DE1200977B - Transformer for arc welding - Google Patents

Description

Transformator für Lichtbogenschweißung Die Erfindung betrifft einen Transformator für Lichtbogenschweißung, bei dem zur Regelung der sekundären Leistung den beiden Schenkeln, die die Primär- und Sekundärwicklung tragen, ein Streujoch mit in sich geschlossenem Eisenweg und einer darauf befindlichen Magnetisierungswicklung zugeordnet ist.Arc Welding Transformer The invention relates to a Arc welding transformer used to regulate secondary power the two legs that carry the primary and secondary windings, a scattering yoke with a closed iron path and a magnetizing winding on it assigned.

Um die Klemmspannung der Sekundärwicklung eines Schweißtransformators verändern zu können, hat man bereits vorgeschlagen, einen magnetischen Kern mehr oder weniger tief in eine Öffnung zu tauchen, die sich in der Mitte eines Magnetkernes befindet, dessen beide parallel zueinander liegenden Schenkel die Primär- und Sekundärwicklung tragen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Regulierung in der Nähe des Transformators vorgenommen werden muß. Andererseits ruft die wiederholte Verstellung eine Abnutzung des Tauchkernes, der Kanten der Durchtrittsöffnung und der Führungs- und Verstelleinrichtung hervor.To the clamping voltage of the secondary winding of a welding transformer To be able to change, one has already proposed one more magnetic core or to dive less deeply into an opening in the middle of a magnetic core is located, the two parallel legs of which are the primary and secondary windings wear. This arrangement has the disadvantage that the regulation in the vicinity of the transformer must be made. On the other hand, the repeated adjustment causes wear the plunger core, the edges of the passage opening and the guide and adjustment device emerged.

Ein weiterer Nachteil ist der Lärm, den der Transformator infolge der Vibrationen des Kernes unter der Einwirkung des magnetischen Wechselfeldes hervorruft. Diese Vibrationen bewirken außerdem schwache Veränderungen des Magnetfeldes und demzufolge auch entsprechende Veränderungen der Klemmspannung der Sekundärwicklung.Another disadvantage is the noise that the transformer makes the vibrations of the core caused by the action of the alternating magnetic field. These vibrations also cause slight changes in the magnetic field and consequently also corresponding changes in the clamping voltage of the secondary winding.

Es ist weiterhin bekannt, bei Schweißtransformatoren die Leistung durch Verstellung eines Streueisenkernes zu regeln. Bei einer bekannten Bauart umfaßt die Sekundärwicklung des Transformators die Primärwicklung und gleichzeitig den Streupfad. Hierbei ist der Eisenkern dreiscienklig ausgebildet, wobei der mittlere Schenkel die Primärwicklung trägt und die Sekundärwicklung diesen Schenkel und den Schenkel des Streupfades umgibt. Der Schenkel des Streupfades enthält einen verstellbaren Kernteil, mittels dessen der Luftspalt veränderbar ist. Durch die Veränderung des Luftspaltes wird die Verkettung des primären Kraftflusses mit der Sekundärspule verändert. Für diesen Transformator treffen im wesentlichen die gleichen Nachteile zu wie für den erstgenannten Transformator.It is also known in welding transformers the performance to be regulated by adjusting a scattering iron core. In one known type, it includes the secondary winding of the transformer the primary winding and at the same time the Scattering path. The iron core is triangular in shape, with the middle one Leg carries the primary winding and the secondary winding this leg and the Surrounds legs of the scattering path. The leg of the spreading path contains an adjustable one Core part, by means of which the air gap can be changed. By changing the The air gap is the concatenation of the primary power flow with the secondary coil changes. Essentially the same disadvantages apply to this transformer to as for the former transformer.

