CH133853A - Induktiver und Ohm'scher Vorschaltwiderstand für Gleichstromlichtbogenschweissung. - Google Patents

Description

      Induktiver    und      hin'seher        Torschaltwiderstand    für     Gleichstromlichtbogenschweissung.       Die Erfindung bezieht sich auf einen       Vorschaltwiderstand    für     Gleichtstromlicht-          bogenschweissung.    Es ist     bekannt,    bei der       Lichtbogenschweissung    induktive     Vorschalt-          widerstände,    beispielsweise Drosselspulen, zu  verwenden, um die im Lichtbogen auftreten  den starken     @S-tromschwankungen    zu dämpfen  und ein Abreissen des Lichtbogens zu verhin  dern.

   Zur Erhöhung der Induktion hat man  derartige Drosselspulen bereits mit Eisenker  nen versehen. Gemäss der Erfindung besitzt  das Eisen dieser     Magnetkerne    eine     R,ema-          nezrz    über 500 Gauss und dabei eine Per  meabilität von mehr als 4000 bis 10,000  Gauss, die Magnetkerne erhalten also den  Charakter     permanenter    Magnete. Dadurch  wird die überraschende Wirkung erzielt, dass  die erforderliche Klemmenspannung der  Gleichstromquelle und damit die Leistung  ohne Beeinträchtigung des     Lichtbogens    be  trächtlich herabgesetzt werden kann.

   Dies  hat insbesondere bei     Schwehssanlagen    mit  mehreren Schweissstellen, welche durch     eine            Gleichstrommaschine    mit konstanter Klem  menspannung gespeist werden, grosse Bedeu  tung. Während bisher bei solchen Anlagen  eine konstante Klemmenspannung von 60  bis 70 Volt erforderlich war, um einen  brauchbaren Lichtbogen zu erzielen, kann  bei Verwendung der Eisenkerne nach der  Erfindung schon bei<B>35</B> Volt ein schweiss  technisch einwandfreier Lichtbogen mit  tiefem Einbrand auch bei schmierigster  Lage, beispielsweise beim     iSdhweissen    über  Kopf oder an senkrechter     Wand"    erzeugt  werden.

   Es brauchen also bei 20 Volt       Schweissspannung,    welche praktisch     etwa    bei  Anwendung von     Eisenelektraden    erforder  lich sind, nur 15 Volt im     Vorschalinvider-          stand    vernichtet zu werden. Dies     entspricht     einer Leistungsersparnis bis zu 40%     gegen-          über    .den bisher bekannten Schweissanlagen.  



  Diese     überrraschende    Wirkung erklärt  sich wahrscheinlich daraus, dass der per  manente Charakter der Magnetkerne eine ge  wisse Trägheit in der     Änderung    oder -Kraft-      liniendichte zur Folge hat, wodurch die in  duktive Wirkung des     Torschalfiwiderstan-          des    in Richtung des     Schweissstromes    erhöht  und     in,    der     Gegenrichtung    geschwächt wird.

    Beim     Schweissen    mit einem Lichtbogen tre  ten     nämlich    in kurzen Abständen in dem  Lichtbogen     Kurzschlüsse    auf, welche     durch     den Übergang der - Werkstoffteilchen her  vorgerufen werden und     ein    starkes Anwach  sen der     Schweissstromstärke        verursachen.    Es  wurde festgestellt, dass     unmittelbar    nach je  dem     Kurzschlug    \die- Spannung unter den  zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens er  forderlichen-     Mindestbetrag        Afällt,

      und     @dass     dabei der     Lichtbögen:    abreisst. Infolgedessen  war man bisher     gezwungen,    um den     Licht-          bogen    aufrecht zu erhalten, eine höhere       Klemmenspannung    zu     verwenden.    Werden  jedoch die Drosselspulen mit Magnetkernen  von stark     permanentem    Charakter versehen,  so wird die Induktion bei einem     Kürzschluss     im Lichtbögen und damit die Stärk. e des  dem     Anwachsen    des 'Schweissstromes entge  gen wirkenden zusätzlichen     'Stromes    ge  ringer sein als bisher;

   es wird jedoch wäh  rend des     unmittelbar    nach dem Kurz  schlüss stattfindenden starken     Abfallens    der  Schweissstromstärke und auch bei dem da  nach -     stattfindenden        Wiederansteigen    auf die       normale    Höhe infolge des .

   während -des       Kurzschlusses-        in    dem     -Eisenkern    aufge  speicherten     -remanenten    Magnetismus ein     in     Richtung -des     Schweissstromes    fliessender zu  sätzlicher- Strom     erzeugt.    Bei     Verwendung     der bisher bekannten Eisenkerne wird zwar  während     des        Abfallens    der     iStromstärke    ein  stärkerer     Gegenstrom    erzeugt, es wird jedoch  in dem gleichen Augenblick, in dem nach  dem Abfallen     die    Stromstärke wieder allzu  steigen beginnt,

       .durch    die     Induktion    ein  etwa ebenso- starker -Strom     erzeugt,    der in  entgegengesetzter Richtung fliesst -wie der       Schweissstrom.    - Wenn auch bei den bisher  üblichen     Weicheisenkernen    eine gewisse Re  manenz     auftritt,    so     ist-,diese    doch zu gering,

    um bis     zur        Beendigung        oder        -iStromschwan-          küngen    nach -jedem     Kunzschluss    eine un-    unterbrochen in Richtung des Schweiss  stromes wirkende     Induktion    zu sichern.  



  Der stark permanente Charakter der  Magnetkerne     -lässt    sich durch     -eine    geeignete  Legierungszusammensetzung erreichen, ohne       dassdadurch    die erforderliche     Permeabili-          tät    in     schäUliehem    Masse     beeinträchtigt    -wird.  Zur Erzielung einer hohen     Induktion-    können  bei Eisenkernen Zusätze ,von -C, Mn,     Cu    und  .     Si    verwendet werden.

   Es wurde festgestellt,  dass sich mit     diesenZusätzen        denMagnetkernen     ein -stark permanenter Charakter geben     lässt,     wenn sie in folgenden     Mengen-    zur Anwen  dung -kommen:     C=.0,1    bis 0;2%,     =Mn        =0,4     bis 1,2%,     Cu    = 0,05     ;bis        0,15%,        iSi        =--;    0 bis  0.05%.- Statt dieser oder mit diesen Zusätzen  können natürlich auch andere     verwendet     werden;

   um die gleiche Wirkung, - nämlich  den permanenten Charakter der Magnet  kerne, zu erzielen.  



  Zur Regelung des     LichtbogenaSchweiss-          stromes    in den praktisch     erforderlichen          Grenzen    von etwa<B>30</B> bis 250     Amp,    sind  ausser den zur     Beruhigung    und !Stabilisie  rung erforderlichen induktiven Widerstän  den auch erhebliche     O:hmsche    Widerstände       erforderlich,,    die aber so     ausgebildet    . sein  können, dass sie     lieben    ihren     Ohmschen,     auch induktive Eigenschaften besitzen,- so  dass sie besondere induktive- Widerstände  entbehrlich     machen.     



  Dies kann dadurch erreicht     -werden,    dass  der     Ohmsche    Widerstand in Form mehrerer,  teils im     -ganzen,    teils in einzelnen Win  dungen     aibschaltbarer    Spulen auf     rvön    hitze  beständigen Isoliermänteln umgebenen und  durch Eisenjoche- miteinander     verbundenen     Eisenkernen     aufgewickelt    ist. Auf diese  Weise kann der     Omsche    Widerstand zu  Gleich induktive Wirkung erhalten.

   Durch  die Unterteilung des Widerstandes in meh  rere Spulen, deren Eisenkerne     untereinander          verbunden    sind, ergibt sich     eine.    grosse Eisen  masse, welche auch beim     Abschalten    meh  rerer Windungen oder ganzer Spulen eine  hohe Induktion - sichern kann.

   Es wurde  ausserdem festgestellt, dass -die durch die  grosse Eisenmasse bedingte     ibrosse    Magneti-           sierungsarbeit    bei den während des Schwei  ssens im Lichtbogen auftretenden Kurz  schlüssen und dem unmittelbar nach je  dem     gurzschluss    stattfindenden plötzlichen  Abfallender     Stromstärke    auf die Aufrecht  erhaltung des Lichtbogens günstig wirken  kann, so     d'ass    man mit einer niedrigeren Klem  menspannung der Gleichstromquelle aus  kommen kann als bisher.  



  Um den     Ohmschen    Widerstand in wei  ten Grenzen verändern zu können, ohne dass  damit gleichzeitig eine starke Veränderung  der Induktion verbunden ist, können     ffic     Spulen teilweise hintereinander und teil  weise parallel -geschaltet sein.     iSoll    beispiels  weise der     Ohmsche        Widerstand    verkleinert  werden, so     kann    dies in der Weise ge  schehen, dass der Schweissstrom durch meh  rere parallel geschaltete Spulen geschickt  wird, wodurch unter Umständen mit der  Verkleinerung des     Ohmschen        Widerstanides     eine Vergrösserung der Induktion erzielt       werden    kann.

   Mit Hilfe dieser Einrichtung  lässt sich neben dem     Ohmschen    auch der     in-          duktive    Widerstand den     jeweiligen    Verhält  nissen     feinfühligst    anpassen. Durch die Ver  einigung mehrerer Eisenkerne ergibt sich in  den magnetischen Feldern .der     iSpulen        eine     grosse     Eisenmasse,    welche     eine    hohe Induk  tion sichert, ohne Rücksicht darauf, ob     ein     Teil der Spule oder ihrer Windungen ab  neschaltet ist.

   Durch das     Parallelschallten     mehrerer Spulen     wird    die Möglichkeit ge  schaffen, ohne nachteilige Verkleinerung der  Induktion den     Ohmschen    Widerstand in wei  ten     -Crrenzen    zu regeln.  



  Ausführungsbeispiele des     Ohmschen    und  induktiven Widerstandes und     seiaer        Anwen-          dungsform    sind in -der Zeichnung dargestellt.  Es zeigt     Fig.    1 eine Drosselspule mit einem  Magnetkern im     achsialen        Schnitt,        F'ig.    2  schematisch die     Anordnung    eines aus meh  reren hintereinander geschalteten Drossel  spulen bestehenden     Vorschaltwiderstandes,

            Fig.    3 ebenfalls schematisch die Anordnung  eines aus zwei parallelgeschalteten     Teilen     bestehenden induktiven     Vorschaltwiderstan-          des,    von denen jeder aus mehreren hinter-    einander geschalteten Drosselspulen zusam  mengesetzt ist.  



  Innerhalb einer jeden Drosselspule 1 ist  ein     Magnetkern    2 von permanentem Cha  rakter angeordnet. Letzterer ist durch einen  feuerfesten Mantel 3 - und durch Flansch  ringe 4 von der Drosselspule 1 isoliert. Der  in     Fig:    2 dargestellte Widerstand setzt sich  aus mehreren nebeneinander angeordneten  Spulen ja,     1b,   <B>je,</B>     1d    zusammen, deren Mag  netkerne mittelst Schrauben 5 'und eisernen       Jochplatten    6,     Fig.    1 und 2, untereinander  starr verbunden sind. Die Wicklungsrich  tung der Spulen wird derart gewählt, dass  überall ungleichnamige Pole einander be  nachbart sind.

   Von den Stromzuführungen  7 und 8 des in der     Zenichnung    nichtdar  gestellten Stromerzeugers ist die eine, 7, an  einen Umschalter 9 und die andere, 8, an das  zu     schweissende    Werkstück 10 geführt.     Mit-          telst    des Umschalters 9 kann .die Spule la  ein- oder ausgeschaltet werden. Die Spulen  l d und     je    haben an verschiedenen Win  dungen     Anzapfungen    11,     @mlche    an die  Kontaktschrauben 12 führen.

   Ein biegsames  Kabel 13 ist an dem einen Ende mit einem  Kabelschuh 14 versehen,     welcher    an jede  der     Kontaktschrauben        angeschlotsen    werden  kann. An dem andern Ende des Kabels 13  ist die     Schweisselektrode    15     angeordnet,    die  an     2dem    Werkstück 10 den Lichtbogen er  zeugt.  



  Da stets nur ungleichnamige Pole der  Magnetkerne einander     benach'balt    sind, ist  der magnetische Fluss überall     geschlossen,     so -dass eine hohe     Selbstinduktion    erzeugt  wird. Sollen dickere     Schweissstäbe    ver  wendet werden, so werden zwei, der in       Fig.    2 dargestellten, aus mehreren hinter  einander geschalteten Spulen bestehenden       Widerstände    parallel geschaltet     (Fig.    3).

         Hierbei    wird zweckmässig die Anordnung  derart getroffen,     .dass    der Teil I -des Wider  standes an der     Anschlussstelle    stehen     -bleibt     und der Teil     I'1    an die     iSchweissstelle    trans  portiert werden kann.

   Durch Kurzschliessen  der Spulen ja und     1d        mittelst    der Schalter  1,6 können zur Ausführung von Brenn-    
EMI0004.0001     
  
    arbeiten- <SEP> vorübergehend- <SEP> höhere <SEP> Stromstärken
<tb>  erzielt <SEP> werden; <SEP> oder <SEP> -auch <SEP> <B>_Sp</B>annungsverluste
<tb>  in <SEP> den <SEP> Schweissleitungen <SEP> ausgeglichen, <SEP> wer  den. <SEP> Sollen <SEP> bei <SEP> der- <SEP> in <SEP> Fig: <SEP> 8 <SEP> dargestellten <SEP> Ein  richtüng <SEP> .dünne <SEP> --,Schweiss,stälbe=--verwendet
<tb>  werden, <SEP> so <SEP> kann <SEP> einer <SEP> der <SEP> Schalter <SEP> 16 <SEP> -aus  geschaltet <SEP> werden; <SEP> - <SEP> so <SEP> dass <SEP> der <SEP> Strom <SEP> nur
<tb>  durch <SEP> eine <SEP> Hälfte <SEP> -des <SEP> Teils-I" <SEP> fliesst:

Claims (1)

1. EMI0004.0002 - <SEP> <B>:PATENTANSPRUCH:</B> <SEP> Induktiver <SEP> und <SEP> Ohmscher---Vorsehalt- widerständ- <SEP> für <SEP> == <SEP> Gleiclistromlichtbogen schweissung-mit <SEP> eisernen-Magnetkernen <SEP> da durch <SEP> da durch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> daB-die <SEP> Magnetkerne <tb> ausser <SEP> einer <SEP> maximalen <SEP> Induktion <SEP> von <SEP> l6-,000 <tb> bis <SEP> -18,000 <SEP> Gauss <SEP> und <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Permeäbilität <tb> von <SEP> mehr <SEP> als <SEP> 4000 <SEP> bis <SEP> 10;000 <SEP> Gauss <SEP> eine <tb> Remänenz- <SEP> von <SEP> mindestens <SEP> <B>500-</B> <SEP> Gauss;

   <SEP> also \den <SEP> Charakter <SEP> permanenter <SEP> Magnete <SEP> be sitzen. <SEP> - <SEP> - - <SEP> " <SEP> -_----UNTERANSPR<B>W</B>CHE: <tb> 1.- <SEP> Induktiver <SEP> " <SEP> und <SEP> - <SEP> -Ohmscher <SEP> - <SEP> Voraehalt wderstand <SEP> nach: <SEP> -Patentänsprüch, <SEP> dadurch <tb> -@ <SEP> gekennzeichnet, <SEP> däss <SEP> das-_Eisen <SEP> oder <SEP> Mag netkerne= <SEP> Zusätze <SEP> in:

   <SEP> ,den <SEP> nachstehend <SEP> <SEP> be schriebenen <SEP> - <SEP> Grenzen <SEP> euthält:C- <SEP> 0,05_-- <SEP> bis EMI0004.0003 0;2%, <SEP> Mu <SEP> - <SEP> -0,4 <SEP> bis <SEP> <B>Cu</B> <SEP> --0,05 <SEP> his <tb> 0,15=%, <SEP> iSi <SEP> Ö,05-,Spuren. <tb> 2. <SEP> Induktiver <SEP> und- <SEP> Ohmscher <SEP> - <SEP> Vorschalt widerstand- <SEP> nach <SEP> Patentänsprüch, <SEP> dadurch <tb> gekennzeichnet, <SEP> --dass <SEP> der <SEP> Ohxnsche <SEP> Wider stand <SEP> in-Form <SEP> mehrerer;

   <SEP> teils--im <SEP> -ganzen, <tb> . <SEP> teils <SEP> in <SEP> einzelnen <SEP> Windungen- <SEP> äibscllält barerSpülen <SEP> auf <SEP> den <SEP> @von <SEP> hitzebesten-' <tb> dgen <SEP> Isoliermänteln <SEP> - <SEP> umgebenen <SEP> - <SEP> und <tb> -durch <SEP> Eisenjoche <SEP> \ <SEP> miteinander <SEP> verbun denen <SEP> Eisenkernen <SEP> aufgewickelt <SEP> ist. <tb> 3. <SEP> Iuduktiver <SEP> und. <SEP> - <SEP> Ohmscher <SEP> - <SEP> Vorschalt widerstand <SEP> nach <SEP> Patentanspruch, <SEP> - <SEP> da, durch <SEP> - <SEP> gekennzeichnet;

   <SEP> daB <SEP> die <SEP> =Spulen <tb> teilweise <SEP> hintereinander <SEP> - <SEP> und <SEP> -teilweise <tb> parallel <SEP> -geschaltet <SEP> sind. <SEP> 4. <SEP> Induktiver <SEP> und <SEP> Ohnischer <SEP> - <SEP> Vorschalt widerstand <SEP> nach <SEP> Patentanspruch,. <SEP> -da- <SEP> durch-- <SEP> gekennzeichnet, <SEP> dass <SEP> die= <SEP> in: <SEP> ein Zehen <SEP> "Windungen <SEP> abschaltbaren <SEP> Spulen <tb> zu <SEP> einer <SEP> .am <SEP> Sclhweissort <SEP> aufstellbären <SEP> und <tb> die <SEP> übrigen <SEP> zu- <SEP> einer <SEP> an <SEP> der <SEP> Maschine <SEP> be fiüdlichen <SEP> Grüppe <SEP> vereinigt <SEP> sind. <SEP> - <SEP> -