embodiments described above make it possible to eliminate the circuit breaker usually mounted on chargers and welders. In the case of chargers, the circuit breaker is generally mounted on the charging circuit, after the diode bridge, in order to protect the diodes against a reverse connection of the battery which could destroy the diodes. In the case where the circuit breaker is removed, it is advantageous to mount in series on the charging circuit a diode which prevents the discharge of the battery t through the main diode bridge when the battery connection is reversed by mistake .

Claims

1) Device limiting the heating of battery chargers and single-phase arc welders with electronic control, characterized in that it comprises one or more heat-sensitive resistive elements, variable with temperature, forming part of the low power circuit of control (such as that of FIG. 1) of the power element T1 itself controlling the main current.

2) Device according to claim 1 earactérisé in that the thermo-sensitive element is positioned physically in thermal contact with one of the points of the charger or the welder which is subjected to a heating when the main current approaches a critical value which could cause a destructive thermal phenomenon; this point subjected to heating is for example the transformer TR.

3) Device according to claim 1 and 2 characterized in that the thermosensitive element is connected in the control circuit so that the value of the main current continuously decreases to a zero value when the temperature of the element thermosensitive increases beyond a certain threshold: connection in series with the phase shift resistor R7 for a thermistor with positive slope, or connection in parallel with the phase shift capacitor C1 for a thermistor with negative slope.

h) Device according to claim 1 and 2 characterized in that the heat-sensitive element is chosen so that it causes the main current to be completely cut off before its temperature reaches a value which would correspond to thermal phenomena which are destructive to the charger or welder.

5) Device according to claims 1, 2 and 3 characterized in that the thermo-sensitive element is chosen so that the variation of its resistance does not appreciably affect the operation of the device it protects below the threshold mentioned in claim 3.

6) Device according to claims 1 to 3 -caractdrisd in that the element may be a resistance whose value increases when the temperature increases (CTP) or a resistance whose value decreases when the temperature increases (CEN).