DE502450C - Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Lichtbogen mittels einer mechanisch und elektrisch mit einer Gleichstromnebenschlussmaschine gekuppelten Gleichstrommaschine - Google Patents

Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Lichtbogen mittels einer mechanisch und elektrisch mit einer Gleichstromnebenschlussmaschine gekuppelten Gleichstrommaschine

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DE502450C
DE502450C DES84580D DES0084580D DE502450C DE 502450 C DE502450 C DE 502450C DE S84580 D DES84580 D DE S84580D DE S0084580 D DES0084580 D DE S0084580D DE 502450 C DE502450 C DE 502450C
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Germany
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machine
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shunt
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Expired
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DES84580D
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English (en)
Inventor
Ferdinand Blanc
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices

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  • Arc Welding Control (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Lichtbogen mittels einer mechanisch und elektrisch mit einer Gleichstromnebenschlußmaschine gekuppelten Gleichstrommaschine Beim Betrieb eines elektrischen Lichtbogens, z. B. einer Bogenlampe, oder beim Schweißen durch Lichtbogen ändert sich die Länge des Lichtbogens dauernd, wodurch .der vom Lichtbogen aufgenommene Strom erheblich schwankt und beim unmittelbaren Berühren der Elektroden., also bei Kurzschluß, einen beträchtlichen Wert annimmt. Zum Speisen von Lichtbogen sind besondere Einrichtungen erforderlich, durch die der vom Lichtbogen aufgenommene Strom begrenzt und eine Rückwirkung der Stromschwankungen auf das Netz vermieden wird. Man hat daher bisher .hierfür besondere Schweißgeneratoren verwendet, ,die von den normalen elektrischen Maschinen wesentlich verschieden sind. Derartige Generatoren sind aber kostspielig und haben einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad, so .daß ihre Verwendung aus diesem Grunde häufig unerwünscht ist.
  • Durch,die Erfindung wird,die Verwendung normaler Gleichstrommaschinen dadurch ermöglicht, daß eine Gleichstromreihenschlußmaschine mit einer Gleichstromn.eb.enschlußmaschine mechanisch -und elektrisch .gekuppelt und in Reihe mit dem Lichtbogen geschaltet ist. Die Gleichstromnebenschlußmaschine kann, mechanisch angetrieben von der Reilienschlußmaschine, als Generator arbeiten und einen Teil der von der Reihenschlußmaschin.e aufgenommenen Energie dieser wieder zuführen. Die Verwendung von zwei mechanisch und elektrisch miteinander gekuppelten Gleichstrommaschinen zum Speisen von Bogenlampen ist bereits bekannt geworden, jedoch hat man hierbei ,mit ,einer Gleichstromnebenschlußmaschine eine Gleichstrommaschine gekuppelt, die außer der in Reihe mit den Bogenlampen liegenden Reihenschlußwicklung noch eine als Gegenkompoundwicklung wirkende N.ebenschlußwicklung hat. Hierdurch wird die an .den Lampen herrschende Spannung größer als die Netzspannung und fällt bei Belastung ab, während beim Gegenstand der Erfindung die Spannung des Lichtbogens nicht ,größer als die Netzspannung werden kann. Dies ist aber für elektrische L ichtbogenschweißung von besonderer Bedeutung, da man zur Vermeidung des verlustbringenden Vernächtens der Spannung in Widerständen die von der Schweißmaschine gelieferte Spannung möglichst gering .halten will.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. r schematisch dargestellt. An ein Gleichstromnetz N, deren einer Pol an Erde angeschlossen ist, liegt eine Reihenschlußmaschine .mit dem Anker B und der Feldwicklung G, die in Reihe mit edem Lichtbogen F jin .solcher Weise ,geschaltet ist, daß der .Strom vom Netz in Richtung der Pfeile die Maschine durchfließt und ,diese als Motor arbeitet. Die Reihenschlußmaschine ist über die Welle D mit einer aus dem Anker A und der Feldwicklung C bestehenden Nebenschlußmaschine gekuppelt,- deren Anker A und deren Feldwicklung C parallel zur Reihenschlußmaschine am Netz liegen und deren Drehzahl konstant gehalten wird.
  • Während des Betriebes des Lichtbogens F arbeitet die Reihenschluß.mascliin.e als Motor, wobei sie einen Teil .der vom Netz aufgenommenen Energie über die Welle D in .die Maschine A sendet, die als Generator diese Energie in Form von :elektrischer Leistung an das Netz zurückgibt. Das Netz hat also hierbei lediglich .die vom Lichtbogen aufgenommene Energie sowie die Eigenverluste der :beiden Maschinen zu liefern.
