DE1006552B - Kompensierter Lichtbogenschweisstransformator - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Lichtbogenschweißtransformatoren arbeiten bekanntlich infolge hoher induktiver Belastung mit einem verhältnismäßig schlechten Leistungsfaktor cos φ. Zum Zwecke der Verbesserung des Leistungsfaktors wird daher parallel zur Primärwicklung des Transformators ein Kondensator angeordnet, der die Aufgabe hat, das Netz von dem durch die Belastung hervorgerufenen Blindstrom zu entlasten. Eine derartige Blindstromkompensation führt aber zu gewissen Unzuträglichkeiten, und zwar aus dem Grunde, weil der LichtbogenschweißtransfO'rmator nicht unter dauernder Belastung arbeitet, sondern sich während eines großen Prozentsatzes seiner Betriebszeit im Leerlaufzustand befindet. Da der Blindstrombedarf bei Leerlauf des Transformators verhälnismäßig gering ist im Vergleich zum Blindstrombedarf bei Belastung, ergibt sich somit die unangenehme Tatsache, daß ein Lichtbogentransformator, der bei Belastung eine auch nur annähernd ausreichende Blindstromkompensation aufweist, im Leerlauf überkompensiert ist. Dies hat zur Folge, daß Blindstrom ins Netz zurückgeliefert wird. Bei schwachen Netzen machen sich aber Spannungsüberhöhungen, die durch die Kompensation hervorgerufen werden, besonders unangenehm bemerkbar; beispielsweise Durchbrennen von Glühlampen und anderer Verbraucher ist vielfach die Folge. Daher bestehen für die Kompensation von Lichtbogenschweißtransformatoren zwei sich widersprechende Forderungen; einmal wird verlangt, daß der Kondensator so groß sein soll, daß bei Belastung des Transformators im Schweißbetrieb ein ausreichend hoher Leistungsfaktor erzielt wird, andererseits, daß bei Leerlauf eine festgesetzte Höhe des kapazitiven Blindstromes nicht überschritten wird. Praktisch sind diese beiden Forderungen nicht optimal zu erfüllen, und es müssen nach beiden Seiten hin Zugeständnisse gemacht werden. Man ist also bestrebt, ohne großen Aufwand an Schaltelementen einen Lichtbogenschweißtransformator zu schaffen, der im Leerlauf und bei Belastung mit einem guten Leistungsfaktor arbeitet ohne in das kapazitive Gebiet zu kommen. Einrichtungen, die diesen Anforderungen entsprechen und in Abhängigkeit von der Spannung an den Sekundärklemmen des Transformators oder von dem sekundären Laststrom, oder beiden, die Kondensatoren an der Primärseite des Transformators zu- und abschalten., beispielsweise mittels Relais und/oder Schütze, besitzen aber den großen Nachteil, daß die dazu notwendigen Mittel im Vergleich zu dem erzielten Effekt verhältnismäßig teuer sind, besonders wenn man berücksichtigt, daß das Schalten einer rein kapazitiven Last mittels eines Schützes eine unangenehme Schaltarbeit darstellt und in vielen Fällen eine Überdimensionierung des Schützes erfordert.

Kompensierter
Lichtbogenschweißtransformator

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Eberhard Rietsch, Düsseldorf,
ist als Erfinder genannt worden

Außerdem ist es bekannt, mit Hilfe einer automatischen Schaltung durch Zu- und Abschalten einer Drossel im Primärkreis die Leerlaufspannung herabzusetzen. Bei derartigen Transformatoren ist jedoch der Nachteil vorhanden, daß diese je nach Belastungszustand mit stark wechselndem Leistungsfaktor arbeiten.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen kompensierten Lichtbogenschweißtransformator zu schaffen, der sowohl eine Schutzschaltung als auch eine Kompensation besitzt, wobei die Nachteile der bisherigen Kompensationsverfahren nicht auftreten, sondern ohne Überkompensation im Leerlauf eine ausreichende Kompensation bei Belastung hat. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Kapazitäten, die die Kompensierung bewirken, sowohl vor als auch hinter der Drossel geschaltet sind.

Die Erfindung ist an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Prinzipschaltbild einen Lichtbogentransformator mit Schutzschaltung und Parallelkondensator zwischen der Primärwicklung des Transformators;

Fig. 2 zeigt die gleiche Ausführung mit Zusatzkondensator zwischen den Netzanschlußklemmen.

