DE1178959B

DE1178959B - Single-phase transformer for welding purposes

Info

Publication number: DE1178959B
Application number: DEA39876A
Authority: DE
Inventors: Hermann Kocher
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1962-03-16
Filing date: 1962-04-04
Publication date: 1964-10-01
Also published as: AT242785B; GB971681A; BE629601A; CH391921A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. KI.: H 05 bBoarding school KI .: H 05 b

Deutsche Kl.: 21 h - 32/03German class: 9 p.m. - 32/03

Nummer: 1178 959Number: 1178 959

Aktenzeichen: A 39876 VIII d / 21 hFile number: A 39876 VIII d / 21 h

Anmeldetag: 4. April 1962 Filing date: April 4, 1962

Auslegetag: 1. Oktober 1964Opening day: October 1, 1964

Bei Regulieranordnungen für Schweißgleichrichter, bestehend aus einem Dreiphasen-Transformator, ist es bekannt, die drei Säulen magnetisch durch einen ringförmigen Streukern zu verbinden, der zwischen der Primär- und Sekundärwicklung entweder an diese Säulen anliegt oder in die Säulen eingebaut ist und eine in drei gleiche Teile aufgeteilte, mit Gleichstrom gespeiste Regulierwicklung trägt. Diese Aufteilung ist hier insofern gegeben, als die Summe der drei Streuflüsse Null ist, so daß keine resultierende Wechselspannung an der Gleichstromerregerwicklung entstehen kann. Ein in sich geschlossener anliegender Streuring wirkt sich aber auf die räumliche Anordnung der Säulenwicklungen und damit auf die Abmessungen des Transformators ungünstig aus, während ein in den Säulen eingebauter Streuring für die magnetische Kopplung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung zufolge der Säulentrennung nachteilig ist.When regulating arrangements for welding rectifiers, consisting of a three-phase transformer, is it is known to magnetically connect the three columns by means of an annular spreader core which is between the primary and secondary windings either rests against these pillars or is built into the pillars and carries a regulating winding which is divided into three equal parts and fed with direct current. This division is given here insofar as the sum of the three leakage fluxes is zero, so that none of the resulting AC voltage can arise on the DC exciter winding. A self-contained, adjoining one However, the scatter ring affects the spatial arrangement of the column windings and thus the dimensions of the transformer is unfavorable, while a scatter ring built into the pillars for the magnetic coupling between the primary and secondary winding is disadvantageous due to the separation of the columns is.

Ferner sind auch Einphasen-Transformatoren für Schweißzwecke mit einer elektrischen Streustegregulierung bekannt, wo zwischen den Säulen ein Streusteg eingebaut ist, der mit einer Gleichstromerregerspule versehen ist. Die Windungsebenen dieser Erregerspule sind parallel zum Wechselfeld des magnetischen Kreises angeordnet, so daß in ihnen keine Spannung induziert wird. Diese Anordnung ist ferner raum- und materialmäßig ziemlich aufwendig und umständlich, da die Bleche für den Streusteg gestanzt und zum Aufbringen der Wicklung geschachtelt werden. Außerdem wird dabei viel Raum für den Streusteg zwischen der Primär- und Sekundärwicklung benötigt, so daß auch hier eine zwischen diesen Wicklungen ungünstige magnetische Kopplung, d. h. nur ein relativ kleiner Maximalstrom entsteht, oder dann eine entsprechende starke Erregung erforderlich ist.Furthermore, single-phase transformers for welding purposes with an electrical leakage regulation are also available known where a stray bar is installed between the pillars, with a DC excitation coil is provided. The winding planes of this excitation coil are parallel to the alternating field of the magnetic Arranged in a circle so that no voltage is induced in them. This arrangement is also In terms of space and material, quite expensive and cumbersome, as the sheets for the spreading bar are punched and nested to apply the winding. In addition, there is a lot of space for the spreading bridge required between the primary and secondary windings, so that here too one between these windings unfavorable magnetic coupling, d. H. only a relatively small maximum current arises, or then a correspondingly strong excitation is required.

Schließlich ist noch ein Einphasentransformator bekannt, bei welchem im Fenster zwischen den beiden Schenkeln ein Streukern entsprechend der Kernform eines einphasigen Manteltransformators vorgesehen ist, d. h. einen Mittelschenkel und einen rechts und links von diesem liegenden Außenscherikel besitzt, die außen an den Schenkeln oder den Jochen des Hauptkernes des Transformators vorbeigeführt sind. Der durch das Fenster des Hauptkernes geführte Mittelschenkel des Streukernes trägt die Erregerwicklung. Bei dieser sehr aufwändigen Bauart steht aber das Erregerfeld senkrecht zur Richtung des Streufeldes und die Erregerwicklung ist nicht mit den beiden Transformatorwicklungen magnetisch verkettet. Finally, a single-phase transformer is known in which in the window between the two Legs a scatter core is provided corresponding to the core shape of a single-phase sheathed transformer, d. H. one middle leg and one on the right and to the left of this has external scissors that are on the outside of the thighs or yokes of the main core of the transformer. The one led through the window of the main core The center leg of the spreader core carries the excitation winding. With this very complex design but the excitation field is perpendicular to the direction of the stray field and the excitation winding is not with magnetically linked to the two transformer windings.

Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Ein-Einphasentransformator für SchweißzweckeThe invention now relates to a single-phase transformer for welding purposes

Anmelder:Applicant:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.,Public company Brown, Boveri & Cie.,

Baden (Schweiz)Baden (Switzerland)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld,
ίο Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6Dr.-Ing. E. Sommerfeld,
ίο Patent Attorney, Munich 23, Dunantstr. 6th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Hermann Kocher, Zürich (Schweiz)Hermann Kocher, Zurich (Switzerland)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Schweiz vom 16. März 1962 (3229)Switzerland of March 16, 1962 (3229)

phasen-Transformator für Schweißzwecke mit Schnittbandkern und elektrischer Streuregulierung, wobei gemäß der Erfindung die beiden Transformatorsäulen zwischen der Primär- und Sekundärwicklung beidseitig durch Streustege miteinander verbunden werden, auf welchen je eine mit Gleichstrom gespeiste Wicklung angebracht ist, die derart erregt werden, daß ein über die Transformatorsäulen in sich geschlossener magnetischer Fluß entsteht und die beiden induzierten Wechselspannungen sich aufheben.phase transformer for welding purposes with cut ribbon core and electrical scatter control, according to the invention, the two transformer columns between the primary and secondary winding be connected to each other on both sides by stray bars, on each of which one is fed with direct current Winding is attached, which are excited in such a way that a closed over the transformer columns magnetic flux is created and the two induced alternating voltages cancel each other out.

An Hand der Zeichnung seien einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Some exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Einphasen-Transformator in Aufriß bzw. Grundriß, wo T das als Schnittbandkern ausgeführte Transformatoreisen bedeutet, auf dessen Säulen die Primärwicklung P und die Sekundärwicklung S angeordnet sind. Zwischen diesen beiden Wicklungen ist beidseitig der Transformatorsäulen je ein hufeisenförmiger Streusteg U, vorzugsweise ebenfalls als Schnittbandkerne ausgeführt, angebracht, der eine mit Gleichstrom gespeiste Erregerwicklung e trägt.1 and 2 show a single-phase transformer in elevation and plan, where T denotes the transformer iron designed as a cut ribbon core, on the pillars of which the primary winding P and the secondary winding S are arranged. Between these two windings, on both sides of the transformer columns , a horseshoe-shaped spreading web U, preferably also designed as a cut ribbon cores, is attached, which carries an exciter winding e fed with direct current.

Durch diese Gleichstromerregerwicklungen e wird die Vormagnetisierung der Streustege U und dementsprechend die magnetische Kopplung der Transformatorwicklungen P₁ S geändert. Bei maximaler Erregung ist die Kopplung und damit der Schweißstrom ein Maximum und umgekehrt bei minimaler Erregung. Diese beiden Erregerwicklungen e müssen so geschaltet sein, daß der in sie eintretende resultierende Streufluß keine Wechselspannung induziert. Mit einem nicht dargestellten RegulierwiderstandBy means of these direct current exciter windings e , the premagnetization of the stray webs U and, accordingly, the magnetic coupling of the transformer windings P ₁ S are changed. With maximum excitation, the coupling and thus the welding current is a maximum and vice versa with minimum excitation. These two excitation windings e must be connected in such a way that the resulting leakage flux entering them does not induce any alternating voltage. With a regulating resistor (not shown)

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kann der Erregerstrom für die Vormagnetisierung und mit ihm der Schweißstrom beliebig und stufenlos eingestellt werden.the excitation current for the premagnetization and with it the welding current can be freely and continuously can be set.

Bei der in F i g. 3 ebenfalls im Aufriß dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Streustege unterteilt, so daß beidseitig der Transformatorsäulen je zwei Teilstreustege EZ₁, U₂ vorhanden sind, die getrennt an den Säulen anliegen und der magnetische Rückschluß über diesem letzteren erfolgt. Dadurch wird erreicht, daß der Querfluß durch die Säulen Null oder vernachlässigbar klein wird, indem die Streustegsättigung auf jeder Säulenseite gesondert erfolgt. Dies kommt so zustande, daß auf jedem der Teilstege U₁, U₉ eine Gleichstromerregerwicklung ^₁ bzw. e₂ angebracht ist, die sich derart unterstützen, daß ein in sich geschlossener magnetischer Fluß entsteht. Die Summe der Teilstreustegquerschnitte entspricht dabei dem Querschnitt eines Steges U entsprechend der Anordnung nach F i g. 1 bzw. 2.In the case of the in FIG. 3 embodiment of the invention also shown in elevation, the scattering webs are subdivided so that two partial scattering webs EZ ₁ , U ₂ are present on both sides of the transformer columns, which bear separately on the columns and the magnetic return occurs over the latter. This ensures that the cross flow through the columns is zero or negligibly small, in that the spreading web saturation takes place separately on each side of the column. This comes about in that on each of the partial webs U ₁ , U ₉ a direct current _{exciter winding ^ 1} or e _{2 is} attached, which support each other in such a way that a self-contained magnetic flux is created. The sum of the partial scattering web cross-sections corresponds to the cross-section of a web U in accordance with the arrangement according to FIG. 1 or 2.

