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MEMOIRE DESCRIPTIF à 1$appui d'une demande de BREVET D'INVENTION " Machine à souder à résistance avec condensateur " la Société dite: Emile HAEFELY & Cie. S.A., Lehenmattstrasse 353, BALE, Suisse.
Faisant l'objet d'une première demande de brevet déposée en SUISSE: le 31 août 1944 - (N 95.845).
Les machines à souder à résistance consistent en un ou plusieurs transformateurs, qui transforment le courant primaire provenant du réseau d'alimentation en un courant secondaire de soudure, dont l'intensité peut atteindre plusieurs milliers d'ampères. Ue cou- rant secondaire est généralement engendré au moyen de courtes impulsions ayant une durée d'une ou plusieurs périodes, à travers le montage du côté du primaire; il est amené par les barres d'amenée du'courant de la machine aux pièces à souder qui s'échauffent sous l'effet du passage du courant et se réunissent d'une manière permanente sous l'effet, d'une pression mécanique.
Les conducteurs de 'la machine à souder entre le transformateur et les pièces à souder forment un circuit en boucle dont l'inductance provoque, en cas de courant de soudure intense, une chute de tension qui exerce une influence défavorable sur le facteur de puissance de la machine à souder.
Pour souder par résistance le fer, les courants de soudure ont une intensité relativement faible et la résistance électrique des pièces parcourues par le courant de soudure est relativement forte. Par suite, la machine à souder a un facteur de puissance de l'ordre de grandeur de 0,8 ind.
Mais s'il s'agit de souder des métaux bons conducteurs de l'électricité, par exemple l'aluminium, les courants de soudure doivent être beaucoup plus intense que dans le cas du fer et la résistance électrique des pièces à souder est faible. Il en résulte que le facteur de puissance de la machine à souder par résis-
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tance diminue et atteint des valeurs comprises entre 5,5 et 0,4 ind.
La charge du réseau électrique d'alimentation devient donc d'autant plus défavorable avec les machines à souaer par résistance que la puissance de la machine est plus forte, par rapport à la capacité de puissance du réseau et que le facteur de puissance devient plus faible. Il est évident qu'au point de connexion avec le réseau des machines à souder par resista@ce l'aluminium et les métaux analogues, il se produit une très forte chute de tension, qui compromet le fonctionnement correct de la macnine et des autres appareils d'utilisation de l'énergie électrique montes en paral- lèle et rend même parfois ce fonctionnement impossible.
On sait qu'on peut remédier aux inconvénients qui résultent de l'emploides machines à souder par résistance, en montant en parallèle un condensateur de déphasage.
Sur le dessin schématique ci-joint, donne uniquement a titre d'exemple :
Les Fig. 1 et 2 représentent schematiquement un dispositif de montage ordinaire.
Les Fig. 3, 4 et 5 représentent des dispositifs de montage suivant l'invention.
Les Fig. 1 et 2 représentent schematiquement \le quelle manière ce condensateur 2 est monté d'habitude en parallèle avec le transformateur de soudure 1. La connexion s'effectue, comme l'indique, la Fig. 1, avant le rhéostat à plots 3 du transformateur de soudure, c'est-à-dire que le condensateur fonctionne à tension constante ou, comme l'indique la Fig. 2, après le rhéostat à plots du transi'or- mateur de soudure 3, c'est-à-dire que le condensateur fonctionne sous tension variable suivant le plot de réglage qui est en circuit.
Sur les Fig. 1 et 2, l'interrupteur de la machine à souder est désigné par 4 et les pièces à souder par 5.
Le condensateur de déphasage monté en parallèle fournit en totalité ou en partie la puissance réactive nécessaire à la machine à souder, qui est déterminée d'une manière appropriée par la boucle de conducteur parcourue par le courant de soudure au côte du secondaire du transformateur. Le montage en parallèle du condensateur diminue l'intensité du courant primaire prélevée sur le réseau et les chutes de tension qui en résultent.
MAis comme la chute de tension dépend, non seulement de l'intensité du courant, mais encore de son décalage de phase par rapport à la tension, l'amelioration du facteur de puissance qui resulte du montage du condensateur en parallèle a pour conséquence de diminuer encore les chutes de tension aux points de connexion de la machine avec le réseau.
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Par contre, le condensateur monté en parallèle avec la machine à souder exerce une influence très nuisible du fait qu'au moment de la mise en circuit de la machine, il fait naître une oscillation de fermeture avec l'inductamce du réseau dont la fréquence est généralement un multiple de la fréquence du réseau. Il est vrai que cette oscillation s'amortit rapidement. Mais étant donné qu'en service, elle se produit à chaque impulsion, de soudure, c'est-à-dire plusieurs fois par seconde, elle peut devenir dangereuse pour le condensateur lui-même et pour le transformateur, car elle donne lieu à des pertes supplémentaires et à des échauffements.
De plus l'interrupteur subit des efforts sensiblement plus considerables du fait des impulsions de courant de fermeture et les isolements de l'installation sont compromis par les surtensions de fermeture.
Un autre inconvénient du condensateur en parallèle consiste dans le fait qu'il fournit toujours la même puissance réactive indépendamment de la charge secondaire du transformateur de soudure.
Par contre pour réaliser une compensation de phase avantageuse il faut que la puissance du condensateur soit réglée suivant le métal à souder et son épaisseur de paroi, c'est-à-dire suivant l'intensité du courant secondaire. Mais ce résultat ne peut être obtenu qu'au prix d'une dépense relativement élevée et de montages compli- qués.
Suivant l'invention on remédie, aux inconvénients de la machine à souder non compensée, ou équipée avec des condensateurs en parallèle en employant un condensateur monté en série dans le circuit de la machine à souder.
En ce qui concerne la compensation de phase et la puissance réactive, le condensateur en série a les mêmes propriétés que le condensateur en parallèle. En améliorant le facteur de puissance, il diminue les impulsions de courant primaire prélevées sur le réseau et empêche ainsi les chutes de tension de prendre des valeurs excessives. Mais un avantage remarquable par rapport aux condensateurs en parallèle consiste dans le fait qu'au moment de la fermeture du courant primaire il ne se produit plus d'oscillation de fermeture à haute fréquence car 1-'oscillation propre du circuit résultant du montage en série du condensateur et de l'inductance de la machine à souder a à peu près la même valeur que la fréquence du réseau.
Mais on évite aussi, de cette manière les pointes de courant de fermeture et an supprime les surtensions de fermeture de façon à décharger les interrupteurs du circuit primaire et à ménager l'isolement de l'enroulement. Un autre avantage encore plus important, du condensateur en série consiste dans le réglage automatique du facteur de puissance. En effet, la puissance réactive fournie par le condensateur en série est proportionnelle au
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carré de l'intensité du courant qui passe. Mais la puissance reactive absorbée par la machine à souder elle-même, varie aussi pratiquement avec le carré de l'intensité secondaire et par suite de l'intensité primaire.
On peut donc faire servir le même condensateur sans réglage de sa capacité à la compensation au l'acteur de puissance à une valeur déterminée, indépendamment de la nature et de l'épaisseur des pièces à souder.
Etant donné que le transformateur de la machine à souder par résistance fonctionne en service pratiquement en court-circuit, on n'a pas à craindre non plus qu'en cas de contact dus armatures uans le circuit primaire le montage d'un condensateur en série provoque des surtensions. L'intensité du courant primaire ne devient qu'insensiblement plus forte que celle des courants de services normaux et ces courants ne mettent pas la macnine en danger puisqu'on service elle fonctionne pratiquement en permanence en court-circuit.
La Fig. 3 représente un exemple de montage d'un condensateur en série. Le condensateur en série y est monté du côté du primaire avant le rhéostat à plots 3 du transformateur (le soudure 1.
Il est possible, dans ces conditions, de ciioisir la capacité du condensateur à volonté de façon à réaliser une compensation du facteur de puissance cos à la valeur de l'unité, une surcompensation, ou une sous compensation. De même le condensateur en série, s'il est convenablement dimensionné, peut aussi être monte dans le circuit secondaire du transformateur de soudage 1 en exerçant la même action. Il est possible et éventuellement nécessaire, lorsqu'on emploie un condensateur en série, de faire varier l'intensi- té du courant de soudure d'une manière connue par un transformateur régulateur ou en choisissant d'une manière appropriée l'emplacement de la prise de courant du transformateur (le soudure.
Liais ce transformateur de soudure régulateur, ou le ciioix (le la prise de courant du transformateur de soudure, peuvent aussi être utilisés simultanément pour faire varier la puissance du condensateur et obtenir ainsi une autre compensation, ainsi que le représente l'exemple de la Fig. 4. Dans ce montage, le condensateur en série 2 est monté après le transformateur régulateur 6. En principe, il est sans importance que le condensateur en série soit monte directement dans le circuit ou soit intercalé dans le circuit d'une manière connue en soit par l'intermédiaire d'un transformateur en série, ainsi que l'indique la Fig.5 à titre d'exemple.
Le transformateur en série 7 peut avoir un rapport de transformation fixe ou peut comporter des prises de courant auxquelles le condensateur 2 est accouplé. On obtient ainsi le réglage déjà representé sur la Fig. 4 de la puissance du condensateur en serie.