DE1013372B

DE1013372B - Einrichtung zur Begrenzung von Stosskurzschlussstroemen bei Schweissgleichrichtern mit gleichstromvormagnetisierter Drossel zur Stromeinstellung

Info

Publication number: DE1013372B
Application number: DES47164A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gunter Reich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-01-21
Filing date: 1956-01-21
Publication date: 1957-08-08

Description

Einrichtung zur Begrenzung von Stoßkurzschlußströmen bei Schweißgleichrichtern mit gleichstromvormagnetisierter Drossel zur Stromeinstellung Für das Lichtbogenschweißen mit Gleichstrom werden häufig Schweißgleichrichter verwendet. Zur Einstellung des Schweißstromes ist es bekannt, Drosseln mit einstellbarer Vormagnetisierung in den Wechselstromkreis einzuschalten. Bei Schweißgleichrichtern dieser Art tritt beim Zündvorgang ein Stoßkurzschlußstrom auf, der das Mehrfache des eingestellten Dauerkurzschlußstromes betragen kann und erst nach einer längeren Abklingzeit (unter Umständen mehrere Sekunden) in diesen übergeht.
Solche Stoßkurzschlußströme sind für das Zünden sehr unerwünscht, weil dabei ein Spritzen der Elektrode auftritt. Dies hat zur Folge, daß es sehr schwer ist, beim Schweißen den richtigen Ansatzpunkt zu treffen. Außerdem kann es beim Abreißen des Lichtbogens und nachfolgenden Wiederzünden zu Schlackeneinschlüssen und Porenbildungen im Schweißgut kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Schweißgleichrichtern, in deren Wechselstromkreis gleichstromvormagnetisierte Steuerdrosseln zur Einstellung des Schweißstromes liegen, die Ausbildung eines Stoßkurzschlußstromes beim Schweißvorgang zu begrenzen. Die statische Charakteristik des Schweißgleichrichters soll hierbei nicht geändert werden.
DieAufgabe wird durch dieErfindung derart gelöst, daß der Vormagnetisierungsstromkreis beim Leerlauf des Gleichrichters (in den Schweißpausen) ganz oder nahezu ganz unterbrochen wird. Die Steuerdrossel wirkt also im Zündzeitpunkt als höhere Impedanz als im Dauerkurzschluß des Schweißgleichrichters, denn erst entsprechend der Zeitkonstante des Vormagneti-!#ierungskreises baut sich in dem Drosselkern das eingestellte Gleichfeld auf. Da also im Leerlauf der Vormagnetisierungskreis ganz oder nahezu ganz stromlos ist, wird gleichzeitig eine Herabsetzung der Leerlaufverluste des Schweißgleichrichters erzielt. Dies stellt einen weiteren bedeutenden Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung dar.
Zur völligen oder nahezu völligen Unterbrechung des Vorinagnetisierungskreises gibt es mehrere Möglichkeiten. Man kann z. B. ein spannungsabhängiges Relais an den Gleichrichterausgang schalten, dessen Kontakte im Vormagnetisierungskreis liegen, und diesen im Leerlauf des Schweißgleichrichters, d. h. wenn die Leerlaufspannung an den Ausgangsklemmen liegt, unterbrechen. Eine ähnliche Wirkung kann mit den in letzter Zeit bekanntgewordenen Schalthalbleitern erzielt werden. Es seien hier insbesondere Schalttransistoren genannt, deren Sperrstrom so niedrig liegt, daß von einer völligen Unterbrechung des Vormagnetisierungskreises gesprochen werden kann, während im Durchlaß Ströme von mehreren Ampere erzielbar sind. Ferner kann man die Vormagnetisierung dadurch herabsetzen, daß man in die Wechselstromzuleitung für den Gleichrichter des Vormagnetisierungsstromkreises eine Drossel legt, die ihrerseits eine laststromabhängige Vormagnetisierung besitzt. Solange kein Laststrom fließt, wird die Drossel eine hohe Impedanz darstellen und demgemäß den Stromfluß zu dem erwähnten Gleichrichter begrenzen, so daß auch die Steuerdrossel nur eine geringe Vormagnetisierung erhält.
Von Wichtigkeit ist bei a11 diesen Schaltmöglichkeiten die Zeitkonstante des Vormagnetisierungskreises. So sehr nämlich der Stoßkurzschlußstrom beim Beginn des Zündvorganges unerwünscht ist, so wichtig ist andererseits, daß der stationäre Kurzschlußstrom möglichst rasch seinen vollen Wert erreicht. Man wird daher die genannte Zeitkonstante so klein wie möglich halten. Hierzu kann z. B. ein großer Widerstand im Vormagnetisierungsstromkreis dienen. Allerdings muß dann die Quellenspannung entsprechend hoch gewählt, zweckmäßig der Vormagnetisierungsstromkreis aus einem besonderen Netztransformator gespeist werden.
Eine andere, besonders vorteilhafte Möglichkeit, die Übergangszeit zum stationären Zustand zu verkleinern, besteht darin, die Vormagnetisierung der Steuerdrossel im Leerlauf nicht völlig zu unterbrechen, sondern auf einen solchen Wert herabzusetzen, daß der beim Zünden auftretende Stoßkurzschlußstrom nach wenigen Perioden -der 1Netzfrequenz in den Dauerkurzschlußstrom übergeht. Es wurden auf diese Weise Einschwingzeiten von zwei bis drei Perioden der Netzfrequenz erreicht. Der hierzu im Leerlauf des Schweißgleichrichters nötige Vo-rmagnetisierungsstrom der Steuerdrossel ist am einfachsten durch einen Versuch ermittelbar.
Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, an Hand der schematischen Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt Fig. 1 die Verwendung eines Relais, Fig. 2 die Verwendung vormagnetisierter Drosseln. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Gleichrichtersatz 3 über einen Dreiphasennetztransformator 1 und eine vormagnetisierte Steuerdrossel 2 an das Netz RST angeschlossen. An die Klemmen 11 und 12 werden die Schweißleitungen angeschlossen. Ein Hilfstransformator 4 liefert Spannung an den Vormagnetisierungsgleichrichter 6, welcher die Vormagnetisierungswicklung 8 der Drossel 2 über den Einstellwiderstands mit Strom versorgt. Der Wechselstromkreis der Sekundärwicklung des Transformators 4 ist hierbei über Kontakte 7 eines Relais 9 geführt, welches über den einstellbaren Widerstand 10 an den Ausgangsklemmen des Schweißgleichrichters liegt. Der Anschluß des Vormagnetisierungskreises kann auch dreiphasig erfolgen.
Die Funktion der Einrichtung ist nach dem früher Gesagten ohne weiteres verständlich. Sobald beim Aufsetzen der Elektrode der Schweißstromkreis kurzgeschlossen wird, fällt das bisher angezogene Relais 9 ab und schließt den Wechselstromkreis, welcher über den Gleichrichter 6 die Vormagnetisierungswicklung 8 erregt. Mit Hilfe des Widerstandes 5 kann in üblicher Weise der Schweißstrom eingestellt werden, während der Widerstand 10 dazu dient, den Ansprechspannungswert des Relais 9 zu bestimmen.
In Fig. 2 ist dargestellt, wie durch eine laststromabhängige vormagnetisierte Dreiphasendrosse113 der Vormagnetisierungskreis der Steuerdrossel beeinflußt werden kann. Es sind gleichartige Schaltelemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Der Transformator 4 kann entbehrlich sein; dies ist dem Beispiel nach Fig.2 zugrunde gelegt, wo der Vormagnetisierungskreis der Steuerdrossel direkt an die Sekundärklemmen des Netztransformators 1 angeschlossen ist. Es sei noch bemerkt, daß eine Einstellung des Vormagnetisierungsstromes der Drossel 13 nicht möglich ist. DieEinstellung erfolgt durch die Bemessung der Vormagnetisierungswicklung selbst.
Die Beispiele veranschaulichen nur einen Teil der zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens verwendbaren Mittel. Es ist ohne weiteres möglich, den für den jeweils gegebenen Fall günstigsten Weg zu wählen, und insbesondere sei noch darauf hingewiesen, daß wegen der gleichbleibenden Charakteristik des Schweißgleichrichters hinsichtlich der einzustellenden Schweißstromwerte auch bereits gebaute Geräte in einfacher Weise ergänzt werden können.
Nicht unerwähnt soll schließlich bleiben, daß bei verschiedenen Schweißaufgaben unter Umständen nicht das durch die Erfindung ermöglichte sogenannte weiche Zünden, sondern ein hartes Zünden mit Stoßstrom gewählt wird. In solchen Fällen ist eine Einstellung der Stoßstromstärke und damit die Zündhärte leicht möglich; beim Ausführungsbeispiel 2 nach Fig. 2 wäre dann z. B. die Drossel 13 mit einer weiteren Vormagnetisierungswicklung zu versehen, die über einen veränderbaren Widerstand an eine Hilfsgleichstromquelle gelegt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Begrenzung von Stoßkurzschlußströmen bei Schweißgleichrichtern mit gleichstromvormagnetisierter Steuerdrossel zur Schweißstromeinstellung, gekennzeichnet durch Schaltmittel, welche im Leerlauf des Gleichrichters den Vormagnetisierungsstromkreis ganz oder nahezu ganz unterbrechen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Spannungsrelais am Gleichrichterausgang, dessen Kontakte im Vormagnetisierungskreis der Steuerdrossel liegen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schalttransistor im Vormagnetisierungsstro,mkreis der Steuerdrossel.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine laststromabhängige Impedanz im Vormagnetisierungskreis der Steuerdrossel.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine laststromabhängig vormagnetisierte Drossel im Vormagnetisierungskreis der Steuerdrossel.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierung der Steuerdrossel im Leerlauf derart eingestellt ist, daß der Stoßkurzschlußstrom nach wenigen Perioden der Netzfrequenz in den Dauerkurzschlußstrom übergeht.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Transformator zur getrennten Speisung des Vormagnetisierungskreises der Steuerdrossel. B. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung der Zündhärte.