NO162446B

NO162446B - CHIPPER DEVICE.

Info

Publication number: NO162446B
Application number: NO871444A
Authority: NO
Inventors: Kenton J Brown
Original assignee: Int Paper Co
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1989-09-25
Also published as: NO871444L; NO162446C; NO871444D0

Description

Sveisetransformator for trefasestrøm Welding transformer for three-phase current

Foreliggende oppfinnelse angår en sveisetransformator for trefasestrom med en tilhorende likestrom - formagnetiserbar reaktor, der transformatorens sekundærviklinger hver omslutter såvel et ben på en transformatorkjerne som et ben på en reaktorkjerne samt er tilkoblet en likeretteranordning. The present invention relates to a welding transformer for three-phase current with an associated direct current - pre-magnetizable reactor, where the transformer's secondary windings each enclose both a leg of a transformer core and a leg of a reactor core and are connected to a rectifier device.

Fra bl.a. det franske patentskrift nr. 1.335«812 er det kjent en enfaset sveisetransformator med en formagnetiserbar reaktor og en kjerne som er oppdelt i to deler. Tre sådanne transformatorer kan prinsippielt kombineres til en trefasetransformator av ovenfor angitte art, men dette ville innebære at det behoves seks reaktorer av kjent type for å styre transformatorene. Dette vil imidlertid fore til at det må anvendes uforholdsmessige store mengder av viklings- og kjernemateriale, således at konstruksjonen blir svært uokonomisk. From i.a. French Patent No. 1,335,812 discloses a single-phase welding transformer with a pre-magnetizable reactor and a core which is divided into two parts. Three such transformers can in principle be combined into a three-phase transformer of the above-mentioned kind, but this would mean that six reactors of a known type are needed to control the transformers. This will, however, mean that disproportionately large amounts of winding and core material must be used, so that the construction becomes very uneconomical.

Det er oppfinnelsens hovedformål å fremskaffe en trefaset sveise-transf ormator der denne ulempe unngås ved hjelp av en konstruksjon som bare omfatter en enkelt delt transformator og en enkelt reaktor, og som således er meget kompakt og innebærer en vesentlig mer okonomisk anvendelse av konstruksjonsmaterialer for kjerner og viklinger.! It is the main purpose of the invention to provide a three-phase welding transformer in which this disadvantage is avoided by means of a construction which only comprises a single split transformer and a single reactor, and which is thus very compact and involves a significantly more economical use of construction materials for cores and windings.!

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at sveisetransformatcaen er oppdelt i to deler som hver har en tre-benet kjerne, og at den formagnetiserbare reaktor har tre kjerner, hver med tre ben, idet sekundærviklingen i hver fase består av to spoler som hver samtidig omslutter et ben i en av nevnte transformatordeler og et ben i den formagnetiserbare reaktor, mens en formagnetiseringsvikling er anordnet rundt det tredje ben i hver av de nevnte reaktorkjerner. This is achieved according to the invention by the fact that the welding transformer is divided into two parts, each of which has a three-leg core, and that the pre-magnetizable reactor has three cores, each with three legs, as the secondary winding in each phase consists of two coils that each simultaneously enclose a leg in one of said transformer parts and a leg in the pre-magnetisable reactor, while a pre-magnetising winding is arranged around the third leg in each of the said reactor cores.

På de vedfoyde tegninger er det som-eksempel vist en utforelsesform for sveisetransformatoren i henhold til oppfinnelsen. In the attached drawings, an embodiment of the welding transformer according to the invention is shown as an example.

Figur 1 viser et koblingsskjema for transformatoren, og Figure 1 shows a connection diagram for the transformer, and

Figur 2 er et forklarende diagram for transformatorens drifts-egenskaper. Figure 2 is an explanatory diagram for the transformer's operating characteristics.

Den viste transformator tjener til energitilfbrsel til et elektrisk lysbue - sveiseapparat fra et trefåsenett. Transformatoren omfatta? en forste del med en kjerne med tre ben 11, 21, og 31> samt en annen del som også har en kjerne med tre ben 12, 22, og 3.2. Transformatoren omfatter videre en formagnetiserbar reaktor for innstilling,av sveisestrommens styrke, og som omfatter tre magne-tiske kjerner som hver har tre ben. De tre ben i den forste reaktorkjerne er betegnet med 13? 1^ og 15» mens de tre ben i den annen og tredje kjerne henholdsvis er betegnet med 23, 2lf-og 25 samt 33? 3^ og 35. Transformatorens faseviklinger på primærsiden utgjbres av en vikling <!>f1 rundt benet 11 i serie med en vikling h2 rundt benet 12, en vikling 51 rundt benet 21 i serie med en vikling 52 rundt benet 22, samt en vikling 61 rundt benet 31 i serie med en vikling 62 rundt benet 32. Inngangsklemmene på primærsiden er betegnet med R, S og T. I det viste utforelses-eksempel er således primærviklingene for de to transformatordeler koblet i serie i hver fase, og de tre faseviklinger på primærsiden er stjernekoblet. The transformer shown serves to supply energy to an electric arc welding device from a three-phase network. The transformer cover? a first part with a core with three legs 11, 21, and 31> and another part which also has a core with three legs 12, 22, and 3.2. The transformer further comprises a premagnetisable reactor for setting the strength of the welding current, and which comprises three magnetic cores, each of which has three legs. The three legs in the first reactor core are designated by 13? 1^ and 15", while the three legs in the second and third cores are respectively denoted by 23, 2lf-and 25 and 33? 3^ and 35. The transformer's phase windings on the primary side are represented by a winding <!>f1 around leg 11 in series with a winding h2 around leg 12, a winding 51 around leg 21 in series with a winding 52 around leg 22, and a winding 61 around leg 31 in series with a winding 62 around leg 32. The input terminals on the primary side are denoted by R, S and T. In the embodiment example shown, the primary windings for the two transformer parts are thus connected in series in each phase, and the three phase windings on the primary side is star connected.

Klemmene A og B danner inngangsklemmer for reaktorens formagnetiserings-krets. Denne krets omfatter en vikling 111 som ligger rundt benet 15 for en av reaktorens kjerner, en vikling 121 som ligger rundt benet 25 for en annen av kjernene, samt en tredje vikling 131 som ligger rundt et ben 35 for den tredje kjerne. I det foreliggende eksempel er de tre viklinger parallellkoblet. Terminals A and B form input terminals for the reactor's premagnetization circuit. This circuit comprises a winding 111 which lies around the leg 15 for one of the reactor's cores, a winding 121 which lies around the leg 25 for another of the cores, and a third winding 131 which lies around a leg 35 for the third core. In the present example, the three windings are connected in parallel.

En av faseviklingene på transformatorens sekundære side omfatter en vikling 71 som både omslutter benet 11 i kjernen for den forste transformatordel og benet 13 i en av reaktorkjernene. I - samme fase ligger en vikling 72 rundt både benet 12 i kjernen for den annen transformatordel og benet ^ h 1 sistnevnte reaktorkjerne. De to viklinger 71, 72 er i foreliggende tilfelle koblet i serie. One of the phase windings on the secondary side of the transformer comprises a winding 71 which both encloses leg 11 in the core for the first transformer part and leg 13 in one of the reactor cores. In the same phase, a winding 72 lies around both the leg 12 in the core of the second transformer part and the leg ^ h 1 of the latter reactor core. In the present case, the two windings 71, 72 are connected in series.

På samme måte omfatter sekundærviklingens to andre faser henhv. en vikling 81 rundt benene 21 og 23 i serie med en vikling 82 rundt benene 22 og 2h, samt en vikling 91 rundt de to ben 31 og 33 i serie med en vikling 92 rundt benene 32 og 3!+. Transformatorens sekundærklemmer er betegnet med X, Y og Z og er forbundet med utgangsklemmene U,V for transformatorens utgangsklemmer gjennon seks kjente halvleder-anordninger for likeretting av trefase-strommen. Transformatorens sekundærklemmer avgir således i foreliggende tilfelle effekt gjennom likeretterelementene under styring av den formagnetiserbare reaktor. In the same way, the secondary winding's two other phases include a winding 81 around legs 21 and 23 in series with a winding 82 around legs 22 and 2h, as well as a winding 91 around the two legs 31 and 33 in series with a winding 92 around legs 32 and 3!+. The transformer's secondary terminals are denoted by X, Y and Z and are connected to the output terminals U,V for the transformer's output terminals again six known semiconductor devices for rectification of the three-phase current. In the present case, the transformer's secondary terminals thus emit power through the rectifier elements under control of the pre-magnetizable reactor.

Sveisetransformatoren i henhold til oppfinnelsen arbeider på fblgende måte: Transformatoren ar i foreliggende tilfelle innrettet for sveising med en usmeltbar elektrode. Når en trefase-spenning påtrykkes klemmene R, S og T gjelder det således å oppnå en strbm mest mulig uavhengig av belastningen på utgangsklemmene U,V. Likestrom for formagnetisering av reaktoren tilfores klemmene A, B og denne strom innstilles, for eksempel ved hjelp av en rheostat, for å oppnå en:forut bestemt sveisestrom for utfbrelse av et bestemt arbeide ved klemmene U, V. Kurven b i fig. 2, angir spenningen mellom klemmene U, V som funksjon av sveisestrommen. For hver verdi av formagnetiserings-strommen vil det foreligge en lignende kurve, der imidlertid kurvens vertikale del ligger i storre eller mindre avstand fra ordinataksen v. Jo hoyere formagnetiserings-strom, desto hoyere blir den stromstyrke som svarer til karakteri-stikkens lodrette del.Sveisingen blir i dette tilfelle utfort ved tilnærmet konstant stromstyrke, det vil si at arbeidet foregår på den vertikale del av karakteristikken, altså ved variabel spenning over selve ilysbuen. Punktet c hvor kurven skjærer abscisseaksen, i, svarer til kortslutningsstrommen. Det vil ses at denne strom er praktisk,talt lik arbeidsstrommen. The welding transformer according to the invention works in the following way: In the present case, the transformer is designed for welding with a non-fusible electrode. When a three-phase voltage is applied to terminals R, S and T, it is therefore necessary to achieve a strbm maximum possible regardless of the load on the output terminals U,V. Direct current for premagnetizing the reactor is supplied to terminals A, B and this current is set, for example by means of a rheostat, to obtain a predetermined welding current for carrying out a specific work at terminals U, V. The curve b in fig. 2, indicates the voltage between the terminals U, V as a function of the welding current. For each value of the pre-magnetizing current, there will be a similar curve, where, however, the vertical part of the curve lies at a greater or lesser distance from the ordinate axis v. The higher the pre-magnetizing current, the higher the amperage corresponding to the vertical part of the characteristic. The welding is carried out in this case at an approximately constant amperage, that is to say that the work takes place on the vertical part of the characteristic, i.e. at variable voltage across the arc itself. The point c where the curve intersects the abscissa axis, i, corresponds to the short-circuit current. It will be seen that this current is practically equivalent to the working current.

Hvis de to sekundærviklinger i hver fase, i stedet foT å kobles If the two secondary windings in each phase, instead foT to be connected

i serie som i det beskrevne eksempel, kobles i paraleil, vil det oppnås en kobling som vil gi helt andre driftsegenskkper. , og in series, as in the example described, are connected in parallel, a connection will be achieved that will give completely different operating characteristics. , and

som tilsvarer det tilfelle at sveisingen foregår med en avsmeltningselektrode som fremmates kontinuerlig. which corresponds to the case that the welding takes place with a melting electrode that is advanced continuously.

Karakteristikken vil i dette tilfellé overenstemme med kurven a In this case, the characteristic will correspond to the curve a

i fig. 2. Den horisontale del av denne karakteristikk svarer åpenbart til en spenning lik den halve maks imalspenhing for kurven b. På den annen side vil den horisontale del av kiuPNm a ha en in fig. 2. The horizontal part of this characteristic obviously corresponds to a voltage equal to half the maximum voltage for curve b. On the other hand, the horizontal part of kiuPNm a will have a

. betraktelig Istorre utstrekning enn tilsvarende del av kurven bt og det er på denne horisontale del av karakteristikken so» sveisetransformatoren arbeider i dette tilfelle. Dette betyr at transformatoren arbeider ved konstant spenning, altså med variabel strømstyrke alt etter fremmatningshastigheteh for sveise-elektro&n. Det vil imidlertid innses at også i dette tilfelle er kortslutnjng»* strbmmen begrenset, men til en vesentlig atttrre verdi A. Dette er meget viktig då stromstyrken i igangsetningstiyeblikket, det vil si når tråden kommer i berbring med arbeidsstykket,'\ bgai ér begrenset i dette tilfeile. Herved uhngas den ulempe ved kjente apparater at likeretterelementene, som vanligvis er sillsiums-dioder, utsettes for bdeleggende startstrbmstyrker. For hver . considerably Ilarger extent than the corresponding part of the curve bt and it is on this horizontal part of the characteristic that the welding transformer works in this case. This means that the transformer works at constant voltage, i.e. with variable amperage according to the feed speed of the welding electrodes. It will be realized, however, that also in this case the short-circuit current is limited, but to a significantly lower value A. This is very important as the current strength at the moment of initiation, that is when the wire comes into contact with the workpiece, is limited in this error. This avoids the disadvantage of known devices that the rectifier elements, which are usually silicon diodes, are exposed to damaging starting currents. For each

fremmatningshastighet for sveiseelektroden kan den mest hensikts-messige kortslutningsstrom fastlegges, og i sistnevnte kobling er det den formagnetiserbare reaktor som bestemmer kortslutningsstrommen. feed rate for the welding electrode, the most suitable short-circuit current can be determined, and in the latter connection it is the premagnetisable reactor that determines the short-circuit current.

I det tilfelle der de to sekundærviklinger. i hver fase er paraTLelL-koblet, kan det være hensiktsmessig å anordne mellomliggende klemmer for sekundærviklingen, for å kunne velge den spenning som påtrykkes sekundærklemmene X, Y og Z. Denne innstilling ved hjelp av mellomklemmer for sekundærviklingene, gjor det mulig å inn-stille, i en forste tilnærmelse, de sekundærspenninger som passer for det foreliggende sveisearbeidet. En mer noyaktig innstilling av utgangsspenningen kan oppnås ved å anordne mellomliggende klemmer for primærviklingene. Primærviklingene i samme fase kan, som vist på tegningen være koblet i serie eller eventuelt i paraML. Når viklingene er koblet i serie vil det selvsagt være mulig å oppnå en mer noyaktig innstilling. In the case where the two secondary windings. in each phase is parallel-connected, it may be appropriate to arrange intermediate terminals for the secondary winding, in order to be able to select the voltage applied to the secondary terminals X, Y and Z. This setting, using intermediate terminals for the secondary windings, makes it possible to set , in a first approximation, the secondary voltages that are suitable for the present welding work. A more precise setting of the output voltage can be achieved by arranging intermediate clamps for the primary windings. The primary windings in the same phase can, as shown in the drawing, be connected in series or possibly in paraML. When the windings are connected in series, it will of course be possible to achieve a more precise setting.

I praksis vil det være hensiktsmessig å anordne en vender som gjor det mulig etter onske å koble sekundærviklingene i hver fase i serie eller parallell, slik at samme anordning etter onske kan brukes for arbeidet enten med en usmeltbar elektrode ( TIG) eller belagte elektroder på den ene side, eller med en sammenhengende avsmeltningselektrode som tilfores fra en fremmatningsinnretning (MIG-MAG) på den annen side. In practice, it would be appropriate to arrange a switch which makes it possible, as desired, to connect the secondary windings in each phase in series or parallel, so that the same device can be used, as desired, for work either with a non-fusible electrode (TIG) or coated electrodes on it one side, or with a continuous melting electrode fed from a feed device (MIG-MAG) on the other side.

I stedet for å utstyre formagnetiseringskretsen med tre viklinger 111, 121 og 131 kan denne i stedet, som en annen utforelsesform, - utgjores av en eneste vikling som loper rundt alle de tre ben 1 55 25 og 35. Anordningen i henhold til oppfinnelsen, der hver sekun-dærvikling omslutter to ben i forskjellige kjærner, har visse praktiske fordeler: Kobbermengden nedsettes, kjblingen blir bedre og viklingsarbeidet blir mindre. De samme fordeler foreligger ved en enkelt formagnetiserings - vikling rundt alle tre ben 15,25 og 35- Det er klart at den sveisetransformator som er beskrevet ovenfor i alle de nevnte utforelsesformer, har identisk utfbrelse i de tre faser for å oppnå fullstendig elektrisk og geometrisk symmetri. Vekten og volumet er nedsatt i forhold til vanlige kjente anordninger, og den kompakte utfbrelse gjor det mulig å oppnå kjoling ved naturlig konveksjon, og den nedsettelse av antallet viklinger som oppnås, har den fordel at antall klemmer nedsettes og arbeidsomkostningene ved fremstilling og montering blir mindre. Dessuten oppnås bedre magnetisk kobling, hvilket bevirker en nedsettelse av ampere-vindings-tallet i for-ma gnetiseringskretsen. Instead of equipping the premagnetization circuit with three windings 111, 121 and 131, this can instead, as another embodiment, - be made of a single winding that runs around all three legs 1 55 25 and 35. The device according to the invention, where each second winding encloses two legs in different cores, has certain practical advantages: the amount of copper is reduced, the coupling is better and the winding work is reduced. The same advantages exist with a single pre-magnetization - winding around all three legs 15, 25 and 35 - It is clear that the welding transformer described above in all the aforementioned embodiments has an identical design in the three phases to achieve complete electrical and geometric symmetry. The weight and volume are reduced compared to common known devices, and the compact design makes it possible to achieve cooling by natural convection, and the reduction in the number of windings that is achieved has the advantage that the number of clamps is reduced and the labor costs for manufacturing and assembly are reduced . In addition, better magnetic coupling is achieved, which results in a reduction of the ampere-turns number in the pre-magnetization circuit.

! i ! in

Claims

1. Welding transformer for three-phase current with an associated

likestrbm - premagnetisable reactor, where the transformer's secondary windings each enclose both a leg of a transformer core and a leg of one reactor core and are connected to a rectifier device, characterized by the welding transformer being divided into two parts, each of which has a three-leg core, and that the pre-magnetizable reactor has three cores, each with three legs, the secondary winding in each phase consisting of two coils which each simultaneously surround a leg in one of the aforementioned transformer parts and a leg in the pre-magnetizable reactor, while a pre-magnetizing winding is arranged around the third leg in each of the aforementioned reactor cores.

2. Welding transformer as specified in claim 1, characterized in that the three phases are equal and each comprises a leg in each of the transformer parts and one of the three three-leg reactor cores. in; 3.

Welding transformer as stated in claim 1, kar a-:k characterized in that the primary windings in the two transformer parts are connected in series in each phase. k.

Welding transformer as specified in claim 1, characterized in that the primary windings in the two transformer parts are connected in parallel in each phase.

5. Welding transformer as specified in claim 1, characterized in that the three primary phase windings in each transformer part have intermediate outlets so that the secondary voltage can be set.

6. Welding transformer as specified in claim 1, characterized in that the three secondary coils in each transformer part have intermediate outlets so that the secondary voltage can be set.

7" Welding transformer as specified in claim 1, characterized in that the two secondary coils in each phase are connected in series.

8. Welding transformer as specified in claim 1, characterized in that the two secondary coils in each phase are connected in parallel.

9. Welding transformer as stated in claim 1, characterized in that the pre-magnetization winding in the form of a single coil surrounds all the mentioned third legs in the reactor's respective cores.

10. Welding transformer as specified in claims 1 and 7, characterized in that the secondary coils in each phase are connected in series for welding with constant current and with a coated or non-fusible electrode.

11. Welding transformer as specified in claims 1 and 8, characterized in that the secondary coils are connected in parallel for welding with constant voltage and with continuous melting electrodes.