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.
Transformer with choke coil for electric arc welding. For arc welding with alternating current, it is advisable to use an open circuit voltage of approx. 60 volts at currents of around 60 to 70 amps. For smaller currents, the most favorable no-load voltage is higher and for currents of around 15 Amp. 80 to 90 volts.
Welding devices have become known in which a transformer is assembled with a dro-sselspule and in which; the welding current can be regulated by taps on the choke coil or by varying an air gap in the iron body of the choke coil.
In order to obtain the no-load voltage suitable for the desired amperage, taps are seen on the transformer winding or can be switched over, e.g. B. from series to parallel. For the various welding work, the welding cables must be connected to the corresponding voltage terminals. In order not to complicate the transformers too much, one is usually content with two no-load voltages.
A solution has also become known in which the currents can be set by means of taps and the circuit is selected in such a way that the setting of the taps for smaller currents also results in a higher open circuit voltage. Despite the advantages achieved in this way, this device has the disadvantage that it requires many expensive taps and an expensive step switch and is nevertheless inferior to the stepless device in terms of current setting.
In the case of the arc welding transformer with a choke coil according to the present invention, these disadvantages are avoided. The choke coil has an iron body which forms a magnetic shunt with that of the transformer and has a continuously adjustable air gap located inside the choke winding.
This choke winding is connected in series with the secondary winding of the transformer in such a way that the magnetic F1uss flowing through the iron body of the choke coil when idling and dependent on the size of the adjustable air gap induces a voltage in the choke winding that turns into the secondary voltage ad dated.
The ratios can be selected in such a way that the setting for currents of around 100 to 120 Amp. Results in an open-circuit voltage of around 60 volts, but with settings that result in small currents, the open-circuit voltage is initially slow, but then faster and faster increases, with a hyper-similar character, and finally with the setting for the smallest iStrom of approx. 20 amp. a maximum no-load voltage of approx. 80 to 90 volts is reached.
Reconnecting the welding cable to terminals with a different voltage is therefore not necessary and incorrect handling is impossible.
The occurrence of strong scattering, which can result in large losses and heating in coils and especially in adjacent iron construction parts, is avoided by moving the variable air gap inside the inductor winding. It is possible to arrange the choke winding on the stationary core part, so that the power supply lines to the choke coil do not have to be made from flexible cables.
The following are Ausführungsbei games: the invention with reference to the accompanying drawings explained. In FIGS. 1 to 5, 1 is a Trane: transformer core, which is wound with the primary winding 4 and the secondary winding 5. The middle core 2 is not wound. The core 3 is movable, e.g. B. rotatable about an axis 6, and forms a magnetic shunt to the core 2. 7 is a choke winding.
This is attached to the yoke 1 ', so is not moved when the angled core 3 is moved.
When idling, a magnetic flux flows from core 1, which is distributed to cores 2 and 3 as indicated by arrows, in the opposite relationship to the magnetic resistances of the two paths. The secondary winding 5 is connected in series with the choke coil winding 7 in such a way that when idling, the magnetic flux flowing from the core 1 through the core 3 induces a voltage in the choke 7 that is directed in the same way as the secondary voltage of the winding 5 and thus closes this adds up.
The smaller the air gap 8, the greater the flow from column 1 when idling in column 3, and thus the greater the voltage induced in winding 7. The course of the voltage in winding 7 can be influenced by the shape of the two poles forming the air gap 8, as well as by changing the magnetic resistance of the column 2 and thus the flux component flowing through the column 2. When welding, the flow reverses its direction in column 3 and closes through core 2.
This must be dimensioned in such a way that it can absorb the sum of the magnetic fluxes from core 1 and core 3 during welding. The air gap can be reduced to zero for the weak welding currents.
Using FIG. 2, it should be explained how the desired open circuit voltages can be achieved at the terminals. As in Fig. 1, in Fig. 2 there is also 2 .the middle column, 3 the movable core and 8 the air gap. The air gap is bridged here by a small laminated core 9, namely for every width of the air gap. So you can z.
B. achieve that at idle with any large air gap 8 a magnetic shear flux from column 1 through 9 flows through column 3, which generates an additional voltage of, for example, 20% in the inductor winding 7. The number of turns of the coil 5 can be selected correspondingly smaller.
Of course, the sheet metal packet 9 also influences the possibility of regulating the welding current, but only to a limited extent if its dimensions are selected in such a way that: the iSteg is already highly saturated at 20% of the normal flow in 3. The material for bridging the air gap advantageously has a high magnetic conductivity and a very pronounced t-saturation limit, such as e.g. B. the so-called Permalloy.
In addition to the constant magnetic flux that flows in idle over the packet 9 through the core 3 for every size of the air gap 8, there is also the previously mentioned variable flux between the poles of the air gap B that increases as the air gap 8 becomes smaller The same purpose can of course also be achieved in other ways; z. B. Fig. 3 shows a further possibility of how such an approximately constant magnetic flux can be generated in conjunction with a variable one.
After this solution you can get by without a separate magnetic bridge 9. Here the upper yoke is formed with an extension 10 aws, through which a magnetic flux from the core 1, which remains approximately the same in all settings of the air gap, penetrates the core 3 when idling. Of course, the extension must also be dimensioned here so that the current regulation by means of the air gap 8 is not influenced too much.
In some cases it is advisable to provide an air gap in the unwound return circuit of the transformer in order to direct the transformer flow through the core of the inductor to a greater extent when idling. In Fig. 3, a further influencing of the magnetic flux in idle. The core 3 is indicated.
The upper yoke 1 'is rotatably arranged in such a way that when the movable core 3 swings out, the extension 10 of the yoke part 1' rotatable about axis 6 'is raised somewhat, so that the air gap 19 is enlarged. In this way it can be achieved that even if the core 3 vibrates to a greater extent, a sufficiently large part of the magnetic flux from 1 still makes its way over the core 3 in idle mode.
Means for preventing vibrations of the movable core 3 are shown in FIGS. 4, 7, 8 and 9. Fig. 7 shows the plan view of the lower yoke 1 ″, Fig. 8 shows its side elevation and Fig. 9 shows the side view of the movable core 3. As can be seen from this, the pins of one part engage in the grooves of the other, so that by means of of the Bolzeno 6 a stable, but rotation permitting connection is created.
A mechanically extremely solid construction is obtained if the movable core 3 is also guided and held at its upper end, as can be seen from FIG. In the fixed upper yoke 1 'or at the angle 22 magnetically conductive laminations 21 be fastened, which protrude like a pin and engage in appropriately located grooves 20 and 20' in the movable core 3 be.
In this way, not only is the movable core 3 also guided at its upper end, but also the magnetic bridging of the variable air gap, the mode of operation of which was explained in more detail with reference to FIG. 2, is realized in a simple and solid manner. The windings are also shown in FIG. 4a.
As a means for adjusting the movable iron core is used, as can be seen in Fig. 1, z. B. a screw spindle 12 with left and right-hand thread and screw nuts 13 and 13 '. To read the current strength corresponding to the setting, a scale 14 can be arranged on a drum, which is driven by a belt 15 from the drum 18 of said screw spindle.
The current intensity set in each case can be read through the viewing hole 16 attached to the housing 17.
If such a transformer is to be connected to a three-phase network, this can be done in a known manner using. a voltage divider. However, a -Scott circuit could also be selected, as shown in Fig. 5 and in the diagram of Fig. 6, where 4 and 4 'mean the primary windings for three-phase connection, 5 and .5' mean the secondary entanglements.
When idling, two magnetic flues, phase-shifted by <B> 90, </B> flow from the two cores 1 and 23, partly through the core 2, partly through the movable core 3. The resulting magnetic flux is generated in the core 3 Choke winding 7 has a voltage which is in phase with the transformer linked according to the diagram in FIG. 6 = secondary voltage.
1 and 5 is further indicated that the poles forming the air gap 8 can have different shapes in order to influence the magnetic flux circulating through the core 3 when the air gaps are of different sizes.
Furthermore, the bridging webs can be dimensioned such that they only bridge the gap in the case of small air gaps, but only protrude into the air gap in the case of larger openings.
It may also be added that the secondary winding 5, as. the inductor winding 7 can also be set up for different voltage ranges by means of taps.