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Schutzschaltung zum Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltanordnung unter Vermeidung von mechanischen Schaltgeräten
für das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom mit einer gleichstromvormagnetisierten
Drossel im Sekundärstromkreis in Reihe mit einem Stromwandler, der über einen Gleichrichter
eine von der Schweißstromstärke abhängige Steuerspannung für die Drossel liefert.
Sie dient vor allem für Schweißungen innerhalb von Kesseln, Behältern, Rohrleitungen
u. dgl. Bekanntlich darf für diese Zwecke die Klemmenspannung im Leerlauf 42 Veff
nicht überschreiten. Außerdem müssen die Anlagen so eingerichtet sein, daß nach
Unterbrechung des Schweißstroms etwa auftretende höhere Spannungen innerhalb von
0,2 Sekunden auf 42 Veff herabgesetzt werden.
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Es sind bereits Schutzschaltungsanordnungen bekanntgeworden, die diese
Forderungen erfüllen und auch ohne elektromechanisch betätigte Schaltgeräte, beispielsweise
Schütze und Relais, auskommen. Es sind außerdem Schaltanordnungen bekannt, bei denen
die Einstellung der Schweißstromstärke mittels gleichstromvormagnetisierter Drosseln
durchgeführt wird, gleichfalls ohne Verwendung mechanischer Schalteinrichtungen.
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Ziel der Erfindung ist eine Schaltanordnung, die die Wirkungsweise
einer Schutzschaltung mit der einer Stromstärkeeinstellvorrichtung vereinigt ohne
mechanische Schaltgeräte und unter gemeinsamer Verwendung eines Teils der Schaltglieder,
so daß fast ausschließlich nur ruhende Teile, wie Spulen, Widerstände, Kondensatoren
usw., Verwendung finden, die keiner dauernden kostspieligen Wartung bedürfen, die
keinem Verschleiß unterliegen und die somit die Gefahr des Versagens der Anlage
weitgehend vermeiden.
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Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Schaltanordnung
als Schutzschaltung und gleichzeitig als Stromstärkeeinstellung dient, indem der
im Sekundärstromkreis des Schweißtransformators liegende Stromwandler hochgesättigt
ist und eine infolgedessen annähernd konstante Spannung über einen Gleichrichter
an ein Steuerpotentiometer gibt, dessen abgegriffene Steuerspannung über einen Widerstand
in einen ersten Transduktor - in Sättigungsschaltung mit Gleichstromausgang-eingespeist
wird, der zusätzlich über einen Widerstand eine konstante Vormagnetisierungsgleichspannung
für die Einstellung des Arbeitspunktes und außerdem eine Einspeisung von Wechselstrom
zur Verstärkung der Steuerleistung erhält, die über einen Widerstand der Steuerwicklung
der im Schweißstromkreis liegenden gleichstromvormagnetisierten Schweißdrossel zugeführt
wird, und ferner ein zweiter Transduktor in Sättigungsschaltung mit Wechselstromausgang
in an sich bekannter Weise parallel zum Schweißlichtbogen in den Sekundärstromkreis
eingeschaltet ist, der im Leerlauf über einen Widerstand nur durch eine konstante
Hilfsgleichspannung vormagnetisiert wird, die so bemessen ist, daß in an sich bekannter
Weise der Arbeitsstrom des Transduktors in der durch Schweißstromunterbrechung von
länger als 0,2 Sekunden auf größten Blindwiderstand gesteuerten Schweißdrossel einen
Spannungsabfall hervorruft, der die Klemmenspannung auf Werte unter 42 Veff herabsetzt,
während beim Fließen des Schweißstroms die am Gleichrichter abgegriffene Gleichspannung
über eine Siebkette einer zweiten Steuerwicklung des zweiten Transduktors zugeführt
wird, so daß durch den hierbei fließenden Steuerstrom zusammen mit dem konstanten
Hilfsgleichstrom der durch den zweiten Transduktor fließende Strom während des Schweißens
gesperrt wird und die Einstellung des Potentiometers über den ersten Transduktor
und dessen Arbeitsstrom die Vormagnetisierung der Drosselspule über die eine Wicklung
und damit die Schweißstromstärke steuert.
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An Hand der Zeichnung, die ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen
Schweißanlage wiedergibt, wird die Erfindung näher erläutert. Mit 100 ist ein Schweißtransformator
bezeichnet, der mittels der Klemmen 101 an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist.