Entsprechende Teile in beiden Figuren sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Vor dem aus der Primärwicklung 1 und der Sekundärwicklung 2 bestehenden Lichtbogenschweißtransformator, dessen Primärwicklung 1 durch den Kondensator 3 kompensiert ist, ist eine Drosselspule 4 geschaltet. Wird die Drosselspule 4 so dimensioniert,

So daß ihr Betrag ungefähr den dreifachen Wert des Kondensators 3 aufweist, dann nimmt die Spannung an dem Kondensator 3 etwa die Hälfte der Netzspannung an, wodurch auch die Sekundärspannung zwischen Elektrode 6 und Werkstück 5 auf etwa 50%

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und damit auf Schutzspannungshöhe absinkt. Durch "-entsprechende Dimensionierung der Drossel 4 kann jeder gewünschte Wert der Schutzspannung erreicht werden.

Beim Aufsetzen der Elektrode 6 auf das Werkstück 5 fließt infolge des Kurzschlusses ein großer Strom im Sekundärkreis des Transformators, der über einen Sättigungswandler 7 das Schütz 8 ent- . weder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung des nicht dargestellten Relais erregt. Dadurch wird der Arbeitskontakt 9 des Schützes 8 geschlossen, die Drosselspule 4 überbrückt, so daß die Primärwicklung sowie der Parallelkondensator 3 unmittelbar am Netz geschaltet sind. Folglich erhöhen sich Spannung und Strom im Sekundärkreis des Transformators.

Nach Beendigung des Schweiß Vorganges, also wenn zwischen Elektrode 6 und Werkstück 5 kein Lichtbogen mehr vorhanden ist, wird der Strom im Sättigungswandler? und der Schützenspule8 unterbrochen, so daß der Kontakt 9 sich wieder öffnet und die Drossel 4 der Primärwicklung 1 des Transformators vorgeschaltet ist zwecks Erniedrigung der sekundären Leerlaufspannung auf Schutzspannung.

Unter der Annahme, daß im Leerlauf zur Erzielung der Schutzwirkung an der Primärwicklung 1 des Transformators und am Kondensator 3 die Hälfte der Netzspannung anliegt, ergibt sich — bei Vernachlässigung des Leerlaufstromes in der Primärwicklung 1 —, daß an der Drossel 4 die l,5fache Netzspannung anliegt und der Strom dem 0,5fachen Wert des normalen Konden.satorstromes entspricht. Die Gesamtanordnung von Drossel 4, Primärwicklung 1 und Kondensator 3 stellt somit eine induktive Scheinleistung dar, die sich aus dem Produkt von Netzspannung und halbem Kondensatorstrom errechnet.

Diese induktive Belastung bei Leerlauf, die aber ebenso unerwünscht ist wie die kapazitive Belastung des Netzes bei der bekannten Schaltung mit Kondensator 3, aber ohne Drossel 4, macht es erfindungsgemäß erforderlich, außer dem Parallelkondensator 3 noch einen Zusatzkondensator 10 zwischen den beiden Netzanschlußklemmen R und S anzuordnen (gemäß Fig. 2). Zur Kompensation ist der Kondensator 10 mit der halben Kapazität des Kondensators 3 auszulegen. Da aber beim Schweißen beide Kondensatoren parallel am /Netz "liegen, bestimmt ihre Summenkapazität die Gesamtkompensation. Daraus resultiert eine mögliche Verkleinerung des Kondensators 3 auf zwei Drittel seines bisherigen Wertes und eine genauso große Verringerung des Stromes durch die Drossel 4.

Soll als Schutzspannung beispielsweise ein Drittel der normalen Leerlaufspannung gewählt werden, so wird der Kondensators mit etwa drei Viertel, der Kondensator 10 mit etwa einem Viertel der Gesamtkapazität gewählt. Allgemein verhält sich bei der Schaltung gemäß Fig. 2 die Schutzspannung zur normalen Spannung ungefähr wie Kapazitäten von Kondensator 10 zum Kondensator 3. Im etwa gleichen Verhältnis steht auch die Scheinleistung der Drossel 4 zur gesamten Kondensatorleistung.

Im Stromkreis des Sättigungsstromwandlers 7 kann auch eine Vollweggleichrichtung mit Kondensatorglättung zur Betätigung des Schützes 8 verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kompensierter Lichtbogenschweißtransformator mit Schutzschaltung zur Vermeidung hoher Berührungsspannungen im Leerlauf durch Vorschalten einer Drossel im Primärkreis, die während des Schweiß Vorgangs selbsttätig durch ein Schütz kurzgeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Kapazitäten, die die Kompensierung bewirken, sowohl vor als auch hinter der Drossel geschaltet sind.

2. Kompensierter Lichtbogenschweißtransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schütz (8) entweder über ein Zwischenrelais vom Sättigungswandler (7) oder unmittelbar vom S ättigungs wandler (7) erregt wird.

3. Kompensierter Lichtbogenschweißtransformator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Sättigungsstromwandlers (7) eine Vollweggleichrichtung mit KondensatOTglättung zur Betätigung des Schützes (8) verwendet werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 540 837;
schweizerische Patentschrift Nr. 277 740.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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