DE644308C

DE644308C - Transformator fuer kontinuierliche Spannungsregelung fuer Widerstandsschweissung

Info

Publication number: DE644308C
Application number: DEN38240D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-03-13
Filing date: 1935-06-08
Publication date: 1937-04-28
Also published as: DE607127C

Description

Durch das Patent 607 127 ist ein Transformator unter Schutz gestellt, welcher durch eine Gleichstromviormagnetisierung geregelt werden kann. Die Gleichstrommagnetisierung befindet sich, auf einem, von zwei durch die Primärwicklung miteinander verketteten magnetischen Kreisen; die Sekundärwicklung ist auf dem nichtvormagnetisierten magnetischen Kreis aufgebracht. Die Regelung des Transformators wird dadurch bewirkt, daß der magnetische Widerstand für den Streufluß (gleichstromvormagnetisierter magnetischer Kreis) durch die Vormagnetisierung verändert wird. Durch diese Art der Regelung wird daher die Spannung an der zu regelnden Sekundärwicklung verändert. Wie in der Patentschrift beschrieben, ist der Regelbereich einer solchen Einrichtung begrenzt mit den Werten der Gleichstromvormagnetisierung zwischen Null und Maximum des Gleichstromes. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung, welche diesen Regelbereich, nach unten hin erweitert. Die Erweiterung des Regelbereiches erfolgt durch eine zweite Sekundärwicklung (Hilfswicklung), die in ihrer Windungszahl ein Vielfaches der ersten Sekundärwicklung (Arbeitswicklung) ist. Die Regelung nach unten erfolgt bei abgeschalteter Gleich,-stromvormagnetisierung durch Ändern des Widerstandes im Stromkreis der Hilfswicklung zwischen Kurzschluß und Widerstand unendlich groß.

Der Transformator (Fig. 1) besteht aus zwei voneinander getrennten Eisenwiegen, nämlich einem Hauptkreis 1 und einem Erregerkreis 2. Die Eisenwege 1 und 2 sind durch die Primärwicklung 3, die an einem Wechselstromnetz 4 liegt, miteinander verkettet. Auf dem Hauptkreis 1 ist die Sekundärwicklung 5 aufgebracht, welche den Strom für den Verbraucher 6 liefert. Der Erregerkreise trägt noch eine besondere Erregerwicklung 7, die mit einem Gleichrichter 8, einer Gleichstromquelle 9 konstanter Spannung und einem regelbaren Widerstand 10 in Reihe liegt. Auf dem nicht vormagnetisierten magnetischen Kreis befindet sich ferner die Hilfswicklung 11, die über einen veränderlichen Widerstand 12 in Reihe mit der Arbeitswicklung 5 liegt und durch einen Schalter 13 zu- oder abgeschaltet werden kann.

Aus der Patentschrift 555 604, S. 2, Zeile 17 bis 27, ist bekanntgeworden, daß die Charakteristik (£7-Kurve) der Sekundärwicklung 5 eine Funktion der Windungszahl dieser Wicklung ist. Für eine fertige Einrichtung bedeutet daher eine hohe Windungszahl der gesamten Sekundärwicklung steilen Verlauf der £7-Kurve, also niedrigen Kurzschlußstrom, und umgekehrt niedrige Gesamtwindungszahl

der Sekundärwicklung 5 flachen Verlauf und hohen Kurzschlußstrom. In der Fig. 2 der vorliegenden Erfindung sind die fY-Kurvei der Sekundärwicklung 5 und der Hilfswic^ lung 11 mit α und b bezeichnet. Die H$ffs'^: wicklung 11 ist so bemessen, daß sie an Wu;) dungszahl gegenüber der Sekundärwicklung \ (Arbeitswicklung) ein Vielfaches hat. Die Wirkungsweise der Regelung vollzieht sich wie folgt: Wird die Einrichtung aus dem Wechselstromnetz erregt, bei abgeschalteter Gleichstromvormagnetisierung, und ist die Hilfswicklung 11 unterbrochen, so erhält der Verbraucher 6 von der Sekundärwicklung 5 ίArbeitswicklung) einen Strom, der sich bei zu- und abnehmender Belastung am Verbraucher 6 nach der Kurve α der Fig. 2 ändern kann. Ist der Widerstand des Verbrauchers konstant, so stellt sich an ihm ein konstanter Stromwert ein. Besitzt die Sekundärwicklung 5 · W₅-Windungen und die Hilfswicklung 11 als Vielfaches von der Wicklung 5 χ · /Z₁₁-Windungen und werden beide Wicklungen über den regelbaren Widerstand 12 in Reihe geschaltet, so fließt in diesem Kreis ein Strom, welcher den Verlauf nach der Charakteristik b der Fig. 2 hat. Über den Verbraucher 6 kann nunmehr nur noch ein Teilstrom fließen, da von der gesamten in Reihe liegenden Windungszahl der Sekundärwicklung 5 und der Hilfswicklung 11 nur ein geringer Teil am Verbraucher 6 zur Wirkung kommt. Die Hilfswicklung 11 mit sehr viel höherer Windungszahl als die Sekundärwicklung 5 vermag den magnetischen Kraftfluß im Hauptkreis ι bei viel niedrigerem Strom in den Erregerkreis 2 zu drücken als die Sekundärwicklung 5 bei niedrigerer Windungszahl, da hierfür nur die Amperewindungen der Sekundärwicktung maßgebend sind. Auf die Sekundärwicklung 5 entfällt daher bei eingeschal-. teter Hilfswicklung 11 von dem in diesem Sekundärkreis verbleibenden Kraftfluß auch nur ein geringer Teil dieses Kraftflusses. Es ist daher gleichgültig, ob die Sekundärwicklung 5 und die Hilfswicklung 11 in Reihe geschaltet werden oder die Wicklung 11 von der Wicklung 5 getrennt arbeitet. Der größte Regelbereich ergibt sich dann, wenn die Hilfswicklung 11 kurzgeschlossen ist; diesem Zustand entspricht die Kurve c in der Fig. 2. Durch den Widerstand 12 in der Fig. 1, welcher Ohmschen oder induktiven Charakter haben kann, läßt sich daher zwischen den Charakteristiken α und c der Fig. 2 ein beliebiger Belastungspunkt am Verbraucher 6 der Fig. 1 einstellen.