Man kann auch die Leistung eines Schweißtransformators dadurch regeln, daß man in den Primärstromkreis einen Widerstand einschaltet, den man in der Nähe des Arbeitsplatzes des Schweißers anordnet. In diesem Falle ist jedoch die im Widerstand verbrauchte Leistung in bezug auf die im Sekundärkreis erzeugte Leistung relativ groß. Außerdem ist der Einbau eines Widerstandes verhältnismäßig kostspielig, insbesondere wenn der Primärstromkreis unter hoher Spannung steht. Es ist weiterhin ein Schweißtransformator mit einem Streujoch bekannt, bei dem das Streujoch dazu dient, die Leerlaufspannung zu reduzieren. In diesem Falle wird die Magnetisierungswicklung des Streujochs von einem Hilfstransformator unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters gespeist, wobei der Hilfstransformator mit seiner Primärwicklung in den sekundären Schweißkreis eingeschaltet ist. Das Streujoch wird bei diesem Transformator derart vormagnetisiert, daß nur beim Leerlauf ein erheblicher Teil des Primärflusses des Transformators durch das Streujoch hindurchgeht. Da es bei diesem Transformator lediglich darauf ankommt, die Sekundärspannung im Leerlauf zu verringern, hat man die Magnetisierung des Streujochs derart gewählt, daß beim kleinsten einstellbaren Schweißstrom bereits die Sättigung eintritt.You can also regulate the output of a welding transformer by that one connects a resistor in the primary circuit, which one is in the vicinity of the welder's workplace. In this case, however, she is in resistance Consumed power relative to the power generated in the secondary circuit great. In addition, the installation of a resistor is relatively expensive, in particular when the primary circuit is under high voltage. It is still a welding transformer known with a Streujoch, in which the Streujoch is used to reduce the open circuit voltage to reduce. In this case, the magnetization winding of the scattering yoke is from fed by an auxiliary transformer with the interposition of a rectifier, the auxiliary transformer with its primary winding in the secondary welding circuit is switched on. The stray yoke is premagnetized in this transformer in such a way that that only when idling a significant part of the primary flux of the transformer passes through the streujoch. Since this transformer is only concerned with it arrives to reduce the secondary voltage in no-load operation, one has the magnetization of the streujoch chosen so that the smallest adjustable welding current already saturation occurs.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, einen Transformator für Lichtbogenschweißung derart auszubilden, daß einerseits eine Regelung des Sekundärstromes mit relativ kleiner Steuerleistung von entfernter Stelle aus möglich ist und andererseits die Leerlaufspannung selbsttätig auf einen verhältnismäßig kleinen Wert (Sicherheitsspannung) gesenkt wird.The present invention is concerned with the object of a transformer for arc welding in such a way that on the one hand a regulation of the secondary current with a relatively small control power from a remote location is possible and on the other hand the no-load voltage automatically to a relatively small value (safety voltage) is lowered.

Die Erfindung geht von einem Transformator für Lichtbogenschweißung aus, bei dem der Magnetkern außer den beiden die Primär- und Sekundärwicklung tragenden Schenkeln an der Seite des Schenkels für die Primärwicklung ein aus zwei Schenkeln bestehendes Streujoch enthält, dessen Schenkel von einer Wicklung magnetisiert werden, die über einen Gleichrichter an den Ausgang eines Hilfstransformators angeschlossen ist, der mit seiner Primärwicklung innerhalb des Sekundärkreises liegt. Die erfindungsgemäße Ausbildung eines derartigen Transformators ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung der Intensität des vom Gleichrichter gelieferten Stromes, die eine Regelung des Schweißstromes aus der Ferne mit einer Leistung ermöglicht, die viel kleiner ist als die geregelte Leistung, und eine mit der Sekundärwicklung sowie der Primärwicklung des Hilfstransformators in Reihe geschaltete, den Schenkel für die Primärwicklung und das Schenkelpaar des Streujochs gemeinsam umschließende Zusatzwicklung.The invention relates to a transformer for arc welding in which the magnetic core apart from the two carrying the primary and secondary windings Thighs on the side of the thigh for the primary winding Contains streujoch consisting of two legs, the legs of which have a winding magnetized via a rectifier to the output of an auxiliary transformer is connected, which lies with its primary winding within the secondary circuit. The design of such a transformer according to the invention is characterized by a device for regulating the intensity of the supplied by the rectifier Current, which enables the welding current to be regulated remotely with a power which is much smaller than the regulated power, and one with the secondary winding as well as the primary winding of the auxiliary transformer in series, the leg for the primary winding and the pair of legs of the streujoch jointly enclosing Additional winding.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird für den Magnetkern des Hilfstransformators die Magnetisierung derart gewählt, daß bei minimalem Schweißstrom die Sättigung eintritt.According to a further characteristic of the invention, for the magnetic core of the auxiliary transformer, the magnetization is selected such that with the minimum welding current saturation occurs.

Als Regeleinrichtung kann ein Regulierwiderstand verwendet werden, mittels dessen die Magnetisierung des Streujochs auf einfache Weise vom Wert Null bis zur Sättigung stetig verändert werden kann. So kann man beispielsweise bei Verwendung eines Gleichstromes von etwa 10 A mit einer Spannung von 60 V im Regelstromkreis einen Schweißstrom von 500 A und etwa 40 V innerhalb weiter Grenzen steuern. Dies heißt, daß mit einer Leistung von etwa 600 W im Regelstromkreis eine Leistung von 20 kW im Schweißstromkreis gesteuert wird, was einer Leistung von ungefähr 36 kVA im Primärkreis entspricht, wenn man für den cos cp des Transformators einen Wert von 0,05 zugrunde legt.A regulating resistor can be used as a control device, by means of which the magnetization of the scattering yoke in a simple manner from the value zero can be changed continuously until saturation. For example, when using a direct current of about 10 A with a voltage of 60 V in the control circuit control a welding current of 500 A and about 40 V within wide limits. this means that with a power of about 600 W in the control circuit, a power of 20 kW in the welding circuit is controlled, which corresponds to an output of approximately 36 kVA in the primary circuit if one has a value for the transformer's cos cp of 0.05.

In Verbindung mit der Anwendung eines Hilfstransformators, dessen Magnetisierung bereits beim kleinsten Schweißstrom im Sättigungsbereich liegt, erhält man für den Regelkreis eine von der jeweiligen Höhe des Schweißstromes unabhängige Steuerspannung.In connection with the use of an auxiliary transformer, whose Magnetization is already in the saturation range with the smallest welding current one for the control circuit is independent of the respective level of the welding current Control voltage.

Die nach der Erfindung weiterhin vorgesehene Zusatzwicklung bewirkt außerdem eine selbsttätige Reduzierung der Leerlaufspannung auf einen Wert in der Höhe der Sicherheitsspannung.The additional winding provided according to the invention causes also an automatic reduction of the open circuit voltage to a value in the Safety voltage level.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Schweißtransformators mit den einzelnen Wicklungen und dem Hilfstransformator, F i g. 2 den Kern des Transformators nach F i g. 1 mit der Verteilung des Flusses, wenn der sekundäre Schweißkreis geöffnet ist, und F i g. 3 den Kern nach F i g. 2 mit einer Verteilung des Flusses für den Fall, daß das Streujoch durch die Magnetisierungswicklung gesättigt ist.Further details of the invention are shown below in a drawing illustrated embodiment explained. It shows F i g. 1 a schematic Representation of a welding transformer with the individual windings and the auxiliary transformer, F i g. 2 shows the core of the transformer according to FIG. 1 with the distribution of the river, when the secondary welding circuit is open, and F i g. 3 the core according to FIG. 2 with a distribution of the flux in the event that the stray yoke is caused by the magnetization winding is saturated.

Der Kern 1 des Transformators besteht aus den Schenkeln 2, 3, 4 und 5, die parallel zueinander angeordnet sind und mit den oberen und unteren Jochen einen geschlossenen Kern bilden. Von diesen vier Schenkeln tragen die Schenkel 3 und 2 die Primär- und Sekundärwicklung 6, 7, während die beiden zusätzlichen Schenkel 4 und 5 das Streujoch bilden. Die beiden Schenkel 4 und 5 bilden einen magnetischen Nebenschluß zu dem magnetischen Kreis der Schenkel 2 und 3. Die Querschnitte der Schenkel 2 und 3 sind etwa gleich groß, während die Schenkel 4 und 5 einen Querschnitt haben, der fast die Hälfte des Querschnittes der beiden ersten Schenkel 2, 3 beträgt.The core 1 of the transformer consists of legs 2, 3, 4 and 5, which are arranged parallel to each other and with the upper and lower yokes form a closed core. Of these four legs, the legs carry 3 and 2 the primary and secondary windings 6, 7, while the two additional legs 4 and 5 form the streujoch. The two legs 4 and 5 form a magnetic one Shunt to the magnetic circuit of legs 2 and 3. The cross sections of the Legs 2 and 3 are about the same size, while legs 4 and 5 have a cross section have, which is almost half the cross-section of the first two legs 2, 3.

Die Schenkel 4 und 5 sind durch einen quer verlaufenden Schenkel 8 miteinander verbunden; dieser Schenkel 8 trägt eine Wicklung 9, mittels der der magnetische Nebenschluß magnetisiert wird.The legs 4 and 5 are formed by a leg 8 running transversely connected with each other; this leg 8 carries a winding 9, by means of which the magnetic shunt is magnetized.

Innerhalb des sekundären Schweißkreises liegt eine Zusatzwicklung 10, die den Schenkel 3 der Primärwicklung und die Schenkel 4 und 5 gleichzeitig umfaßt.There is an additional winding within the secondary welding circuit 10, the leg 3 of the primary winding and the legs 4 and 5 at the same time includes.

Weiterhin ist in den sekundären Schweißkreis die Primärwicklung 11 eines Hilfstransformators 12 eingeschaltet. An die Sekundärwicklung 13 des Hilfstransformators ist die Magnetisierungswicklung 9 unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters 14 angeschlossen. Zur Regulierung des Stromes im Sekundärkreis des Hilfstransformators dient ein veränderbarer Widerstand 15 mit einem Läufer 16.Furthermore, the primary winding 11 of an auxiliary transformer 12 is switched on in the secondary welding circuit. The magnetization winding 9 is connected to the secondary winding 13 of the auxiliary transformer with the interposition of a rectifier 14. A variable resistor 15 with a rotor 16 is used to regulate the current in the secondary circuit of the auxiliary transformer.

Die Wirkungsweise des Transformators ist folgende: Sobald der sekundäre Schweißkreis über das Schweißstück 17 und die Elektrode 18 geschlossen ist, bewirkt der Strom im Hilfstransformator 12 eine Spannung, die wegen der sofort einsetzenden Sättigung bei veränderlichem Schweißstrom konstant bleibt. Wenn der Läufer 16 des Schiebewiderstandes 15 gemäß der zeichnerischen Darstellung die unterstz Stellung einnimmt, erreicht der Strom in der Magnetisierungswicklung 9 seinen Höchstwert. Der magnetische Nebenschluß des Transformators ist in diesem Falle gesättigt, so daß der gesamte Fluß, der von der Primärwicklung 6 hervorgerufen wird, durch den Schenkel 2 hindurchgeht. Die Spannung in der Sekundärwicklung 7 erreicht einen Wert, die der Spannung eines Transformators ohne magnetischen Nebenschluß entspricht.The mode of operation of the transformer is as follows: As soon as the secondary Welding circuit is closed via the welding piece 17 and the electrode 18, causes the current in the auxiliary transformer 12 has a voltage which, because of the immediately onset Saturation remains constant with changing welding current. When the runner 16 of the Sliding resistor 15 according to the drawing, the support position assumes, the current in the magnetizing winding 9 reaches its maximum value. The transformer's magnetic shunt is saturated in this case, see above that the entire flux that is caused by the primary winding 6, through the Leg 2 passes through it. The voltage in the secondary winding 7 reaches a value which corresponds to the voltage of a transformer without a magnetic shunt.

Verstellt man den Läufer 16 in die andere Endlage, so fließt durch die Magnetisierungswicklung 9 kein Strom. Der magnetische Nebenschluß setzt dem von der Primärspule 6 hervorgerufenen Fluß praktisch keinen Widerstand entgegen, so daß dieser Fluß sich annähernd in zwei gleiche Teile auf beide Seiten des Schenkels 3 verteilt. Die in jeder Windung der Sekundärwicklung 7 erzeugte Spannung beträgt ungefähr die Hälfte der Spannung ohne magnetischen Nebenschluß.If the runner 16 is moved into the other end position, it flows through the magnetization winding 9 no current. The magnetic shunt sets that practically no resistance to the flux caused by the primary coil 6, so that this flow is approximately in two equal parts on both sides of the thigh 3 distributed. The voltage generated in each turn of the secondary winding 7 is about half the voltage with no magnetic shunt.

Durch Verstellen des Läufers 16 zwischen den beiden vorgenannten Endstellungen kann die Leistung an den Klemmen der Sekundärwicklung 7 von entfernter Stelle aus innerhalb der vorgenannten Grenzen beliebig verändert werden. Als Regulierwiderstand kann wegen der kleinen Steuerleistung ein leicht transportierbarer Widerstand verwendet werden, der vom Schweißer an seinem jeweiligen Arbeitsplatz mitgeführt werden kann, so daß dieser jederzeit in der Lage ist, den Schweißtransformator den jeweils gewünschten Bedingungen anzupassen.By adjusting the runner 16 between the two aforementioned end positions can the power at the terminals of the secondary winding 7 from a remote location can be changed as required within the aforementioned limits. As a regulating resistor an easily transportable resistor can be used because of the small control power which can be carried by the welder at his respective workplace, so that he is always able to use the welding transformer as required Adjust conditions.

Die Verteilung der Kraftlinien für die vorgenannten Extremstellungen des Schiebewiderstandes ist in den F i g. 2 und 3 schematisch dargestellt. In F i g. 2 erkennt man, daß die Hälfte der den Schenkel 3 durchsetzenden Kraftlinien durch die beiden Schenkel 4, 5 des Streujochs verlaufen, während die andere Hälfte den Schenkel 2 durchsetzt. In F i g. 3 erreicht die Magnetisierung des Streujochs einen solchen Wert, daß alle Kraftlinien des Schenkels 3 auch den Schenkel 2 durchsetzen. In diesem Falle ist der magnetische Fluß der Primärwicklung 6 des Schweißtransformators voll mit der Sekundärwicklung 7 verkettet.The distribution of the lines of force for the aforementioned extreme positions of the sliding resistance is shown in FIGS. 2 and 3 shown schematically. In Fig. 2 it can be seen that half of the lines of force penetrating the limb 3 run through the two limbs 4, 5 of the streujoch, while the other half penetrates the limb 2. In Fig. 3, the magnetization of the scattering yoke reaches such a value that all lines of force of leg 3 also penetrate leg 2. In this case, the magnetic flux of the primary winding 6 of the welding transformer is fully interlinked with the secondary winding 7.

Die in jeder Windung der Zusatzwicklung 10 induzierte Spannung resultiert aus zwei entgegengesetzt gerichteten Flüssen, von denen der eine den Fluß der Primärwicklung 6 bildet, während der andere entgegengesetzt verläuft und denjenigen Teil des Flusses der Primärwicklung darstellt, der durch die Schenkel 4, 5 des magnetischen Nebenschlusses verläuft. Dieser Fluß beträgt ohne den Einfluß der Magnetisierungswicklung etwa die Hälfte des Flusses im Schenkel 3. Demzufolge wird in jeder Windung der Zusatzwicklung 10 in diesem Falle eine Spannung erzeugt, die etwa halb so groß wie die Spannung ohne magnetischen Nebenschluß ist. Da beim Leerlauf des Transformators der magnetische Nebenschluß voll wirksam ist, kann somit durch die Zusatzwicklung 10 die Leerlaufspannung des Transformators leicht auf einen Wert verringert werden, der dem der Sicherheitsspannung entspricht.The voltage induced in each turn of the auxiliary winding 10 results from two oppositely directed fluxes, one of which forms the flux of the primary winding 6, while the other runs in the opposite direction and represents that part of the flux of the primary winding that passes through the legs 4, 5 of the magnetic Shunt runs. Without the influence of the magnetizing winding, this flux is about half the flux in leg 3. As a result, a voltage is generated in each turn of the additional winding 10 which is about half the voltage without a magnetic shunt. Since the magnetic shunt is fully effective when the transformer is idling, the additional winding 10 can easily reduce the no-load voltage of the transformer to a value which corresponds to that of the safety voltage.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Transformator für Lichtbogenschweißung, bei dem der Magnetkern außer den beiden die Primär- und Sekundärwicklung tragenden Schenkeln an der Seite des Schenkels für die Primärwicklung ein aus zwei Schenkeln bestehendes Streujoch enthält, dessen Schenkel von einer Wicklung magnetisiert werden, die über einen Gleichrichter an den Ausgang eines Hilfstransformators angeschlossen ist, der mit seiner Primärwicklung innerhalb des sekundären Schweißkreises liegt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (15, 16) zur Regelung der Intensität des vom Gleichrichter (14) gelieferten Stromes, die eine Regelung des Schweißstromes aus der Ferne mit einer Leistung ermöglicht, die viel kleiner ist als die geregelte Leistung, und eine mit der Sekundärwicklung (7) sowie der Primärwicklung (11) des Hilfstransformators (12) in Reihe geschaltete, den Schenkel (3) für die Primärwicklung (6) und das Schenkelpaar (4, 5) des Streujochs gemeinsam umschließende Zusatzwicklung (10). Claims: 1. Transformer for arc welding, in which the magnetic core apart from the two legs carrying the primary and secondary windings on the side of the leg for the primary winding one consisting of two legs Contains streujoch, the legs of which are magnetized by a winding that runs over a rectifier is connected to the output of an auxiliary transformer, which lies with its primary winding within the secondary welding circuit by means (15, 16) for regulating the intensity of the rectifier (14) supplied current, which can be used to control the welding current from a distance enables a power that is much smaller than the regulated power, and one with the secondary winding (7) and the primary winding (11) of the auxiliary transformer (12) connected in series, the leg (3) for the primary winding (6) and the pair of legs (4, 5) of the scattering joint enclosing additional winding (10). 2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung des Magnetkernes des Hilfstransformators (12) bei kleinstem Schweißstrom im Sättigungsbereich liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 607127, 675 519, 708 893, 734 015, 901672, 915 015, 954 901; Patentschrift Nr. 8437 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands.2. Transformer according to claim 1, characterized in that the magnetization of the magnetic core of the auxiliary transformer (12) is in the saturation range at the lowest welding current. Considered publications: German patent specifications No. 607127, 675 519, 708 893, 734 015, 901672, 915 015, 954 901; Patent No. 8437 of the Office for Inventions and patents in the Soviet zone of occupation in Germany.