DE930883C

DE930883C - Rectifier arrangement with iron inductors used for regulation

Info

Publication number: DE930883C
Application number: DEP2906D
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Daellenbach
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1937-04-28
Filing date: 1937-04-28
Publication date: 1955-07-25

Description

Gleichrichtera.nordnung mit zur Regelung dienenden Eisendrosselspulen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur selbsttätigen Regelung der von einer Gleichrichteranlage abgegebenen Gleichspannung unter Verwendung von vormagnetisierten Drosselspulen. Insonderheit betrifft die Erfindung eine Anordnung, mittels welcher die Gleichspannung innerhalb eines vorgeschriebenen Belastungsbereiches in vorgegebener Weise selbsttätig eingeregelt, insbesondere konstant gehalten werden kann. Die Erfindung ist sowohl bei Gleichrichtern, die mit Entladungsgefäßen, vorzugsweise solchen mit Gas- oder Dampf füllung und Quecksilberkathode bzw. Glühkathode, arbeiten, als auch bei Trockengleichrichtern mit Vorteil anwendbar.Rectifier arrangement with iron choke coils for regulation The invention relates to an arrangement for the automatic control of a rectifier system delivered DC voltage using premagnetized Choke coils. In particular, the invention relates to an arrangement by means of which the DC voltage within a prescribed load range in a specified Way automatically regulated, in particular can be kept constant. The invention is both in the case of rectifiers with discharge vessels, preferably those with Gas or vapor filling and mercury cathode or hot cathode, work, as well Can be used with advantage in dry rectifiers.

Für viele Zwecke, insbesondere immer dann, wenn durch einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer, z. B. einen Gleichrichter, eine Gasentladung mit konstanter Stromstärke unterhalten werden soll, wie dieses z. B. bei Lichtbogenschweißgeräten der Fall ist, empfiehlt es sich, dem Gleichrichter eine Stromspannungskennlinie zu geben, bei welcher über einen von Null anwachsenden Bereich der Stromstärke die Spannung nahezu konstant ist und bei einer bestimmten, die Grenze des Bereiches darstellenden Stromstärke steil auf Null abfällt.For many purposes, especially when using an AC-DC converter, z. B. maintain a rectifier, a gas discharge with constant amperage should be how this z. B. is the case with arc welding equipment, recommends it is important to give the rectifier a current-voltage characteristic curve at which over a range of current strength increasing from zero, the voltage is almost constant and at a certain current strength representing the limit of the range drops steeply to zero.

Zu diesem Zweck ist bei einer Gleichrichteranor dnung zur Speisung von elektrischen Verbrauchern mit fallender Stromspannungscharakteristik, insbesondere für Lichtbogenschweißgeräte, bei der eine vormagnetisierte Drosselspule dem Gleichrichter vorgeschaltet ist, erfindungsgemäß die Drosselspule mit einer vom Lastgleichstrom durchflossenen Hilf sspule und einer dieser entgegenwirkenden und von einer auf verschiedene Werte einstellbaren konstanten Hilfsgleichspannung gespeisten Vormagnetisierungsspule ausgerüstet; so daß bei einer bestimmten einstellbaren Gleichrichterbelastung die Wirkung der vom Laststrom durchflossenen Spule gleich und entgegengesetzt der Wirkung der von der Hilfsgleichspannung durchflossenen Vormagnetisierungsspule ist, wodurch die Drosselspule voll zur Wirkung kommt und damit die Spannung steil absinkt.For this purpose, a rectifier arrangement is used for supply of electrical consumers with falling voltage characteristics, in particular for arc welding machines in which a premagnetized choke coil is attached to the rectifier is connected upstream, according to the invention, the choke coil with one of the load direct current through which the auxiliary coil flows and one of these counteracting and fed by a constant auxiliary DC voltage that can be set to various values Equipped with bias coil; so that at a certain adjustable rectifier load the effect of the coil through which the load current flows is equal and opposite to that The effect of the bias coil through which the auxiliary DC voltage flows is, whereby the choke coil comes into full effect and the voltage drops steeply.

Gleichrichteranordnungen mit vorgeschalteten, vormagnetisierten Drosselspulen sind an sich bekannt, jedoch hat man bei den bekannten Anordnungen Wicklungen und Vormagnetisierungsstrom im Gegensatz zur Erfindung nicht so gewählt, daß die vom Gleichrichter abgegebene Gleichspannung über einen vorgegebenen Belastungsbereich praktisch konstant bleibt und erst bei Erreichen eines bestimmten Laststroms auf Null absinkt.Rectifier arrangements with upstream, pre-magnetized choke coils are known per se, but the known arrangements have windings and In contrast to the invention, the bias current is not chosen so that the from Rectifier output DC voltage over a specified load range remains practically constant and only opens when a certain load current is reached Zero drops.

Zur Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen, in der die Abb, i und 3 zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darstellen, während die Abb.2 beispielsweise eine Stromspannungscharakteristik zeigt, wie sie sich mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Regeleinrichtung erzielen läßt.To explain the invention, reference is made to the drawing, in which the Figs, i and 3 represent two embodiments of the subject matter of the invention, while Fig.2, for example, shows a voltage characteristic like them can be achieved by means of the control device designed according to the invention.

In Abb. i bedeutet i die Primärwicklung und 2 die Sekundärwicklung eines Gleichrichtertransformators, an welchen eine Gleichrichteranordnung 3, z. B. Trockengleichrichter in Graetzschaltung, angeschlossen ist. Im Gleichstromkreis liegt als Belastung z. B. ein Schweißlichtbogen q.. Irgendwo im Kreis der Wechselströme oder aber statt dessen in einem Kreis, der intermittierenden Gleichstrom führt, sind zur Regelung der Lichtbogenspannung Eisendrosselspulen angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Drosseln 5 im Primärkreis des Transformators i, 2. Die Drosseln würden an sich einen starken Abfall der Gleichspannung verursachen. Die Wirkung der- Drosselspulen wird aber dadurch aufgehoben, daß die Drosselspulen hochgesättigt sind. Zu diesem Zweck sind die Drosseln 5 außer mit .der Wechselstromwicklung 8 mit einer Vormagnetisierungswicklung7 versehen. Die beiden Wicklungen 7 sind vorzugsweise in Reihe geschaltet und über ein Potentiometer 9, einen Hilfsgleichrichter (Trockengleichrichter) io -und einen Transformator i i an das Wechselstromnetz gelegt. Als Hilfsspannung kann jedoch unter Umständen auch eine andere Spannung; eine Batterie oder aber die vom Gleichrichter 3 abgegebene Gleichspannung dienen. Der sättigenden Gleichstromwirkung der Wicklungen- 7 ist nun erfindungsgemäß eine zweite vom Belastungsstrom der Gleichrichteranlage durchsetzte ICompound-Wicklung 6 gegengeschaltet. Sobald die Amperewindungen dieser beiden Wicklungen 6 und 7 sich praktisch völlig aufheben, was nur in einem verhältnismäßig kleinen Belastungsbereich der Fall sein wird, treten die für kleine Stromstärken unwirksamen Drosselspulen plötzlich in Wirksamkeit und rufen den durch ihre Induktivitäten bestimmten hohen Spannungsabfall hervor. Die Stromspannungskennlinie hat dann den in Abb. 2 dargestellten Verlauf. Von der Stromstärke Null an bleibt die Gleichspannung V nahezu konstant bis zu einer bestimmten kritischen (Last-) Stromstärke Ti, bei der ein durch das Wirksamwerden der Drosselspulen 5 bewirkter sehr steiler Abfall auf nahezu den Wert Null. auftritt. Jenseits dieses kritischen Wertes f1 bewirkt die durch den steigenden Laststrom hervorgerufene erhöhte Sättigung der Drosselspulen 5 ein Wiederansteigen der Kennlinie unter Umständen auf den alten Wert, bis schließlich ein weiterer, neuer Abfall der Kennlinie, bedingt durch die Streureaktanzen des Transformators, einsetzt. Durch diesen Verlauf der Kennlinie gelingt es, den Schweißstrom auf einen dem Wert Ji benachbarten Stromwert exakt einzustellen, und zwar allein dadurch, daß die Amperewindungen der durch die Hilfsgleichspannung gespeisten und die Drosselspulen 5 sättigenden Hilfswicklung 7, etwa mittels des Potentiometers 9, passend eingestellt werden. Man kann also durch die angegebene Anordnung durch Betätigung eines Rheostaten mit einem Regelschalter ähnlich dem Bedienungsknopf eines Radioapparates die beispielsweise ioo Amp. betragende Belastungsstromstärke regulieren.In Fig. I i means the primary winding and 2 the secondary winding a rectifier transformer to which a rectifier arrangement 3, z. B. dry rectifier in Graetz circuit is connected. In the DC circuit is as a burden z. B. a welding arc q .. Somewhere in the circle of alternating currents or instead in a circuit that carries intermittent direct current, Iron reactors are arranged to regulate the arc voltage. In the illustrated In the exemplary embodiment, the chokes 5 are located in the primary circuit of the transformer i, 2. The chokes would in themselves cause a sharp drop in the DC voltage. The effect of the choke coils is canceled by the fact that the choke coils are highly saturated. For this purpose, the chokes 5 are except with .der AC winding 8 provided with a bias winding 7. The two windings 7 are preferred connected in series and via a potentiometer 9, an auxiliary rectifier (dry rectifier) io -and a transformer i i placed on the AC network. As auxiliary voltage however, a different voltage may also be possible under certain circumstances; a battery or the from the rectifier 3 output DC voltage are used. The saturating direct current effect the winding 7 is now, according to the invention, a second one from the load current of the rectifier system interspersed ICompound winding 6 connected in the opposite direction. As soon as the ampere turns this both windings 6 and 7 practically cancel each other out, which is only in a proportionate way small load range will be the case, small currents occur Ineffective reactors suddenly come into effect and call the through their inductances certain high voltage drop. The voltage characteristic curve then has the course shown in Fig. 2. The direct voltage remains from zero current onwards V almost constant up to a certain critical (load) current strength Ti, at a very steep drop caused by the activation of the choke coils 5 to almost zero. occurs. Beyond this critical value f1 causes the increased saturation of the inductors caused by the increasing load current 5 the characteristic curve may rise again to the old value, until finally Another, new drop in the characteristic curve, caused by the leakage reactances of the Transformer. This course of the characteristic makes it possible to control the welding current to set exactly to a current value adjacent to the value Ji, and that alone in that the ampere turns of the fed by the auxiliary DC voltage and the choke coils 5 saturating auxiliary winding 7, for example by means of the potentiometer 9, can be adjusted appropriately. So you can go through the specified arrangement Operation of a rheostat with a control switch similar to the control button of a radio set the load current strength, for example 100 amps regulate.

Die Drosselspulen 5 werden zweckmäßig in der Weise ausgebildet, daß jede einzelne Drosselspule in mehrere Teildrosselspulen, die in einer gemeinsamen Brückenschaltung liegen, aufgeteilt wird. An zwei Punkten der Brückenschaltung wird die Wechselspannung zugeführt, während an zwei anderen bezüglich der Wechselspannung neutralen Punkten die Gleichsparinung zur Vormagnetisierung angeschlossen wird. Diese Anordnung besitzt den Vorteil, daß von besonderen Vormagnetisierungswicklungen auf der Drosselspule abgesehen werden kann. In der Abb.3 ist ein Ausführungsbeispiel dieser Art dargestellt.The choke coils 5 are expediently designed in such a way that each individual choke coil in several partial choke coils, which are in a common Bridge circuit, is divided. At two points the bridge circuit becomes the AC voltage is supplied, while at two others with respect to the AC voltage neutral points the equal saving is connected to the premagnetization. This arrangement has the advantage that special bias windings on the choke coil can be disregarded. In the Fig.3 is an embodiment shown this way.

Im Primärkreis des Gleichrichtertransformators liegt die Drosselspulenanordnung 15. Sie besteht aus vier Einzeldrosselspulen mit Eisenkern, die zu einer Brückenschaltung mit- den Eckpunkten 16, 17, 18 und i9 zusammengeschlossen ist. An den Punkten 16 und 18 ist die Brücke in den Wechselstromkreis eingeschaltet, während die konstante Hilfsgleichspannung zur Vormagnetisierung zwischen die bezüglich des Wechselpotentials neutralen Eckpunkte 17 und i9 gelegt ist. Als Hilfsgleichspannung dient bei dieser Anordnung unmittelbar die Gleichspannung des von dem Hauptgleichrichter 3 gespeisten Netzes. Zur Veränderung der Hilfsgleichspannung ist ein Regelwiderstand 21 vorgesehen.The choke coil arrangement is located in the primary circuit of the rectifier transformer 15. It consists of four individual choke coils with an iron core that form a bridge circuit is connected to the corner points 16, 17, 18 and 19. At points 16 and 18, the bridge is connected to the AC circuit while the constant Auxiliary DC voltage for pre-magnetization between those relating to the alternating potential neutral corner points 17 and i9 is placed. This serves as the auxiliary DC voltage Arrangement directly the DC voltage of the fed from the main rectifier 3 Network. A control resistor 21 is provided to change the auxiliary DC voltage.

