DD200600A1 - Vormagnetisierter nebenschluss in mantelausfuehrung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen vormagnetisierten Nebenschlusz in Mantelausfuehrung, insbesondere fuer Schweisztransformatoren und Schweiszgleichrichter, zur Verstellung der Strom-Spannungs-Charakteristik mittels Vormagnetisierungswicklung. Ziel der Erfindung ist ein vormagnetisierter Nebenschlusz, der bei nahezu gleichbleibendem Anwendungsbereich und hoeherem Gebrauchswert einen verringerten Herstellungs-, Material- und Energieaufwand erfordert. Es besteht die Aufgabe, den maximalen Arbeitspunkt bei nahezu unveraendertem Stellbereich des Schweiszstromes mit wesentlich weniger Vormagnetisierungsleistung einzustellen. Im gesamten Einstellbereich sollen bei geringer Spritzerbildung die Zuend- und Stabilitaetseigenschaften gut sein. Die Aufgabe wird geloest, indem der vormagnetisierte Nebenschlusz H-foermig ausgebildet ist und seine Jochteile senkrecht zu den Hauptschenkeln des Transformators angeordnet sind und mindestens zwischen einem der Hauptschenkel des Transformators und den Fluszdurchtrittsflaechen der dazu senkrecht stehenden Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses ein Luftspalt vorgesehen ist und gegebenenfalls fuer die parallelen Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses Magnetwerkstoffen mit geringerer Saettigungsinduktion als fuer den bewickelten Schenkel des vormagnetisierten Nebenschlusses verwendet werden.

Description

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Titel der Erfindung

Vormagnetisierter Nebenschluß in Mantelausführung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen vormagnetisierten Nebenschluß in Mantelausführung, insbesondere für Schweißtransformatoren und Schweißgleichrichter, zur Verstellung der Strom-Spannungs-Charakteristik mittels einer mit Gleich- oder Wechselstrom gespeisten Vormagnetisierungswicklung>

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bekennt, für die Verstellung der Strom-Spannungs-Charakteristik von Schweißstromquellen mittels Gleich- oder Wechselstrom vormagnetisierte Nebenschlüsse zu verwenden. Vormagnetisierte Nebenschlüsse in Mantelausführung haben gegenüber solchen in Kernausführung eine Reihe von Vorteilen, Beispielsweise erfordern sie weniger Vormagnetisierungsdurchflutung und in der Vormagnetisierungswicklung werden vernachlässigbar kleine Spannungen durch den Streufluß induziert, wodurch eine vereinfachte Ausführung der Vormagnetisierungswicklung ermöglicht wird«

Bei einer bekannten Ausführungeform eines Schweißtransformators ist der vormagnetisierte Nebenschluß in Mantelausführung X-förmig ausgebildet und luftspaltlos in den Hauptkern des Sohweißtransformators eingeschichtet, wobei ein Teil der Transformatorschenkel, als Rückschluß für den VormagnetisiB-rungsfluß dient (DD-PS 22 187).

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Die X-förmige Ausführung mit den notwendigen. V-förmigen Einschnitten des Drosselkernes sowie die luftspaltlose Einschichtung des vormagnetisierten Nebenschlusses in den Hauptkern erfordern einen verhältnismäßig hohen Herstellungsaufwand.

Als weiterer Nachteil treten bei dieser Ausführungsform des vormagnetisierten Nebenschlusses starke Verzerrungen der Kurvenform der sekundären Leerlaufspannung und des Schweißstromes sowie ein großer Abfall der sekundären Leerlaufspannung besonders im Bereich kleiner Schweißströme auf. Dies hat eine Verschlechterung der Schweißeigenschaften des Schweißtransformators zur Folge·

Zur Verringerung der nachteiligen Wirkung derartiger Anordnungen auf das schweißtechnische Verhalten der Schweißstromquellen werden alle neueren bekannten Ausführungsformen vormagnetisierter Nebenschlüsse mit einem Luftspalt zwischen Nebenschluß und den Transformatorschenkeln versehen und die vormagnetisierten Nebenschlüsse in Bezug auf den Vormagnetisierungsfluß als in sich geschlossene luftspaltlose Magnetkreise gestaltet (DE-PS 1 104 639 J OE-PS 320 067).

Nachteilig wirkt sich bei diesen Ausführungsformen aus, daß es durch die Wirkung des Luftspaltes zu einer Einengung des Stellbereiches des Schweißstromes in Richtung kleiner Schweißströme und damit des Anwendungsbereiches kommt. Die Vermeidung dieses Nachteils bedingt zur Erreichung der geforderten Strom-Spannungs-Charakteristik verhältnismäßig große Eisenquersohnitte der vormagnetisierten Nebenschlüsse und hohe Vormagnet isierungsdurohflutungen und damit -leistungen. Das erfordert masse- und volumenmäßig große vormagnetisierte Nebenschlüsse und damit auch Schweißstromquellen. Außerdem bedingen insbesondere vormagnetisierte Nebenschlüsse in Mantelausführung für ihre Realisierung komplizierte Blechschnitte.