Beim Transformator nach der Erfindung kommt ao man mit relativ sehr schmalen Streustegen aus, da bekanntlich zur Erzielung des minimalen Schweißstromes der Streueisenquerschnitt gesamthaft nur etwa 70% des Querschnittes einer Säule des Transformators zu betragen braucht. Die Säulenlänge kann dementsprechend sehr kurz gehalten werden, und, was noch wichtiger ist, die Primär- und Sekundärwicklung können sehr nahe aneinandergerückt werden, was in Fällen, wo ein relativ großer Maximalstrom erstrebt wird, durch die gute magnetische Kopplung der Transformatorwicklungen ermöglicht wird.In the case of the transformer according to the invention, you get along with relatively very narrow stray bars because as is well known, to achieve the minimum welding current, the stray iron cross-section as a whole is only needs to be about 70% of the cross-section of a column of the transformer. The column length can accordingly be kept very short, and, more importantly, the primary and secondary windings can be moved very close together, which in cases where a relatively large maximum current The aim is made possible by the good magnetic coupling of the transformer windings will.

Der Hauptvorteil der Streusteganordnungen nach F i g. 3 liegt darin, daß die Schweißeigenschaften verbessert werden, indem der Lichtbogen weniger spritzt. Dies beruht darauf, daß Oberwellen, welche sich in der Erregerwicklung störend auswirken, sich kompensieren lassen, wodurch die Kurvenform des Schweißstromes im Nulldurchgang praktisch unverzerrt bleibt. Eine für den Schweißbetrieb in dieser Hinsicht vollauf hinreichende Kurvenform läßt sich zwar auch bei der Anordnung nach F i g. 1 erzielen, wenn bei ihr zwischen den Streustegen und den Säulen ein bestimmter Luftspalt vorgesehen wird. Außerdem kann durch diese Maßnahme der Spannungsunterschied an der Sekundärwicklung bei Leerlauf zwischen dem minimalen und dem maximalen Schweißstrom sehr klein, d.h. praktisch vernachlässigbar, gehalten werden. Um die Gleichstromleistung der Erregerwicklung bei den großen Schweißströmen zu verkleinern, kann auf den Streustegen zusätzlich noch eine in sich kurzgeschlossene Dämpferwicklung vorgesehen werden oder bei der Anordnung nach Fig. 1 auch eine vom Schweißstrom durchflossene Wicklung in Gegenschaltung zum Streufluß.The main advantage of the spreading bar arrangements according to FIG. 3 is that the welding properties are improved by making the arc spatter less. This is due to the fact that harmonics, which are in the excitation winding have a disruptive effect, can be compensated, whereby the curve shape of the Welding current remains practically undistorted in the zero crossing. One for the welding shop in this one In terms of fully adequate curve shape, it is true that the arrangement according to FIG. To score 1, if a certain air gap is provided for her between the spreading bars and the pillars. In addition, this measure can reduce the voltage difference across the secondary winding during no-load operation between the minimum and the maximum welding current very small, i.e. practically negligible, being held. In order to reduce the direct current power of the excitation winding with the large welding currents, you can use the stray bars an inherently short-circuited damper winding can also be provided or in the The arrangement according to FIG. 1 also includes a winding in a counter-circuit through which the welding current flows to the leakage flux.

Claims

Patent claims:

1.Single-phase transformer for welding purposes with cut ribbon core and electrical spread regulation, characterized in that the two transformer columns between the primary and secondary windings are connected to each other on both sides by stray bars, on each of which a winding fed with direct current is attached, which are excited in such a way that that a self-contained magnetic flux arises over the transformer columns and the both induced alternating voltages cancel each other out.

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the scattering webs made of cut tape cores are formed.

3. Transformer according to claim 1, characterized in that the scattering webs on both sides of the Transformer pillars are divided into two partial scatter bars, each of which is attached to the pillars and form a closed magnetic circuit with them.

4. Transformer according to claim 3, characterized in that the two partial scattering webs consist of two partial scattering webs arranged one above the other in the column direction, which as Cut ribbon cores are wound in a loop and thus form a self-contained magnetic Form a circle.

5. Transformer according to claim 3 and 4, characterized in that the two partial spreading webs on both sides of the pillars each carry a DC exciter winding of the same size, which together excite the magnetic circuit in the same direction, and that the two induced on each side for themselves Voltages are switched against each other.

6. Transformer according to claim 1, characterized in that additionally on the spreading bars Damper windings are attached.

Considered publications:

German patent specifications No. 707 221, 698 459,
443;

German exploratory documents No. 1104 639,
223, 1064 624;

U.S. Patent No. 2,703,391;

French Patent No. 966 833;

The Review of Scientific Instruments, January 1955, cover page III.

1 sheet of drawings