Top 3 des sources d'alimentation de soudage CC rectifiées
Cet article jette la lumière sur les trois principales sources d’énergie de soudage CC redressées.
Source # 1. Source d'alimentation de soudage SCR:
On peut concevoir une source de courant de soudage qui tire son contrôle de la capacité d’un signal de porte d’allumer le SCR au moment voulu. Le schéma d'un type de SCR à 3 phases est présenté à la Fig. 4.35.
Cette source de courant de soudage comprend un transformateur abaisseur Tr, un redresseur commandé au silicium SCR, un ventilateur F et un appareillage de commutation, le tout intégré dans un boîtier commun. Le redresseur convertit un courant triphasé en courant continu pour le soudage à l'arc. Le transformateur peut être du type à réactance élevée afin d’atteindre des caractéristiques volt-ampères retombantes.
Le courant de soudage obtenu à partir de la plupart de ces unités peut être réglé sur deux plages. Pour passer d'une plage à l'autre, connectez les enroulements primaire et secondaire du transformateur en étoile ou en triangle au moyen de connexions sur la carte de changement de prise T B.
Dans chaque plage, le courant de soudage peut être contrôlé en continu en faisant varier l'espacement entre les bobines primaire et secondaire et en modifiant ainsi la réactance de fuite du transformateur. En conséquence, les enroulements sont de conception mobile et peuvent être déplacés vers le haut ou vers le bas par rotation d'un volant.
En outre, pour ajuster la quantité de puissance dans la charge, par le biais de la RCS, il est nécessaire de définir avec précision le moment où, dans un demi-cycle donné, la conduction doit commencer. Si une puissance élevée est requise, la conduction doit commencer tôt dans le demi-cycle. Si une puissance faible est requise, la conduction est retardée jusqu'à la fin d'un demi-cycle, comme indiqué sur la figure 4.36, dans laquelle la puissance fournie à la charge en impulsions est proportionnelle aux zones ombrées sous les enveloppes de forme d'onde. Ceci est connu sous le nom de contrôle de phase.
Il ressort clairement de la Fig. 4.36 que des intervalles importants peuvent exister lorsqu'aucune alimentation n'est fournie à la charge. Cela peut entraîner une interruption de l'arc. Cela nécessite un filtrage des ondes qui est effectué en fournissant l'inductance requise dans le circuit de soudage.
Les caractéristiques de volt-ampère de la source d'alimentation SCR peuvent être façonnées et adaptées à un procédé de soudage particulier et à son application. En fait, ces sources d'alimentation peuvent fournir toute caractéristique de volt-ampère souhaitée, du type à tension constante au type à courant constant.
Bien que les diodes soient normalement montées sur des dissipateurs thermiques en plaque d’aluminium afin de maintenir leur température dans les limites permises, il est toutefois possible de prévoir un ventilateur pour le refroidissement général du transformateur et du redresseur, monté à l’intérieur du boîtier.
Le primaire du transformateur est connecté à une alimentation triphasée en courant alternatif via un démarreur magnétique, MS. La bobine de démarrage est connectée au secteur par un contact NO «NO Over Load» qui ne se ferme que lorsque le ventilateur est en marche. Lorsque le ventilateur démarre en lançant son commutateur FS en position "marche", un courant d’air passe sur la roue du relais du ventilateur, les contacts NO du relais alimentent la bobine de démarrage et les contacts NO du démarreur magnétique se connectent. le transformateur primaire à la ligne. En cas de défaillance du ventilateur, le redresseur est automatiquement déconnecté de la ligne.
La haute fréquence est supprimée par la batterie de condensateurs, CF.
Les cellules SCR, dans l'unité de redressement, sont agencées dans un circuit en pont triphasé qui maintient les ondulations dans le courant de redresseur au minimum.
Onduleur à semi-conducteurs:
Les sources de courant de soudage du redresseur à courant continu sont généralement assez lourdes, principalement à cause du poids du transformateur et de l’inductance du filtre. Les tentatives précédentes de réduction du poids et de la masse en modifiant les enroulements en cuivre en enroulements en aluminium n’ont pas été couronnées de succès. Cependant, pour atteindre cet objectif, l’utilisation de la technologie des onduleurs s’est révélée très utile.
Le transformateur conventionnel fonctionne à la fréquence du réseau entrant de 50 Hz. Étant donné que la taille du transformateur est inversement proportionnelle à la fréquence d'alimentation, il est possible de réduire jusqu'à 75% la taille et le poids de la source d'alimentation à l'aide du circuit inverseur illustré à la Fig. 4.36 A.
Dans ce type de source d'alimentation, l'alimentation en courant alternatif primaire est d'abord corrigée et la haute tension continue résultante est convertie électroniquement par l'onduleur en courant alternatif à haute fréquence avant d'être alimentée vers le transformateur de soudage principal. La fréquence de fonctionnement étant comprise entre 5000 et 50 000 Hz, le transformateur est petit. Des alimentations très compactes et portables peuvent être fabriquées selon cette approche.
