DE1106011B

DE1106011B - Device for welding, in particular for arc welding

Info

Publication number: DE1106011B
Application number: DEL26523A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Kless
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-12-27
Filing date: 1956-12-27
Publication date: 1961-05-04

Description

Einrichtung zum Schweißen, insbesondere zum Lichtbogenschweißen Zum Lichtbogenschweißen mit Gleichstrom werden vielfach Schweißgleichrichter verwendet. Diese Gleichstromquellen müssen besondere Merkmale aufweisen, um sie für das Lichtbogenschweißen geeignet zu machen. Diese Merkmale sind eine fallende Stromspannungskennlinie, eine Einstellmöglichkeit der Schweißstromstärke und eine galvanische Trennung der Schweißstelle vom Versorgungsnetz. Im allgemeinen wird die fallende Stromspannungskennlinie mit Hilfe einer großen inneren Impedanz der Gleichstromquelle erzielt. Die Möglichkeit, diese Impedanz zu verändern, bringt die Einstellbarkeit des Schweißstromes mit sich. Die galvanische Trennung der Schweißstelle vom Versorgungsnetz erfolgt mit Hilfe eines Transformators, der auch die Leerlaufspannung dem für das Schweißen erforderlichen Wert anpaßt.Device for welding, in particular for arc welding Direct current arc welding is widely used in welding rectifiers. These direct current sources must have special characteristics in order to use them for arc welding to make suitable. These characteristics are a falling voltage characteristic, a Adjustment of the welding current and galvanic separation of the welding point from the supply network. In general, the falling voltage characteristic becomes with Achieved with the help of a large internal impedance of the direct current source. The possibility, Changing this impedance makes it possible to adjust the welding current. The galvanic separation of the welding point from the supply network takes place with the help a transformer that also provides the no-load voltage required for welding Adjusts value.

Schweißgleichrichter, deren Impedanz durch einen mechanischen Eingriff geändert wird, sind entweder mit einem raumsymmetrischen Drehstromtransformator ausgerüstet, der magnetische Streuwege besitzt und deren magnetischer Leitwert veränderbar ist, oder mit einem Drehstromtransformator mit vor- oder nachgeschalteten Drosseln, deren Impedanz sich durch Änderung des Luftspaltes auf den gewünschten Wert einstellen läßt. Die Schweißeigenschaften dieser Geräte sind im allgemeinen gut, da sowohl die statische als auch die dynamische Kennlinie für das Schweißen günstig ist. Ein Nachteil ist der erforderliche sehr stabile mechanische Aufbau dieser Geräte, um die in den Streuwegen des Transformators oder der Drosseln auftretenden Kräfte aufzunehmen. Durch diesen Aufwand erstellt sich die Anlage sehr teuer.Welding rectifier, the impedance of which by mechanical intervention is changed, are either with a symmetrical three-phase transformer equipped, which has magnetic scattering paths and whose magnetic conductance can be changed or with a three-phase transformer with upstream or downstream reactors, whose impedance can be adjusted to the desired value by changing the air gap leaves. The welding properties of these devices are generally good as both the static as well as the dynamic characteristic is favorable for welding. A The disadvantage is the very stable mechanical structure required for these devices absorb the forces occurring in the stray paths of the transformer or the chokes. Due to this effort, the system is very expensive.

Schweißgleichrichter, deren Impedanz durch einen elektrischen Eingriff geändert wird, besitzen einen Drehstromtransformator mit vor- oder nachgeschalteten gleichstromvormagnetisierten Drosseln, deren Impedanz sich durch Ändern der Vormagnetisierung auf den gewünschten Wert einstellen läßt. Die Schweißeigenschaften dieser Geräte sind nicht befriedigend, da lediglich die statische Kennlinie für das Schweißen sich günstig auswirkt. Die dynamische Kennlinie dagegen ist ungünstig, da der Stoßkurzschlußstrom dieser Systeme wesentlich größer als der Dauerkurzschlußstrom ist. Hierdurch wird beispielsweise ein automatisches Schweißen von Blankdraht ohne zusätzliche Hilfsmittel nahezu unmöglich. Ein weiterer Nachteil sind die sehr umfangreichen Steuerdrosseln, deren Gewicht zumeist größer als das des Drehstromtransformators ist.Welding rectifiers whose impedance is caused by electrical interference is changed, have a three-phase transformer with upstream or downstream DC biased chokes, the impedance of which changes by changing the bias can be set to the desired value. The welding properties of these devices are not satisfactory, as only the static characteristic for welding has a beneficial effect. The dynamic characteristic, on the other hand, is unfavorable because of the surge short-circuit current of these systems is much greater than the sustained short-circuit current. This will for example, automatic welding of bare wire without additional tools almost impossible. Another disadvantage are the very extensive control throttles, whose weight is usually greater than that of the three-phase transformer.

