DE959204C

DE959204C - Device for automatically influencing the output voltage of transformers and other electrical devices

Info

Publication number: DE959204C
Application number: DES29652A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erich Bergmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-08-06
Filing date: 1952-08-06
Publication date: 1957-02-28

Description

Einrichtung zum selbsttätigen Beeinflussen der Ausgangsspannung von Transformatoren und anderen elektrischen Geräten Ein zur Lichtbogenschweißung geeigneterTransformator soll möglichst eine Leerlaufspannung haben, die sich nur wenig von der Spannung bei Nennleistung unterscheidet und so niedrig liegt, daß Unfälle durch zufälliges Berühren der Schweißelektrode ausgeschlossen sind. Um dies zu erreichen, ist es bekannt, an die Sekundärklemmen des Transformators eine hochsättigbare Drossel zu schalten, und durch den von ihr aufgenommenen Strom einen Anstieg der Sekundärspannung über einen bestimmten Wert hinaus zu verhindern. Dies wird jedoch mit einer großen Einbuße an Steilheit der Stromspannungskennlinie des Transformators erkauft, was einen unsicher brennenden Lichtbogen zur Folge hat. Es ist ferner bekannt, mittels eines Relais einen Widerstand oder. eine Drosselspule im Primärkreis des Schweißtransformators auszuschalten., sobald geschweißt wird. Auch diese Maßnahme zur Herabsetzung der Leerlaufspannung weist einen wesentlichen Nachteil auf, und zwar die häufig betätigten mechanischen Kontakte, welche in bekannter Weise dauernde Wartung erfordern und trotzdem oft zu Störungen Anlaß geben.Device for automatically influencing the output voltage of Transformers and other electrical equipment A transformer suitable for arc welding should if possible have an open circuit voltage that differs only slightly from the voltage differs at nominal power and is so low that accidents by chance Touching the welding electrode are excluded. To do this, it is known to add a highly saturable choke to the secondary terminals of the transformer switch, and an increase in the secondary voltage due to the current it consumes to prevent beyond a certain value. However, this comes with a big one Loss of steepness of the voltage characteristic curve of the transformer bought what results in an unsafe burning arc. It is also known by means of a relay a resistor or. a reactor in the primary circuit of the welding transformer switch off. as soon as welding takes place. Also this measure to reduce the Open circuit voltage has one major drawback, and that is those that are frequently actuated mechanical contacts which require permanent maintenance in a known manner and nevertheless often give rise to disturbances.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen. Beeinflussung der Ausgangsspannung von Transformatoren und anderen elektrischen Geräten mit Primär- und Sekundärkreis, insbesondere zur selbsttätigen Herabregelung der Leerlaufspannung von Lichtbogenschweißgeräten. Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß im Sekundärkreis ,ein Elektromagnet mit einem in Abhängigkeit vom Sekundärstrom stetig verstellbaren Anker vorhanden ist, der mit einem mechanischen Steuerteil zur stetigenVeränderung der Induktivität einer im Primärkreis vorhandenen Drossel in Einstellverbindung steht.The invention relates to a device for automatic. Influencing the output voltage of transformers and other electrical devices with primary and secondary circuit, in particular for automatic down regulation the open circuit voltage of arc welding equipment. The disadvantages of the known devices are avoided according to the invention that in the secondary circuit, an electromagnet with a continuously adjustable armature depending on the secondary current is the one with a mechanical control part for the constant change of the inductance an existing throttle in the primary circuit is in adjustment connection.

Die Einrichtung nach der Erfindung bringt keinen Verlust an Kennliniensteilheit im Schweißbereich und erfordert auch keine mechanischen Kontakte. Sie hat gegenüber den bekannten Anordnungen mit Kurzschluß von Widerständen oder Drosseln im Primärkreis während des Schweißens auch noch den bedeutenden Vorteil, daß sich eine stetige Änderung der Vorschaltinduktivität im Primärkreis in Abhängigkeit vom Sekundärstrom ergibt. Alle diese Eigenschaften der erfindungsgemäßen Einrichtung führen im Zusammenwirken zu einer Stromspannungskennlinie, die auch ,den höchsten Anforderungen weitgehend entspricht und mit den bekannten Einrichtungen nicht erzielt werden kann.The device according to the invention does not result in any loss of steepness of the characteristic curve in the welding area and does not require any mechanical contacts. She has opposite the known arrangements with short-circuit of resistors or chokes in the primary circuit during welding it also has the significant advantage that there is a steady Change in series inductance in the primary circuit depending on the secondary current results. All of these properties of the device according to the invention work together to a voltage characteristic curve that also largely meets the highest requirements corresponds and cannot be achieved with the known facilities.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. i bezieht sich auf die beschriebene Aufgabe der Herabsetzung der Leerlaufspannung eines Transformators für Lichtbogenschweißung. In Reihe mit der Primärwicklung i des Schweißtransformators ist eine Drossel 3 mit einem veränderbaren Luftspalt vorgesehen, der zwischen dem Magnetkern der Drossel 3 und dem beweglichen Joch 9 liegt. Der Luftspalt und in bekannter Weise damit die Induktivität der Drossel 3 wird in Abhängigkeit vom Sekundärstrom des Transformators selbsttätig geändert. Hierzu liegt in Reihe mit der Sekundärwicklung 2 die Wicklung eines Elektromagneten 5, dessen Anker an einem um den Punkt io entgegen einer Feder i i drehbaren Hebel q. befestigt ist. Im Leerlauf des Transformators befindet sich der Hebel q. in der gestrichelten Stellung, da der Elektromagnet 5 nicht erregt ist. Das Joch 9 befindet sich dann dicht vor dem Drosselkern 3, so daß der Luftspalt verhältnismäßig klein und die Induktivität der Drossel infolgedessen groß ist. Der Primärwicklung i des Transformators ist dadurch ein großer Widerstand vorgeschaltet, so daß an den Klemmen 7 und 8 der Sekundärwicklung 2 nur eine geringe Spannung herrscht. Bei Belastung des Gerätes, d. h. bei Entnahme eines Sekundärstromes, wird der am Hebel q. befestigte Anker 6 des Elektromagneten 5 angezogen. Der Luftspalt der Drossel 3 wird größer und die an der Drossel abfallende Spannung infolge der sich verringernden Drosselinduktivität kleiner, so daß die Spannung an der Primärwicklung i und damit auch die an der Sekundärwicklung 2 ansteigt Zum Vermeiden von Stößen, Schlägen oder Prellungen beim Anziehen des Ankers 6 können elastische oder dämpfende Mittel angeordnet werden, z. B. zwischen dem Elektromagneten 5 und dessen Anker 6 ein Gummipuffer, der zugleich auch ein magnetisches Kleben des Ankers verhindern kann. Ein Brummen des Elektromagneten kann in bekannter Weise durch Einbau von Kurzschlußringen in die Enden des Magnetkerns unterdrückt werden.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown. Fig. I relates to the described task of reducing the Open circuit voltage of a transformer for arc welding. In series with the Primary winding i of the welding transformer is a choke 3 with a variable Air gap provided between the magnetic core of the throttle 3 and the movable Yoke 9 lies. The air gap and, in a known manner, the inductance of the choke 3 is automatically changed depending on the secondary current of the transformer. For this purpose, the winding of an electromagnet is in series with the secondary winding 2 5, the armature of which is attached to a lever which can be rotated about point io against a spring i i q. is attached. When the transformer is idling, the lever q is located. in the dashed position, since the electromagnet 5 is not energized. The yoke 9 is located then close in front of the choke core 3, so that the air gap is relatively small and the inductance of the reactor is large as a result. The primary winding i des A large resistor is connected upstream of the transformer, so that at the terminals 7 and 8 of the secondary winding 2 there is only a low voltage. Under pressure of the device, d. H. when a secondary current is drawn, the amount on the lever q. fortified Armature 6 of the electromagnet 5 attracted. The air gap of the throttle 3 becomes larger and the voltage drop across the inductor as a result of the decreasing inductance of the inductor smaller, so that the voltage across the primary winding i and thus also that across the secondary winding 2 increases To avoid bumps, blows or bruises when tightening the Anchor 6 elastic or damping means can be arranged, for. B. between the electromagnet 5 and its armature 6 a rubber buffer, which is also a can prevent magnetic sticking of the anchor. A hum from the electromagnet can be done in a known manner by installing short-circuit rings in the ends of the magnetic core be suppressed.

