DE1140298B

DE1140298B - Device for regulating the arc welding current in rotating synchronous or asynchronous alternating current generators

Info

Publication number: DE1140298B
Application number: DEM51008A
Authority: DE
Inventors: Stefan Grosu
Original assignee: MINISTERUL METALURGIEI SI CONS
Current assignee: MINISTERUL METALURGIEI SI CONS
Priority date: 1960-11-28
Filing date: 1961-11-28
Publication date: 1962-11-29

Description

Einrichtung zur Regelung des Lichtbogenschweißstromes bei umlaufenden Synchron- oder Asynchron-Wechselstromgeneratoren Die umlaufenden Wechselstromgeneratoren für die elektrische Lichtbogenschweißung werden meist zur Erzeugung einer gegenüber der 50-Hz-Frequenz des Netzes erhöhten Frequenz benutzt. Die Vorteile des Schweißens mit erhöhter Frequenz sind bekannt.Device for regulating the arc welding current with rotating Synchronous or Asynchronous Alternators The rotating alternators for electric arc welding are mostly used to generate an opposite the 50 Hz frequency of the network used increased frequency. The benefits of welding with increased frequency are known.

Es gibt folgende umlaufende Generatoren dieser Art: a) Synchrongeneratoren. b) Asynchrongeneratoren.There are the following rotating generators of this type: a) Synchronous generators. b) asynchronous generators.

Im letzteren Falle zeigt der Generator grundsätzlich den Aufbau eines Asynchronmotors, wobei der Primärkreis vom Drehstromnetz aus mit einer üblichen Frequenz von 50 Hz erregt wird. Im allgemeinen läuft der Primärkreis um, während der Sekundärkreis stillsteht. Das magnetische Drehfeld wird zur Drehzahl des Rotors addiert, so daß im Sekundärkreis eine erhöhte Frequenz entsteht. Bei manchen Einrichtungen ist der Generator durch einen elektrischen Motor, meist Asynchronmotor, angetrieben. Bei anderen Bauarten dient die gleiche mit einem Schwungrad gekuppelte Maschine abwechselnd als Motor und als Generator, so daß der Antriebsmotor entfällt.In the latter case, the generator basically shows the structure of a Asynchronous motor, the primary circuit from the three-phase network with a usual Frequency of 50 Hz is excited. In general, the primary circuit revolves while the secondary circuit is at a standstill. The rotating magnetic field becomes the speed of the rotor added, so that there is an increased frequency in the secondary circuit. With some institutions the generator is driven by an electric motor, usually an asynchronous motor. The same machine coupled with a flywheel is used for other designs alternately as a motor and a generator, so that the drive motor is omitted.

c) Generatoren mit veränderbarer Reduktanz. Bei diesen besitzt der Generator einen Stator, auf dem sich sowohl die Erregerwicklung als auch die Sekundärwicklung befinden, wobei der verzahnte Rotor keine Wicklung trägt.c) Generators with variable reductance. With these the Generator has a stator on which both the field winding and the secondary winding are located where the toothed rotor has no winding.

Bei allen erwähnten Arten von Generatoren wird der Schweißstrom durch eine Drosselspule mit veränderlicher Reaktanz geregelt, und zwar durch das Umschalten der Anzapfungen oder durch Verändern des Luftspaltes oder gar des Erregerstromes, der eine besondere Wicklung durchfließt, die auf dem Kern der Drosselspule sitzt und von einer Gleichstromquelle gespeist wird.With all the types of generators mentioned, the welding current is carried through a choke coil with variable reactance regulated by switching the taps or by changing the air gap or even the excitation current, which flows through a special winding that sits on the core of the choke coil and fed by a direct current source.

Zur Vermeidung gesonderter, im Anschaffungspreis teurer Drosselspulen, die den Raumbedarf und das Transportgewicht erhöhen und den Wirkungsgrad durch Eigenverluste herabsetzen, wurde bereits vorgeschlagen, den Magnetfluß und die Wicklung des Sekundärkreises zur Intensitätsänderung des Schweißstromes zu benutzen.To avoid separate choke coils, which are expensive to purchase, which increase the space requirement and the transport weight and the efficiency through internal losses It has already been proposed to reduce the magnetic flux and the winding of the secondary circuit to change the intensity of the welding current.

Diese zur Regelung des elektrischen Lichtbogenschweißstromes durch Änderung der Refluktanz des magnetischen Kreises bekanntgewordenen Ausführungen zeigen einerseits den Nachteil, daß die Bauart nicht als Frequenzumformer gebraucht werden kann, andererseits ein starkes Anwachsen des Stromes, was für elektrische Schweißmaschinen unannehmbar ist.This is used to regulate the electric arc welding current Modification of the reflectance of the magnetic circuit known versions show on the one hand the disadvantage that the design is not used as a frequency converter can be, on the other hand, a sharp increase in the current, what electrical Welding machines is unacceptable.

Zur Vermeidung der angeführten Nachteile wird gemäß der Erfindung die Sekundärwicklung gänzlich oder teilweise ringförmig ausgebildet und der magnetische Sekundärkreis, der innerhalb oder außerhalb des magnetischen Primärkreises sitzt, auf seinem frei gebliebenen Teil mit einem konzentrischen inneren bzw. äußeren magnetischen Teil versehen, das axial verschiebbar ist. Durch axiales Verschieben dieses Teils gegenüber dem Sekundärkern wird eine Änderung des Luftspaltes und damit des magnetischen Widerstandes bzw. des Schweißstromes erzielt.- Das axial verschiebliche magnetische Teil trägt keine Wicklung, wodurch sich die erfindungsgemäße Ausführung verbilligt.To avoid the disadvantages mentioned, according to the invention the secondary winding is entirely or partially ring-shaped and the magnetic one Secondary circuit that sits inside or outside the magnetic primary circuit, on its remaining free part with a concentric inner or outer magnetic Part provided that is axially displaceable. By moving this part axially compared to the secondary core, there is a change in the air gap and thus the magnetic one Resistance or the welding current achieved. - The axially displaceable magnetic Part does not have a winding, which makes the embodiment according to the invention cheaper.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen Asynchrongenerator, dessen Sekundärkreis stillsteht und sich innerhalb des Rotors befindet, dessen Primärkreis aber umläuft und sich außerhalb des Rotors befindet.In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment shown schematically. The drawing shows an asynchronous generator, its secondary circuit stands still and is located inside the rotor, but its primary circuit rotates and is outside the rotor.

Gemäß der Erfindung ist der innere, magnetische, kranzförmige Kern mit einer ringförmigen Wicklung 7 versehen, welche ein- oder mehrphasig ausgeführt sein kann. Die Wicklung 7 kann eine einzige Wicklung des Sekundärkreises bilden, oder es kann sich auf dem magnetischen Kern 1 noch eine weitere Wicklung der üblichen Art 8 befinden, die mit der Wicklung 7 in Reihe geschaltet ist. Die ringförmige Wicklung 7 ist an sich grundsätzlich bekannt, doch wird sie allgemein nicht angewandt. Der magnetische Kern 1 befindet sich im Inneren des magnetischen Kernes 2, auf dem die Primärwicklung 9 angebracht ist, die in üblicher Weise meist dreiphasig ausgeführt wird. Der äußere Kern 2 ruht auf Kugellagern, die auf der Achse 4 vorgesehen sind, und ist drehbar um diese Achse 4 angeordnet. Mittels der an beiden Seiten des Kernes 1 vorgesehenen Teile 11 stützt sich dieser auf die Achse 4; er ist unbeweglich. Die Achse 4 ist in am Maschinenfuß befestigten Stutzen gelagert. Im Inneren des Kernes 1 und konzentrisch zu diesem befindet sich ein magnetisches Teil 3, das auf der Achse 4 nach beiden Richtungen axial verschiebbar ist, ohne sich jedoch drehen zu können; die Verdrehsicherung wird durch den Keil 6 bewirkt: Die Verschiebung des magnetischen Teiles 3 kann von außen mittels der Stange 5 vorgenommen werden. Die mit dem magnetischen Teil 3 verbundene Stange 5 ist in einer Hohlwelle eingesetzt. Hierzu ist die Hohlwelle mit Längsbohrungen versehen. Das magnetische Teil 3 kann eine zylindrische oder kegelige Mantelfläche aufweisen. Dementsprechend kann auch der Kern 1 eine innere zylindrische oder kegelige Fläche besitzen. Durch Verschiebung des magnetischen Teiles 3 verändert sich dessen magnetischer Widerstand gegenüber dem Kern 1, sei es durch Änderung des Luftspaltes (bei kegeligen Außenflächen), sei es durch Verringerung des äußeren Mantelflächenanteiles des magnetischen Teiles 3, der sich mit der Innenfläche des Kernes 1 deckt.According to the invention, the inner, magnetic, ring-shaped core is provided with an annular winding 7, which can be designed with one or more phases. The winding 7 can form a single winding of the secondary circuit, or there can be another winding of the usual type 8 on the magnetic core 1 , which is connected in series with the winding 7. The annular winding 7 is known in principle, but it is not generally used. The magnetic core 1 is located in the interior of the magnetic core 2, on which the primary winding 9 is attached, which is usually designed with three phases. The outer core 2 rests on ball bearings which are provided on the axis 4 and is arranged to be rotatable about this axis 4. By means of the parts 11 provided on both sides of the core 1, the latter is supported on the axis 4; he is immobile. The axis 4 is mounted in nozzles attached to the machine base. In the interior of the core 1 and concentric to this there is a magnetic part 3, which is axially displaceable on the axis 4 in both directions, but without being able to rotate; the rotation lock is provided by the wedge 6: the magnetic part 3 can be displaced from the outside by means of the rod 5. The rod 5 connected to the magnetic part 3 is inserted in a hollow shaft. For this purpose, the hollow shaft is provided with longitudinal bores. The magnetic part 3 can have a cylindrical or conical outer surface. Correspondingly, the core 1 can also have an inner cylindrical or conical surface. Moving the magnetic part 3 changes its magnetic resistance to the core 1, either by changing the air gap (with conical outer surfaces) or by reducing the outer surface area of the magnetic part 3, which coincides with the inner surface of the core 1.