Un circuit typique redresseur / inverseur est représenté à la Fig. 4.36 B. Dans ce circuit, la puissance de sortie est contrôlée en utilisant le principe de la régulation du rapport de temps (TRC). Les dispositifs à semi-conducteurs (semi-conducteurs) dans un onduleur agissent comme des commutateurs, c’est-à-dire qu’ils sont soit activés et conducteurs, soit désactivés et bloquants.
Cette opération d'activation et de désactivation est parfois appelée «opération en mode commutation». TRC est la régulation des temps d'activation et de désactivation des commutateurs pour contrôler la sortie. Lorsque le commutateur est activé, la tension de sortie (V 2 ) est égale à la tension d'entrée (V 1 ). Lorsque l'interrupteur est hors tension, V 2 = 0.
La valeur moyenne de la tension de sortie, V 2 est donnée par:
Le TRC représenté par l’équation (4.3) suggère deux méthodes pour contrôler la sortie d’une source de courant de soudage à inverseur, à savoir la modulation de largeur d’impulsion, c’est-à-dire en modifiant la modulation de durée et de fréquence, c’est-à-dire en modifiant f c . Les commandes TRC permettent à l'opérateur de sélectionner une sortie à courant constant ou à tension constante et, avec les options appropriées, ces sources d'alimentation peuvent fournir des sorties de courant pulsé.
Le circuit de type onduleur était initialement utilisé pour les sources d'alimentation SMAW, mais il est maintenant utilisé pour les unités GTAW et GMAW.
Source n ° 2. Sources d’énergie pour le soudage à l’arc pulsé:
Le courant pulsé trouve une utilisation accrue dans les procédés de soudage à l'arc sous gaz tungstène et à l'arc sous gaz métal. Alors que dans GTAW, il sert à contrôler la taille du bain de soudure et la vitesse de refroidissement du métal fondu sans aucune manipulation d'arc, dans GMAW, il fournit une pulvérisation et un mode de transfert de métal contrôlé à un courant de soudage inférieur pour un type et un diamètre d'électrode spécifiques utilisés.
Une source d’énergie typique pour le soudage à l’arc pulsé consiste normalement en un transformateur de soudage triphasé avec redresseur en parallèle avec un redresseur demi-onde monophasé. L'unité triphasée fournit le courant de fond et l'unité monophasée fournit le courant de pointe. Les unités de transformation et de redressement sont montées dans un seul boîtier avec des commandes appropriées pour des ajustements individuels des courants de fond et de pointe.
La taille de l'électrode et le débit d'alimentation sont pris en compte par le réglage du courant de pointe. Le courant de crête est défini juste au-dessus de la valeur fournissant le mode de pulvérisation du transfert de métal pour le diamètre et le débit d'alimentation de l'électrode.
Le transfert de pulvérisation se produit pendant la durée du courant de pointe, alors que le transfert globulaire n’a pas lieu par manque de temps au niveau du courant de fond. Il fournit donc le taux de dépôt entre ceux utilisés pour le transfert continu de pulvérisation et le transfert globulaire.
Source n ° 3. Sources de courant de soudage transformées:
A l'instar d'une cellule de redressement, un transistor est un autre dispositif à semi-conducteurs utilisé pour le soudage de sources d'énergie. Cependant, à l'heure actuelle, les transistors ne sont utilisés que pour de telles sources d'énergie qui nécessitent un contrôle précis d'un certain nombre de variables.
Un transistor est différent d’un SCR en ce sens que la conduction est proportionnelle au signal de commande appliqué. Ainsi, lorsqu'un petit signal est appliqué, il y a une petite conduction et pour un gros signal, il y a une grande conduction. En outre, un transistor peut être désactivé par un signal différent de celui d'un thyristor dans lequel le potentiel de l'anode doit chuter à un niveau inférieur à celui de la cathode ou le courant doit s'arrêter pour que le SCR cesse de fonctionner.
Les transistors sont utilisés dans les sources d'énergie de soudage à un niveau compris entre «éteint» et «allumé en plein», dans lesquels ils agissent comme une résistance en série contrôlée électroniquement. Les transistors peuvent fonctionner de manière satisfaisante uniquement à une température de fonctionnement basse, ce qui peut nécessiter une alimentation en eau de refroidissement afin de les maintenir dans la plage de température souhaitée.
Des sources d'alimentation de soudage à transistor ont été développées pour un contrôle précis des paramètres de soudage. La vitesse de fonctionnement et la réponse des transistors étant très élevées, ces sources d'alimentation conviennent mieux aux processus GTAW et GMAW.
La dernière source d’alimentation est le résultat des développements dans les sources d’énergie de soudage à transistor seulement. Une telle source d'alimentation peut être ajustée pour donner toute caractéristique de volt-ampère souhaitée entre le type de courant constant et le type de tension constante.
Il est également possible de programmer le système de commande pour qu'il fournisse le courant et la tension variables prédéterminés pendant l'opération de soudage proprement dite. Cette caractéristique le rend particulièrement attrayant pour le soudage de tubes, dans lequel l'accumulation de chaleur exige une vitesse de soudage plus élevée au fur et à mesure que le travail avance. Normalement, de tels systèmes sont du type à courant impulsionnel pour permettre un contrôle maximal du mode de transfert du métal et donc de la qualité de la soudure.