Die bisher bekannt gewordenen Lösungen zur Reduzierung der Masse und der Vormagnetisierungsdurchflutung führen jedoch zu noch komplizierteren Ausführungsformen vormagnetisierter Nebenschlüsse und ermöglichen nur in bestimmten Umfang eine

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Beseitigung vorgenannter Mängel.

Bei einer bekannten Lösung wird in bestimmtem Umfang eine verbesserte masse- und volumenmäßige Gestaltung des vormagnetisierten Nebenschlusses sowie eine günstige BeeinfluS&mg des Vormagnetisierungsbedfcrfes erreicht (DD-PS 112 027).

Bei dieser Ausführungsvariante ist die durch die Vormagnet isierungsdurchflutung hervorgerufene magnetische fflußdichte längs des gesamten Bisenweges des vormagnetisieren Nebenschlusses unterschiedlich. Erreicht wird das dadurch, daß die Querschnitte der beiden nioht bewickelten Teile des vormagnetisierten Abschnittes, die in geringer Entfernung den entsprechenden Pensterinnenflachen des Hauptkernes gegenüberliegen, gegenüber den übrigen vom Hauptfluß teilweise durchflossenen Teilen des vormagnetisierten Abschnittes verringert sind.

Demzufolge werden die Teile mit Querschnittsverminderung schon bei geringerer Vormagnetisierung ausgesättigt.

Neben vorgenannten Mängeln ist bei dieser Ausführungsform eines vormagnetisierten Nebenschlusses besonders nachteilig, daß bei vergleichsweise geringfügiger Einsparung von Vormagnetisierungsdurchflutung die Minimalwerte von Strom und Spannung angehoben werden und damit der Gesamteinstellbereich in etwa erhalten bleibt.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, einen vormagnetisierten Nebenschluß in Mantelausführung zu schaffen, der gegenüber bekannten Lösungen bei nahezu gleichbleibendem Anwendungsbereich einen Verringertet^ Herstellungs- sowie Materialaufwand, geringere Energieverluste und einen höheren Gebrauchswert aufweist·

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Es besteht die Aufgabe, den vormagnetisierten Nebenschluß in Mantelausführung so auszulegen, daß bei nahezu unverändertem Stellbereich des Schweißstromes der maximale Arbeitspunkt mit wesentlich weniger Vormagnetisierungsleistung eingestellt werden kann und daß im gesamten Einstellbereich die Zünd- und Stabilitätseigenschaften hoch sind und die Spritzerbildung gering ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der vormagnetisierte Nebenschluß H-förmig ausgebildet ist und seine Jochteile senkrecht zu den Hauptschenkein des Transformators angeordnet sind und mindestens zwischen einem der Hauptschenkel des Transformators und den Flußdurchtritt sf lachen der dazu senkrecht stehenden Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses ein Luftspalt vorgesehen ist und gegebenenfalls für die parallelen Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses Magnetwerkstoffe mit geringerer Sättigungsinduktion als für den bewickelten Schenkel des vormagnetisierten Nebenschlusses verwendet werden·

Die Strom-Spannungs-Charakteristik einer Schweiß stromquelle wird wesentlich durch die Auslegung des vormagnetisierten Nebenschlusses bestimmt.

Maßgebend für die minimalen Ausgangswerte von Strom und Spannung sind der Eisenquersohnitt der Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses in Mantelausführung und der zu den Transformatorschenkein vorhandene Luftspalt. Durch die erfindungsgemäße Auslegung des vormagnetisierten Nebenschlusses werden Querschnitt und Luftspalt in ihrer Größe gegenüber den bekannten Ausführungsformen nicht verändert»

Für den H-förmig ausgeführten Nebenschluß wird unter Beibehaltung gleichen Eisenquerschnitts der Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses der für die Gewährleistung guten schweißtechnischen Verhaltens notwendige

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Luftspalt, der bisher zwischen den Transformatorschenkeln und dem in Bezug auf den Vormagnetisierungsfluß als in sich geschlossener, luftspaltloser Magnetkreis ausgeführten vormagnetisierten Nebenschluß vorhanden ist, mindestens zwischen einem der Hauptschenkel des Transformators und den Flußdurchtrittsflächen der Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses vorgesehen.

Durch den Wegfall des magnetischen Rückschlusses zwischen den Jochteilen des H-förmigen Nebenschlusses ergibt sich eine einfachere Blechpaketausführung. Der zusätzlich zur Verfügung stehende Wicklungsraum gestattet eine Verringerung der Abmessungen des vormagnetisierten Nebenschlusses und damit eine kleinere Bauweise der Schweißstromquelle.