Wenn der Sekundärkreis nicht belastet ist, ist die durch die Wicklung 7 erzeugte magnetomotorische Kraft gleich Null, und die von der Primärwicklung 9 erzeugten magnetischen Induktionslinien 10 schließen sich hauptsächlich über dem Kern 1. Wenn der Sekundärkreis Strom liefert, schließen sich die Induktionslinien infolge der Gegenwirkung der Wicklung 7 in weit größerem Maße über das magnetische Teil 3; diese Erscheinung nimmt um so mehr zu, je kleiner der Luftspalt zwischen dem magnetischen Teil 3 und dem Kern 1 ist bzw. je größer die Teile der sich gegenseitig abdeckenden Flächen sind. Durch das Schließen der Induktionslinien durch den magnetischen Teil 3 vermindert sich die in der Wicklung 7 induzierte Spannung, wodurch eine Herabsetzung des Schweißstromes stattfindet. Durch das axiale Verschieben des magnetischen Teils 3 wird also eine Regelung des Schweißstromes erzielt.When the secondary circuit is not loaded, the magnetomotive force generated by the winding 7 is zero and the magnetic induction lines 10 generated by the primary winding 9 close mainly over the core 1. When the secondary circuit supplies current, the induction lines close as a result of the reaction the winding 7 to a far greater extent over the magnetic part 3; this phenomenon increases the smaller the air gap between the magnetic part 3 and the core 1 or the larger the parts of the mutually covering surfaces. When the induction lines are closed by the magnetic part 3, the voltage induced in the winding 7 is reduced, as a result of which the welding current is reduced. By axially displacing the magnetic part 3, control of the welding current is achieved.

Ein solches Teil, das einen magnetischen Nebenschluß darstellt, ohne eine eigene Wicklung aufzuweisen, erfordert praktisch keine Vergrößerung des Nutzraumes oder einen zusätzlichen Materialaufwand da es aus den beim Ausstanzen des Inneren des Kernes 1 verbleibenden Blechkreisen hergestellt werden kann. Weiter sind auch keine komplizierten Befestigungs- und Führungsteile nötig.Such a part that is a magnetic shunt without Having its own winding practically does not require any increase in the usable space or an additional cost of material because it is from the punching out of the interior of the core 1 remaining sheet metal circles can be produced. Next are too no complicated fastening and guide parts necessary.

Die ringförmige Wicklung 7 führt im allgemeinen zu einer Spannungskurve, deren Gestalt sich der Form eines Rechteckes nähert. Diese Form ist für das Schweißen vorteilhaft, da die Zwischenzeiten zwischen zwei Spannungswechseln, während welcher die Lichtbogenspannung nicht unterhalten werden kann, kurz gehalten werden.The annular winding 7 generally leads to a voltage curve, whose shape approaches the shape of a rectangle. This shape is for welding advantageous because the intermediate times between two voltage changes during which the arc voltage cannot be maintained must be kept short.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for regulating the arc welding current in the case of rotating synchronous or asynchronous alternators, their magnetic Primary and secondary nuclei form concentric wreaths, with or without pronounced Pole, characterized in that the secondary winding is entirely or partially ring-shaped (7) is formed and the magnetic secondary circuit (1) inside or outside of the magnetic primary core (2) sits on its remaining free part with a concentric, inner or outer magnetic part (3) is provided, which is axially displaceable is, so that by its axial displacement relative to the secondary core (1) a Change of the air gap and thus the magnetic resistance or the welding current is achieved.

2. Device according to claim 1, characterized in that the dem Secondary core (1) facing surface of the magnetic part (3) cylindrical or cone-like is trained. Considered publications: German Patent Specifications No. 31462; 539 724 .; Book by G. W i e d e m a n i i, "The Doctrine of Electricity", Vol. IV, Braunschweig, 1885, p.380.