Jede einzelne der Drosselspulen ist außer der Hauptwicklung noch mit einer vorzugsweise dickdrähtigen und nur wenige Windungen besitzenden Hilfswicklung 2o versehen. Sämtliche Wicklungen 2o sind in Reihe geschaltet und werden von .dem Lastgleichstrom der Anlage durchflossen. Die Schaltung der Wicklungen 2o ist derart, daß der von ihnen erzeugte Vormagnetisierungsfluß dem von der an den Brückeneckpunkten 17 und i9 liegenden Gleich- i Spannung erzeugten Vormagnetisierungsfluß entgegen gerichtet ist. Bei einer bestimmten Stromstärke in den Wicklungen 2o heben sich dann die Vormagnetisierungsflüsse gegeneinander auf und die Induktiv ität der Drosselspulenanordnung 15 steigt plötzlich auf einen sehr hohen Wert, was zu einem steilen Abfall der Gleichspannung führt. Der Wert des Laststromes, bei dem dieser Abfall der Gleichspannung auftritt, läßt sich mittels des Widerstandes 21 einstellen.Every single one of the choke coils is still with apart from the main winding a preferably thick-wire auxiliary winding with only a few turns 2o provided. All windings 2o are connected in series and are of .dem DC load current flowing through the system. The circuit of the windings 2o is such, that the bias flux generated by them corresponds to that of the at the bridge corner points 17 and i9 lying DC i voltage generated bias flux opposite directed is. At a certain current strength in the windings 2o, the bias fluxes then increase against each other and the inductivity of the choke coil assembly 15 suddenly increases to a very high value, which leads to a steep drop in the DC voltage. The value of the load current at which this drop in DC voltage occurs leaves adjust by means of the resistor 21.

Wie aus der Abb. 3 hervorgeht, ist bei dieser Einrichtung an Stelle von zwei Vormagnetisierungsw-icklungen nur eine erforderlich, da der von der Hilfsgleichspannung abgeleitete Vormagnetisierungsstrom unmittelbar die Drosselwicklungen durchfließt. In bestimmten Fällen kann es auch zweckmäßig sein, die Hilfswicklungen 20 wegzulassen und auch den Lastgleichstrom die Brückenschaltung, und zwar in entgegengesetzter Richtung als den HilfsgleichstTom, durchfließen zu lassien. auch wird es in vielen Fällen vorteilhaft sein, den Lastgleichstrom die Brückenschaltung durchfließen zu lassen, die Hilfsgleichspannung dagegen an eine zusätzliche Vormagnetisierungswicklung anzulegen.As can be seen from Fig. 3, this device is in place Only one of two bias windings is required, since that of the auxiliary DC voltage Derived bias current flows directly through the inductor windings. In certain cases it can also be expedient to omit the auxiliary windings 20 and also the load direct current in the bridge circuit, in opposite directions Direction as the auxiliary equilibrium tom to flow through. it will also be in many In some cases it may be advantageous for the DC load current to flow through the bridge circuit leave the auxiliary DC voltage to an additional bias winding to put on.

Außer der angegebenen Brückenschaltung kann es in vielen Fällen zweckmäßig sein, andere Brückenschaltungen anzuwenden. Insbesondere ist es vielfach vorteilhaft, unmittelbar den Gleichrichtertransformator i, 2 als Brückenschaltung auszubilden und durch die Gleichspannungen bzw. Gleichströme vorzumagnetisieren. Zweckmäßig werden dann in die Wechselstromzuleitungen des Transformators Kondensatoren gelegt, welche die Netzspannung im Falle der Vormagnetisierung des Transformators aufnehmen können.In addition to the specified bridge circuit, it can be useful in many cases be to use other bridge circuits. In particular, it is often advantageous directly to form the rectifier transformer i, 2 as a bridge circuit and to pre-magnetize them by the direct voltages or direct currents. Appropriate capacitors are then placed in the AC supply lines of the transformer, which take up the mains voltage in the event of the transformer premagnetization can.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Rectifier arrangement for supplying electrical Consumers with falling voltage characteristics, especially for arc welding devices, in which a pre-magnetized choke coil is connected upstream of the rectifier, thereby characterized in that the choke coil with a DC load current flowing through it Auxiliary coil and one of these counteracting and from one to different values adjustable constant auxiliary DC voltage fed bias coil is equipped so that with a certain, adjustable equi @ ch, ri, chterleistungsum @ g the effect of the coil through which the load current flows is equal and opposite to that The effect of the bias coil through which the auxiliary DC voltage flows is, whereby the choke coil comes into full effect and the voltage drops steeply.

2. Rectifier arrangement according to claim i, characterized in that for generation the constant auxiliary DC voltage for the Bias an auxiliary rectifier, preferably a dry rectifier, is provided.

3. Rectifier arrangement according to claim z and 2, characterized in that that at least one of the auxiliary DC voltages used to magnetize before directly is connected to the AC windings of the choke coil.

4. Rectifier arrangement according to claim 3, characterized in that the choke coil is divided into several individual choke coils is divided, which are in a bridge circuit, two of which with respect to the applied alternating voltage neutral points the direct current source for Vormagnetis.ierun@g ans is closed.

5. Rectifier arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that only the auxiliary direct current for biasing the inductor bridge flows through, on the other hand, special windings are provided for biasing by the load direct current. Angezobgene printing, documents: German Patent Nos. 488 534, 641 92o, 672 01 1 .