DE3029650C2

DE3029650C2 - Ringkerntransformator zum Widerstandsstumpfschweißen

Info

Publication number: DE3029650C2
Application number: DE3029650A
Authority: DE
Inventors: Stanislav D. Kiew Dobrovolsky; Boris A. Galjan; Sergej I. Kutschuk-Jatsenko; Vladimir K. Lebedev; Boris E. Paton; Vasilij A. Sacharnov
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1979-08-06
Filing date: 1980-08-05
Publication date: 1984-04-26
Also published as: SE439856B; IT8041591A0; CA1134455A; IT1154189B; DE3029650A1; SU904004A1; AU5925380A; JPS5627909A; AU520733B2; SE8004094L; FR2463493B1; GB2059167A; US4297665A; GB2059167B; FR2463493A1

Description

die Windungsleiter der Primärwicklung und der Sekundärwicklung in ihrem Querschnitt sektorförmig gestaltet sind und

in Umfangsrichtung abwechselnd Windungen der Primärwicklungen und der Sekundärwicklungen

ii· nebeneinanderliegen.

Bei Ringkernschweißtransformatoren einzelne Windungen der Sekundärwicklung in Umfangsrichtung abwechselnd mit Primärteilwicklungen anzuordnen, ist

3¹S aus den US-PS 18 11 886 und 31 30 290 an sich bekannt.
Es ist ein Ringkerntransformator zum Widerstandsstumpfschweißen (SU-PS 1 78 429) bekannt, in dem eine Sekundärwicklung aus zwei in Reihe geschalteten Windungen besteht, welche als koaxial angeordnete

·»" Zylinder ausgeführt sind, wobei sie einen Kern und eine Primärwicklung umhüllen und einen hermetischen Mantel mit Doppelwänden bilden, zwischen welchen eine Kühlflüssigkeit umläuft.

Obwohl in einem derartigen Transformator die

■<■> Abkühlung verbessert wird, ist jedoch seine Verwendung erschwert. Die Schwierigkeit besieht hauptsächlich darin, daß die als zwei Zylinder ausgestaltete Sekundärwicklung im Vergleich zu Transformatoren einwindiger Ausführungsform einen größeren Wick-

■>" lungswirkwiderstand besitzt. Eine Vergrößerung des Wicklungswirkwiderstandes der Sekundärwicklung des Transformators beschränkt seine technologischen Möglichkeiten, d. h. der Größenbereich der Querschnitte der zu verschweißenden Rohre wird kleiner.

^ri^r> In Weiterbildung der Erfindung weist jede Windung der Sekundärwicklung einen Kanal für den Umlauf eines Kühlmittels auf, und die Windungen der Sekundärwicklungen sind vorzugsweise über zwei Kontaktringe parallel geschaltet, wobei einer der

b» Kontaktringe zwei Sammelkanäle einerseits zum Anschließen an Zu- bzw. Ableitungen für das Kühlmittel und andererseits zur Verbindung mit den Kanälen in den Sekundärwicklungen aufweist, und der andere Kontaktring einen ringförmigen, mit den Kanälen in der

·'"' Sekundärwicklung in Verbindung stehenden Kanal aufweist, durch den das aus einer Hälfte der gesamten Anzahl der Windungen abströmende Kühlmittel der anderen Hälfte dieser Windungen zugeführt wird.

Der Ringkern ist vorzugsweise aus einer Vielzahl von ringförmig gewickelten, mittels Spannstangen radial zusammengespannten Metallstreifen gebildet.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Windungen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung mit sektorförmigem Querschnitt der Windungsleiter in Ringkernebene gewährleistet eine fast vollkommene Füllung des Transformatorvolumens mit elektrisch leitendem Material. Dank dieser Anordnung weist der Transformator kleine Ausmaße und hohe elektrische Kennwerte, insbesondere eine hohe spezifische Leistung und einen kleinen elektrischen Widerstand auf. Das erlaubt es, den Transformator an einer Schweißmaschine anzuordnen, weiche innerhalb von zu verschweißenden Rohren sowohl kleinen (ca. 520 mm) als auch mittleren (bis 900 mm) Durchmessers verwendet wird.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, die einen Ringkerntransformator zum Widerstandsstumpfschweiöen zeigen, näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Ringkerntransformator zum Widerstandsstumpfschweißen,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in F i g. 1 zur Darstellung einer Sekundärwicklung des Transformators,

F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-111 in F i g. 1 zur Darstellung einer Primärwicklung des Transformators und

F i g. 4 Kühlschema des Transformators.

Zur Verwendung des Transformators in Schweißmaschinen, welche innerhalb der zu verschweißenden Rohre arbeiten, wird er üblicherweise auf einer zentralen Rohrstange J (Fig. 1) montiert, an der die Hauptbaugruppen der Schweißmaschine befestigt sind.

Der Ringkerntransformator zum Widerstandsstumpfschweißen enthält einen Ringkern 2, welcher von Transformatorspulen 3 umfaßt wird, bestehend aus Primärwicklungen 4 und einer gekühlten Sekundärwicklung 5, wobei die letztere mit den nachstehend beschriebenen Stromabnehmerbacken verbunden ist.

Die Windungen 4' und 5' der Primärwicklungen 4 und Sekundärwicklung 5 sind in ihrem Querschnitt sektorförmig ausgestaltet. Die Windungen 4' und 5' sind im Kreis in der Weise angeordnet, daß an die Seitenflächen jeder einzelnen Windung 5' der Sekundärwicklung 5 die Windungen 4' der Primärwicklungen 4 mit ihren Seitenflächen angrenzen. Die Windung jeder der Wicklungen 4 und 5 weist eine Öffnung auf. Demzufolge fallen beim Anordnen der Windungen 4' und 5' in einem Kreis die genannten öffnungen zusammen und bilden einen ringförmigen Hohlraum. Jn djesem Hohlraurn wird der Ringkern 2 untergebracht, welcher aus zwei gleichen Hälften besteht, die z. B. bei 6 zuejnanderstoßen.

Der Ringkern 2 wird aus einem kaltgewalzten bandförmigen Stahlelektroblech gewickelt. Das Aufwikkeln erfolgt mit einem bis zu 110 mm breiten Band. Um eine gewünschte Breite des Ringkerns 2 zu erhalten, wird dieser aus einigen gleichgroß gewickelten Ringkernen 2' (Fig. 2), welche mittels in ejner Reihe um dje Transformatorachse angeordneten Spannstangen 7 (Fig. 1 und 2) zusammengespannt werden, zusammengesetzt. Die gewickelten Ringkerne 2' werden mittels einer gemeinsamen Einfassung 8 zum Ringkern 2 vereinigt.

Die öffnungen in den Windungen 4', 5' sind derar¹ ausgeführt, daß die radiale Abmessung jenes Abschnittes der einzelnen Windung, welcher sich näher zur Transformatorachse befindet, größer ist, als die radiale Abmessung des entsprechenden peripheren Windungsabschniltes. Eine derartige Ausführungsform hat eine ι Versetzung des geometrischen Mittelpunktes Oi der Windungen bezüglich des geometrischen Mittelpunktes Ch (F i g. 3) des Ringkernes 2 zur Folge. Dadurch ist der geometrische Mittelpunkt Ch des RingKernes 2 in der Querschnittsebene des letzteren immer weiter von der in Transformatorachse entfernt als der geometrische Mittelpunkt O\ jeder einzelnen Windung.

Jede Transformatorspule 3 (Fig. 1) besteht aus einer Windung 5' der Sekundärwicklung 5, wobei beiderseits, an die Seitenflächen der Windung 5' die Windungen 4' der Primärwicklungen 4 angrenzen. Die Windungen 4' der Primärwicklungen 4 sind starr mittels Stegen 9 in Reihe miteinander verbunden, welche oberhalb der Windungen 5' der Sekundärwicklung 5 verlaufen.

