DE1565795C - Lichtbogenschweißanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenschweißanordnung für Anschluß an Dreiphasennetz, bestehend aus einem Dreiphasentransformator, mit Gleichstrom vormagnetisierte Drosselspulen als Magnetverstärker zur Regelung des Schweißstromes und einem Satz Gleichrichter für den Schweißstrom.

Nach der Erfindung sind zwei Dreiphasentransformatorhälfen vorgesehen, wobei jeder der drei Magnetverstärker bzw. Magnetregler magnetische Kerne mit je drei Säulen je Phase aufweist, deren äußere je von der Sekundärwicklung der betreffenden Phase und deren innere Säulen von der gemeinsamen Vormagnetisierungswicklung umfaßt werden.

Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich die Anordnung gemäß der Erfindung durch Einfachheit und Effektivität aus. Es sind zwar Lichtbogenschweißanordnungen für Einphasenanschluß bekannt, bei denen der Transformator ebenfalls aus zwei Hälften besteht, welche mittels Primär- und Sekundärwicklung gekoppelt sind und welche durch eine gemeinsame Gleichstromwicklung vormagnetisiert werden, um den Schweißstrom zu regeln. Bei der Anwendung dieses Prinzips auf Dreiphasenstrom würden sich ohne weiteres sechs Transformatorhälften ergeben. Demgegenüber wird beim Anmeldungsgegenstand nur ein — gehälftelter — Dreiphasentransformator angewendet; dadurch werden die drei Phasen auf magnetischem Wege gekoppelt, die einphasig bekannte magnetische Kopplung zwischen Transformator und Drosselspule hingegen aufgehoben und durch die Kopplung durch die Sekundärwicklung je Phase ersetzt, unter Beibehaltung der Symmetrie, indem die drei Drosselspulen je drei Schenkel aufweisen, deren äußere von der Sekundärwicklung und deren innere von der Vormagnetisierungswicklung umfaßt werden.

Die ganze Anordnung kann somit aus fünf normalen Dreiphasentransformatoren bzw. deren Magnetkern zusammengesetzt gedacht werden.

Die Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 1 ist ein Schema der Lichtbogenschweißanordnung gemäß der Erfindung, während

F i g. 2 in Form eines Diagramms die Wirkungsweise erläutert. .

Die dargestellte Vorrichtung dient zur Speisung eines elektrischen Bogenschweißgeräts mit Dreiphasenstrom. Diese Vorrichtung enthält einen ersten Dreiphasentransformator mit einem Kern bestehend aus drei Säulen 1.1,21,31 und einen zweiten Dreiphasentransformator ebenfalls mit einem Kern mit drei Säulen 12, 22 und 32. Die Vorrichtung weist ferner einen .Magnetverstärker zum Regulieren der Schweißstronistärke auf, der drei Magnetkerne mit je 3 Säulen besitzt. Die drei Säulen des ersten Kernes sind mit 13, 14 und 15 bezeichnet, die drei Säulen des zweiten Kernes mit 23, 24, 25 und jene des dritten Kernes mit 33,34,35.

Die Primärwicklung der Transformatoren sind die folgenden: Eine Spule 41, um den Kern 11 angeordnet, ist in Serie geschaltet mit einer Spule 42, die um ilen Kern 12 angeordnet ist; eine Spule 51, um den Kern 21 angeordnet, ist in Serie geschaltet mit einer Spule 52, die um den Kern 22 angeordnet ist; eine Spule 61, um den Kern 31 angeordnet, ist in Serie geschaltet mit einer Spule 62, die um den Kern 32 angeordnet ist. Die Dreiphasenkleinmen auf der Primärseite sind mit R₁ S und T bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel sind die Primärwicklungen jeder Phase der beiden Transformatoren in Serie und die drei Primärwicklungen sind in Stern geschaltet.'
Die Klemmen A und B gehören zum Vormagnetisierungsstromkreis. Dieser Stromkreis enthält eine Spule 111, die um den Kern 15 des Magnetverstärkers angeordnet ist, eine Spule 121, die um den Kern 25 und eine Spule 131, die um den Kern 35 angeordnet ist. Bei diesem Beispiel sind diese drei Spulen

ίο parallel geschaltet.