Der Transformator nach der Erfindung ist für die elektrische Widerstandssehweißung, insbesondere die Schnellpunktschweißung, bestimmt. Bei derartigen Maschinen müssen die Elektroden am Verbraucher 6 stromlos auf- und abgesetzt werden. Um dies zu erreichen, ,war es bisher nötig, die Primärwicklung des '.■Transformators mit einem Schalter bei auf-,.gesetzten Elektroden unter Last vom Netz zu ,trennen. Es müssen hierbei erhebliche Ströme "geschaltet werden, die bei Schnellpunktschweißmaschinen (etwa 100 Schweißpunkte pro Minute) zu einem erheblichen Schalterverschleiß führen. Man hat vorgeschlagen, diese Nachteile durch sog. Stromrichtersteuerung zu beheben. Bei der Stromrichtersteuerung muß jedoch an Stelle des mechanischen Schalters der Stromrichter treten, der die gesamte Leistung des Transformators primarseitig zu schalten imstande ist. Dies führt zur Verwendung von Stromrichtergefäßen erheblicher Größe mit erheblichem Kostenaufwand. Der technische Fortschritt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Einrichtung dauernd an das Netz angeschlossen bleibt und für die praktische Stromlosmachung durch die Hilfswicklung 11 nur geringe Ströme bei geringer Leistung geschaltet zu werden brauchen. Die Arbeitsweise einer Schweißmaschine, die mit dem Merkmal der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, ist folgende: Bei an das Netz angeschlossenem Transformator ist zunächst die Gleichstromvormagnetisierung unterbrochen und die Hilfswicklung 11 kurzgeschlossen; dadurch werden die Elektroden am Verbraucher 6 praktisch spannungslos. Nach Auf setzen der Elektroden wird die Hilfswicklung 11 geöffnet und der Gleichstrom der Vormagnetisierung geschlossen. Es geht nunmehr der volle Schweißstrom über die Elektroden und den Verbraucher 6. Nach Beendigung der Schweißung wird der Gleichstrom unterbrochen und die Hilfswicklung 11 kurzgeschlossen, so daß die Elektroden am Verbraucher 6 im spannungslosen Zustand abgehoben werden können.

Die Schaltvorgänge im Gleichstromkreis und in der Hilfswicklung 11 werden hierbei zwangsläufig gekuppelt. Ist es bei Schnellpunktschweißmaschinen erwünscht, diese S ehalt vorgänge trägheitslos auszuführen, so können sie mittels Stromrichter getätigt werden. Die von diesem Stromrichter auf zu- »10 nehmende Leistung ist gering, so daß hierfür kleine und billige Röhren zur Verwendung kommen. So beträgt z.B. bei einem 100-kVA-Transformator die Schaltleistung für die Gleichstromvormagnetisierung nur etwa 400 Watt und für die Hilfswicklung etwa 100 Watt.

Claims

Patentansprüche·.

i. Transformator für kontinuierliche Spannungsregelung nach Patent 607 127 iao für Widerstandsschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem nichtvor-

magnetisierten Kreis außer der Sekundärwicklung (Arbeitswicklung) eine zweite Sekundärwicklung (Hilfswicklung) befindet, welche ein Vielfaches der Windungs? *, zahl der Arbeitswicklung besitzt und über', einen Widerstand kurzgeschlossen wird.
2. Transformator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis der Hilfswicklung direkt oder in Reihe mit der Arbeitswicklung geschlossen wird.
3. Transformator nach Anspruch 1 ■und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalten des Stromkreises der Hilfswicklung zwangsläufig mit dem Schalten der der Gleichstromvormagnetisierung dienenden Wicklung gekuppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen