SE439856B - Toroidformad transformator for motstandsstumsvetsning - Google Patents

Description

auo4o94-2 lindningen. Denna förut kända transformator kan användas i båda typerna av motstândsstumsvetsmaskiner som finns, nämli- gen de som användes inne i rören och på rörens utsida, allt efter vad som erfordras för den slutliga utformningen.

Sekundärlindningen i ovannämnda transformator kan kylas antingen naturligt eller tvångsvis allt efter behov på i och för sig känt sätt.

Eftersom transformatorns sekundärlindning är enkel ligger dess effektiva motstånd inom det tillåtna området, men vid kommersiell användning erbjuder det vissa problem, som be- handlas nedan.

Genom att lindníngarna och kärnan är koncentriska och att den sekundära lindningen placeras runt primärlindningen, är primärlindningen alltid kortare än sekundärlindningen.

Det effektiva motståndet ökas därför i en svetsmaskins sekundärkrets, vilket överhettar transformatorn.

Vidare medför det koncentriska arrangemanget av lind- ningarna att sekundärvarvet befinner sig långt bort från kär- nan, vilket resulterar i kraftförluster.

Det faktum att transformatorsektionerna är anordnade på en ringformig kärna med formen av en cirkel eller polygon, förorsakar utrymmen som ej är fyllda med något aktivt material såsom koppar eller järn. Det är därför naturligt att transfor- matorns kopparfyllfaktor är mycket låg.

Problemet ligger också i, att tidigare kända trans- formatorer för användning tillsammans med svetsmaskiner, som skall opereras inne i rören som skall svetsas, kräver ett tvångskylsystem och försök att åstadkomma ett sådant har miss- lyckats. Om passager, dvs. rörledningar, för ett kylmedium skulle anordnas samtidigt som lindningarna lämnades opåverka- de, skulle transformatorns ytterdimensíoner avsevärt ökas, men dessa dimensioner begränsas av ínnerdiametern för de rör som skall svetsas. Å andra sidan kommer alla hâlrum í en lindning för åstadkommande av kylning samtidigt som lind- ningarnas dimensioner bibehâlles, att minska mängden aktivt material, dvs. koppar, och öka lindningens elektriska motstånd.

En sådan transformator blir mycket svår att montera, eftersom svårigheter tillstöter vid montering av koncentriska lindningar med stor längd på den ringformiga kärnan.

Transformatorsektionerna, utformade som sektorer anord- 8004094-2 nade periferiellt, gör att hela volymen inne i transformatorn kan upptas av elektriskt aktivt material. Genom detta känne- tecken fár transformatorn små totaldimensioner och höga elektriska parametrar, nämligen hög specifik kraft och lagt elektriskt motstånd. Kombinationen enligt uppfinningen gör det möjligt att montera transformatorn på maskinen, som arbetar på insidan av rören som skall svetsas, såväl för rör med liten diameter, ca 520 mm, som de som har medelstor diameter, upp till 900 mm.

Företrädesvis är varje varv av sekundärlindningen för- sedd med en kanal genom vilken ett kylmedium kan cirkulera, under det att transformatorn kan omfatta tvâ kontaktringar, av vilken den ena kan ha två grenrörpassager för anslutning av en tillförselledning och en utloppsledning för ett kyl- medium på ena sidan och som står i förbindelse med kanalerna i sekundärlindningarna vid den andra sidan. Den andra ringen kan då ha en ringformig kanal, som kommunicerar med kanaler- na i sekundärlindningarna så, att kylmedium tillföres till halva antalet lindningar och avdrages från den andra hälften av lindningarna.

Den samtidiga tillförseln av kylmedium till ena hal- van, t.ex. den övre delen, av sekundärlindningen och samtidig dränering av kylmediet från den andra halvan, t.ex. den undre delen, gör utformningen, produktionen och underhållet lättare.

Den ringformiga kärnan är företrädesvis sammansatt av ett flertal individuella, ringformiga spiralmetallband, som spännes radiellt av stângelement.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i an- slutning till bifogade ritningar, pà vilka fig. 1 är en sche- matisk tvärsnittsvy av en toroidformad transformator för mot- ståndsstumsvetsning i enlighet med uppfinningen, fig. P är en vy tagen längs linjen Il - ll i fig. 1 och illustrerar ett varv av sekundärlindningen i längdsnitt i transformatorn en- ligt uppfinningen, fig. 3 är en vy tagen längs linjen III - III i fig. 1 och illustrerar ett varv av primärlindningen i längdsnitt i transformatorn enligt uppfinningen, och fig. 4 är ett kylschema för transformatorn enligt uppfinningen.

För användning vid svetsmaskíner, som arbetar pà in- sidan av rören som skall svetsas, är transformatorn enligt uppfinningen vanligen monterad pá en centralt anordnad, rör- voor Qïëïitï” “ 8004094-'2 4 formig bärstång 1, se fig. 1, som uppbär svetsmaskinen. Uppfin- ningen kommer nu att beskrivas i anslutning till detta speci- fika exempel.

En toroidformad transformator för motstàndsstumsvets- ning omfattar en ringformig kärna 2, omgiven av transforma- torsektíoner 3, var och en med en primärlindning 4 och en kyld sekundärlindning 5, anslutna till kontaktskor som beskri- ves närmare nedan.

I enlighet med uppfinningen är varven 4' och 5' i pri- mär- och sekundärlindningarna 4 respektive 5 utformade som sektorer i transformatorns tvärsnittsplan. Varven 4' och 5' är anordnade periferiellt, så att varven 4' på sekundärlindningen 4 med sina laterala sidor befinner sig nära de laterala sidor- na på varje varv 5' av sekundärlindningen 5. Varvet på varje lindning 4 och 5 har en öppning. Anordnade periferiellt kom- mer därför varven 4' och 5' med sina öppningar att bilda ett ringformigt utrymme. Genom det ringformiga utrymmet sträcker sig den ringformiga kärnan 2, som består av två halvor i kon- takt utmed en diametral stumfog betecknad med 6.

Kärnan 2 är spirallindad från ett band av kallvalsat .@1ekÜP0Stål- För att erhålla en kärna 2 med erforderlig kvalitet lindas den från ett band med 410 mm bredd, medan för att erhålla en kärna 2 med erforderlig bredd, den är samman- satt av ett flertal individuella ringformiga spiralkärnor 2', se fig. 2, som åtdrages genom stångelement 7, se fig. fi och 2, anordnade i en rad relativt transformatoraxeln. fipiralkärnorna' 2' sättes samman till en kärna 2 genom en gemensam mantel 8. Öppningarna i varven 4' och 5' är sådana, att varje radiellt utsträckt varv har två delar, av vilka den som be- finner sig närmast transformatoraxeln är längre än den som befinner sig närmast periferin. Därigenom kommer det geometris- ka centret 01 för varven att vara förskjutet i förhållande till det geometriska centret 02, se fig. 5, för kärnan 2 i tvär- snittsplanet genom det senare. Detta resulterar i att det geometriska centret 02 för kärnan 2, i dettas tvärsnittsplan, alltid befinner sig längre från transformatoraxeln än det geometriska centret 01 för varje varv.

Varje transformatorsektion 5, se fig. 1, består av ett varv 5' av sekundärlindningen 5 och varven 4' för primär- lindningen 4 med sina laterala sidor nära de laterala sidorna 8004094-2 5 för varje varv 5'. Varven 4' pà primärlindningen 4 är styvt förbundna i serie med överföringar 9 som sträcker sig över varvet 5' på sekundärlindningen 5.

Alla varv är isolerade från varandra genom isolering 10, under det att varje transformatorsektion är förseglad med en epoxiförening.

Början av primärlindningen 4 i varje sektion 5 är seriekopplad till slutet på lindningen 4 i intilliggande sek- tion genom en överföring 11, se fig. 1.

Periferiellt anordnade transformatorsektioner omges av ett hölje 12. Änduttag 13 pà varven 4' på primärlindningen 4 är an- slutna till en kraftkälla, se fig. 1 och 5.

För att mata en svetsström från transformatorn till svetszonen, är anordnade kontaktskor 14 och 15 vid slutet av varje sekundärlindning 5', se fig. 2, vilka i sin tur står i kontakt med kontaktringar 16 och 17, som är gemensamma för hela uppsättningen sekundärlindningar 5'. I förbindelse med kontaktringarna 16 od117 står flexibla stänger, som är för- bundna med kontaktskorna, icke visade, på svetsmaskinen.

Varje varv 5' på sekundärlindníngen 5 har en longitu- dinell, i förhållande till transformatoraxeln, passage 18 för ett kylmedium, t.ex. vatten, som cirkulerar därigenom.

En av kontaktringarna, i detta fall ínnerringen 16, har två grenrörskanaler för anslutning till en tillförselled- ning och en utloppsledning för ett kylmedium vid den ena si- dan och står i förbindelse med kanaler 18 i sekundñrlindningar- nu 5. Såsom framgår av fig. E tillförs kylvatten genom en till- förselledning, icke visad, och en inloppsöppning 19 till ett halvcirkelformigt spår 20, som är utskuret i bärstàngcns 1 yta. Från det halvcirkulära spåret 20 och genom radiella häl 21 i den inre kontaktringen 16 och öppningar 22 i kontakt- skon 14 strömmar vattnet till respektive kanal 18 i varvet 5' på sekundärlindningen 5, dvs. vatten tillföres till halva antalet varv 5' för sekundärlindningarna 5, se fig. 4.

Den andra kontaktringen, dvs. den yttre ringen 17 i detta fall, se fig. 2, har en ringformig kanal 25 som kommuni- cerar med kanalen 18 i varven 5' pà sekundärlíndningen 5. Vatt- net strömmar när det lämnar kanalen 18 i varvet 5' på sekun- därlindningen 5 genom öppningar 24 i kontaktskon 15 till den 80Û4094“2 ringïormíga kanalen 25 och har nu nått öppningarna 24 i kon- taktskon 15 på den andra halvan av antalet transformatorsek- tioner 5, se fig. 4, varvid vattnet strömmar in i respektive kanal 18 i varvet 5' på sekundärlindningen 5 i dessa transfor- matorsektioner 5. Genom öppníngarna 22 i kontaktskon 14 och genom de radiella hålen 21 strömmar vattnet till ett halvcir- kelformigt spår 25 och vidare för utmatning genom en utloppe- öppning 26, som kommunicerar med en utloppsledning, som ej visas närmare.

Såsom framgår av ovanstående och som kan utläsas av ritningarna, är grenrörskanalen, som är avsedd för anslutning till en tillförselledning, sammansatt av inloppsöppníngen 19, det halvcírkelformiga spåret 20 och radiella hål 21, under det att grenrörskanalen för anslutning till en utmatningsled- ning är sammansatt av de radiella hålen 21, det halvcirkel- formiga spåret 25 och utloppsöppningen 26. Sålunda tillföres kylvattnet in i kanalen 18 på varvet 5' och matas ut genom en och samma kontaktring 16.

Claims (3)

8004094-2 ? Eatentkrav

1. Toroidformad transformator för motståndsstumsvetsning, om- fattande en rinqformig kärna (2) omgiven av transformatorsek- tioner, vardera med en primärlindning (4) och kyld sekundär- lindning (5), försedda med kontaktskor (14,15), k ä n n e - t e c k n a d av att lindningsvarven (4',5') i både primär- och sekundärlindningarna (4,5) är utformade som sektorer i transformatorns tvärsnittsplan, att varven (4') i primärlind- ningen (4) med sina laterala sidor befinner sig nära de latera- la sidorna på varje varv (5') i sekundärlindningen (5), att lindningsvarven har öppningar som bildar en del av ett ring- formigt utrymme genom vilket den ringformiga kärnan (2) sträc- ker sig, och att för varje lindningssektor det geometriska centret för lindningen är förskjutet från det geometriska cent- ret för den i lindningen befintliga delen av den ringformiga kärnan (2) sett i en tvärsektion så, att det geometriska cent- ret för den ringformiga kärnan (2) befinner sig längre bort från transformatoraxeln för att utjämna strömtätheten per lind- ning.

2. Toroidformad transformator enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a d av att varje varv (5') i sekundärlindningen (5) har en kanal (18) avsedd för kylmedelscirkulation, och att nämnda transformator också innefattar två kontaktringar (16,17), av vilka den ena (16) har tvâ grenrörskanaler för anslutning av en tillförselledning och en utmatningsledninn för ett kylmedium vid sin ena sida och som står i förbindelse med kanalerna (18) i sekundärlindningarna (5) vid den andra sidan, under det att den andra ringen (17) har en ringformig kanal (23), som kommu- nicerar med passagerna (18) i sekundärlindningarna, för att tillföra kylmediet till halva antalet lindningar och för ut- matning av detsamma från den andra hälften av lindningarna.

3. Toroidformad transformator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a d av att den rinqformiga kärnan (2) är sammansatt av ett flertal individuella, ringformiqa spiralmetallband, ra- diellt åtdragna av stângelement (7). TÛÛR Qfilfílfïï