DE1301395B - Einstellbare Drossel fuer Ausgleichsvorgaenge in Schweisskreisen - Google Patents

Einstellbare Drossel fuer Ausgleichsvorgaenge in Schweisskreisen

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DE1301395B
DE1301395B DE1968Z0013361 DEZ0013361A DE1301395B DE 1301395 B DE1301395 B DE 1301395B DE 1968Z0013361 DE1968Z0013361 DE 1968Z0013361 DE Z0013361 A DEZ0013361 A DE Z0013361A DE 1301395 B DE1301395 B DE 1301395B
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coils
inductance
coil
adjustable throttle
welding
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DE1968Z0013361
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Hesse Guenter
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Zentralinstitut fuer Schweisstechnik der DDR
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Zentralinstitut fuer Schweisstechnik der DDR
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine einstellbare Drossel, mit zwei oder mehreren Hauptinduktivitätsbereichen in einer Baueinheit, zur Veränderung des Verlaufs der übergangsfunktion des Schweißstromes I = ¢ (t) in Gleichstrom-Schweißkreisen.
  • Beim Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode treten durch die Werkstoffübertragung Störgrößen in der Bogenstrecke auf, die zu Ausgleichsvorgängen im Schweißkreis führen. Der zeitliche Verlauf dieser Ausgleichsvorgänge hat einen großen Einfluß auf die chemisch-physikalischen Reaktionen in der Bogenstrecke und auf den Mechanismus der Werkstoffübertragung. Bekanntlich kann der Verlauf der übergangsfunktion des Schweißstromes bzw. können die Zeitkonstanten durch Induktivitäten beeinflußt werden. Da der Charakter der Werkstoffübertragung bei den einzelnen Schweißverfahren unterschiedlich ist oder sich mit zunehmender Stromstärke ändert, wie z. B. beim C02 Schutzgasschweißen, gewährleisten erst einstellbare Induktivitäten optimal angepaßte Schweißtechnologien.
  • Dazu ist bereits eine Reihe von Drosseln und Verfahren zur Beeinflussung des Verlaufs der übergangsfunktion bei Ausgleichsvorgängen im Schweißkreis bekannt. So werden Regeldrosseln benutzt, bei denen durch Verdrehen eines Ringkernes mit Luftspalt in einer Spule eine Veränderung der Induktivität erzielt wird. Diese Veränderung der Lage des Luftspaltes zum Kraftlinienverlauf bewirkt eine Änderung der Magnetisierungskurve und damit der Abhängigkeit der wirksamen Induktivität bei größer werdendem Strom. Dabei kann man die Spulen und den drehbaren Eisenkern so anordnen, daß eine Reihenschaltung oder eine Gegenschaltung der magnetischen Flüsse erfolgt.
  • Grundsätzlich ist bekannt und wird sowohl bei Drosseln als auch bei Transformatoren angewendet, daß durch Verschieben oder Verdrehen von miteinander gekoppelten Spulen die Kopplungsinduktivität verändert werden kann.
  • Es sind auch einstellbare Drosseln bekannt, bei denen die Einstellung durch einen Abgriff von Windungen der äußeren Lage der Schleifkontakte vorgenommen wird. Diese Schleifkontakte sind jedoch verschleißbehaftet und teuer in der Herstellung.
  • Eine weitere Möglichkeit, Einstelldrosseln zu schaffen, ist mit Hilfe gleichstromvormagnetisierter Drosseln möglich geworden. Die Einstellung der Induktivität erfolgt durch Vormagnetisierung des Magnetkreises. Die Wirksamkeit dieser Einrichtung setzt jedoch eine Steuerwicklung mit gleicher Durchflutung wie die der Arbeitswicklungen voraus, was jedoch einen erhöhten Aufwand an Wicklungsmaterial bedeutet.
  • Zweck der Erfindung ist es, den Aufwand für die Herstellung derartiger einstellbarer Drosseln bei gleichen Gebrauchseigenschaften auf ein Minimum herabzusetzen und deren Funktionssicherheit zu verbessern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einstellbare Drossel mit mehreren Induktivitätsbereichen bei gleichbleibender magnetischer Charakteristik des Eisenkreises zu schaffen, die als selbständige Baueinheit in jeden Gleichstromschweißkreis eingeschaltet werden kann und die den Verlauf der Übergangsfunktionen des Kurzschlußstromes kontinuierlich zu verändern geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst, indem zwei oder mehrere Spulen mit beim Stromdurchfluß gleichgerichteten magnetischen Feldern einer weiteren Spule in Reihe geschaltet sind, die variabel magnetisch angekoppelt ein der örtlich nebenliegenden Spule entgegengerichtetes magnetisches Feld aufbaut, sobald sie vom Schweißgleichstrom durchflossen wird. Auf diese Weise ergeben sich ein oder mehrere feststehende Induktivitätsbereiche und ein veränderlicher Induktivitätsbereich, die auf Grund der Schaltungsanordnung wahlweise eingeschaltet werden können.
  • Bei Änderung des Kopplungsfaktors k dieser Spulen ist die Veränderung der Gesamtinduktivität nach folgenden Ableitungen möglich: Es gilt für die Reihenschaltung zweier gekoppelter Spulen Das positive Vorzeichen gilt für gleichgerichtete Felder, das negative für entgegengesetzt gerichtete Felder. Somit können folgende Gesamtinduktivitäten mit zwei in Reihe geschalteten gekoppelten Spulen erzielt werden: Bereich 1: Minimum für k-@ 1 und bei L, = L2; Lges l ^ 0 Maximum für k -, ß ; Lgcs 1 ^. L, -F- L2 . Bereich 2: Maximum für k -+1; Minimum gilt für k-> 0; Lges 2 #- L, + L2.
  • Mit einer Drosselanordnung nach diesem Prinzip könnte theoretisch bei L1 = L2 = Leine einstellbare Drossel mit einem Induktivitätsbereich von Lges=Obis4-L erzielt werden. Die Kopplung der Spulen geschieht bei gleichbleibender magnetischer Charakteristik des Eisenkreises.
  • In bekannter Weise können die Induktivitäten als Scheibenspulen ausgebildet werden, welche auf einem kreisförmigen Abschnitt eines magnetischen Kreises angeordnet sind. Die Spulen, welche beim Streufluß gleichgerichtete Magnetfelder erzeugen, lassen sich in den Endlagen des magnetischen Kreises fest anordnen. Zwischen diesen um den Radius des Magnetkreises drehbar, wird eine weitere Spule angeordnet, welche als Gegeninduktivität wirkt.
  • Mit auf einem E-I-Kern angeordneten Scheibenspulen läßt sich der gleiche Effekt erzielen, indem eine der Spulen relativ zu einer der übrigen Spulen verschieblich gelagert ist.
  • Um Einzelspulen einzusparen, können zwei Spulen mit variabler magnetischer Kopplung umschaltbar angeordnet sein, so daß gleichgerichtete oder entgegengesetzt gerichtete magnetische Felder entstehen. Diese Anordnung bedingt jedoch die Anwendung entsprechender Umschaltmittel.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einstelldrossel sind, daß zwei oder mehrere Induktivitätsbereiche nur durch Anschließen mittels einer Steckvorrichtung auswählbar sind, wobei der kleinere Induktivitätsbereich stufenlos einstellbar ist. Zu dieser Einstellung sind keine Schleifkontakte oder Umschaltmittel erforderlich. Es ist auch eine Fernbetätigung der Einstellung möglich. Außerdem ergibt sich für den kleinen Induktivitätsbereich eine nicht vom Schweißstrom abhängige Induktivität L, da der magnetische Kreis durch die Gegeneinanderschaltung der magnetischen Flüsse nicht gesättigt wird und durch das Einstellprinzip keine Veränderung der magnetischen Charakteristik des Eisenkreises erfolgt.
  • Mit der erfindungsgemäßen Einstelldrossel können die Schweißeigenschaften einer Mehrzweckstromquelle optimal angepaßt werden, so daß mit einer Stromquelle verschiedene Schweißverfahren, z. B. das CO,-Kurzlichtbogen- durch Wahl des einstellbaren Bereiches und das Sprühlichtbogenschweißen, das MIG-Schweißen, das Pulverdrahtschweißen und das Elektrodenschweißen durch Wahl des nicht einstellbaren Induktivitätsbereichs ausgeführt werden können. Durch die bauliche Anordnung und durch die Schaltung der Drosselspulen wird gegenüber herkömmlichen Einstelldrosseln eine Spule eingespart und das Umschalten von einem Induktivitätsbereich zum anderen vereinfacht.
  • Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 das Hauptschema der Einstelldrossel, F i g. 2 die Anordnung der Wicklungen auf einem magnetischen Kreis mit einem kreisbogenförmigen Abschnitt, F i g. 3 die Anordnung der Wicklungen auf einem EJ-Kern.
  • Die Einstelldrossel ist zweckmäßigerweise mit drei Spulen 1, 2, 3 ausgeführt. Die Spulen 2 und 3 erzeugen in Reihenschaltung entgegengesetzt gerichtete Felder, die Spulen 1 und 2 in Reihenschaltung erzeugen gleichgerichtete Felder. Die Spulen sind magnetisch gekoppelt. Der Kopplungsfaktor der Spule 2 zur Spule 3 ist veränderlich. Damit ergeben sich zwei Hauptinduktivitätsbereiche gemäß den Gleichungen (vgl. F i g. 1).
  • Bereich 5-6: LgeS ;z--- 0 bis L2 -i- L,1. Bereich 4-5: F i g. 2 zeigt eine praktische Ausführung der erfindungsgemäßen Einstelldrossel. Die Spulen 1 und 2 sind fest angeordnet und erzeugen in Reihenschaltung gleichgerichtete Felder. Die Spulen 3 und 2 in Reihenschaltung erzeugen entgegengesetzt gerichtete Felder. Die Spule 3 ist auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt des magnetischen Kreises 7 drehbar angeordnet. Hierdurch wird der Kopplungsfaktor durch Annäherung bzw. Entfernung geändert. Durch den Luftspalt 9, der nur bei gleichgerichteten Feldern wirksam ist, wird die Abhängigkeit L d = t (IS) so beeinflußt, daß L d nur wenig mit steigendem Strom abnimmt.
  • In F i g. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Spulen 1 und 2 sind fest auf einem EJ-Kern 8 angeordnet. Die Spule 3 ist auf dem Mittelschenkel verschiebbar. Bei Annäherung der Spule 3 an die Spule 2 wird der Kopplungsfaktor größer, bei der Entfernung dieser kleiner. Der Luftspalt hat die gleiche Wirkung wie in F i g. 2.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Einstellbare Drossel, mit zwei oder mehreren wahlweise einschaltbaren Induktivitätsbereichen mit gleichbleibender magnetischer Charakteristik in einer Baueinheit, zur Veränderung des Verlaufs der übergangsfunktion bei Ausgleichsvorgängen in Schweißkreisen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß ein oder mehrere Induktivitätsbereiche mit nicht veränderlicher Induktivität, bestehend aus zwei oder mehreren Spulen (1, 2) mit beim Stromdurchfluß gleichgerichteten magnetischen Feldern, zusammen mit einer örtlich nebenliegenden, auf einem Eisenkern (7, 8) verschiebbaren Spule (3), die mit den anderen Spulen (1, 2) in Reihe geschaltet ist und diesen gegenüber ein entgegengesetzt gerichtetes magnetisches Feld aufbaut, einen weiteren Induktivitätsbereich mit einstellbarer Induktivität bilden.
  2. 2. Einstellbare Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1, 2, 3) als Scheibenspulen ausgebildet und auf einem kreisbogenförmigen Abschnitt eines magnetischen Kreises (7) so angeordnet sind, daß eine Spule (3) um den Radius des kreisförmigen Abschnittes (7) drehbar zwischen den festen Spulen (1, 2) angebracht ist.
  3. 3. Einstellbare Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1, 2, 3) aus auf einem EJ-Kern (8) angeordneten Scheibenspulen bestehen, wobei eine Spule (3) relativ verschiebbar zu einer der übrigen gelagert ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE200940C (de) *
DE407942C (de) * 1923-11-17 1925-01-08 Edmund Schroeder Transformator fuer Lichtbogenschweissung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE200940C (de) *
DE407942C (de) * 1923-11-17 1925-01-08 Edmund Schroeder Transformator fuer Lichtbogenschweissung

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