Transformator mit Drosselspule für elektrische Lichtbogenschweissung. Für das Lichtbogenschweissen mit Wech selstrom ist es zweckmässig, bei .Stromstär- ken von etwa 60 bis 70 Amp. eine Leerlauf spannung von zirka 60 Volt zu verwenden. Für kleinere Ströme liegt die günstigste Leerlaufspannung höher und beträgt für Ströme von zirka 15 Amp. 80 bis 90 Volt.
Es sind Schweisseinrichtungen bekannt geworden, bei denen ein Transformator mit einer Dro-sselspule zusammengebaut ist und bei denen; der Schweissstrom durch Anzap- fungen auf der Drosselspule oder durch Variation eines Luftspaltes im Eisenkörper der Drosselspule reguliert werden kann.
Um die für die gewünschte Stromstärke passende Leerlaufspannung zu erhalten sind auf der Transformatorenwicklung Anzapfungen vor gesehen oder ist diese umschaltbar, z. B. von Serie auf Parallel. Bei den verschiedenen Schweissarbeiten müssen dann jeweils die Sehweisskabel an die entsprechenden Span nungsklemmen angeschlossen werden. Um die Transformatoren nicht zu sehr zu kompli- zieren begnügt man sich meistens mit zwei Leerlaufspaunungen.
Es ist auch eine Lösung bekannt ge- worden, bei welcher die Ströme mittels An zapfungen eingestellt werden können und dabei die Schaltung derart gewählt ist, dass mit der Einstellung der Anzapfungen für kleinere Ströme sich gleichzeitig auch eine höher werdende Leerlaufspannung ergibt. Trotz der dadurch erzielten Vorteile hat dieser Apparat den Nachteil, dass er viele teure Anzapfungen und einen teuren Stufen schalter benötigt und trotzdem dem stufen losen Apparat bezüglich Stromeinstellung unterlegen ist.
Bei dem Lichtbogenschweisstransformator mit Drosselspule gemäss vorliegender Erfin dung sind diese Nachteile vermieden. Die Drosselspule hat einen Eisenkörper, welcher einen magnetischen Nebenschluss zu dem des Transformators bildet und einen stufenlos regulierbaren Luftspalt aufweist, der sich im Innern der Drosselwicklung befindet.
Diese Drosselwicklung ist derart in Serie zur Sekundärwicklung des Transformators ge schaltet, dass der im Leerlauf durch den Eisenkörper der Drosselspule fliessende und von der Grösse des einstellbaren .Luftspaltes abhängige magnetische F1uss in der Drossel wicklung eine Spannung induziert, die sich zu der Tra-nsformatomekundärspannung ad diert.
Die Verhältnisse können so gewählt wer den, dass bei der Einstellung für Ströme von etwa 100 bis 120 Amp. sich eine Leerlauf spannung von zirka 60 Volt ergibt, dass aber bei Einstellungen, die kleine Ströme ergeben, die Leerlaufspannung zunächst langsam, dann aber immer rascher ansteigt, mit hyper- belähnlichem Charakter, und schliesslich bei der Einstellung für den kleinsten iStrom von zirka 20 Amp. eine maximale Leerlaufspan- nung von zirka 80 bis 90 Volt erreicht wird.
Ein Umklemmen der Schweisskabel an Klem men anderer Spannung ist :daher nicht nötig und falsche Handhabung ist unmöglich.
Das Entstehen starker Streuungen, die grossd Verluste und Erwärmungen in Spu len und insbesondere in benachbarten Eisen- konstruktionsteilen ergeben können, ist dar durch vermieden, dass der variable Luftspalt ins Innere der Drosselwicklung verlegt ist. Dabei ist es möglich, die Drosselwicklung auf dem feststehenden Kernteil anzuordnen, so dass die Stromzuführungen zur Drossel spule nicht aus flexiblen Kabeln hergestellt werden müssen.
Im folgenden werden Ausführungsbei spiele :der Erfindung anhand der beiliegen den Zeichnung erläutert. In den Fig. 1 bis 5 ist 1 ein Trane:formatorenkern, der mit der Primärwicklung 4 und der Sekundärwicl@- lung 5 bewickelt ist. Der mittlere Kern 2 ist unbewickelt. Der Kern 3 ist beweglich, z. B. drehbar um eine Achse 6, und bildet einen magnetischen Nebenschluss zum Kern 2. 7 ist eine Drosselwicklung.
Diese ist am Joch 1' befestigt, wird also beim Bewegen des win kelförmigen Kernes 3 nicht mitbewegt.
Im Leerlauf fliesst vom Kern 1 ein mag netischer Fluss, der sich wie durch Pfeile an- gedeutet, auf die Kerne 2 und 3 verteilt, und zwar im umgekehrten Verhältnisse der magnetischen Widerstände der beiden Wege. Die Sekundärwicklung 5 ist mit der Drossel spulenwicklung 7 in Reihe geschaltet, derart, dass im Leerlauf der vom Kern 1 durch den Kern 3 fliessende magnetische Fluss in der Drossel 7 eine Spannung induziert, die zur Sekundärspannung der Wicklung 5 gleich gerichtet ist und sich ssomit zu dieser addiert.
Je kleiner der Luftspalt 8, um so grösser ist im Leerlauf in Säule 3 der Fluss von Säule 1 her, und um so grösser ist somit auch die in der Wicklung 7 induzierte Spannung. Der Verlauf der Spannung in Wicklung 7 kann sowohl durch die Form der beiden den Luft spalt 8 bildenden Pole, als auch durch Ver ändern des magnetischen Widerstandes der Säule 2 und damit der durch die Säule 2 fliessenden Flusskomponente beeinflusst wer den. Beim Schweissen kehrt der Fluss in Säule 3 seine Richtung um und schliesst sich durch den Kern 2.
Dieser muss so bemessen sein, dass er die Summe der magnetischen Flüsse von Kern 1 und Kern 3 während des Schweissens aufnehmen kann. Der Luftspalt kann für die schwachen Schweissströme bis auf Null verkleinert werden.
Anhand der Fig. 2 soll erklärt werden, wie die gewünschten Leerlaufspannungen an den Klemmen erreicht werden können. Wie in Fig. 1 ist in Fig. 2 ebenfalls 2 .die mitt lere Säule, 3 der bewegliche Kern und 8 der Luftspalt. Der Luftspalt ist hier durch ein kleines Blechpaketchen 9 überbrückt, und zwar bei jeder Weite des Luftspaltes. So kann man z.
B. erreichen, dass im Leerlauf bei beliebig grossem Luftspalt 8 ein magneti scher Fluss von Säule 1 her über 9 durch Säule 3 fliesst, der in der Drosselwicklung 7 eine zusätzliche Spannung von beispielsweise 20% erzeugt. Dabei kann die Windungszahl der Spule 5 entsprechend kleiner gewählt werden.
Natürlich beeinflusst das Blech paketehen 9 auch die Möglichkeit der Rege lung des ,Schweissstromes aber nur in be schränktem Masse, wenn seine Abmessungen derart gewählt werden, dass :der iSteg schon bei 20 % des normalen Flusses in 3 hoch ge sättigt ist. Vorteilhaft weist das Material zur Überbrückung des Luftspaltes eine grosse magnetische Leitfähigkeit und eine sehr aus geprägte tSättigungsgrenze, wie z. B. das sogenannte Permalloy, auf.
Neben dem kon- etanten Magnetfluss, der im Leerlauf über dass Paketchen 9 bei jeder Grösse des Luft spaltes 8 durch den Kern 3 fliesst, besteht auch noch der früher erwähnte veränderliche und mit Verkleinerung des Luftspaltes 8 an wachsende Fluss zwischen den Polen des Luft spaltes B. Der gleiche Zweck kann natürlich auch auf andere Art erreicht werden; z. B. zeigt Fig. 3 eine weitere Möglichkeit, wie ein solch angenähert konstanter Magnetfluss in Verbindung mit einem veränderlichen er zeugt werden kann.
Nach dieser Lösung kann man ohne eine getrennte magnetische Über brückung 9 auskommen. Hier ist das obere Joch mit einem Fortsatz 10 awsgebildet, durch welchen im Leerlauf vom Kern 1 her ein magnetischer Fluss, der in allen Einstel lungen des Luftspaltes annähernd gleich gross bleibt, in den Kern 3 eindringt. Natür lich muss auch hier der Fortsatz so bemes sen sein, dass die Stromregelung mittels des Luftspaltes 8 nicht zu sehr beeinflusst wird.
In manchen Fällen ist es zweckmässig, im unbewickelten Rück.schluss des Transfor mators einen Luftspalt vorzusehen, um im Leerlauf den Transformatorfluss in vermehr tem Masse durch den Kern der Drosselspule zu leiten. In Fig. 3 ist eine weitere Beeinflussung des Magnetflusses im Leerlauf über .den Kern 3 angedeutet.
Das obere Joch 1' ist drehbar angeordnet, derart, dass beim Aus schwingen des beweglichen Kernes 3 sich der Fortsatz 10 dea um Achse 6' drehbaren Joch- teils 1' etwas hebt, eo dass der Luftspalt 19 vergrössert wird. Auf diese Weise kann man erreichen, dass selbst bei grösserem Aus schwingen des Kernes 3 immer noch ein ge nügend grosser Teil des Magnetflusses von 1 her im Leerlauf seinen Weg über ,den Kern 3 nimmt.
Mittel zum Verhindern von Erschütterun- gen des beweglichen Kernes 3 sind in Fig. 4, 7, .8 und 9 dargestellt. Fig. 7 zeigt den Grundriss des untern Joches 1", Fig. 8 .dessen Seitenriss und Fig. 9 die Seitenansicht des beweglichen Kernes 3. Wie daraus ersicht lich, greifen die Zapfen des einen Teils in die Nuten des andern ein, so dass mittels des Bolzeno 6 eine stabile, eine Drehung jedoch zulassende Verbindung entsteht.
Eine mechanisch äusserst solide Bauweise erhält man, wenn man den beweglichen Kern 3 auch noch an seinem obern Ende führt und festhält, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Im festen obern Joch 1' oder auch am Winkel 22 sind magnetisch leitende Blechpaketchen 21 be festigt, die zapfenartig vorstehen und in passend gelegene Nuten 20 und 20' im be weglichen Kern 3 eingreifen.
Auf diese Art wird nicht nur der bewegliche Kern 3 auch noch an seinem obern Ende geführt, sondern es wird auch gleichzeitig die magnetische Überbrückung des variablen Luftspaltes, deren Wirkungsweise anhand der Fig. 2 des näheren erläutert wurde, in einfacher und solider Weise verwirklicht. In Fig. 4a sind auch die Wicklungen eingezeichnet.
Als, Mittel für die Verstellung des be weglichen Eisenkernes dient, wie in Fig. 1 ersichtlich, z. B. eine Schraubenspindel 12 mit Links- und Rechtsgewinde und Schrau- benmuttern 13 und 13'. Zur Ablesung der der Einstellung entsprechenden Stromstärke kann eine Skala 14 auf einer Trommel an geordnet werden, die durch ein Band 15 von der Trommel 18 der genannten Schrauben spindel aus angetrieben wird.
Durch das am Gehäuse 17 angebrachte Schauloch 16 kann die jeweils eingestellte Stromstärke abgelesen werden.
Wenn ein solcher Transformator an ein Dreiphasennetz angeschlossen werden soll, so kann dies in bekannter Weise mittels. eines Spannungsteilers erfolgen. Es könnte aber auch eine -Scottschaltung gewählt werden, wie in Fig. 5 und in dem Schema Fig. 6 ge zeigt ist, wo 4 und 4' die primären Wick lungen für Dreiphasenanschluss, 5 und .5' die sekundären Tricklungen bedeuten.
Im Leer lauf fliessen von den beiden Kernen 1 und 23 zwei um<B>90,</B> phasenverschobene Magnet flüsoe zum Teil durch den Kern 2, zum Teil durch den beweglichen Kern 3. Der resul tierende Magnetfluss durch Kern 3 erzeugt in der Drosselwicklung 7 eine iSpannung, die in Phaso ist mit der gemäss -Schema Fig. 6 verketteten Transfoimator=Sekundär- spannung.
In den Fig. 1 und 5 ist fernes angedeutet, dass die den Luftspalt 8 bildenden Pole ver schiedene Formen haben können, um den bei verschieden grossen Luftspalten im Leerlauf durch den Kern 3 zirkulierenden Magnet fluss zu beeinflussen.
Ferner können die Überbrückungsstege derart bemessen sein, dass sie nur bei kleinen Luftspalten denselben überbrücken, dagegen bei grösseren Öffnungen nur in den Luftspalt hineinragen.
Es mag noch beigefügt werden, dass so wohl die Sekundärwicklung 5, als. auch die Drosselwicklung 7 mittels Anzapfungen für verschiedene Spannungsbereiche eingerichtet werden können.