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Schweisstransformator Schweisstransformatoren müssen bekanntlich eine stark fallende statische Charakteristik haben, damit der Kurzschlussstrom beim Zünden des Lichtbogens nicht zu gross wird und eine stark phasenverschobene Spannung (induktive Komponente), um ein Abreissen des Lichtbogens beim StromnuUdurchgang zu verhindern. Ausserdem soll der Schweissstrom weitgehend regelbar sein. Die genannten Bedingungen lassen sich durch stetiges oder stufenweises Beeinflussen des magnetischen Streuflusses oder durch Vorschalten einer Drossel erfüllen, da sie in erster Linie von der Induktivität oder der Streuspannung des Transformators abhängen und es werden die Schweisseigenschaften aber auch der Preis eines Schweisstransformators weitgehend davon bestimmt, wie man das Streuungsproblem löst.
Bekannt ist die Schweissstromregelung über eine sekundärseitig Drosselspule mit regelbarer Reaktanz, durch Anzapfung der Sekundärwicklung des Schweisstransformators oder durch Veränderung der Streuungsverhältnisse des Schweisstransformators, über eine Relativbewegung zwischen Primär-und Sekundärwick- lung durch die Veränderung eines Luftspaltes, über sogenannte Streupakete (Streujoche) oder über einen zusätzlichen dritten Schenkel des Magnetkernes, auf dem eine im Sekundärstromkreis liegende Zusatzwicklung aufgebracht ist, über deren Anzapfungen der Sättigungsgrad dieses zusätzlichen Schenkels und damit die magnetische Kopplung der beiden Hauptwicklungen veränderbar ist.
Schliesslich ist auch schon vorgeschlagen worden (Schweizer Patentschrift Nr. 272388), zur Schweissstromregelung den Kopplungsgrad zwischen den beiden Hauptwicklungen eines Schweisstransformators dadurch zu verändern, dass mittels eines Stufenschalter. die Verteilung der sich über zwei Transformatorschenkel erstreckenden Primärwicklung gegenüber der nur auf einem Schenkel angeordneten Sekundärwicklung verändert und die magnetische Kopplung des weiteren auch noch über einen schon erwähnten magnetischen Nebenschluss beeinflusst wird.
Die Erfindung weist einen neuen Weg zur Grob- und Feinregelung des Schweissstromes, indem man eine an sich bekannte Grobregelung durch die Streuverhältnisse des Schweisstransformators beeinflussende Wicklungsumschaltungen, über die stark unterschiedliche Kopplung zwischen den beiden Wicklungen erreicht wird, mit einer Schweissstromfeinregelung über einen Stufenschalter zum gleichzeitigen Abschalten von Primärwindungen und Zuschalten von Sekundärwindungen kombiniert.
Die Erfindung betrifft einen einphasigen Schweisstransformator der Kern-oder Mantelbauart mit Grob- und Feinregelung. wobei erfindungsgemäss die Grobregelung über einen Umschalter (US) bewerkstelligt wird, der in an sich bekannter Weise durch primärseitige Wicklungsmgruppierung den Kopplungsgrad zwischen Primär- und Sekundärwicklung verändert, so, dass also je nach Stellung dieses Umschalters
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sich stark unterschiedliche Streuung zur Sekundärwicklung ergibt, und die Feinregelung über einen den durch Wicklungsumgruppierung erzielten Grobregelbereichen gemeinsamen Doppelstufenschalter (St) bewerkstelligt wird, der über Anzapfungen der Primärseite (U, U..... U ) und Zusatzwindungen auf der Sekundärseite (Anzapfungen u, n..... ! ) die Sekundarspannung in Abhängigkeit vom Sekundärstrom regelt.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei Möglichkeiten für die Wicklungsausbildung im Prinzip, die Fig. 3 und 5 zeigen genauere Schaltschemata, in die auch die Schaltgeräte aufgenommen sind und die Fig. 4 zeigt die
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3Auch in Fig. 3 sind die entsprechenden Wicklungsteile gleich positioniert wie in den vorhergehenden Figuren. Darüber hinaus bedeutet in dieser Figur US den Umschalter für die beiden Strombereiche und St den der Feinregelung (Wicklungsanzapfungen Ul..... Ug bzw. u1.'... uG) innerhalb der Strombereiche dienenden Stufenschalter. Die Transformatorklemmen sind in Übereinstimmung mit den Fig. 1 und
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chen Schaltarm gemeinsam den primären und sekundären Regelwicklungsteil (Doppelstufenschalter).
Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Schaltung für die Primär-und Sekundärwicklungsteile eines Schweisstransformators ist folgende. Schliesst man das Speisenetz an die Klemmen U, V (in der Fig. a entspricht dies der Schalterstellung I), das Werksstück und die Elektrode an die Klemmen u, v, so liegt die Primärwicklung zur Gänze auf dem linken Schenkel und die Sekundärwicklung gleichfalls zur Gänze auf dem rechten. Schenkel. Die Streuung zwischen den beiden Wicklungen ist dementsprechend sehr gross. Es ergibt sich bei diesen Klemmenanschlüssen daher der Kleinstrombereich.
Schliesst man anderseits das Speisenetz an die Klemmen U, V' (in Fig. 3 entspricht dies der Schalterstellung tri), das Werksstück und die Elektrode an die Klemmen u, v', so ist die Primär- und die Sekundärwicklung jeweils auf beide Schenkel verteilt und die Streuung zwischen den beiden Wicklungen ist geringer. Für die Schweissstromregelung ergibt sich so der Grossstrombereich. Beide Bereiche werden über dieAnzapfungen U....U6 bzw.
.... 6 feineregelt. Die Regelung der Stromstärke innerhalb der beiden Bereiche erfolgt also durch Feldschwächung über Anzapfungen auf der Primärseite und durch Zusatzwindungen auf der Sekundärseite, über die die durch die Feldschwächung verursachte sekundärspannungsverminderung kompensiert oder darüber hinaus im Bedarfsfall, etwa. bei kleinen Stromstärken, die Sekundärspannung sogar erhöht wird.
Die Windungszahlveränderung wird über einen Doppelstufenschalter St bewerkstelligt, wie dies auch in
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net.
Die Fig. 4 zeigt die in erfindungsgemässer Weise erzielbaren statischen Kennlinien. Die Kennlinie I gehört dem Grossstrombereich(Hochstromkennlinie) an, die Kennlinien II und Ilg begrenzen den Kleinstrombereich. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, nehmen die Leerlaufspannungen und die Steilheit der statischen Kennlinien mit kleiner werdenden Strömen zu, so dass auch bei kleinen Schweissströmen sehr gute Schweisseigenschaften und bei grösseren Strömen ein guter Leistungsfaktor gewährleistet ist.
In erfindungsgemässer Weise wird ein Schweisstransformator durch reine Schaltungsmassne. hmen für zwei stark unterschiedliche Strombereiche geschaffen, ohne dass dieser bedeutende Vorteil ein solches Ge- rät wesentlich verteuern würde, da ein zweipoliger Netzschalter ohnehin vorgesehen werden muss und der
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kein Umklemmen der Schweisskabel auf der Sekundärseite bedingt. Von dieser Möglichkeit ist Im Schalt- bild Fig. 5 Gebrauch gemacht worden.
In dieser Figur sind die gleichen Positionen verwendet, wie in den Fig. l, 2 und 3 und ist überdies die Art der Blindstromkompensation über einen Kondensator K angedeutet, . me. für den Fall, dass der Schweisstransformator für zwei Primärspannungen (etwa 220V und 380V) über Klemmbügel Kl umschaltbar ist. Einphasige Kleinschweisstransformatoren, die in der Regel an die Lichtleitung von 220V oder an die 380V Kraftleitung angeschlossen werden, benötigen nämlich eine starke Blindleistungskompensation, um die Anschlussbedingungen der Elektrizitätswerke zu erfüllen.
Starke
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Kompensation bedingt aber hohe Kondensatorleistungen und der Kondensatorpreis, der an sich hoch ist, ändert sich bekanntlich umgekehrt proportional mit der Spannung. Will man also bei einem 220-V-Gerät einen leichten und billigen, weil für eine höhere Spannung bemessenen Kondensator verwenden, dann Ist dazu eine eigene Zusatzwicklung am Transformator, die das Gerät natürlich auch verteuert, notwendig.
Starke Kompensation kann aber bei kleinen Sekundärbelastungen zu Schwingungen im Netz fuhren, weil ein grösserer konstanter kapazitiver Kondensatorstrom bei kleineren Belastungen grösser oder kleiner oder ebenso gross werden tumn, wie der induktive Belastungsstrom.
Es ist daher anzustreben, dass die Konden-
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staltung des Erfindungsvorschlages dadurch gentlgen, dass als Zusatzwicklung für den Kondensator keine eigene Wicklung, sondern die vorhandene primäre Regelwicklung verwendet wird und die Schaltung dabei so erfolgt, dass die Regelwicklung bei der niedrigen Spannung (etwa 200V) als Zusatzwicklung wirkt und bei der hohen Spannung (etwa 380 V) als Spannungsteiler, wobei bei beiden Netzspannungen auch die Kondensatorleistung im aufgezeigten Sinne durch die Spannungsverminderung am Kondensator beim Abwärtsregeln des Stromes verkleinert wird.
Die Fig. 5 zeigt das Schema dazu, wobei die Spannungsumschaltung mittels des Klemmbrettes Kl durch Umlegen der Schaltbügel von oben nach unten erfolgt.
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Effektdie Umschaltung der Spulen wieder, wie beim Kerntransformator, mittels Umschalter erfolgt.
Mit der erfindungsgemässen Kombination wird es möglich, einen ergiebigen Regelbereich ohne Verwendung eines an sich unerwünschten, weil leistungsvermindemden magnetischen Nebenschlusses zu erzielen und die Leerlaufspannung in die gewünschte Abhängigkeit von der Schweissstromstärke zu bringen, da es in einfacher Weise möglich wird, die durch die Feldschwächung verursachte Sekundärspannungsverminderung durch Zusatzwindungen auf der Sekundärseite nicht nur zu kompensieren, sondern darüber hinaus die Leerlaufspannung mit abnehmender Stromstärke zu vergrössern, wie dies erwünscht ist, da kleine Schweissströme bekanntlich aus schweisstechnischen Gründen eine relativ hohe Leerlaufspannung bedingen, die mit zunehmender Schweissstromstärke kleiner werden kann,
und die Leer1aufspmnung bei grossen Strömen auch deshalb niedrig sein soll, weil sonst der zur teilweisen Kompensation der Blindleistung erforderliche Kondensator zu gross würde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einphasiger Schweisstransformator der Kern- oder Mantelbauart mit Grob- und Feinregelung, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobregelung aber einen Umschalter (US) bewerkstelligt wird, der in an sich bekannter Weise durch primärseitige Wicklungsumgruppierung den Kopplungsgrad zwischen Primär-und Sekundärwicklung verändert, so dass also je nach Stellung dieses Umschalters primärseitige Wicklungsteile P , R,, P,) so zur resultierenden Primärwicklung vereinigt werden, dass sich stark unterschiedliche Streuung
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Welding transformers It is well known that welding transformers have to have a strongly decreasing static characteristic so that the short-circuit current does not become too large when the arc is ignited and a strongly phase-shifted voltage (inductive component) to prevent the arc from breaking off when the current passes through. In addition, the welding current should be largely controllable. The conditions mentioned can be met by continuously or step-wise influencing the magnetic leakage flux or by connecting a choke, as they primarily depend on the inductance or the leakage voltage of the transformer and the welding properties but also the price of a welding transformer are largely determined by how one solves the scattering problem.
The welding current control is known via a secondary-side choke coil with controllable reactance, by tapping the secondary winding of the welding transformer or by changing the scattering ratios of the welding transformer, via a relative movement between the primary and secondary winding by changing an air gap, via so-called scatter packets (scatter packets) or via an additional third leg of the magnetic core on which an additional winding located in the secondary circuit is applied, the saturation level of this additional leg and thus the magnetic coupling of the two main windings can be changed via the taps.
Finally, it has also already been proposed (Swiss Patent No. 272388) to change the degree of coupling between the two main windings of a welding transformer in order to regulate the welding current by means of a step switch. the distribution of the primary winding extending over two transformer legs is changed compared to the secondary winding arranged on only one leg and the magnetic coupling is further influenced by an already mentioned magnetic shunt.
The invention shows a new way of coarse and fine regulation of the welding current by using a known coarse regulation by the scattering ratios of the welding transformer influencing winding changeovers, via which strongly different coupling between the two windings is achieved, with a welding current fine regulation via a step switch for simultaneous switching off of primary windings and the connection of secondary windings combined.
The invention relates to a single-phase welding transformer of the core or jacket type with coarse and fine control. whereby according to the invention the coarse control is accomplished via a changeover switch (US) which changes the degree of coupling between primary and secondary winding in a known manner by primary winding grouping, so that depending on the position of this changeover switch
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the scatter to the secondary winding is very different, and the fine control is achieved via a double-stage switch (St) common to the coarse control ranges achieved by the winding regrouping, which is operated via taps on the primary side (U, U ..... U) and additional turns on the secondary side (taps, etc.) , n .....!) regulates the secondary voltage depending on the secondary current.
The invention is to be explained in more detail using the drawing.
1 and 2 show two possibilities for the winding formation in principle, FIGS. 3 and 5 show more precise circuit diagrams in which the switching devices are also included and FIG. 4 shows the
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3 The corresponding winding parts are also positioned in the same way in FIG. 3 as in the previous figures. In addition, US in this figure means the changeover switch for the two current ranges and St the step switch serving for fine control (winding taps Ul ..... Ug or u1 .'... uG) within the current ranges. The transformer terminals are in accordance with FIGS. 1 and
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Chen switching arm jointly the primary and secondary control winding part (double step switch).
The operation of the circuit according to the invention for the primary and secondary winding parts of a welding transformer is as follows. If you connect the supply network to terminals U, V (in Fig. A this corresponds to switch position I), the workpiece and the electrode to terminals u, v, the primary winding is entirely on the left leg and the secondary winding is also on the Entirely on the right. Leg. The spread between the two windings is accordingly very large. With these terminal connections the result is the low current range.
If, on the other hand, the supply network is connected to terminals U, V '(in Fig. 3 this corresponds to switch position tri), the workpiece and the electrode to terminals u, v', the primary and secondary windings are each distributed over both legs and the spread between the two windings is less. This results in the large current range for the welding current control. Both areas are accessed via the taps U .... U6 or
.... 6 fine-tuned. The control of the current intensity within the two areas is therefore carried out by field weakening via taps on the primary side and by additional windings on the secondary side, which compensate for the secondary voltage reduction caused by the field weakening or, if necessary, moreover. with small currents, the secondary voltage is even increased.
The change in the number of turns is brought about via a double step switch St, as is also the case in FIG
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net.
4 shows the static characteristics that can be achieved in the manner according to the invention. The characteristic curve I belongs to the large current range (high current characteristic), the characteristic curves II and Ilg limit the low current range. As can be seen from the diagram, the no-load voltages and the steepness of the static characteristics increase with decreasing currents, so that very good welding properties are guaranteed even with small welding currents and a good power factor is guaranteed with larger currents.
In a manner according to the invention, a welding transformer is made by pure circuit mass. hmen created for two very different current ranges, without this significant advantage making such a device much more expensive, since a two-pole mains switch must be provided anyway and the
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no need to reconnect the welding cables on the secondary side. Use has been made of this possibility in the circuit diagram in FIG.
In this figure, the same positions are used as in FIGS. 1, 2 and 3 and, moreover, the type of reactive current compensation via a capacitor K is indicated. me. in the event that the welding transformer for two primary voltages (approx. 220V and 380V) can be switched over using the clamping bracket Kl. Single-phase small welding transformers, which are usually connected to the 220V light line or the 380V power line, require a strong reactive power compensation in order to meet the connection requirements of the electricity company.
Strength
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Compensation, however, requires high capacitor outputs and the capacitor price, which is high in itself, changes inversely proportional to the voltage. So if you want to use a light and cheap capacitor with a 220 V device, because it is rated for a higher voltage, then you need a separate additional winding on the transformer, which of course also makes the device more expensive.
Strong compensation can, however, lead to oscillations in the network with small secondary loads, because a larger constant capacitive capacitor current with smaller loads can be larger or smaller or as large as the inductive load current.
It is therefore desirable that the condensate
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Design of the invention proposal by using the existing primary control winding instead of a separate winding for the capacitor, and the switching is done in such a way that the control winding acts as an additional winding at the low voltage (about 200V) and at the high voltage ( approx. 380 V) as a voltage divider, with both mains voltages also reducing the capacitor power in the indicated sense by reducing the voltage on the capacitor when the current is downwardly regulated.
Fig. 5 shows the scheme, the voltage switching by means of the terminal board Kl takes place by turning the switch bracket from top to bottom.
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As with the core transformer, the coils are switched over again using a switch.
With the combination according to the invention, it is possible to achieve a productive control range without using a magnetic shunt that is undesirable because it reduces power and to bring the open circuit voltage into the desired dependence on the welding current strength, since it is possible in a simple manner to deal with the field weakening Not only to compensate for the secondary voltage reduction through additional windings on the secondary side, but also to increase the open-circuit voltage with decreasing current strength, as is desirable, since small welding currents are known to cause a relatively high open-circuit voltage for welding reasons, which can decrease with increasing welding current strength,
and the no-load voltage should also be low with large currents because otherwise the capacitor required to partially compensate for the reactive power would be too large.
PATENT CLAIMS:
1. Single-phase welding transformer of the core or jacket design with coarse and fine control, characterized in that the coarse control is accomplished by a changeover switch (US) which changes the degree of coupling between the primary and secondary winding in a known manner by means of primary-side winding regrouping, so that Thus, depending on the position of this switch, primary-side winding parts P, R ,, P,) are combined to form the resulting primary winding in such a way that there are very different scatter
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