  • Abb. 2 zeigt ein Schaubild des elektrischen Verhaltens .der Einrichtung. E ist die 'Netzspannung, Ehi die Spannung der Reihenschlußmaschine und EL die des Lichtbogens. Die Spannungen E sind über dem Strom T aufgetragen. Bei .offenem Lichtbogen hat die Schweißmaschine mit .dem Anker B keine Spannung, und an den Elektroden des Lichtbogens herrscht die @Tetzspannting E. Beim Auftreten eines Lichtbogens entwickelt die Schweißmaschine, entsprechend ihrer Magnetisierungscharakteristik, die Spannung Ein, wobei innerhalb des aus Maschine und Lichtbogen gebildeten Stromkreises der 0li:msche Spannungsverlust ER entsteht, so daß die Spannung EL des Lichtbogens F sich als Differenz der Netzspannung E und des Spannungsverlustes ER ergibt. Aus :dem Verlauf der Kurve EL ist ersichtlich, daß bei Kurzschluß des Lichtbogens die Grenzstromstärke fx auftritt. Die Kurve der Lichtbogenspannung EL ist bei ,diesem Beispiel leicht nach unten gekrümmt.
  • Infolge der großen Selbstinduktion der Reiliensclilußmaschsne ändert sich bei raschen Schwankungen der Lichtbogenlänge der Strom nur langsam, so daß ein sauberes Arbeiten beim Schweißen ermöglicht wird.
  • Der Schaltung nach Abb. i liegt die Annahme zugrunde, daß die Netzspannung E als offene Schweißspannung brauchbar ist, z. B. einen Wert von :etwa ioo Volt hat. Ist aber die Netzspannung kleiner oder größer oller steht nur Wechsel- oder Drehstrom zur Ver fügung, so kann die Reilienschlußmaschine nicht mehr unmittelbar aus dem Netz gespeist werden, sondern es muß eine Anor dnung gemäß Abb.3 getroffen werden. Die Anker A und B der N ebenschluß- und Reihenschlußmaschine sind hierbei unmittelbar mit einem Motor 2,1 gekuppelt, z-on dem sie mit annähernd gleichbleibender Drehzahl angetrieben werden. Der Motor 1l kann beispielsweise ein Gleiclistromn.ebensclilußmotor oder asynchroner Dreh- oder Wechselstrommotor sein. Auch können Motor ill und Nebensclilußinascli.i.ne A wie bei-in Einankerumf:ormer zu einer Maschine vereinigt werden. Die Wirkungsweise dieser Schaltung entspricht vier nach Abb. i.
  • Beim Lichtbogenschweißen ist es in vielen Fällen erforderlich, daß der Kurzschlußstrom Ih sowie die Charakteristik der Lichtbogenspannung EL regelbar sind. Zti dieseln Zwecke können alle an sich bekannten Mittel verwendet werden, die geeignet sind, um die Eigenschaften der elektrischen Maschine zu beeinflussen. Zweckmäßig kann man dies durch eine Drehzahlregelun,- des Motors 1f oder der Xebenschlußmaschine A erreichen, sobald diese als Motor läuft. Man kann auch parallel in bekannter '%Abreise zur Feldwicklung G der Reilienschlußmaschine Regelwiderstände schalten oder die Erregerwicklungen G untereinander parallel oder in Reihe schalten oder diese zur Beeinflussung der magnetischen Charakteristik der Schweißmaschine mit Anzapfungen versehen. Zur selbsttätigen Beeinflussung .der Spannung bzw. der Drehzahl der Nebensclilußmaschine empfiehlt es sich auch, den Motor 31 oder die Maschine _2 mit einer Kompoundwicklung zu versehen. wobei in manchen Fällen auch eine Gegenkompoundwicklung zweckmäßig sein kann.
  • Die Spannungskurve der Nebenschlußmaschi.ne A kann durch die Belastung dadurch beeinflußt werden, daß ihre magnetische Rückwirlzung ,erhölrt wird, während sie selbst ein schwaches Feld besitzt. Abb. d. zeigt (las Schaubild dieser Maßnahme, wobei durch die magnetische Rückwirkung die Kurve der Lichtbogenspannung EL im Gegensatz zti Abb.2 einen gerade oder nach oben gekrümmten Verlauf erhalten kann.
  • Wird die NiLaschine A defekt, während der Stromkreis der unmittelbar vom Netz gespeisten Schweißmaschine B über die Bogenlampe F geschlossen ist, so könnte diese :infolge ihrer Reih.enschltißcharakteristik durchgehen. Um dies zu vermeiden, müssen besondere Sicherheitseinrichtungen vorgesehen werden, die .beispielsweise aus einem Flielikraftschalter, Schmelzsicherungen ini :'Netzstromkreis oder ähnlichem bestehen können.
  • Die bei der Einrichtung gemäß der Erfindung verwendeten Maschinen sind normaler Bauart, bei denen lediglich die Wicklungen den besonderen elektrischen Betriebsverhältnissen angepaßt werden müssen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Lichtbogen mittels einer mechanisch und elektrisch mit einer Gleichstromnebenschlußmaschine gekuppelten Gleichstrommaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrommaschine eine Reihenschluß,maschine ist und in Reihe mit :cle.in Lichtbogen geschaltet ist. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, rdaß die Reihenschlußinaschine unmittelbar an ein Gleichstromnetz angeschlossen ist, an dem parallel zur Schweißmaschine eine Nebenschlußmaschine liegt. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Gleichstroinnebenschluß- und Reihenschlußmaschine gebildete Aggregat mit einem Motor gleichbleibender Drehzahl gekuppelt ist. d.. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor oder die Nebenschlußmaschine mit einer ILompoun.dwicklung versehen ist. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Schweißmaschine gekuppelte Nebens s chlußmaschine ein schwaches Feld und hohe Ankerrückwirkung hat, wodurch ihre Spannung stärker abfällt, als proportional der Belastung, so daß der Spannungsverlauf des Lichtbogens im wesentlichen geradlinig ist.
DES84580D 1928-03-09 1928-03-09 Einrichtung zum Betrieb von elektrischen Lichtbogen mittels einer mechanisch und elektrisch mit einer Gleichstromnebenschlussmaschine gekuppelten Gleichstrommaschine Expired DE502450C (de)

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