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Rotierender Gleichstrom-Lichtbogenschweissumforme r
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schmelzmenge nach der Lichtbogenspannung als Führungsgrösse (#U-Regelung) angewendet, sondern ein ! Stromdifferenzregelung (AI-Regelung) unmittelbar durch die Schweissstromquelle ausgeführt. Hiezu um für die Erzeugung eines stabil brennenden Lichtbogens ist die Abstimmung des dynamischen und statische ! Verhaltens der Schweissstromquelle auf die Art der Werkstoffübertragung der jeweiligen Schweissverfahrer erforderlich. Es kann zwischen einer Werkstoffübertragung unter Kurzschlussbildung und einer kurzschlussfreien unterschieden werden. Die Werkstoffübertragung unter Kutzschlussblldung ist gekennziechnet durch ständiges Ändern der Momentanwerte des Schweissstromes und der Schweissspannung.
Diese Art stellt be-
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diesen Stromquellen wird ein hartes dynamisches Verhalten verlangt. Ein Mass hiefür ist dieStroman- stiegsgeschwindigkeit des Schweissstromes während derüberbrückung derbogenstrecke durch den schmelzflüssigen Werkstoff.
Es sind Schweissumformer bekannt, bei denen eine veränderte Stromspannungscharakteristik erreicht wird, indem zwei miteinander und mit einem Motor gekuppelte Schweissgeneratoren verwendet werden, wobei eine Vorrichtung zum Parallelschalten der Generatoren vorhanden ist, die in der Parallelschaltung die Generatoren auf erhöhte Erregung schaltet. Weiterhin können dazu die Generatoren Zusatzerregerwicklungen haben, die bei derParallelschaltunghinzugeschaltetwerden und dazu einenSterndreieckschalter zusätzlich mit sperrbarer Dreieckschaltung für das Parallelschalten der Generatoren und das Hinzuschalten der Zusatzerregung.
Bei besonderem Betrieb werden auch Gleichstromgeneratoren als Konstantspannungsgenerator und als Generator mit stark fallender Spannungskennlinie bei zunehmender Belastung verwendet. Diese Generatoren sind dadurch gekennzeichnet, dass durch Umschaltung von selbsterregten Nebenschlusswicklungen und unterstützendenCompoundwicklungen eine Änderung der Belastungskennlinien erreicht wird. Es sind weiterhin Universalschweissumformer bekannt für die Verschweissung von blanken und ummantelten Elektroden für Ein- und Mehrstellenschweissbetrieb und für die Tiefbrandschweissung, die aus einem Schweissgenerator, einer Mittelfrequenzmaschine der Wechselpoltype und als Antriebsmotor aus einem polum- schaltbarenAsynchronmotor bestehen.
Die Drehzahl des Asynchronmotors ist in so vielen Stufen nach aufwärts einstellbar, als es die Stufen der Parallelschaltung der Arbeitswicklung im Ständer der Mittelfrequenzmaschine ermöglichen. Hiedurch wird eine weitgehende Anpassung des Leistungsvermögens dieses Schweissumformers an den Verwendungszweck erreicht und ein wirtschaftlicher Betrieb ermöglicht.
Es sind auch spezielle Schweissumformer bekannt, deren Belastungskennlinien einstellbar sind, wodurch eine universelle Anwendbarkeit erreicht werden soll. Bei diesen Schweissumformern ist die Leiterzahl der Ankerwicklung bei höchster magnetischer Sättigung des gesamten Eisenkreises für die höchste zu erzeugende Leerlaufspannung ausgelegt. Durch Verminderung der Luftspaltindulztion durch Variierung der Durchflutung der fremderregten Feldwicklung (Feldschwächung) oder durch vom Schweissstrom durehflos- sene Wicklungen (Compoundierung) kann eine Einstellung der Belastungskennlinit. n vorgenolmen werden.
Dieses bekannte Verfahren hat verschiedene nicht unerhebliche Nachteile. Um besonders Universalschweissumformer auch für die Schutzgasschweissung unter Kohlendioxyd einsetzen zu können, müssen sie bei fast horizontalen Belastungskennlinien im Leerlaufspannungsbereich von 14 - 45 V einstellbar sein und ein speziell abgestimmtes dynamisches Verhalten besitzen. Hiezu ist eine kleine, dep Stromanstieg bestimmende Zeitkonstante des Schweissgenerators erforderlich. Die Zeitkonstante ergibt sich als Gesamtzeitkonstante des Ankerkreises und des induktiv gekoppelten magnetischen Kreises der Feldwicklungen.
Bekanntlich wird die Zeitkonstante wesentlich durch die Windungszahl der Ankerwicklung beeinflusst. Die Schweissumformer, derenAnkerwicklung für die höchsteleerlaufspannung, Fig. 1, von 90 V ausgelegt sind und bei denen die Absenkung der Leerlaufspannung auf 45 V, Fig. erfolgt, haben für das letztere Anwendungsgebiet eine zu hohe Windungszahl im Anker. Hiedurch ergibt sich eine zu grosse Zeitkonstante und eine schlechteAusnutzung des aktiven Materials dieser Maschine. Dies gilt besonders für Schweissumformer mit Betriebsdrehzahlen um 1500 Umdr/min.
Dieser Nachteil der bekannten Schweissumformer geht aus der Zeichnung, Fig. 1 und 2, hervor, aus der erkennbar ist, dass die Ankerwicklungen für die steil fallenden Belastungskennlinien mit hoher Leerlaufspannung ausgelegt sind und dass die kleinere Leerlaufspannung bei flacher Belastungskennlinie (Fig. 2) durch Feldschwächung des Hauptfeldes um 501o erreicht wird. Bekanntlich gilt für die Spannungserzeugung im Generator E=cxBxlxv. So wird der Spannungspunkt Umax/2 nachFig. 2 durch die aufgeführte Feldschwächung B/2 erreicht. Die Maschine wird, wie bereits erwähnt, in der Ausnutzung stark herabgesetzt.
Diese Kritik bezieht sich hauptsächlich auf Schweissumformer mit Drehzahlen um 1500 Umdr/min
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und für Schweissströme bis 400 A. Bei Schweissumformern mit Drehzahlen um 3000 Umdr/min ist zwar die Zeitkonstante auf Grund der kleineren Windungszahl im Anker geringer, aber es tritt ein grösserer Verschleiss der Kohlebürsten und der Lager sowie eine stärkere Geräuschbildung auf.
Aufgabe der Erfindung, die einen rotierenden Gleichstrom-Lichtbogenschweissumformer mit Einstellung einer steilen, einer flachfallenden oder einer flachen statischenStromspannungscharakteristik für die Unterpulver-, Metall-Iertas- oder CO2-Schweissung betrifft, ist es einen rotierenden Lichthogenschweissumformer zu schaffen, der bei den bevorzugten Drehzahlen um 1500 Umdr/min, also normaler Drehzahl mit grosser Laufruhe und geringem Verschleiss eine spezielle Eignung für die MIG-undCO-Schweissung besitzt. Gleichzeitig soll dieser Umformer im Gegensatz zu bekannten Lichtbogenschweissumformern für die MIG-, CO,-, Elektrodenhand-und WIG-Schweissung einsetzbar sein.
Im Falle der MIG-und CO- Schweissung ist er materialmässig entsprechend den bekannten Beanspruchungen normaler elektrischer Maschinen ausgelegt. Neben der bevorzugten Anwendung für die MIG-und CO -Schweissung ist dieser Umformer ohne funktionell bedingte Minderung der Materialausnutzung nach Umschaltung für die Elektrodenhand-und WIG-Schweissung verwendbar.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass ein Gleichstromgenerator und eine in ihrer Drehzahl vorzugsweise im Verhältnis l : 2 regelbareAntriebsmaschine vorgesehen sind, wobei der eine relativ geringeAnkerleiterzahl aufweisende Generator so ausgelegt ist, dass er bei der niedrigen Drehzahl (Verwendung für die Metall-Inertgas-Schweissung und Schutzgasschweissung unter CO-) im magnetischen Eisenkreis gesättigt ist, während bei der hohen Drehzahl (Elektroden-Handschweissung und Wolfram-InertgasSchweissung) eine hohe Leerlaufspannung bei steil abfallender Kennlinie erreicht wird.
Vorzugsweise ist dabei das Bürstenjoch verstellbar ausgebildet, um so den Spannungsverlust, der durch das angeschlossene Schweisskabel hervorgerufen wird ausgleichen und eine stufendlose Veränderung der Neigung der statischen Belastungskennlinien erreichen zu können.
Hiedurch wird eine ausgezeichnete Ausnutzung des aktiven Materials und eine wesentliche Verbesserung undAnpassung der Schweisseigenschaften dieses Schweissumformers für die MIG-undCO-Sehwei- ssung unter Beibehaltung der günstigen Betriebsdrehzahl um 1500 Umdr/min erreicht. Darüber hinaus ist die Möglichkeit der Umschaltung auf steil fallende Belastungskennlinien (Fig. 1), wodurch die Elektrodenhand- und WIG-Schweissung gleichfalls möglich ist, von besonderer Bedeutung. So entsteht eine universell anwendbare Schweissstromquelle. Bei dem Hauptanwendungsgebiet (MIG-, CO-Schweissung) sind bei dennoch geringem Leistungsgewicht und wirtschaftlichem Materialaufwand der Verschleiss und die Geräuschbildung gering ; die Schweisseigenschaften aber besonders gut.
Wie schon betont, ist die Umschaltmöglichkeit durch einfache Mittel äusserst bemerkenswert und erhöht die Anwendungsmöglichkeiten und den Ausnutzungsgrad und entspricht somit der Vielgestaltigkeit der modernen Schweisstechnik.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 den Bereich der steil fallenden Belastungskennlinien und Fig. 2 den Bereich der fast horizontalen Belastungskennlinien.
Die Ankerwicklung des Generators ist bei voller Erregung und einer Drehzahl um 1500 Umdr/min für 45 V ausgelegt. Hiebei sind bei entsprechender Bürstenstellung, die in Fig. 2 gezeigten, fast horizontalen Belastungskennlinien einstellbar. Gleichfalls werden die bekannten Mittel zur Kennlinienvariierung durch Compoundwicklungen angewendet. In diesem Betriebsfall ist der Generator hoch ausgenutzt und hat einen
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werden, so wird, wie das Anwendungsbeispiel zeigt, der Antriebsmotor - ein polumschaltbarer Asynchronmotor-auf Drehzahlen um 3000 U/min umgeschaltet. Dies ist mit einem verhältnismässig einfachen Umschalter möglich. Dadurch verdoppelt sich die Leerlaufspannung (Fig. 1) auf 90 V. Durch an sich bekannte Mittel werden dann die fallenden Belastungskennlinien erzeugt.
Weiterhin kann dieser Schweissumformer mit einer separaten Bürsteneinstellvorrichtung ausgerüstet sein, um besonders im Bereich der fast horizontalen Belastungskennlinien eine Verstellung der Neigung der Belastungskennlinien vornehmen zu können. Hiemit kann der Ausgleich des über den angeschlossenen Schweisskabeln entstehenden Spannungsverlustes erzielt werden. Somit kann unabhängig von bestimmten Kabellängen die Neigung der Belastungskennlinien nachgestellt werden.
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