Fig. 2 zeigt schematisch die Drossel 3 mit Joch 9 bzw. in Seitenansicht. Die Figur könnte ebensogut eine Seitenansicht des Elektromagneten 5 mit Anker 6 sein.Fig. 2 shows schematically the throttle 3 with yoke 9 or in side view. The figure could just as well be a side view of the electromagnet 5 with armature 6 be.

In dem Diagramm Fig. 3 ist die erreichte Wirkung dargestellt. Mit UI, ist die Sekundärspannung, mit III der Sekundärstrom bezeichnet. Die gestrichelte Kurve I2 ist die normale Stromspannungskennlinie des Schweißtransformators der Fig. i, die dick ausgezogene Kurve 13 die durch die Einrichtung nach der Erfindung erzielte Kennlinie. Wie ersichtlich, ist die Leerlaufspannung der Kurve 13 niedriger. Sie liegt unter dem zulässigen, noch nicht gefährlichen Wert. Die Steilheit der Kurven im Arbeitsbereich, das ist in der Nähe des auf der Eichgeraden des Transformators liegenden Punktes A, ist erhalten geblieben, so daß die vorteilhafte statische Stabilität nicht beeinträchtigt ist. Der Punkt B, von dem ab die beiden Kurven gemeinsam verlaufen, kann durch entsprechende Bemessung des Elektromagneten 5 und reiner Durchflutung an die günstigste Stelle der Kurve I2 gelegt werden.In the diagram of Fig. 3, the effect achieved is shown. UI denotes the secondary voltage, III the secondary current. The dashed curve is the normal I2 current-voltage characteristic of the welding transformer of FIG. I, the thick solid curve 13, achieved by the device according to the invention characteristic. As can be seen, the open circuit voltage of curve 13 is lower. It is below the permissible, not yet dangerous value. The steepness of the curves in the working area, that is in the vicinity of point A lying on the calibration line of the transformer, has been retained so that the advantageous static stability is not impaired. Point B, from which the two curves run jointly, can be placed at the most favorable point on curve I2 by appropriately dimensioning the electromagnet 5 and simply flowing through it.

In anderen Fällen, insbesondere bei Zündgeräten für Leuchtstofflampen und anderen Gasentladungsgefäßen, kann statt einer Herabsetzung eine Heraufsetzung der Leerlaufspannung gegenüber der normalen Betriebsspannung erwünscht sein. Hierzu kann die Einrichtung nach der Erfindung ebenfalls verwendetwerden. Statteiner Induktivitätsabnahme wird dabei eine Zunahme in Abhängigkeit vom Strom des Sekundärkreises bewirkt. Dies kann bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i durch eine Anordnung der Drossel 3 oberhalb des Joches 9 erzielt werden.In other cases, especially with igniters for fluorescent lamps and other gas discharge vessels, an increase can be used instead of a decrease the open circuit voltage compared to the normal operating voltage. For this the device according to the invention can also be used. Instead of a decrease in inductance an increase is caused depending on the current of the secondary circuit. this can in the embodiment of FIG above the yoke 9 can be achieved.

Es ist mit der Einrichtung nach der Erfindung auch möglich, die Sekundärspannung eines elektrischen Gerätes mit Primär- und Sekundärkreis so zu beeinflussen, daß sie in einem bestimmten Bereich konstant bleibt. Hierzu wird die durch den Sekundärstrom bewirkte Luftspaltänderung der Drossel entsprechend beeinflußt. Irgendeine bestimmte Stromspannungskennlinie läßt sich ebenfalls mit denselben Mitteln leicht erreichen.It is also possible with the device according to the invention, the secondary voltage to influence an electrical device with primary and secondary circuit in such a way that it remains constant in a certain range. This is done by the secondary current caused air gap change of the throttle is influenced accordingly. Any one in particular Current-voltage characteristic can also be easily achieved with the same means.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und ebenfalls nicht auf die genannten Anwendungen. Die Veränderung der Induktivität der Drossel kann statt durch Luftspaltänderung auch durch irgendeinen anderen mechanischen Eingriff bewirkt werden. Es ist z. B. in an sich bekannter Weise auch möglich, die Induktivitätsänderung durch Umleiten oder Ableiten des magnetischen Flusses der in den Primärkreis geschalteten Drossel in einen anderen Pfad nach dem Prinzip einer magnetischen Weiche zu bewirken. Der vom Sekundärstrom bewegte Anker des Elektromagneten verstellt dabei eine Weichenzunge. Durch eine derartige magnetische Weiche kann auch ein vormagnetisierender Gleichfluß in die Drossel eingeleitet oder darin verändert werden. Hierdurch ändert sich die Induktivität ebenfalls. Der Elektromagnet 5 (Fig. r) kann außerdem statt unmittelbar auch über einen Stromwandler angeschlossen sein. Eine Herabsetzung der Leerlaufspannung ist außer bei Schweißtransformatoren auch bei Schweißgleichrichtern und elektrischen Lichtbogenöfen besonders vorteilhaft. Elektrische Geräte mit wesentlich geringerer Arbeits- als Leerlaufspannung können bei Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung in bezug auf die Isolationsfestigkeit entsprechend geringer dimensioniert werden und werden dadurch kleiner und billiger. Als weiterer besonderer Vorteil ist noch zu erwähnen, daß die Einrichtung nach der Erfindung ohne große Umbauten oder Eingriffe an bereits vorhandenen elektrischen Geräten nachträglich leicht angebracht. werden.The device according to the invention is not based on that in the drawing The illustrated embodiment is limited and also not to those mentioned Applications. The change in the inductance of the choke can take place by changing the air gap also be effected by some other mechanical intervention. It is Z. B. In a manner known per se, it is also possible to change the inductance by rerouting or deriving the magnetic flux of the choke connected in the primary circuit into another path according to the principle of a magnetic switch. Of the The armature of the electromagnet moved by the secondary current moves a switch tongue. By such a magnetic switch can also be a premagnetizing Constant flow introduced into the throttle or changed therein. This changes the inductance as well. The electromagnet 5 (Fig. R) can also take place also be connected directly via a current transformer. A reduction in the Open circuit voltage is not only in welding transformers but also in welding rectifiers and electric arc furnaces are particularly advantageous. Electrical appliances with essential lower working voltage than open circuit voltage can occur when using the device according to of the invention with respect to the insulation strength correspondingly smaller are and will become smaller and cheaper as a result. Another special advantage it should also be mentioned that the device according to the invention without major modifications or interventions in already existing electrical devices can be easily retrofitted. will.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Device for automatically influencing the Output voltage of transformers and other electrical equipment with primary and Secondary circuit, especially for automatic down regulation of the no-load voltage of arc welding devices, characterized in that an electromagnet in the secondary circuit (5) with an armature (6) that is continuously adjustable depending on the secondary current is the one with a mechanical control part (4) to continuously change the inductance a throttle (3) in the primary circuit is in setting connection.

2. Establishment according to claim r, characterized in that d-aß the change in inductance by changing of the throttle air gap takes place.

3. Device according to claim r, - characterized in that that the change in inductance by diverting or diverting the magnetic flux the throttle takes place in a different path according to the principle of a magnetic switch.

4. Device according to claim 3, characterized in that by the magnetic Soft a pre-magnetizing direct flux introduced into the throttle or in it is changed.

5. Use of the device according to one of claims z to q. to reduce the open circuit voltage of electrical devices, especially of Welding transformers, welding rectifiers and electric arc furnaces.

6: Use of the device according to one of claims z to 4 for raising the Open circuit voltage of electrical devices, in particular ignition devices for electric Discharge vessels.

7. Use of the device according to one of claims r to 4 to keep the secondary voltage of an electrical device constant in a certain Workspace. Publications considered: German Patent Specifications No. 675 26o, 623 193, 200 940.