Es wurde gefunden, daß bei vormagnetisierten Nebenschlüssen in Mantelausführung überraschenderweise der zur Erreichung der maximalen Ausgangswerte von Strom und Spannung erforderliche Vormagnetisierungsaufwand wesentlich durch das Verhältnis der magnetischen Widerstände der Rückschlußwege und des bewickelten Schenkels des vormagnetisierten Nebenschlusses bestimmt wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des für gute Schweißeigenschaften geforderten Luftspaltes mindestens zwischen einem der Hauptschenkel des Transformators und den Flußdurchtrittsflächen der Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses wird der magnetische Widerstand der Rückschlußwege erhöht und damit die erforderliche Vormagnetisierungsdurchflutung gesenkt. Der erforderliche Vormagnetisierungsaufwand kann weiterhin wesentlich verringert werden, wenn der magnetische Widerstand des bewickelten Schenkels des vormagnetisierten Nebenschlusses klein ist gegenüber dem magnetischen Widerstand der Rückschlußwege des vormagnetisierten Nebenschlusses. Infolge des mindestens zwischen einem der Hauptschenkel des Transformators und den Flußdurchtrittsflächen der Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses für die Gewährleistung guten schweißtechnischen Verhaltens geforderten

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Luftspaltes dominiert der magnetische Luftwiderstand gegenüber dem magnetischen Widerstand der parallelen Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses. Aus diesem Grund können die parallelen Jochteile des vormagnetisierten Nebenschlusses aus Magnetwerkstoffen mit geringerer Sättigungsinduktion als der bewiokelte Schenkel des vormagnetisierten Nebenschlusses gefertigt werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des vormagnetisierten Nebenschlusses wird weiterhin der magnetische Widerstand des bewickelten Schenkels 2. B* infolge der Verwendung von Magnetwerkstoffen mit höherer Sättigungsinduktion kleiner und dadurch die erforderliche Vormagnetisierungsdurchflutung weiter gesenkt· Mit der hierdurch bedingten verringerten Vormagnetisierungsleistung ist eine Senkung des Energieverbrauchs verbunden«

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert wordene In der zugehörigen Zeichnung ist ein einphasiger Schweißtransformator mit dem erfindungsgemäßen H-förmigen vormagnetisierten Nebenschluß dargestellt.

Der vormagnetisierte Nebenschluß besteht aus einem H-förmigen Blechpaket mit parallelen Jochteilen 1 und 2 sowie einem bewickelten Schenkel 3 und einer Vormagnetisierungswicklung 4 und ist zwischen der Primärwicklung 5 und der Sekundärwicklung 6 im Wickelfenster des Schweißtransformators angeordnet»

Im vorliegenden Beispiel besteht die Primärwicklung 5 aus zwei Spulen 5|; 5¹¹ und die Sekundärwicklung 6 aus zwei Spulen 6'; 6^!li Zwischen den Hauptschenkein 7; 8 des Transformators und den Flußdurchtrittsflachen der Jochteile 1; 2 des vormagnetisierten Nebenschlusses ist im vorliegenden Fall jeweils ein Luftspalt vorhanden. Für die parallelen Jochteile 1 und 2 wird vorzugsweise Dynamoblech und für den bewickelten Schenkel 3 des vormagnetisierten Nebenschlusses vorzugsweise Texturblech verwendete ·

Claims (1)

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   Erf indung sanspruch

   1. Vormagnetisierter Nebenschluß in Mantelausführung, insbesondere für Schweißtransformatoren und Schweißgleichrichter, zur Verstellung der Strom-Spannungs-Charakteristik mittels einer mit Gleich- oder Wechselstrom gespeisten Vormagnetisierungswicklung, gekennzeichnet dadurch, daß der vormagnetisierte Nebenschluß H-förmig ausgebildet ist und seine Jochteile (1; 2) senkrecht zu den Haupt schenkein (J? \ 8) des Transformators angeordnet sind und mindestens zwischen einem der Hauptschenkel (7 bzw. 8) des Transformators und den Flußdurchtrittsflachen der dazu senkrecht stehenden Joohteile (1; 2) des vormagnetisieren Nebenschlusses ein Luftspalt vorgesehen ist und gegebenenfalls der Magnetwerkstoff für die parallelen Jochteile (1; 2) des vormagnetisierten Nebenschlusses eine geringere Sättigungsinduktion als der Magnetwerkstoff für den bewickelten Schenkel (3) des vormagnetisierten Nebenschlusses aufweist.

   2ο Vormagnetisierter Nebenschluß nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß für die parallelen Joohteile (1; 2) des vormagnetisieren Nebenschlusses vorzugsweise Dynamoblech und für den bewiokelten Schenkel (3) des vormagnet isiert en Nebenschlusses vorzugsweise Texturblech verwendet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen