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Vorrichtung zum Schweissen mit Wechselstrom
Beim Lichtbogenschweissen hängen die Qualität und das Aussehen der Schweissnaht, abgesehen von den verwendeten Elektroden, von der elektrischen Stabilität des Bogens ab. Diese Bogenstabilität ist eng mit der Form der statischen Charakteristik des Schweissapparates sowie mit der Form des von ihm abgege- benen Stromes verbunden.
Bei bekannten Schweissapparaten mit fallender Spannungs-Strom-Charakteristik. welche zum Hand- schweissen dienen, bewirken die vom Schweisser herrührenden Veränderungen der Bogenlänge Spannungs- änderungen im Bogen, welche je nach der Form der statischen Charakteristik mehr oder weniger starke
Veränderungen des Stromes hervorrufen. Diese Stromänderungen wirken sofort auf das Aussehen der
Schweissnaht. Je grösser diese Veränderungen sind, umsomehr Unregelmässigkeiten weist die Schweissnaht auf, denn die Abschmelzgeschwindigkeit der Elektrode ist proportional dem Schweissstrom. Die vorlie- gende Erfindung bezweckt, diesen Nachteilen abzuhelfen, indem der Schweissstrom so viel wie möglich unabhängig von den Bewegungen des Schweissers gemacht wird.
Die Stabilität eines Gleichstrombogens ist leicht zu erreichen ; beim Wechselstrombogen bildet jedoch der Durchgang des Stromes durch den Nullpunkt eine Schwierigkeit für das Stabilisieren. Bei jedem Durchgang durch den Nullpunkt löscht der Bogen aus ; anschliessend wird er wieder dank einer momentanen Überspannung und einer gewissen thermischen Trägheit gezündet. Daraus ergibt sich, dass die Stabilität des Bogens davon abhängt, wie schnell der Strom durch den Nullpunkt geht.
Erfindungsgemäss soll diese Geschwindigkeit erhöht werden, ohne dass man hiezu Frequenzen benötigt. welche höher als die üblichen in der Industrie gebrauchten Frequenzen sind. jedoch indem man dem Schweissstrom im Nullpunkt eine grössere Neigung als diejenige der Sinuswelle in diesem Punkt erteilt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schweissen mit Wechselstrom, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zwei identische Einheiten aufweist, welche voneinander magnetisch unabhängig sind und deren jede drei Magnetkerne enthält, wovon einer einem Transformator zum Senken der Spannung, ein weiterer einer Induktanz mit sättigbarem Kern und der dritte einer Sperrinduktanz zugehören, wobei die Primärwicklungen der beiden Transformatoren hintereinander geschaltet sind, ferner dass in jeder der beiden Einheiten der Transformator mit der Induktanz mit sättigbarem Kern derart kombiniert ist, dass die Sekundärwicklung des Transformators gleichzeitig als Arbeitswicklung der Induktanz dient, dass in jeder dieser Einheiten die beiden genannten Induktanzen miteinander derart kombiniert sind,
dass die Vormagnetisationswicklung der Induktanz mit sättigbarem Kern gleichzeitig als Wicklung der zweiten Induktanz dient und somit auch als Element zur mindestens teilweisen Sperrung der ersten Harmonischen des Arbeitsstromes wirkt, dass die beiden Induktanzen einer jeden Einheit zusammen einen magnetischen Verstärker bilden, und dass eine der genannten drei Wicklungen einer Einheit mit der analogen Wicklung der andern Einheit in Opposition steht, um zu verhindern, dass irgendeine Spannung der Grundfrequenz in denVormagnetisationskreis induziert wird und dass die Vormagnetisierung jeder Einheit nur auf die eine Hälfte der Wechselspannung wirkt.
Die beiliegende Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung.
Fig. l zeigt ein elektrisches Schaltschema. Fig. 2 zeigt den Abfall der Spannungs-Strom-Charakteristik (eine sehr kleineStromänderung AI bewirkt eine sehr grosseSpannungsänderung AV). Fig. 3 zeigt den
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mit der in Fig. l schematisch dargestellten Vorrichtung erhaltenen Wechselstrom.
Die in Fig. l dargestellte Vorrichtung besteht aus zwei Einheiten I und II, welche identisch und ma- gnetisch voneinander unabhängig sind. Jede Einheit besitzt drei Magnetkerne 1, 2 und 3 (I) bzw. la, 2a und 3a (I !). DiedreiMagnetkerne jeder Einheit gehören zu einem Transformator zum Senken der Spannung. i von welchem die Primärwicklungen 4 bzw. 4a dargestellt sind, die je von einer Hälfte der totalen Netzspan- nung gespeist werden bzw. zu einer Induktanz mit sättigbarem Kern bzw. zu einer Sperrinduktanz.
Der Transformator ist mit der Induktanz mit sättigbarem Kern 2 (bzw. 2a) derart kombiniert, dass die
Sekundärwicklung 5 (bzw. 5a) auf die beiden Kerne 1 und 2 (bzw. la und 2a) gewickelt ist. Diese Sekun- därwicklung bildet somit auch die Arbeitswicklung der Induktanz mit sättigbarem Kern.
Die beiden Induktanzen sind ebenfalls miteinander kombiniert, u. zw. so, dass die Vormagnetisations- wicklung 6 (bzw. 6a) der Induktanz mit sättigbarem Kern auf die beiden Kerne 2 und 3 (bzw. 2a und 3a) gewickelt ist und somit auch die Wicklung einer Induktanz mit nicht sättigbarem Kern 3 (bzw. 3a) bildet.
Der Kern 3 (3a) ist wegen dem Luftspalt 7 (7a) nicht sättigbar.
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Gleichrichterbrücke 8 mit Gleichstrom gespeist. Die Gleichrichterbrücke 8 wird von einem einstellbaren
Autotransformator 9 gespeist und die beiden Wicklungen 6 und 6a stehen zueinander in Opposition.
Aus dem Gesagten ist ersichtlich, dass die Sekundärwicklung einer Einheit zwei Magnetkerne 1 und 2 (la und 2a) umfasst und dass der Kern 1 (la) den Magnetkreis eines einfachen Transformators bildet. wel- cher dazu dient, die Hälfte der Netzspannung auf die Hälfte der Sekundärspannung zum Schweissen herab- zusetzen, wobei die gesamte Schweissspannung nur so hoch sein soll, dass sie ungefährlich ist.
Der Magnetkreis 2 (2a) dient zurVormagnetisation. Dank dem Steuerkreis 6 (6a) zumVormagnetisie- ren mit Gleichstrom kann man die Impedanz des Sekundärkreises 5 (5a) verändern und damit den Schweiss- strom auf den gewünschten Wert begrenzen.
Der Kern 3 (3a) hat dieAufgabe, die Impedanz des Gesamtkreises 6 (6a) zu erhöhen und darin minde- stens teilweise denDurchgang der erstenHarmonischen (lOOHz) des Arbeitsstromes, welcher durch den
Kreis 5 (5a) fliesst, zu sperren. Durch diesen Kunstgriff erteilt man dem Schweissstrom eine Form, welche eine gutestabilität desBogens gewährleistet. Die zweiVormagnetisationswicklungen sind in Serie, jedoch in Opposition, geschaltet, so dass keine Spannung, welche der Grundfrequenz der Speisespannung entspricht, in diesen Kreis induziert wird und die Kerne 2 und 2a entgegengesetzt vormagnetisiert werden. Dies erklärt, warum zwei identische Einheiten I und II vorhanden sein müssen. Die Vormagnetisation jeder Einheit betrifft nur eine Richtung einer Wechselspannung.
Bei abgeänderten Ausführungsformen können zwei andere analoge Wicklungen in Opposition geschaltet sein, um den gleichen Zweck zu erreichen.
Man sieht, dass die zwei Induktanzen mit sättigbarem Kern 2 (2a) und mit nicht sättigbarem Kern 3 (3a) jeder Einheit zusammen einen magnetischen Verstärker bilden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Magnetkerne 1 (la) des Transformators und der Induktanz mit sättigbarem Kern 2 (2a) vorzugsweise identisch ausgebildet.
Durch Einstellen des Abgriffes am Transformator 9 kann man den Schweissstrom von Null bis zu seinem Maximalwert, für welchen die Vorrichtung vorgesehen ist, verändern.
Der Luftspalt7 (7a) der Sperrinduktanz ist vorzugsweise einstellbar ausgebildet, damit man die Steigung der Stromkurve beim Durchgang durch den Nullpunkt (Fig. 3) verändern kann.
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