Die Schweißstromleitungen 102 und 103 sind an die Schweißstelle 104
geführt. In der Leitung 102 ist eine Schweißdrossel 9 mit ihrer Arbeitswicklung
91 eingeschaltet. Die Schweißdrossel 9 besitzt noch eine zweite Wicklung, nämlich
die gleichstromvormagnetisierte
Steuerwicklung 92. Im Schweißstromkreis
ist in der Leitung 103 ein hochgesättigter Stromwandler 1 eingeschaltet. Die von
diesem Stromwandler gelieferte Wechselspannung, die annähernd konstant ist, wird
einem vorzugsweise in Graetz-Schaltung geschalteten Trockengleichrichter 2 zugeführt.
Die gleichgerichtete Spannung wird einem Steuerpotentiometer 3 zugeleitet, und die
von diesem Potentiometer abgegriffene Steuerspannung wird über die Leitung 31 und
32 in einen ersten Transduktor 5, der in Sättigungsschaltung betrieben wird und
der einen Gleichstromausgang besitzt, eingespeist, und zwar über einen in die Leitung
31 eingeschalteten Widerstand 4. In den Transduktor 5 wird des weiteren noch eine
konstante Vormagnetisierungs-Hilfsgleichspannung für die Einstellung des Arbeitspunktes
von einer an die Klemmen 30 angeschlossenen Gleichstromquelle aus über die Leitungen
51 und 52 eingespeist, wobei in der Leitung 51 noch ein Widerstand 6 eingeschaltet
ist. Über die Klemmen 7 wird schließlich dem Transduktor 5 noch ein Wechselstrom
zur Leistungsverstärkung eingespeist. Die vom Transduktor 5 verstärkte Steuerleistung
wird über die Leitungen 53 und 54 abgenommen und über einen in die Leitung 53 eingeschalteten
Widerstand 8 der Steuerwicklung 92 der mit ihrer Arbeitswicklung 91 im Schweißstromkreis
liegenden Schweißdrossel 9 zugeführt, die hierdurch vormagnetisiert wird. Durch
Verstellen des Potentiometers 3 kann in bekannter Weise der Schweißstrom gesteuert
werden. Bei Unterbrechung des Schweißstroms wird die am Potentiometer 3 abgegriffene
Spannung gleich Null und demzufolge auch der durch die Steuerwicklung 92 der Schweißdrossel
9 fließende Gleichstrom. Dadurch erreicht die Arbeitswicklung 91 der Schweißdrossel
9 ihren höchstmöglichen Blindwiderstand.
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Zwecks Herabsetzung der Leerlaufspannung des Schweißtransformators
100 ist die Wechselstromwicklung eines zweiten Transduktors 10 - in Sättigungsschaltung,
mit zwei gegeneinandergeschalteten Steuerspulen 105 und 106 und einem
Wechselstromausgang - parallel zu der Schweißstelle 104 geschaltet. Auch
dieser Transduktor erhält von einer Gleichstromquelle über die Klemmen 30, die ebenfalls
in den ersten Transduktor 5 eingespeist wird, eine konstante Hilfsspannung, und
zwar über die Leitungen 55 und 56, wobei in die Leitung 56 ein Widerstand 11 eingeschaltet
ist. Damit wird im Leerlauf der Transduktor 10 vormagnetisiert. Die Hilfsgleichspannung
an der Spule 105 ist so bemessen, daß der Arbeitsstrom des Transduktors 10 in der
durch Schweißstromunterbrechung von mehr als 0,2 Sekunden auf größten Blindwiderstand
gesteuerten Schweißdrossel einen Spannungsabfall hervorruft, der die Klemmenspannung
auf Werte unter 42 Veff herabsetzt. Beim Fließen des Schweißstroms dagegen wird
die am Gleichrichter 2 abgegriffene Gleichspannung über die Leitungen
21 und 22, 24 und 25 und über eine aus Widerständen und Kondensatoren
bestehende Siebkette 12 einer zweiten, gegen die erste geschalteten Steuerwicklung
des Transduktors 10 zugeführt. Durch den hierbei fließenden Steuerstrom wird die
Wirkung der Spule 105 aufgehoben und der durch den Transduktor 10 fließende Wechselstrom
gesperrt. Wenn man dafür sorgt, daß die Zeitkonstanten in den Steuerkreisen der
beiden Transduktoren 5 und 10 sowie im Erregerkreis der Schweißdrossel 9 entsprechend
aufeinander abgestimmt sind, dann wird unschwer ein Absinken der Leerlaufspannung
der Schweißanlage auf 42 Veff der Wert von 0,2 Sekunden erreicht und weiter ein
die Schweißeigenschaften verschlechterndes zu flinkes Ansprechen der Anlage bei
unbeabsichtigtem Abreißen des Lichtbogens vermieden.