Die Sekundärwicklung der Transformatoren besteht aus einer Spule 71, die um die beiden Kerne 11 des ersten Transformators und 13 des Magnetverstärkers angeordnet ist; in der gleichen Phase ist eine Spule 72 um die Kerne 12 des zweiten Transformators und 14 des Magnetverstärkers angeordnet. Die beiden Wicklungen 71 und 72 sind bei diesem Beispiel in Serie geschaltet.

In analoger Weise sind die beiden anderen Phasen aufgebaut: eine Spule 81, um die Kerne 21 und 23 angeordnet, ist in Serie geschaltet mit einer Spule 82, die um die Kerne 22 und 24 angeordnet ist; eine Spule 91, um die beiden Kerne 31 und 33 angeordnet, ist in Serie geschaltet mit einer Spule 92, die um die beiden Kerne 32 und 34 angeordnet ist. Die Sekundärkleinmen, mit X, Y und Z bezeichnet, sind mit den Gleich-' stromausgangsklemmen U, V der Vorrichtung in bekannter Weise über sechs Halbleiterröhren verbunden. Die Sekundärwicklungen speisen also im vorliegenden Fall die Gleichrichterelemente über den Magnetverstärker.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

Die Vorrichtung dient einmal zum Schweißen mit feuerfesten Elektroden. Die dreiphasige Speisespannung gelangt auf die Phasen R, S und T, und es handelt sich darum, am Ausgang U, V einen konstanten Strom zu erhalten. Der Gleichstrom für die Vormagnetisierung, der an den Klemmen A, B liegt, ist

z. B. mittels eines Widerstandes geregelt, so daß an den Klemmen U, V ein genau bestimmter Schweißstrom zur Verfügung steht, wie er zum Ausführen einer bestimmten Arbeit benötigt wird. Die Kurve ft in Fig. 2 gibt die Spannung an den Klemmen U, V in Funktion der Schweißstromstärke an. Für jeden Vormagnetisierungsstrom ergibt sich eine analoge aber verschiedene Kurve, d. h. eine solche, deren Vertikalteil mehr oder weniger vom ursprünglichen Kurventeil beabstandet ist. Je mehr der Vormagnetisierungsstrom erhöht wird, um so mehr wird die dem Vertikalteil der Kurve entsprechende Größe erhöht. Die Schweißarbeit wird hier bei konstanter Intensität durchgeführt, d. h. daß man im vertikalen Teil der Kurve arbeitet, jedoch bei veränderlichem Potential, das durch den Lichtbogen gegeben ist. Der Punkte, wo die Kurven die Abszisse erreicht, entspricht der Kurzschlußstromstärke. Es ist ersichtlich, daß diese Kurzschlußgröße praktisch gleich dem Arbeitsstrom ist.

Wenn die beiden Sekundärwicklungen jeder Phase parallel anstatt wie beschrieben in Serie geschaltet werden, was man sich leicht vorstellen kann, erhält man eine Variante, die bei anderen Bedingungen arbeitet und die dem Schweißen mit Schmelzdraht entspricht, der von einem Vorratssystem abrollt.

Die Charakteristik würde in diesem Fall der Kurve« der Fig. 2 entsprechen. Der Horizontalteil dieser Charakteristik entspricht offensichtlich der hai-

ben maximalen Spannung der Kurve b. Dagegen ist der Horizontalteil beträchtlich breiter, und die Vorrichtung arbeitet eben auf diesem Horizontalteil. Das heißt, daß die Vorrichtung diesmal bei konstanter Spannung arbeitet, jedoch bei veränderlicher Stärke, je nach der Ablaufgeschwindigkeit des Drahtes. Auch in diesem Fall ist die Größe des Kurzschlusses begrenzt, jedoch auf einen Wert d. Dies ist sehr wichtig, da bei dieser Vorrichtung der Strom im Augenblick der Zündung, d. h. wenn der Draht mit dem Werkstück in Kontakt kommt, vollkommen begrenzt wird, wodurch die Nachteile bekannter Apparate vermieden werden, insbesondere werden die Gleichrichterelemente (üblicherweise Siliziumdioden) nicht mehr den schädlichen Überlastungen ausgesetzt. Für jede Drahtgeschwindigkeit kann man die günstigste Kurzschlußintensität bestimmen. Bei dieser Variante wie im beschriebenen Beispiel bestimmt der Magnetverstärker den Kurzschlußstrom.

Wenn die beiden Sekundärwicklungen jeder Phase parallel geschaltet werden, können vorzugsweise Anzapfungen vorgesehen sein, damit die bei X, Y und Z zugeführte Spannung eingestellt werden kann. Diese Regulierung mittels Anzapfungen an den Sekundärwicklungen ermöglicht das Regulieren der Sekundärspannung in erster Annäherung je nach den'Erfordernissen der Arbeit. Eine feinere Regulierung dieser Spannung kann erreicht werden durch Abgriffe an der Primärwicklung. Die Primärspulen ein und derselben Phase können, wie in der Zeichnung dargestellt, in Serie oder eventuell parallel geschaltet werden. Selbstverständlich ist eine wesentlich feinere Regulierung möglich bei Serienschaltung.

In der Praxis ist es vorteilhaft einen Umschalter vorzusehen, mit dem die Sekundärspulen nach Wunsch in Serie oder parallel geschaltet werden können, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, mit derselben Vorrichtung einerseits entweder feuerfeste Elektroden (TIG) oder überzogene Elektroden, andererseits kontinuierlichen Schmelzdraht ab einem Speisesystem (MIG — MAG) zu verwenden.

Was den Vormagnetisierungsstromkreis betrifft, könnte man bei einer anderen Ausführungsform an Stelle der drei Spulen 111,121 und 131 eine einzige Wicklung vorsehen, die alle drei Säulen 15, 25 und 35 umgibt.

Die Vorrichtung, bei welcher die Sekundärwicklung zwei Kerne umschließt, hat einige praktische Vorteile: weniger Kupfer, bessere Kühlung und weniger Wicklungsarbeit. Die gleichen Vorteile ergeben sich für den Fall einer einzigen Vormagnetisierungswicklung, die alle drei Säulen 15, 25, 35 gesamthaft umschließt.

Man wird feststellen, daß die beschriebene Vorrichtung, wie übrigens auch ihre erwähnten Varianten. in ihren drei Phasen identisch ist und elektrisch und geometrisch vollkommen symmetrisch ist. Ihr Gewicht und Volumen sind bezüglich der klassischen Vorrichtung mit Transformator und von diesem getrenntem Magnetverstärker verkleinert. Die Kompaktheit der Vorrichtung erlaubt eine Kühlung durch natürliche Konvektion, und die Verkleinerung der Anzahl Spulen hat den Vorteil einer Verkleinerung der Anzahl von Verbindungen und der Herstellungsund Montagekosten. Im übrigen ist die magnetische Kopplung viel besser, was eine Verminderung der Amperewindungen des Vormagnetisierungsstromkreises hat.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Lichtbogenschweißanordnung für Anschluß an Dreiphasennetz, bestehend aus einem Dreiphasentransformator, mit Gleichstrom vormagnetisierte Drosselspulen als Magnetverstärker zur Regelung des Schweißstromes und einem Satz Gleichrichter für den Schweißstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zweiDreiphasentransformatorhälften vorgesehen sind und jeder der drei Magnetverstärker (Magnetregler) magnetische Kerne mit je drei Säulen je Phase aufweist, deren äußere je von der Sekundärwicklung der betreffenden Phase und deren innere Säulen von der gemeinsamen Vormagnetisierungswicklung umfaßt werden.

2. Lichtbogenschweißanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Vormagnetisierungswicklung der Drosselspule an der mittleren Säule der Drosselspulkerne angeordnet ist.

3. Lichtbogenschweißanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungswicklung der Drosselspule als eine einzige Spule die Mittelsäulen der drei Drosselspulenkerne umfaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen