Transformatoraggregat für Schweisszwecke. Transformatoren für Schweisszwecke wer den vielfach in der Weise ausgeführt, dass zwischen den auf den Schenkeln nebeneinan der angeordneten Wicklungen (Primär- und Sekundärwicklung) ein Streusteg mit regel barem Luftspalt angeordnet ist, und dass die Stärke des Schweissstromes durch Verschie ben des Eisenteils des Streusteges geregelt wird. Hierbei ergibt sich aber der Nachteil, dass die Zündspannung sich mit der Rege lung in dem Sinne ändert, dass sie bei klei nem Schweissstrom kleiner ist als bei grossem.
Das hat aber zur Folge, dass die Zündung des Lichtbogens bei kleinem Schweissstrom unsicher ist und die Einrichtung in vielen Fällen versagt. Um diesen Nachteil zu ver meiden hat man bereits die Wicklungen des Schweisstransformators mit Anzapfungen ver sehen und bei kleinem Schweissstrom eine Ab- bezw. Zusehaltung von Primär- bezw. Sekundärwindungen vorgenommen. Aber die ses Verfahren ist umständlich und erfordert neben einer komplizierten Wicklungsanord nung die Bedienung verschiedener Einrich- tungen, nämlich neben der Regeleinrichtung des Luftspaltes einen Umschalter für die Wicklung.
Um ferner den Schweissstrom I%urzschluss auf kleinste Werte herabzu setzen, also den Strombereich der Regelung nach unten zu vergrössern, wurde zusätzlich noch, eine abschaltbare Drosselspulo in den Sekundärstromkreis geschaltet, welche beim Schweissen mit grossen Strömen wieder ab geschaltet wurde.
In bedeutend einfacherer Weise lassen sich aber die gewünschten Vorteile, nämlich die höhere Zündspannung bei kleinerem Schweiss strom und die Erzielung eines grösseren Re gelbereiches des Schweissstromes mit Hilfe eines verhältnismässig kleinen Zusatztrans formators erreichen, und es ist Gegenstand der Erfindung ein Transformatoraggregat für Schweisszwecke, bei welchem ein den Schweissstrom liefernder Haupttransforma tor, der einen Streusteg mit regelbarem Luftspalt besitzt, mit einem Zusatztransfor mator kombiniert ist,
der ebenfalls einen Streusteg besitzt und dessen Sekundärwick- lung mit der des Haupttransformators in Reihe geschaltet ist, und bei welchem Ein- richtungen zum Verschieben von Eisenteilen der beiden Transformatoren zur Regelung des Schweissstromes und der Zündspannung vorhanden sind.
Eine vorteilhafte Regelung des Schweiss stromes und der Zündspannung ergibt sich durch eine derartige mechanische Verbin dung der verschiebbaren Eisenteile der bei den Transformatoren, dass sich bei der Ver schiebung das Verhältnis der Widerstände zwischen Streusteg und dem auf der Sekun därseite des Transformators liegenden Teil des Hauptkraftlinienweges beim Haupt- und beim Zusatztransformator in umgekehrtem Sinne ändert. Ebenso ist es zweckmässig, die Primärwicklungen des Haupt- und des Zu satztransformators parallel zu schalten.
Der Erfindungsgegenstand kann in ver schiedener Weise ausgeführt werden. So kann beispielsweise beim Zusatztransforma tor ein Streusteg mit regelbarem Luftspalt vorgesehen sein. In diesem Falle können die Eisenteile der Streuwege beider Transforma toren derart verschoben werden, dass einer Verkleinerung des Streuwegwiderstandes im Haupttransformator eine Vergrösserung des Streuwegwiderstandes im Zusatztransforma tor entspricht.
Würde man nun bei diesem Aggregat dem Eisenkern des Zusatztransformators in üblicher Weise einen kleinen magnetischen Widerstand geben, dann würde er bei offe nem Streuweg bei Belastung in der Span nung unnachgiebig sein, also sich bei kleinen Schweissströmen entgegengesetzt verhalten, wie der Haupttransformator, dessen Streu weg gerade kurzgeschlossen ist und dessen Sekundärspannung unter 'Wirkung des Be lastungsstromes zusammenbricht.
Es ist daher vorteilhaft, den magnetischen Widerstand des Eisenkernen des Zusatztransformators auf der Seite der Sekundärwicklung durch Einfügung eines Luftspaltes etwas zu er höhen und den Widerstand des Streuweges in der Offenstellung so zu wählen, dass sich das Feld bei Leerlauf hauptsächlich durch das Transformatoreisen schliesst, dass sich aber bei Belastung ein grosser Streufluss ein stellt.
Bei dieser Ausbildung .des Kräft- linienweges besteht nur bei Leerlauf die Zu satzspannung in voller Höhe, bei Belastung fällt sie stark ab, so dass sich das Verhalten des Zusatztransformators dem des Haupt transformators angleicht. Da eine enge Be ziehung zwischen der erforderlichen Rege lung der Streuwege beider Transformatoren besteht, indem der eine geschlossen werden soll, wenn der andere geöffnet wird und um gekehrt, lassen sich die Streuwege durch einen gemeinsamen Eisenteil regeln, und zwar derart, dass sich der Eisenteil dem Kern des einen Transformators nähert, wenn er sich vom Kern .des andern Transformators entfernt.
Hierbei kann der verschiebbare Streusteg nach Art eines offenen Rahmens ausgebildet sein, der einen Schenkel des Haupttransformators umfasst und dessen Ver schiebung so erfolgt, dass beide Schenkel des Haupttransformators in der einen Endlage des Rahmens gegenüberliegende Rahmensei ten innig berühren.
Die Rahmenseite, welche dabei die dem Trans.formatorfenster abge kehrte Seite des Schenkels berührt, kann dazu dienen, in der andern Endlage den Streuweg des Zusatztransformators kurzzu schliessen, so dass also die Regelung beider Streuwege durch eine einzige Massnahme, nämlich die Verschiebung eines gemeinsamen Eisenteils, erfolgt. Die Höhe der zusätz lichen Sekundärspannung kann so gewählt sein, dass der bei kleinem Schweissstrom wegen der Schliessung des Streuweges im Haupttransformator auftretende erhöhte Leerlaufspannungsabfall gerade ausgeglichen wird.
Vorteilhafter aber ist es, die Zusatz spannung so zu wählen, dass sie die Sekun därspannung des Aggregates bei kleinem Schweissstrom um einen solchen Betrag er höht, dass eine sichere Zündung des Licht= bogens erfolgt.
In anderer, ebenfalls sehr vorteilhafter Weise kann der Erfindungsgegenstand in der Weise ausgebildet sein, dass der Zusatztrans formator einen festen Streusteg mit relativ kleinem Luftspalt besitzt und dass die Rege lung des Widerstandsverhältnisses zwischen Streuweg und dem auf der Sekundärseite die ses Transformators liegenden Teils des Ilaupt- kraftlinienweges durch Verschieben eines den Hauptkraftlinienweg auf der Sekundärseite schliessenden Eisenteils erfolgt.
Auch hierbei kann die Anordnung der bewegten Eisenteile beider Transformatoren so getroffen werden, dass sie von einer gemeinsamen Verstellvor- richtung betätigt werden.
In zweckmässiger Weise erfolgt die Verschiebung der Eisen teile in der Art, dass beim Zusatztransforma tor der verschiebbare Eisenteil den offenen hraftlinienkreis in der Lage unmittelbar schliesst, in welcher beim Haupttransforma tor der verschiebbare Eisenteil des Streu steges die beiden Schenkel magnetisch kurz schliesst, ihn aber öffnet, wenn durch Ver schieben des zugehörigen Eisenteils der Streuweg des Haupttransformators geöffnet wird.
Diese Ausführungsform und Regelung des Zusatztransformators hat vor der erst genannten (mit regelbarem Streuweg) den Vorteil, dass bei grossem Schweissstrom eine Drosselung des, Stromes durch die Sekundär wicklung des Zusatztransformators vermie den wird und dass bei kleinem Schweissstrom auch der Zusatztransformator mit grosser Streuung arbeitet, so dass der Regelbereich des Schweissstromes durch die Einfügung des Zusatztransformators in keiner Weise eingeschränkt wird. Dieser Transformator dient somit lediglich ,dem Zweck, die Zünd- spannung für kleine Schweissströme herauf zusetzen.
Die Erfindung sei anhand der Ausfüh rungsbeispiele der Fig. 1 bis 3 näher er läutert.
In Fig. 1 bedeutet N, ein Wechselstrom netz, an welches die Primärwicklungen P, und P2 der beiden Transformatoren T1 und T._ parallel angeschlossen sind. T1 stellt den Haupt-, T2 den Zusatztransformator dar.
Q, ist die Sekundärwicklung des. Haupttransfor mators, Q, die zu jener in Reihe geschaltete Sekundärwicklung des, Zusatztransformators. Die Schenkel I und II des Haupttransforma- tors sind in der gezeichneten Stellung des Streusteges R magnetisch überbrückt. Der Transformator besitzt also gerade die höchste Streuung und liefert dabei den kleinsten Schweissstrom.
Im Gegensatz hierzu ist der aus den Schenkelfortsätzen S, <B><I>S</I></B> gebildete Streusteg des Zusatztransformators durch Entfernung des Schlussteils R2 geöffnet.
Da aber die Öffnung 0" grösser ist als die Summe der beiden in das Transformatoreisen auf der Seite der Sekundärwicklung einge fügten Schlitze 0', so geht der Hauptteil des Kraftflusses des Zusatztransformators bei Leerlauf durch das von der Sekundärwick lung Q:! umfasste Eisen und induziert in der Sekundärwicklung eine Zusatzspannung EZ, die aber bei Belastung wegen des immer noch vorhandenen Streuweges S-S zu sammenbricht.
Als Spannungscharakteristik ergibt sich somit für diese Stellung der Streustege der Kurvenverlauf der Kurve A der Fig. 2, aus welcher auch die Grösse der Sekundärspannung E@ von Wicklung Q1 und der in Wicklung Q2 induzierten Zusatzspan nung EZ ersichtlich ist.
Ändert man die Lage der Streustege so, dass ,der Steg RZ die Fort- sätze S, S überbrückt, während der Rahmen R1 so verschoben wird, dass er keine Brücke zwischen den Schenkeln I und II herstellt, dann kommt die Zusatzspannung EZ in Fort fall und es ergibt sich ein Kurvenverlauf B der Fig. 2.
Hierbei wirkt .die Wicklung Q2 als Drossel und beschränkt die Grösse des Kurzschlussstromes Jl{mm auf -den gewünsch ten Wert.
Eine besonders günstige Ausgestaltung des Aggregates zeigt Fig. 3. Der verschieb bare, beiden Streuwegen gemeinsame Eisen teil R hat die Form eines offenen Rahmens. der den Schenkel II des Haupttransformators T1 umfasst und durch die Spindel U mit Hilfe des Handrades H parallel verschoben werden kann. Seine Abmessungen sind so ge wählt, dass er in der linken Endlage die bei den Schenkel I und II magnetisch kurz schliesst.
In der andern Endlage, also nach rechts verschoben, schliesst eine Rahmenseite die Schenkel des Zusatztransformators T, magnetisch kurz. So wird durch ein und die selbe Einrichtung gleichzeitig der eine Streu weg geöffnet, der andere geschlossen.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfin dung zeigen die F'ig. 4 bis 6. In diesen Fi guren ist die Bedeutung .der Buchstaben die gleiche wie in den Fig. 1 und 3. Die Anord nung der Fig. 4 unterscheidet sich von der der Fig. 1 durch die Art der Regelung des Zusatztransformators T2. Während in Fig. 1 sich das Schlussstück des Hauptkraftlinien- weges auf der Sekundärseite des Zusatz transformators unter Einhaltung eines klei nen Luftspaltes in fester Lage
befindet und die Regelung durch Verschieben des Streu wegteils R2 erfolgt, sind in Fig. 4 die Streu wegteile<B>8</B>, S bis auf einen kleinen Luftspalt 0" aneinandergerückt und es findet keine Regelung des Streuweges statt. Dafür wird aber der Schlussteil J verschoben und der Luftspalt 0' zwischen ihm und den Schen keln des Transformatoreisens verändert.
Hierbei erfolgt die Regelung des Kraft linienweges in beiden Transformatoren der art, dass der Widerstand des Streuweges im Haupttransformator T, durch Verschieben des Streusteges R1 stets im gleichen Sinne geändert wird, wie der Widerstand des Hauptkraftlinienweges im Zusatztransforma tor TZ durch Verschieben des Schlussstückes J.
Berührt der Streusteg R,. die Schenkel I und II des Haupttransformators, dann soll auch das Schlussstück J die Schenkel des Zu satztransformators unmittelbar magnetisch leitend miteinander verbinden.
Man kann nun die beweglichen Teile bei der Transformatoren mechanisch so mitein ander verbinden, dass sie von der gleichen Verstellvorrichtung betätigt werden. In Fig. 5 sind die Sehlussstücke J und R1 durch die Verbindungsstangen<I>D, D</I> so miteinander verbunden, dass die vom Handrad H betätigte Spindel U beide Eisenteile gleichzeitig im ge wünschten Sinne verschiebt. Mit B, BZ sind Wicklungen auf den Schenkeln des Haupt transformators, mit .B:, B dagegen Wicklun gen auf den Schenkeln des Zusatztransfor mators bezeichnet.
Fig. 6 veranschaulicht eine weitere Ver einfachung der Konstruktion, indem das den Streuweg des Haupttransformators regelnde rahmenförmige Eisenstück B1 gleichzeitig als Schlussstück für den Ilauptkraftlinien- weg des Zusatztransformators T2 benutzt wird.
Der durch ausgezogene Linien darge stellte Rahmen R, befindet sich in der Lage, in welcher am Haupttransformator das grösste Streufeld besteht, der Schweissstrom also den kleinsten Wert besitzt. Die ge strichelten Linien kennzeichnen die Lage des Rahmens, in welcher sowohl der Streuweg von Transformator Ti, wie der Hauptkraft- linienweg des Zusatztransformators T2 offen sind, in welcher also der Schweissstrom seinen grössten Wert annimmt.
Transformer unit for welding purposes. Transformers for welding purposes are often designed in such a way that a spreading bar with a controllable air gap is arranged between the windings arranged next to one another on the legs (primary and secondary winding), and that the strength of the welding current is regulated by moving the iron part of the spreading bar becomes. However, this has the disadvantage that the ignition voltage changes with the regulation in the sense that it is smaller with a small welding current than with a large one.
However, this has the consequence that the ignition of the arc with a low welding current is unsafe and the device fails in many cases. In order to avoid this disadvantage ver you have already seen the windings of the welding transformer with taps ver and with a low welding current a Ab- or. Retention of primary resp. Secondary turns made. But this method is laborious and, in addition to a complicated winding arrangement, requires the operation of various devices, namely a changeover switch for the winding in addition to the regulating device for the air gap.
In order to further reduce the welding current I% short circuit to the smallest value, i.e. to enlarge the current range of the regulation downwards, a switchable choke coil was switched into the secondary circuit, which was switched off again when welding with high currents.
In a much simpler way, however, the desired advantages, namely the higher ignition voltage with a smaller welding current and the achievement of a larger Re gel range of the welding current with the help of a relatively small additional transformer can be achieved, and the subject of the invention is a transformer unit for welding purposes, in which a main transformer that supplies the welding current, which has a spreading bar with an adjustable air gap, is combined with an additional transformer,
which also has a stray bar and whose secondary winding is connected in series with that of the main transformer, and which has devices for moving iron parts of the two transformers for regulating the welding current and the ignition voltage.
An advantageous control of the welding current and the ignition voltage results from such a mechanical connec tion of the movable iron parts of the transformers that the ratio of the resistances between the scattering web and the part of the main force line path on the secondary side of the transformer during the shift The main and the additional transformer changes in the opposite sense. It is also useful to connect the primary windings of the main transformer and the auxiliary transformer in parallel.
The subject matter of the invention can be carried out in various ways. For example, a spreading web with an adjustable air gap can be provided for the additional transformer. In this case, the iron parts of the scatter paths of both transformers can be shifted in such a way that a reduction in the scatter path resistance in the main transformer corresponds to an increase in the scatter path resistance in the additional transformer.
If one were to give the iron core of the additional transformer in the usual way a small magnetic resistance, then it would be inflexible under load in the voltage with an open leakage path, i.e. with small welding currents it would behave in the opposite way to the main transformer, its leakage path is just short-circuited and the secondary voltage collapses under the effect of the loading current.
It is therefore advantageous to increase the magnetic resistance of the iron core of the additional transformer on the secondary winding side by inserting an air gap and to select the resistance of the scatter path in the open position so that the field closes mainly through the transformer iron when idling however, a large leakage flux occurs under load.
With this design of the linear path of forces, the additional voltage only exists in full when it is idling; it drops sharply under load, so that the behavior of the additional transformer matches that of the main transformer. Since there is a close relationship between the required regulation of the leakage paths of both transformers, in that one should be closed when the other is opened and vice versa, the leakage paths can be regulated by a common iron part in such a way that the iron part approaches the core of one transformer as it moves away from the core of the other transformer.
Here, the displaceable spreading web can be designed in the manner of an open frame, which comprises one leg of the main transformer and whose displacement takes place in such a way that both legs of the main transformer intimately touch opposing frames in one end position of the frame.
The side of the frame, which touches the side of the leg facing away from the transformer window, can serve to short-circuit the scattering path of the additional transformer in the other end position, so that the regulation of both scattering paths by a single measure, namely the displacement of a common iron part , he follows. The level of the additional secondary voltage can be selected in such a way that the increased open-circuit voltage drop that occurs with a low welding current due to the closure of the leakage path in the main transformer is compensated for.
However, it is more advantageous to choose the additional voltage so that it increases the secondary voltage of the unit with a low welding current by such an amount that the arc is reliably ignited.
In another, also very advantageous manner, the subject matter of the invention can be designed in such a way that the additional transformer has a fixed spreading web with a relatively small air gap and that the regulation of the resistance ratio between the spreading path and the part of the main transformer located on the secondary side of this transformer force line path takes place by moving an iron part closing the main force line path on the secondary side.
Here, too, the moving iron parts of both transformers can be arranged in such a way that they are actuated by a common adjusting device.
The iron parts are expediently shifted in such a way that the sliding iron part of the additional transformer directly closes the open force line circle in the position in which the sliding iron part of the stray web magnetically shorts the two legs of the main transformer, but opens it when the main transformer's scattering path is opened by moving the associated iron part.
This embodiment and control of the additional transformer has the advantage over the first one (with controllable scatter path) that, when the welding current is high, throttling of the current through the secondary winding of the additional transformer is avoided, and that when the welding current is low, the additional transformer also works with a large spread, so that the control range of the welding current is not restricted in any way by inserting the additional transformer. This transformer thus only serves the purpose of increasing the ignition voltage for small welding currents.
