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Mit Selbsterregung versehene Dynamo für elektrische Lichtbogenschweissung.
Für die Zwecke der elektrischen Lichtbogen-Schweissung, wurden lusher, sei es von einem Fremdnetz, sei es von einer Erregermaschine fremderregle Dynamomaschinen verwendet, bei denen durch geeignete Vorkehrungen Strom und Spannung entweder konstant erhalten oder in bestimmte Unabh$ngigkeit voneinander gebracht wurden. Derartige Maschinen machen die Sehweissaniage verhältnismässig kompliziert, schwer und teuer.
Eine Nebenschlussmaschine ohne Hilfsmittel kann niemals zum Schweissen benutzt werden. weil beim Kurzschluss der Maschine, wie er beim Zünden des Lichtbogens oft auftritt, gleichzeitig die Nebenschlusswicklung kurzgeschlossen das Magnethfeld zerrüttel und die Maschine sofort strom-und spannungslos wird.
Eine vom Hauptstrom durchflossene Kompoundwicklung, wie auch hereits bei clcktrischen Maschinen bekannt ist. konnte das Zerrütten des Feldes verhindern, so dass die Maschine auch bei Kurzschluss und starker Überlast Strom und Spannung abgibt. Die Erfahrung hat aber
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folgenden Gründen :
Zu einer guten Schweissung gehört eine angepasste Belastungscharakteristik des Stromlieferers, bei der sich in geeigneter Weise Strom und Spannung regulieren können. Diese Charakteristik (Fig. 1) ist um so günstiger, je steiler sie in der Schweisszone - und zwar etwa zwischen 20 bis 30 Volt---ansteigt, d. h. je kleiner die Stromänderung bein Entfernen der Elektrode vom Werkstück ist.
Nun ist die Belastungscharakteristik einer eigenerregten Dynamomaschine direkt abhängig von der magnetischen Charakteristik bzw. Leerlaufeharakteristik wie sie in Fig. 2 bzw. 3 dargestellt ist. Letztere ist aber von der Sättigung in magnetischen Kreisen abhängig. Bei der Kompoundmaschine ist nun dieser magnetische Kreis zur Erzeugung der Leerlaufspannung durch die Nebenschlusswicklung schon ziemlich gesättigt. Bei der Belastung tritt dann durch die überkompoundierende Wirkung der vom Hauptstrom durehflossenen Spulen eine noch stärkere Sättigung ein. Die Hauptstromwicklung verstärkt nämlich den Magnetismus noch mehr und zwar wie bemerkt, in demselben magnetischen Kreise, weil Hauptstrom und Nebenschlusswick- lung auf denselben Magnetkern aufgewickelt sind.
Hiedurch wird nun, weil die Leerlaufsättigung schon in der Nähe des Knickes liegt, eine fast geradlinig verlaufende Magnetisierungskurve und damit eine ebensolche Belastungskurve erzeugt, die für das Schweissen ungünstig ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist nun eine Schweissdynamo, die es ermöglicht, eine Neben- schlussmaschine, d. h. eine eigenerregte Maschine zu verwenden, durch die alle genannten Schwierigkeiten in Wegfall kommen. Bei der gemäss der Erfindung zur Verwendung gelangen- den Nebenschlussmaschine wird durch die Anordnung getrennter Maguetsysteme in dem ausser dem von dem Nebenschlussstrom erzeugten Hauptfelde ein zweites vom Hauptstrom erregtes Magnetsystem zur Wirkung gebracht, dessen vom Hauptstrom erzeugte Kraftlinien nunmehr durch einen neuen Eisenquerschnitt gehen, welcher von Anfang an magnetisiert ist.
Die Folge davon ist, dass die Sättigung, also der Knick der Magnetisierungskurve des zusammengesetzten Gesamtfeldes zum Ende dieser Kurve hin verlegt wird. Der Anstieg bis
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zum Knick wird also länger, wodurch die Maschine bis zum Knick, d. h. zu dieser Grenze der magnetischen Sättigung, eine höhere Belastung erträgt. Hiedurch wird die Kurvenform der Belastungscharakteristik vornehmlich im unteren Teil bei etwa 20 bis 30 Volt günstig beeinflusst.
Durch geeignete Wahl der Sättigungsgrade des Hilfspols-jedes Hauptpolsystemsist es leichter möglich, eine steilabfallenrle Charakteristik dieser Maschine zu erzielen, die eine für das Schweissen günstige Form hat.'
Da nun bei Belastung die Spannung an einem räumlich andern Teil induziert wird, d. Ih eine Feldverschiebung eintritt, müssen auch die Hilfspole oder Hilfsmagnete in ihrer relativen Lage zu den Bürsten der Maschine verändert werden, welches in der gezeichneten Ausführungsform der Anmeldung z. B. durch bewegliche Lagerung der Hilfspole oder Hilfsmagnete geschieht und durch die bogenförmige Bahn der Hilfsmagnete angedeutet ist. Ein Zusammenfallen der Achsen der genannten Magnetsysteme tritt nicht ein.
Die Zeichnung veranschaulicht zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Nebenschlussmaschine, bei der beispielsweise ein einziger Magnetkern dem induzierenden Teil der Maschine genähert oder von ihm entfernt werden kann und Fig. 5 eine Nebenschlussmaschine, bei der die den Hilfsmagneten durchfliessende Stromstärke regelbar ist.
In der Ausführungsform der Fig. 4 steht das die Eisenelektrode bildende Werkstück 1 durch die Leitung 2 mit der einen Bürste 3 einer Nebenschlussmaschine 4 in Verbindung, deren Nehenschlusswicklung durch die Spule 5 angedeutet ist, während der die andere Elektrode bildende Schweissstab 6 durch die Leitung 7 nicht unmittelbar mit der andern Bürste 8, sondern erst mittelbar unter Zwischenschaltung einer Spule 9, eines Hilfsmagneten 10 verbun- den ist. Der Kern dieses Hilfsmagneten ist beweglich angeordnet und sitzt zu diesem Zweck an einem doppelarmigen Hebel 11, dessen Schwingbewegung durch die Stellschrauben 1 L8 und J begrenzt wird.
Die Ausführungsform der Fig. 5 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 4 nur dadurch, dass der Schweissstab 6 mit der Bürste 8 ebenso durch die Leitung 7 in unmittelbarer Verbindung steht, wie das Werkstück 1 durch die Leitung 2 mit der Bürste 3. Dafür ist aber in die Leitung 7 ein Schalter j ! 4 eigeschaltet, der es ermöglicht, einen Teil des Schweiss- stromes durch die Leitungen 15 und 16 abzuzweigen und ihn der Wicklung S des Hilfsmagneten 10 zuzuführen.
Die Wirkungsweise der beiden Vorrichtungen ist folgende :
Würde bei einer normalen Nebenschlussmaschine der äussere Stromkreis, wie dieses beim Lichtbogenschweissen oft eintritt, kurzgeschlossen, so würde das Magnetfeld derart zerrüttet, dass die zum Lichtbogenzünden erforderliche Energiemenge fehlt. Dem wirkt der Hilfsmagnet 10 der Fig. 4 und 5 entgegen, der auch bei einem Kurzschluss, da dessen magnetischer Strom erhalten bleibt, je nach der eingestellten Stärke eine bestimmte Energiemenge erzeugt. Auf diese Weise wird es möglich, auch beim Lichtbogenzünden die erforderliche Energiemenge einzustellen. Wird dann der Lichtbogen gezogen, so vergrössert sich der Widerstand im äusseren Stromkreis und dementsprechend tritt dann wieder das Nebenschlussfeld in Wirkung.
Selbstverständlich könnte die Wirkung des Hilfspoles 9 durch eine stärkere Jochmagnetisiernng des Nebenschlussfeldcs 5 reguliert werden.