DE424249C - Vorrichtung zur selbsttaetigen Begrenzung der Beruehrungsspannung, insbesondere bei elektrischem Lichtbogenschweissbetrieb mittels Selbstschalter - Google Patents

Description

Zur Begrenzung der Spannung der Schweißelektrode auf einen für den menschlichen Körper ungefährlichen Wert hat man bereits Schaltungen ersonnen, bei denen ein Hauptschalter (Schütz) und ein oder mehrere Relais oder Hilfskontakteinrichtungen am Schütz oder beide Mittel benutzt wurden, welche ein selbsttätiges Ein- und Ausschalten bewirkten. Auch Druckknöpfe zum Einschalten und

to selbsttätiger Ausschaltung, also halbautomatische Schaltungen, sind bereits bekannt. Die Benutzung eines einzigen Selbstschalters (Schützes) ohne Relais erforderte komplizierte Hilfskontakte, sofern vollautomatische Ein- und Ausschaltung und Spannungsbegrenzung der Elektrode gegen Erde bzw. den Gegenpol, das zu schweifende Werkstück, verhindert werden sollte.

Diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß durch eine besondere Vorrichtung bzw. Schaltung der Betätlgungs- und Haltespulen, welche auf ein und demselben Magneten angeordnet sind, unter Umgehung jeglicher Hilfskontakte vermieden.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht.

In Abb. ι bezeichnen a, b die Wechselstromquelle, z. B. die Sekundärwicklung eines Schweißtransformators, c die zur Erzielung eines brauchbaren Schweißlichtbogens erforderliche veränderliche Reaktanz (Drosselspule), d, e die Kontakte des Selbstschalters (Schütz) und / die Kontaktbrücke desselben; g, h und i sind Nebenschlußspulen, die mit der Hauptstromspule k (Haltespule) auf dem Magnetkern sitzen; w ist ein Widerstand oder eine Drosselspule, / die Schweißelektrode, tn der Gegenpol, das zu schweißende Werkstück.

Die Anzapfung η zwischen den Transformatorwindungen α und b wird hierbei so gewählt, daß die sich ergebende Spannung nicht nur gerade noch ungefährlich, sondern so tief ist, daß beim Schweißen mit der normalen Stromstärke nur ein sehr kleiner Spannungsunterschied zwischen dem Punkt 11 und den geschlossenen Schalterkontakten 0, d, f besteht, d. h. die Spannungsunterschiede bei a \ bzw. zwischen tn und e sind annähernd gleich und wenig größer als die Lichtbogenspannung zwischen tn und I. In diesem Falle sind die Nebenschlußspulen praktisch stromlos und nur die Hauptstromhaltespule k hält den Schalter e, d, f geschlossen.

Der Schalter ist zunächst, solange noch kein Lichtbogen und kein Kontakt zwischen der Elektrode I und dem Werkstück tn besteht, geöffnet; bei Berührung zwischen Z und tn erhalten die Spulen durch die EMK I Strom in der links vom Magneten gezeichneten Pfeilrichtung, wodurch der Schalter geschlossen ί wird. Infolge der auftretenden Transformatorwirkung wird durch die Stromspule k der Nebenschlußstrom in den Spulen g und h geschwächt; in der Spule I entsteht dagegen ein Kurzschlußstrom, dessen Stärke mittels des Widerstandes oder der Drossel w so weit begrenzt wird, daß keine zu starke Entmagnetisierung eintreten kann und der Schalter noch sicher geschlossen bleibt. Wird nun die Elektrode/ so weit vom Werkstückm abgezogen, daß der Schweißlichtbogen erlischt, j so wird die Haltespule k stromlos.

Es tritt aber nunmehr unerwünschterweise die EMKII der Transformatorwindungen b in Wirksamkeit und treibt einen Strom in umgekehrter Richtung durch die Spule g, welcher den Schalter geschlossen halten würde, wenn diese Spule allein vorhanden wäre. Um das jedoch zu verhindern und ein sicheres j Ausschalten zu bewirken, ist die Gegenwirkung ■ der Spule / vorgesehen, welche die Magnetisierung so weit schwächt, daß der Schalter ; sich öffnet.

Da eine Feldschwächung eine geringere Reaktanz hervorruft, würde sofort ein höherer Magnetisierungsstrom fließen, um das Gleichgewicht zwischen der EMK II und der Selbstinduktions-EMK des Magnetsystems herzu- go ' stellen, d.h. es bestände das Bestreben, den Kraftfluß konstant zu halten, wie bei jedem ] Wechselstrommagneten mit Spannungswicklung. Um das zu verhindern, ist eine Impedanz ζ in den Spannungsstromkreis eingefügt, und zudem wirkt jetzt auch der Wider-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Wilhelm Höpp in Niederneuendorf, Osthavelland.

stand w vermindernd auf den Teilstrom über die Spule h; es genügt dementsprechend eine kleinere Entmagnetisierungsspule /.

Eine weitere Verbesserung der Vorrichtung besteht darin, daß die Spule / dicht um den Luftspalt an den Magnetpolen gelegt ist, wo die eigentliche Feldschwächung nötig ist. Durch die besondere Spulenverteilung und Anordnung ist den Einzelspulen die Möglichkeit gegeben, Streufelder außerhalb dieser Polfläche zu bilden, um die Stromaufnahme bei Entmagnetisierung, die zwar nur während des Öffnungsvorganges besteht, weiter zu verringern.

In Abb. 2 ist eine vereinfachte Vorrichtungangegeben, bei der nur zwei Spannungsspulen, eine Zugspule (Einschaltspule) g und eine Kurzschlußspule / erforderlich sind. Der Einschaltvorgang vollzieht sich hier in gleicher Weise wie bei der Vorrichtung nach Abb. 1. Der Ausschaltvorgang erfolgt jedoch durch Kurzschließen der Wicklung / über einen passenden Teil der Drossel c, welche nur eine sehr kleine Reaktanz aufweist gegenüber der Spule /; denn c ist für den vollen Schweißstrom, / dagegen für einen geringen Nebenstrom bemessen.

Wenn der Schweißstrom über c, d, /, e, k, L m fließt, wird der Magnetisierungsstrom in g geschwächt, da k die Magnetisierung übernimmt. Das Magnetfeld erzeugt aber auch in der Spule / eine EMK, und die Anzapfstelle η an der Drossel c sowie die Polarität von / werden so gewählt, daß in / während der Schweißung wenig oder kein Strom fließt. Der Spannungsabfall in d, η wird also gleich der EMK in / gemacht.

Wird der Schweißstrom nun bei /, m unterbrochen, so ist diese Gleichheit der Spannungen aufgehoben, und es bildet sich ein kräftiger Kurzschlußstrom in i aus, welcher die EMKII jetzt weitgehend auf die Impedanz ζ aufdrückt, weil das Feld in g, i unterdrückt wird. Dadurch schaltet das Schütz aus, und es herrscht dann wieder die kleine ungefährliche Spannung der Transformatorspule a.

Ferner kann man auch die Kurzschlußspule i so bemessen, daß sie während der Schweißung als Haltespule wirkt, so daß die Hauptstromhaltespule k fortgelassen werden kann. Augenscheinlich erhält die Spule i während des Schweißens Hauptstromcharakter, da sie ja im Nebenschluß zu einem Teil (d,n) des Hauptkreises liegt und die Magnetisierung in ihr daher ebenfalls dem Hauptstrom proportional ist. Die Spule i übernimmt also jetzt die Magnetisierung und drängt den Strom in g in der früheren Weise ab.

Bei geeigneter Bemessung von / kann mithin die Stromspule k erspart werden, was eine weitere Vereinfachung bedeutet.

Der beabsichtigte Zweck des selbsttätigen Ein- und Ausschaltens und der Spannungsbegrenzung in Abhängigkeit von der Handhabung der Schweißelektrode allein wird also ohne besondere Relais und Hilf skontakte durch eine besondere Unterteilung und Anordnung der Spulen auf einem Betätigungsmagneten des Selbstschalters erzielt. Überdies wird durch die feste Schaltung eine erhebliche höhere Betriebssicherheit gegenüber den bisher üblichen Anordnungen erreicht.

Die Anordnung nach der Erfindung kann natürlich überall dort benutzt werden, wo erst nach Berührung eines bestimmten Kontaktes (im vorliegenden Falle die Schweißelektrode) die volle Arbeitsspannung in Wirksamkeit treten soll, vorher jedoch nur eine verminderte Spannung erwünscht ist.

Claims (5)

80 Patent-An Sprüche:

1. Vorrichtung zur selbsttätigen Begrenzung der Berührungsspannung, insbesondere bei elektrischem Lichtbogenschweißbetrieb mittels Selbstschalter (Schütz), dadurch gekennzeichnet, daß bei dem elektromagnetisch direkt betätigten Schütz die mit einer Teilspannung betriebene Magnetwicklung unterteilt und eine weitere Entmagnetisierungswicklung vorgesehen ist, welche erst nach alleiniger Einwirkung der Restspannung so stark wirkt, daß die Trennung der Schützkontakte erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entmagnetisierungsspule an das Stromschlußstück des Selbstschalters angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entmagnetisierungsspule möglichst nahe den Polflächen des Schützmagneten, an welchen die wesentlichen Zugkräfte bzw. Hubarbeit auftritt, angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetwicklung am Schütz nur in eine Einschaltspule und eine Kurzschlußspule unterteilt ist, wobei letztere während der Schweißung auch als Haltespule wirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußspule bei geschlossenem Schütz parallel zu einem Teil der Reaktanz des Lichtbogenkreises und die Einschaltspule mit einer Impedanz in Reihe geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.