The invention is based on the Ausfüh approximately examples of FIGS. 1 to 3 he explains in more detail.
In Fig. 1, N means an alternating current network to which the primary windings P and P2 of the two transformers T1 and T._ are connected in parallel. T1 represents the main transformer, T2 the additional transformer.
Q, is the secondary winding of the main transformer, Q, the secondary winding of the auxiliary transformer connected in series. The legs I and II of the main transformer are magnetically bridged in the position of the spreading web R shown. The transformer therefore has the greatest spread and delivers the smallest welding current.
In contrast to this, the stray web of the additional transformer formed from the leg extensions S, <B><I>S</I> </B> is opened by removing the end part R2.
But since the opening 0 "is greater than the sum of the two slots 0 'inserted in the transformer iron on the side of the secondary winding, the main part of the power flow of the additional transformer when idling goes through the iron enclosed by the secondary winding Q :! and induced an additional voltage EZ in the secondary winding, which however breaks down under load because of the still existing scatter path SS.
The voltage characteristic for this position of the scatter bars is the curve of curve A in FIG. 2, from which the magnitude of the secondary voltage E @ of winding Q1 and the additional voltage EZ induced in winding Q2 can be seen.
If the position of the spreading webs is changed so that the web RZ bridges the extensions S, S, while the frame R1 is shifted so that it does not create a bridge between the legs I and II, then the additional tension EZ is no longer available and a curve B of FIG. 2 results.
The winding Q2 acts as a choke and limits the size of the short-circuit current J1 {mm to the desired value.
A particularly favorable embodiment of the unit is shown in FIG. 3. The slidable iron part R common to both litter paths has the shape of an open frame. which includes the leg II of the main transformer T1 and can be moved in parallel by the spindle U with the help of the handwheel H. Its dimensions are chosen so that in the left end position it magnetically short-circuits the legs I and II.
In the other end position, i.e. shifted to the right, one side of the frame magnetically shorts the legs of the additional transformer T. In this way, one and the same device simultaneously opens one litter path and closes the other.
Further embodiments of the invention are shown in FIGS. 4 to 6. In these fi gures, the meaning of the letters is the same as in FIGS. 1 and 3. The arrangement of FIG. 4 differs from that of FIG. 1 in the type of control of the additional transformer T2. While in Fig. 1 the end piece of the main force line path is on the secondary side of the additional transformer while maintaining a small air gap in a fixed position
and the regulation is carried out by moving the litter path part R2, the litter path parts <B> 8 </B>, S are moved together in FIG. 4 except for a small air gap 0 "and there is no regulation of the litter path the tail J moved and the air gap 0 'between him and the legs of the transformer iron changed.
Here, the control of the force line path in both transformers takes place in such a way that the resistance of the scatter path in the main transformer T is always changed in the same sense by moving the scattering web R1 as the resistance of the main force line path in the additional transformer TZ is changed by moving the end piece J.
If the spreading bar R, touches. the legs I and II of the main transformer, then the tail piece J should connect the legs of the additional transformer directly to each other in a magnetically conductive manner.
You can now mechanically connect the moving parts of the transformers mitein other that they are operated by the same adjustment device. In Fig. 5 the Sehlussteile J and R1 are connected to each other by the connecting rods <I> D, D </I> that the spindle U actuated by the handwheel H moves both iron parts at the same time in the desired sense. With B, BZ windings are on the legs of the main transformer, with .B :, B, however, windings on the legs of the additional transformer.
6 illustrates a further simplification of the construction in that the frame-shaped iron piece B1 regulating the scattering path of the main transformer is used at the same time as the end piece for the main force line path of the additional transformer T2.
The frame R shown by solid lines is in the position in which the main transformer has the largest stray field, i.e. the welding current has the smallest value. The dashed lines indicate the position of the frame in which both the scatter path of transformer Ti and the main force line path of the additional transformer T2 are open, in which the welding current assumes its greatest value.