Sämtliche Windungen werden mittels einer Win-2(i dungsisoiation 10 voneinander isoliert und jede Transformatorspule mit einer Vergußmasse aus Epoxydharz vergossen.

Der Wicklungsanfang der Primärwicklung 4 der

Transformatorspule 3 wird mit dem Wicklungsende der Wicklung 4 der nächstfolgenden Transformatorspule

mit Hilfe einer Überbrückung 11 (Fig. 1) in Reihe geschaltet.

Die zu einem Ring zusammengeschlossenen Transformatorspulen werden in einem Mantel 12 untergebracht.

Anschlüsse 13 der Windungen 4' der Primärwicklungen 4, werden an ein Versorgungsnetz (Fig. 1 und 3) angeschlossen.

Zur Schweißstromübertragung vom Transformator zum Schweißstück werden an den Stirnflächen jeder einzelnen Sekundärwindung 5' (F i g. 2) Stromabnehmerbacken 14 und 15 angebracht, welche ihrerseits mit für sämtliche Sekundärwindungen 5' gemeinsamen Kontaktringen 16 und 17 kontaktieren. An die Kontaktringe 16 und 17 werden biegsame Schienen angeschlossen, welche mit Stromabnehmerschuhen (nicht gezeigt) der Schweißmaschine verbunden sind.

Jede Windung 5' der Sekundärwicklung 5 weist (bezüglich der Transformator nse) einen Längskanal 18 auf, welcher zum Umlauf eines Kühlmittels, z. B. Wasser dient.

Einer der Kontaktringe, in diesem Falle der innere Kontaktring 16, weist zwei Sammelkanäle auf, welche einerseits zur Verbindung mit Zu- und Ableitungen des so Kühlwassers dienen und andererseits mit den Kanälen in den Sekundärwicklungen 5 in Verbindung stehen. Gemqß Fig.2 gelangt das Kühlwasser durch die Zuleitung (nicht gezeigt) über eine öffnung 19 in eine Nut 20, welche an der Oberfläche der Stange 1 ausgeführt ist und die Form eines Halbringes hat. Aus der halbringförmigen Nut 20 gelangt das Kühlwasser über die Radialbohrungen 21, welche in dem inneren Kontaktring 16 ausgeführt sind, und über öffnungen 22, welche in der Stromabnehmerbacke 14 ausgeführt sind, fao jn den entsprechenden Kanal 18 der Windung 5' der Sekundärwicklung 5, d. h. das Kühlwasser gelangt in eine Hälfte der gesamten Anzahl der Windungen 5' der Sekundärwicklungen 5 (F i g. 4).

Ein anderer Kontaktring, in diesem Falle der äußere

es Kontaktring 17 (F i g. 2), weist einen ringförmigen Kanal 23 auf, welcher mit dem Kanal 18 der Windungen 5' der Sekundärwicklungen 5 in Verbindung steht. Das aus dem Kanal 18 der Windung 5' der Sekundärwicklung 5

herausfließende Kühlwasser strömt über in der Stromabnehmerbacke 15 befindliche Öffnungen 24 in den ringförmigen Kanal 23 und nach dem Erreichen der öffnungen 24 der Stromabnehmerbacke 15 der zweiten Hälfte der gesamten Anzahl der Transformatorspulen 3 (Fig.4), gelangt es in jeden Kanal 18 der Windung 5' der Sekundärwicklung 5 dieser Transformatorspulen 3. Durch öffnungen 22 in der Stromabnehmerbackc 14 gelangt das Kühlwasser über die Radialbohrungen 21 in eine halbringförmige Nut 25 und weiterhin über eine Ausflußöffnung 26, an die die Abflußrohrleitung (nicht

gezeigt) angeschlossen ist, heraus zum Abfluß.

Wie aus der Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich, wird der Sammelkanal, welcher zum Anschließen an die Zuleitung bestimmt ist, durch die Einströmöffnung 19, halbringförmige Nut 20 und Radialbohrungen 21 und der Sammelkanal zum Anschließen an die Ableitung durch die Radialbohrungen 21, halbringförmige Nut 25 und Ausflußöffnung 26 gebildet. Auf diese Weise wird das Kühlwasser dem Kanal 18 der Windungen 5' zugeführt und durch ein und denselben Kontaktring 16 abgeführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ringkerntransformator zum Widerstandsstumpfschweißen, insbesondere zum Innenschweißen von Rohren, wobei

1. die innenliegenden Leiterabschnitte der Primär- und Sekundärwicklung eine größere radiale Höhe aufweisen als die außenliegenden Leiterabschnitte,

2. Primärwicklungen im wesentlichen in ihrem Querschnitt sektorförmig gestallet sind und

3. die Sekundärwicklung flüssigkeitsgekühlt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

4. die Windungsleiter (4' bzw. 5') der Pri.närwicklungen (4) und der Sekundärwicklung (5) in ihrem Querschnitt sektorförmig gestaltet sind und

5. in Umfangsrichtung abwechselnd Windungen (4' bzw. 5') der Primärwicklungen (4) und der Sekundärwicklung (5) nebeneinanderliegen.

2. Ringkerntransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Windung (5') der Sekundärwicklung (5) einen Kanal (18) für den Umlauf eines Kühlmittels aufweist und daß die Windungen (5') der Sekundärwicklung (5) über zwei Kontaktringe (16,17) parallel geschaltet sind, wobei einer der Kontaktringe (16) zwei Sammelkanäle einerseits zum Anschließen an Zu- bzw. Ableitungen für das Kühlmittel und andererseits zur Verbindung mit den Kanälen (18) in den Windungen (5') aufweist, und der andere Kontaktring (17) einen ringförmigen mit den Kanälen (18) in den Sekundärwindungen (5') in Verbindung stehenden Kanal (23) aufweist, durch den das aus einer Hälfte de^r gesamten Anzahl der Windungen (5') abströmende Kühlmittel der anderen Hälfte dieser Windungen (5') zugeführt wird.

3. Ringkerntransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkern (2) aus einer Vielzahl von ringförmig gewickelten, mittels Spannstangen (7) radial zusammengespannten Metallstreifen gebildet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringkerntransformator zum Widerstandsstumpfschweißen, insbesondere zum Innenschweißen von Rohren, mit Transformatorwicklungen, die den Ringkern umfassen, wobei

die innenliegenden Leiterabschnitte der Primär- und Sekundärwicklung eine größere radiale Höhe aufweisen als die außenliegenden Leiterabschnitte, Primärteilwicklungen im wesentlichen in ihrem Querschnitt sektorförmig gestaltet sind und die Sekundärwicklung flüssigkeitsgekühlt ist.

Aus der DE-AS 11 56 524 ist ein Rohrschweißtransformator dieser Art mit einer die Primärwicklung und den als Schnittbandkern gewickelten Eisenkern umschließenden Sekundärwicklung bekannt, bei dem die Primärwicklung aus mehreren, untereinander parallel geschalteten Einzelwicklungcn in Form von Spulensegmenten besteht und die Spulensegmente in ihrer Reihenfolge entsprechend der am Umfang der sekundären Rollelektrode umlaufenden Stromentnahme infolge der Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung nacheinander be- und entlastbar sind. Damit soll bei ■5 einem rotierenden Rohrschweißtransformator erreicht werden, daß jeweils nur etwa 25% der Primärspulen vom Laststrom durchflossen werden, damit der Transformator mit geringer Streuintensität und geringen Ohm'schen Verlusten arbeitet

ίο Die Form der Spulensegmente ergibt sich aus deren Einbettung in ein Material, das einerseits die Wärme gut abführt und andererseits eine gute Isolierstoffmasse für den elektrischen Strom darstellt, wobei für eine solche Masse Araldit zusammen mit Quarzmehl genannt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Ringkerntransformator zum Widerstandsstumpfscliweißen anzugeben, welcher bei hoher Leistung so kleine Außenmaße besitzt, daß er gut innerhalb der zu verschweißenden Rohrleitungen angeordnet werden kann.

Dies wird bei einem Ringkerntransformator der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß