FR2619735A1

FR2619735A1 - DEVICE FOR COMPENSATING REACTIVE CURRENT IN RELATION TO THE CHARGE FOR A TRANSFORMER, PARTICULARLY FOR A WELDING TRANSFORMER

Info

Publication number: FR2619735A1
Application number: FR8712147A
Authority: FR
Inventors: Hubert Mecke; Reinhard Dobbelin; Uwe Klein; Holger Tellert; Alfred Muhlwitz; Ulrich Ziegler
Original assignee: ELEKTROGERATE FURSTENWA K
Current assignee: ELEKTROGERATE FURSTENWA K
Priority date: 1987-07-07
Filing date: 1987-09-01
Publication date: 1989-03-03
Also published as: DE3722382A1

Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de compensation de l'intensité réactive en fonction de la charge, pour transformateurs dont la tension de travail secondaire est beaucoup plus petite que la tension à vide. Selon l'invention, une capacité de compensation 2 est branchée en série avec l'enroulement secondaire 8 du transformateur et avec la charge 4, dont la réactance capacitive est à peu près égale en valeur absolue à la réactance de substitution inductive qui agit aux points de connexion de la capacité de compensation.The invention relates to a device for compensating the reactive current as a function of the load, for transformers whose secondary working voltage is much smaller than the no-load voltage. According to the invention, a compensation capacitor 2 is connected in series with the secondary winding 8 of the transformer and with the load 4, the capacitive reactance of which is approximately equal in absolute value to the inductive substitution reactance which acts at the points connection of the compensation capacity.

Description

- 1 - L'invention concerne un dispositif de compensation du courantThe invention relates to a device for compensating the current

réactif en fonction de la charge comprenant une capacité de compensation, pour transformateurs dont la tension de travail secondaire est nettement plus petite que la tension à vide. Par exemple, on utilise de préférence des compensations de courant réactif de ce genre dans la technique du soudage à l'arc, dans ce qu'on appelle load responsive reagent comprising a compensating capacitance, for transformers whose secondary working voltage is significantly smaller than the no-load voltage. For example, reactive current compensations of this type are preferably used in the arc welding technique, so-called

les petits transformateurs de soudage qui sont utili- small welding transformers that are used

sés pour les travaux de soudage dans les entreprises artisanales, de réparation et de soudage, ainsi que for welding work in craft, repair and welding

par les bricoleurs.by the do-it-yourselfers.

Dans les transformateurs de soudage, la tension à vide est principalement abaissée à la valeur beaucoup plus faible de la tension d'éclatement de l'arc, par des moyens inductifs. Le faible facteur de puissance qui en résulte est fréquemment amélioré par In welding transformers, the no-load voltage is mainly lowered to the much lower value of the burst voltage of the arc, by inductive means. The resulting low power factor is frequently improved by

des condensateurs de compensations connectés en paral- compensating capacitors connected in parallel

lèle sur le côté primaire. Pour les petits transforma- leash on the primary side. For small transformations

teurs de soudage, on ne dispose dans la plupart des cas que d'un raccordement protégé à 16 A ou à 10 A. La compensation de courant réactif utilisée pour ces transformateurs, en particulier dans la région des grandes intensités de soudage, doit donc être aussi In most cases, only a 16 A or 10 A protected connection is available. The reactive current compensation used for these transformers, especially in the region of high welding currents, must therefore be as well

parfaite que possible. Ceci exige une dépense relati- perfect as possible. This requires a relative expense

vement élevée en condensateurs de compensation. En dehors du poids de vue économique, il se présente des limites de principes qui limitent l'accroissement de high in compensation capacitors. Apart from the economic weight, there are limits of principles which limit the growth of

la capacité de compensation. Dans le cas de la com- the compensation capacity. In the case of the

pensation du courant réactif exécutée au moyen de condensateurs connectés en parallèle sur le primaire, lorsqu'on augmente la capacité de compensation, il se produit déjà à vide avant qu'on ait atteint les the reactive current carried out by means of capacitors connected in parallel on the primary, when increasing the capacitance of compensation, it already occurs empty before reaching the

-- 2 6--97- 2 6--97

2- conditions de compensation optimales en présence de 2- optimal compensation conditions in the presence of

l'arc, une surcompensation avecdescourants réactifs capa- the arc, overcompensation with current reactive capacitors

citifs considérables. Il est nécessaire de limiter leur valeur parce que les petits transformateurs de soudage sont prévus pour des durées de branchement nominales de 15 % à 35 % et sont donc dans la plupart considerable citifs. It is necessary to limit their value because small welding transformers are designed for nominal connection times of 15% to 35% and are therefore in most

des cas en service à vide.cases in idle service.

Pour éviter ces inconvénients, on a déjà réalisé une compensation du courant réactif fonction de la charge. La variation en fonction de la charge peut être obtenue par des circuits ou encore sur la To avoid these drawbacks, a compensation of the reactive current function of the load has already been made. The variation according to the load can be obtained by circuits or on the

base d'effets magnétiques. Dans une forme de réalisa- base of magnetic effects. In a form of realization

tion avantageuse (DE-A-142 129), on obtient la varia- advantageous (DE-A-142 129), we obtain the variation

tion en fonction de la charge sans dispositifs de commutation additionnels, en ce sens que, dans le cas de transformateurs à noyau à enroulements divisés, dans lesquels une partie de l'enroulement primaire est montée seule sur une branche tandis que l'autre partie de l'enroulement primaire est montée sur l'autre branche, conjointement avec l'enroulement the load without additional switching devices, in the case of split winding core transformers in which one part of the primary winding is mounted alone on one branch while the other part of the primary winding is mounted on the other branch, together with the winding

secondaire, on ne branche la capacité de compensa- secondary education, the compensatory capacity

tion qu'aux formes des enroulements qui se trouvent sur la branche sur laquelle on ne trouve qu'une partie than the shapes of the windings on the branch on which only part of the

de l'enroulement primaire. Dans les formes de réalisa- primary winding. In the forms of

tion de petits transformateurs de soudage qui sont actuellement habituelles, cette compensation du courant réactif en fonction de la charge ne se tion of small welding transformers which are currently customary, this compensation of the reactive current as a function of the load does not occur.

produit malheureusement pas entièrement sans enroule- produced unfortunately not entirely without

ments additionnels.additional information.

Un inconvénient de ces compensations du A disadvantage of these compensations of

courant réactif, de même que dans toutes les compen- reactive current, as well as in all

sations de courant réactif en fonction de la charge qui étaient connues jusqu'à présent, consiste en outre - 3 - The reactive current reactions as a function of charge, which have been known up to now, also consist of:

en ce qu'on ne peut obtenir qu'une compensation partielle- in that only partial compensation can be obtained

ment proportionnelle à la charge. Il en résulte que, par exemple, le courant de court-circuit primaire qui circule dans le cas d'un courtcircuit de goutte ou dans le cas du collage de l'électrode, est toujours très supérieur au courant primaire qui se produit en présence de la charge d'arc. proportional to the load. As a result, for example, the primary short circuit current flowing in the case of a drop short circuit or in the case of bonding the electrode, is always much greater than the primary current that occurs in the presence of the arc charge.

Le but de l'invention est de réaliser un dis- The object of the invention is to provide a

positif de compensation du courant réactif fonction de la charge utilisant une capacité de compensation, qui se distingue, comparativement aux solutions connues, par une plus faible dépense de matière et qui permette, avec des paramètres prédéterminés du branchement du primaire, un positive compensation of the charge-dependent reactive current using a compensating capacitor, which is distinguished, compared to known solutions, by a lower expenditure of material and which allows, with predetermined parameters of the connection of the primary, a

élargissement du domaine d'applications des transforma- widening of the range of applications of transforma-

teurs.tors.

L'invention se donne pour but de réaliser un dispositif de compensation de courant réactif en fonction de la charge utilisant une capacité de compensation pour des transformateurs dont la tension de travail secondaire est nettemnet plus petite que la tension à vide, tels que It is an object of the invention to provide a charge responsive current compensation device utilizing a compensation capacitance for transformers whose secondary working voltage is cleaner than the no-load voltage, such as

ceux qui sont utilisés, par exemple, pour certains tra- those used, for example, for certain

vaux de la technique du soudage à l'arc, qui travaille proportionnellement à la charge dans un large intervalle sans dispositifs de commutation et sans enroulements arc welding technique, which works in proportion to the load in a wide range without switching devices and without windings

additionnels, dans lequel il ne se produisepas de sur- additional information, in which there is no

compensation à vide et dans lequel les intensités de empty compensation and in which the intensities of

court-circuit dans le primaire ne soient pas plus gran- short circuit in the primary are not larger

des que les intensités nominales primaires correspondan- as the primary nominal intensities correspond to

tes, de manière que, comparativement aux solutions déjà connues, et avec des paramètres de départ prédétermines, on obtienne une plus faible charge du réseau ou que, avec des paramètres prédéterminés de branchement sur le réseau, il soit possible de faire travailler les transformateurs in such a way that, compared with already known solutions, and with predetermined starting parameters, a lower load of the network is obtained or that, with predetermined parameters of connection on the network, it is possible to make transformers work.

de soudage avec des paramètres de départ plus élevés. welding with higher starting parameters.

- 4 - Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la capacité de compensation est branchée en série avec l'enroulement secondaire du transformateur et avec la charge et en ce que la réactance capacitive de la capacité de compensation est approximativement égale en valeur absolue à la réactance de substitution inductive qui agit aux points de connexion de la capacité According to the invention, this problem is solved by the fact that the compensation capacitance is connected in series with the secondary winding of the transformer and with the load and in that the capacitive reactance of the capacitance of compensation is approximately equal. in absolute value to the inductive substitution reactance that acts at the connection points of the capacitance

de compensation.compensation.

Grâce à la disposition proposée de la capa- Thanks to the proposed provision of capacity

cité de compensation, on obtient sur cette capacité une chute de tension capacitive qui compense la chute de tension inductive. Etant donné que la chute de tension capacitive est directement proportionnelle à l'intensité du secondaire, la compensation d'intensité réactive agit de façon proportionnelle à la charge sur toute la plage compensation city, this capacitance is obtained a capacitive voltage drop that compensates for the inductive voltage drop. Since the capacitive voltage drop is directly proportional to the intensity of the secondary, the reactive intensity compensation acts proportionally to the load over the entire range.

sans dispositif de commutation ni enroulements addition- without switching device or windings

nels. En outre, avec l'accroissement de la charge, il se produit des accroissements du flux dans la région des sections secondaires du noyau. Ces accroissements du tional. In addition, as the charge increases, flux increases occur in the region of the secondary sections of the nucleus. These increases in

flux déterminent un accroissement de l'induction d'ai- flows determine an increase in the induction of

mantation et, de cette façon, une nouvelle limitation de l'intensité primaire à proximité du court-circuit. A in this way, a new limitation of the primary intensity near the short circuit. AT

vide, en principe, il ne peut pas se produire de sur- empty, in principle, it can not happen

compensation, indépendamment de la valeur de la capacité compensation, regardless of the value of the capacity

de compensation.compensation.

Lorsque la réactance capacitive de la capa- When the capacitive reactance of capacitance

cité de compensation est à peu près égale, en valeur absolue, à la réactance de substitution inductive qui city of compensation is approximately equal, in absolute value, to the inductive substitution

agit aux points de connexion de la capacité de compen- acts at the connection points of the compensating capacity

sation, l'intensité primaire possède une valeur minimum. sation, the primary intensity has a minimum value.

Etant donné que, dans ces conditions, l'intensité de sortie secondaire est relativement petite, il peut être souhaitable, pour atteindre de grandes intensités de Since, under these conditions, the secondary output intensity is relatively small, it may be desirable to achieve large intensities of

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sortie, de s'écarter de ce minimum. Dans ce cas, la réactance capacitive de la capacité de compensation est plus petite en valeur absolue que la réactance de substitution inductive qui agit aux points de connexion de la capacité de compensation et plus grande que le double de la réactance inductive de l'inductance de fuite choisie. Si l'on continue à réduire la réactance capacitive de la capacité de compensation, l'effet de compensation visé par l'invention décroît et l'on se rapproche du maximum critique, dû à la résonance de exit, to deviate from this minimum. In this case, the capacitive reactance of the capacitance of compensation is smaller in absolute value than the inductive substitution reactance which acts at the connection points of the capacitance of compensation and greater than the double of the inductive reactance of the inductance of chosen leak. If we continue to reduce the capacitive reactance of the capacitance of compensation, the compensation effect targeted by the invention decreases and we approach the critical maximum, due to the resonance of

l'intensité du secondaire.the intensity of the secondary.

La compensation d'intensité réactive Reactive intensity compensation

fonction de la charge qui est proposée selon l'inven- function of the load which is proposed according to the invention.

tion est particulièrement avantageuse lorsque l'enrou- tion is particularly advantageous when hoisting

lement secondaire d'un transformateur, réalisé sous la forme d'un transformateur à noyau, est monté sur l'une des branches tandis que l'enroulement primaire est divisé et monté sur les deux branches, la branche qui porte l'enroulement secondaire portant à peu près la secondary transformer, made in the form of a core transformer, is mounted on one of the branches while the primary winding is divided and mounted on the two branches, the branch carrying the secondary winding bearing about the

moitié du nombre de tours de l'enroulement primaire. half the number of revolutions of the primary winding.

Dans cette forme de réalisation, on obtient que l'intensité primaire en court-circuit peut même être In this embodiment, it is obtained that the primary intensity in short circuit can even be

plus faible que dans le cas de la charge d'arc. lower than in the case of arc charge.

L'invention sera exposée dans la suite de The invention will be explained in the following

façon plus précise à propos d'un exemple de réalisation. more precise way about an example of realization.

Sur le dessin annexé, on a représenté un schéma d'un circuit selon l'invention destiné à produire la compensation de l'intensité réactive en fonction de la charge. Le circuit est essentiellement composé d'un transformateur 1, d'un bloc de condensateurs 2, d'un contacteur à étages multiples 3, et d'un trajet In the accompanying drawing, there is shown a diagram of a circuit according to the invention for producing the compensation of the reactive intensity as a function of the load. The circuit is essentially composed of a transformer 1, a capacitor block 2, a multi-stage contactor 3, and a path

électrode -pièce 4.electrode-piece 4.

-6- Le transformateur 1 comprend un noyau feuilleté 5, un enroulement primaire subdivisé en bobines 6 et 7 et un enroulement secondaire 8. Le bloc The transformer 1 comprises a laminated core 5, a primary winding divided into coils 6 and 7 and a secondary winding 8.

de condensateurs 2 comprend plusieurs capacités par- capacitors 2 comprises several capacitors

tielles pouvant être mises en circuit individuellement which can be switched on individually

et qui sont munies chacune d'une résistance de décharge. and which are each provided with a discharge resistor.

Selon le dessin, une sortie de l'enroulement secondaire 8 du transformateur 1 est connectée à chacune According to the drawing, an output of the secondary winding 8 of the transformer 1 is connected to each

des connexions des capacités partielles du bloc de con- connections of the partial capabilities of the block of con-

densateurs 2. A l'exception d'une capacité partielle qui est en circuit en permanence, le contacteur à étages 2. With the exception of a partial capacitor that is permanently connected, the step contactor

multiples 3 comprend des contacts d'interruption res- multiple 3 includes interrupt contacts

pectivement en série avec toutes les autres capacités partielles du-bloc de condensateurs 4. Ces contacts d'interruption sont par ailleurs connectés les uns aux autres et à la capacité partielle qui est en circuit en permanence, ainsi qu'au trajet électrode-pièce 4. L'autre sortie de l'enroulement secondaire 8 du transformateur 1 respectively in series with all the other partial capacitors of the capacitor block 4. These interruption contacts are also connected to each other and to the partial capacitance which is permanently in circuit, as well as to the electrode-piece path 4 The other output of the secondary winding 8 of the transformer 1

est connectée au trajet électrode-pièce 4. is connected to the electrode-piece path 4.

Le bloc de condensateurs 2 doit être calculé Capacitor block 2 must be calculated

avec des capacités partielles pouvant être mises indivi- with partial capabilities that can be set individually

duellement en circuit, de telle manière que sa réactance capacitive pour le point de travail comportant les plus faibles valeurs intensité-tension soit à peu près égale in such a way that its capacitive reactance for the working point having the lowest intensity-voltage values is approximately equal

en valeur absolue à la réactance de substitution induc- in absolute value to the inductive substitution reactance

tive qui agit aux connexions du bloc de condensateurs. which acts on the connections of the capacitor block.

Pour atteindre des caractéristiques de départ avec de plus grandes intensités de soudage, il peut être avantageux de s'écarter de ce calcul. Ici, la réactance capacitive du bloc de condensateurs devrait être choisie plus petite en valeur absolue que la réactance de substitution inductive qui agit aux points de connexion du bloc de condensateurs et plus grande que le double de -7- la réactance inductive de l'inductance de fuite. La bobine 7 de l'enroulement primaire du transformateur 1, constitué par un transformateur à noyau, qui est montée sur une branche en commun avec l'enroulement To achieve starting characteristics with higher welding intensities, it may be advantageous to deviate from this calculation. Here, the capacitive reactance of the capacitor block should be chosen smaller in absolute value than the inductive substitution reactance which acts at the connection points of the capacitor block and greater than the double of the inductive reactance of the inductor. leak. The coil 7 of the primary winding of the transformer 1, constituted by a core transformer, which is mounted on a branch in common with the winding

secondaire 8, devrait alors avantageusement compren- secondary 8, should then advantageously include

dre à peu près la moitié du nombre de tours de l'en- about half the number of turns in the

roulement primaire.primary bearing.

8-8-

Claims

1.- Compensation device for the reactive intensity as a function of the load, comprising a compensating capacitor, for transformers whose voltage of

secondary work is significantly smaller than the

for example, for some arc welding work, characterized in that the compensation capacitance is arranged in series with the secondary winding (8) of the transformer ( 1) and with the load and in that the capacitive reactance of the capacitance of compensation is approximately equal in absolute value to the inductive substitution reactance which acts at the connection points

compensation capacity.

2.- device for compensating the reactive intensity according to the load according to claim 1, characterized in that the capacitive reactance of the

compensation capacity is smaller in absolute value than

read that the inductive substitution reactance that acts at the connection points of the capacitance compensation and greater than double the inductive reactance

leakage inductance.

3.- device for compensating the reactive current according to the load according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary winding (8) of the transformer (1) in the form of a core transformer is mounted on a branch and the primary winding is mounted distributed on both branches, the branch carrying the secondary winding carrying about half the number of turns of

the primary winding.