Bei Transformatoren mit gleichstromvormagnetisierten Drosseln wird die in der Gleichstromwicklung auftretende Oberwelle zweifacher Grundfrequenz ausgenutzt. Die vormagnetisierte Drossel hat zwei magnetisch voneinander unabhängige Kerne, die von einer gemeinsamen Gleichstromwicklung vormagnetisiert werden, während die auf jedem Teilkern liegenden Wechselstromwicklungen mit entgegengesetztem Wickelsinn in Reihe geschaltet sind. Da das Wechselfeld nur jeweils in dem Teilkern aufgebaut wird, in dem die -Richtung der magnetisierenden Stromhalbwelle die vorsättigenden Gleichstrom-Amperewindungen aufheben kann, führt jeder Kern im wesentlichen nur eine Flußhalbwelle und bildet eine Gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) aus. Aus den Teilspannungen beider Kerne setzt sich die Sinuskurve der resultierenden Gegen-EMK zusammen, während durch die Vertauschung des Wickelsinnes in der Gleichstromwicklung eine Wechselspannung mit doppelter Frequenz und gleichem Effektivwert auftritt. Da die vormagnetisierte Drossel einphasig ist, erhält man in der Gleichstromwicklung eine unerwünschte Oberwelle, Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, die unerwünschte Oberwelle gleichzurichten.In transformers with direct current biased chokes the double fundamental frequency harmonic occurring in the direct current winding is exploited. The pre-magnetized choke has two magnetically independent cores, which are premagnetized by a common DC winding, while the Alternating current windings with opposite winding directions on each partial core are connected in series. Since the alternating field is only built up in the partial core in which the direction of the magnetizing current half-wave is the presaturation DC ampere-turns, each core essentially only performs a flux half-wave and forms a back electromotive force (back EMF). The sine curve of the resulting one is made up of the partial voltages of both cores Back-EMF together, while by reversing the winding directions in the DC winding an alternating voltage occurs with twice the frequency and the same effective value. Since the premagnetized choke is single-phase, one gets in the DC winding an undesirable harmonic, the object of the invention is to rectify the unwanted harmonic.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schweißen, insbesondere zum Lichtbogenschweißen, mit mindestens zwei in bezug auf die primären Wechselstromwicklungen verschiedensinnig gewickelten Gleichstromvormagnetisierungswicklungen und mit den magnetischen Flüssen gekoppelter Sekundärwicklung, und sie besteht darin, daß der so erhaltene Strom doppelter Frequenz, gleichgerichtet, direkt als Schweißstrom dient.The invention relates to a device for welding, in particular for arc welding, with at least two with respect to the primary AC windings differently wound direct current bias windings and with the magnetic fluxes coupled secondary winding, and it consists in that the Double frequency current obtained in this way, rectified, directly as welding current serves.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Fig.1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung mit dreiphasigem Frequenzwandler in Dreieckschaltung. Fig.2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung mit dreiphasigem Frequenzwandler in Sternschaltung. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.1 shows the arrangement according to the invention with a three-phase frequency converter in delta connection. 2 shows the arrangement according to the invention with three-phase Frequency converter in star connection. Corresponding parts are shown in the figures provided with the same reference numerals.

Die Drosselsätze sind mit I, II, III bezeichnet. Die zugehörigen Primärwicklungen sind mit P l, PI', P2, P2', P3, P3', die Gleichstromwicklungen mit Gl, G1', G2, G2', G3, G3' und die Arbeitswicklungen mit A 1; A 1', A2, A2 ', A3, A3'sowie die zugehörigen Kerne mit K1, K1', K2, KZ', K3, K3' bezeichnet. Jede Wicklung trägt zur Kennzeichnung ihres Wickelsinnes die Buchstaben Y bzw. L. Sowohl in Fig. 1 als auch in rig. 2 sind die sekundären Arbeitswicklungen A 1, A 1', A 2, A 2', A 3, A 3', deren Klemmen mit U, V und W bezeichnet sind, in Dreieck geschaltet. Dagegen unterscheidet sich die Schaltung der Primärwicklungen insofern, als in Fig. 1 die Primär,@"icklungen P1, P1', P2, P2', P3, P3', in Dreieckschaltung mit ihren Klemmen R, S und T an das Drehstromnetz gelegt sind, während sie in Fig. 2 in Sternschaltung gelegt sind, wobei die Wicklungen mit ihren einen Endkleiriineii R, Sund T an die gleichbenannten Phasenleitungen des Drehstromnetzes angeschlossen sind, während die anderen Endklemmen X, Z und Y im Sternpunkt 0 zusammengefaßt sind. Die Gleichstromwicklungen G1, G1', G2, G2', G3, G3', sind nach Art einer offenen Dreieckwicklung geschaltet, so daß die Summenspannung der zweiten Harmonischen in den Gleichstromwicklungen gleich Null wird. An den Sekundärklemmen U, V und W ist der Gleichrichtersatz G 1 angeschlossen, an dessen Endklemmen Plus und Minus der Schweißstrom abgenommen wird.The throttle sets are labeled I, II, III. The associated primary windings are marked with P l, PI ', P2, P2', P3, P3 ', the direct current windings with Gl, G1', G2, G2 ', G3, G3' and the working windings with A 1; A 1 ', A2, A2', A3, A3 'as well as the associated cores with K1, K1', K2, KZ ', K3, K3' . Each winding bears the letters Y and L to identify its winding direction. Both in FIG. 1 and in rig. 2, the secondary working windings A 1, A 1 ', A 2, A 2', A 3, A 3 ', the terminals of which are labeled U, V and W , are connected in delta. On the other hand, the circuit of the primary windings differs insofar as in Fig. 1 the primary windings P1, P1 ', P2, P2', P3, P3 'are connected in a delta connection with their terminals R, S and T to the three-phase network , while they are placed in a star connection in Fig. 2, the windings with their one Endkleiriineii R, Sund T are connected to the phase lines of the three-phase network with the same name, while the other end terminals X, Z and Y are combined at the star point 0. The direct current windings G1 , G1 ', G2, G2', G3, G3 'are connected in the manner of an open delta winding, so that the total voltage of the second harmonic in the direct current windings is 0. The rectifier set G 1 is connected to the secondary terminals U, V and W. , at the end terminals plus and minus the welding current is taken.

Die Phasenwinkel der Primärspannungen sind 0°, 120° und 240°, diejenigen der entsprechenden zweiten Spannungsoberwellen sind doppelt so groß; also 0°, 240°, -180° oder 0°, 240°, 120°. Es bildet also auch die zweite Harmonische ein symmetrisches Drehstronisystem aus. Durch die hohe innere Impedanz, die durch die Gleichstromerregung auf einfache Weise geändert werden kann, ist der Frequenzwandler in Verbindung mit einem Gleichrichtersatz für Schweißzwecke besonders geeignet. Der konstruktive Aufbau des Schweißgleichrichters ist durch die Anwendung eines Frequenzwandlers wesentlich vereinfacht worden, da keine mechanischen Kräfte mehr auftreten. Auch ist der Aufwand wesentlich geringer als bei den bekannten Schweißgleichrichtern mit Transformator und gleichstromvormagnetisierten Drosseln.The phase angles of the primary voltages are 0 °, 120 ° and 240 °, those the corresponding second voltage harmonics are twice as large; so 0 °, 240 °, -180 ° or 0 °, 240 °, 120 °. So the second harmonic also forms a symmetrical one Rotary control system off. Due to the high internal impedance caused by the DC excitation can be changed easily, the frequency converter is in conjunction with a set of rectifiers particularly suitable for welding purposes. The constructive structure of the welding rectifier is essential through the use of a frequency converter has been simplified, since mechanical forces no longer occur. Also is the effort much less than with the known welding rectifiers with transformers and direct current biased chokes.

Die erfindungsgemäße Anordnung beschränkt sich nicht nur auf Schweißgleichrichter, sondern kann auch für Gleichstromquellen, die eine dem Verwendungszweck angepaßte Stromspannungskennlinie haben müssen, beispielsweise Batterieladegeräte, Galvanikgleichrichter od. dgl., verwendet werden.The arrangement according to the invention is not limited to welding rectifiers, but can also be used for direct current sources which have a specific purpose Must have voltage characteristics, for example battery chargers, galvanic rectifiers or the like., can be used.

Claims

Claim: Device for welding, in particular for arc welding, with at least two direct current bias windings wound in different directions with respect to the primary alternating current windings and secondary winding coupled to the magnetic fluxes, characterized; that the double frequency current obtained in this way, rectified, is used directly as a welding current. Documents considered: German Patent Specifications No. 457 614,652 266,729 7 68; Elektrotechnische Zeitschrift, April 1950, issue 8j9, pp. 185 to 188.