DE645047C

DE645047C - Elektrische Lichtbogenschweissvorrichtung, welche aus einem Drehstromnetz ueber Gleichrichterroehren gespeist wird

Info

Publication number: DE645047C
Application number: DEN32291D
Authority: DE
Inventors: Hendrik Abraham Wij Klinkhamer
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1931-06-26
Filing date: 1931-06-26
Publication date: 1937-05-20

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
20. MAI 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 32

Philips' Patentverwaltung G. m. b. H. in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Juni 1931 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Lichtbogenschweißvorrichtung, welche aus einem Drehstromnetz über Gleichrichterröhren gespeist wird und bei der zur Regelung des Schweißstroms primärseitig eine dreiphasige Drosselspule vorgesehen ist. Es ist bekannt, bei derartigen Vorrichtungen den Strom durch Änderung der Reaktanz der dreiphasigen Drosselspule zu regeln.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen erzielt man dadurch eine .ununterbrochene Regelung, daß der Eisenkern der Drosselspule mit einem regelbaren Luftspalt versehen wird. Durch die hierbei auftretenden großen magnetischen Kräfte ergeben sich bei einer solchen Einrichtung bauliche Schwierigkeiten, die eine gute Ausführung ziemlich kostspielig machen.

Eine unstetige Regelung kann dadurch erzielt werden, daß die Windungszahl der einzelnen Drosselspulenphasen mittels einer Anzahl von Abzweigungen an der Wicklung gleichzeitig stufenweise geändert wird. Diese Regelungsart hat den Nachteil, daß die Regelung zu grob wird, es sei denn, daß man eine große Anzahl von Abzweigungen und einen entsprechend verwickelten Schaltapparat verwendet.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer einfacheren, praktisch stetigen Regelung.

Bei der elektrischen Lichtbogenschweißvorrichtung nach der Erfindung weisen die Wicklungen der Regulierdrosselspule mehrere Abzweigungen auf, die in zyklischer Reihenfolge der Phasen und gleichzeitig in der Reihenfolge ihrer Abstände von dem Anfangspunkt der betreffenden Phasenwicklung einer Reihe von Kontakten einer besonderen Schaltungseinrichtung zugeführt sind, wo die verschiedenen Abzweigpunkte mit den Phasenzuleitungen und mit einem Sternpunkt in Verbindung gebracht werden können, derart, daß eine Reihe von Regelstufen erzielt wird und in jeder dieser Regelstufen jeweils drei aufeinanderfolgende Abzweigungen je mit der vorhergehenden bzw. der folgenden Phasenleitung zur Erzielung einer Vieleckschaltung oder mit einem Sternpunkt zur Erzielung einer Sternschaltung verbunden werden. Die Stufenzahl, die man mit einer gleichen Anzahl von Abzweigungen erhält, ist auf diese Weise erheblich größer als bei den bekannten Regulierdrosselspulen, da jeweils nur ein zwischen zwei Abzweigpunkten liegender Teil einer Phasenwicklung zugeschaltet wird,

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden: Hendrik Abraham Wijnand Klinkhamer in Eindhoven, Holland.

. während außerdem von den gleichen Abzweigungen Gebrauch gemacht wird, um der in Sternschaltung erhaltenen Reihe von Regel-. stufen eine sich ihr anschließende Reihe von Regelstufen bei Dreieckschaltung zuzusetzen. Die beschriebene Regulierdrosselspule kato,' besonders einfach, klein und billig ausgeführt'" werden. Bei einer geeigneten Ausführungsform wird dies dadurch erzielt, daß in der ίο Schalteinrichtung neben der Reihe der mit der Abzweigung verbundenen Kontakte auf der einen Seite eine Reihe mit einer gleich großen Anzahl von Kontakten, die in zyklii-cher Reihenfolge mit den Phasenzuleitungen verbunden sind, und auf der anderen Seite eine Reihe mit einer gleich großen Anzahl von Kontakten, die alle miteinander verbunden sind, angeordnet ist, wobei die verschiedenen Schaltungen dadurch erzielt werden, daß jeweils" eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von aufeinanderfolgenden Kontakten der mittleren Reihe mit den danebenliegenden Kontakten entweder der einen oder der anderen Reihe verbunden wird. Vorzugsweise werden die Kontaktpunkte des Schaltapparats durch Steckbuchsen gebildet, während die Schaltung durch einen Stekker mit zwei Reihen von je drei Stiften erfolgt, die paarweise miteinander verbunden sind.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung eines Gleichstromschweißapparats, bei welcher der Wechselstrom mittels gasgefüllter Gleichrichter gleichgerichtet wird und bei der eine Regulierdrosselspule gemäß der Erfindung verwendet ist.

Fig. 2 zeigt die Schaltungen der Drosselspulenwicklung für einige Regelstufen.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die den Verlauf des gemessenen Schweißstroms abhängig von der Stellung des Steckers darstellt.
Fig. 4 ist eine Draufsicht und

Fig. 5 eine Seitenansicht eines verstellbaren Schweißapparats mit einer Regulierdrosselspule gemäß der Erfindung.

Der Schweißtransformator 1 (Fig. 1) kann über einen Schalter 2 und einen Stecker 3 an das Netz gelegt werden; dadurch werden auch die Wicklungen der Regulierdrosselspule 4 mit dem Netz verbunden. Ferner wird zu gleicher Zeit ein Heiztransformator 5 eingeschaltet. Die Sekundärseite des Schweißtransformators weist insgesamt sechs Phasenwicklungen auf, die mit den Anoden von drei Zweiphasengleichrichtergefäßen 6, 7 und 8 verbunden sind, deren Kathoden durch die Sekundärwicklung des Heiztransformators 5 gespeist werden. Die mittlere Anzapfung dieser Sekundärwicklung ist mit dem Arbeitsstück 9 verbunden, während Mittelabzweigun-. gen der Sekundärwicklungen des Schweißtransformators 1 mit der Schweißelektrode ro Verbunden sind. ■

_tji:..*■' Die Regulierdrosselspule 4 enthält drei * Phasenwicklungen, deren Enden A₁₁ A_t, A_t über den Schweißtransformator 1 mit dem Netz verbunden werden können. Jede Phasem wicklung der Regulierdrosselspule ist ein- ■ schließlich des Anschlusses am Wicklung«- \ ende mit vier Abzweigungen versehen. Diese Abzweigungen sind in der Reihenfolge ihres Abstands von dem Anfangspunkt der betreffenden Wicklung mit den Ziffern 11 bis 22 bezeichnet. Wenn man die drei Phasen immer im gleichen Sinne umgeht, so durchläuft man die zwölf Abzweigungen in der Reihenfolge der Numerierung. Von den beliebigen drei aufeinanderfolgenden Abzweigungen liegt somit jeweils eine auf einer Phase.

Eine Reihe von zehn Regelstufen mit Sternschaltung erhält man dadurch, daß je- 1 weils drei in der Numerierung aufeinanderfolgende Abzweigungen miteinander zu einem Sternpunkt vereinigt werden.

Eine Reihe von zehn Regelstufen mit Dreieckschaltung erhält man dadurch, daß je eine von drei aufeinanderfolgenden Abzweigungen mit dem Anfang der vorhergehenden (bzw. folgenden) Phasenwicklung verbunden wird. '■

Die Lage der Abzweigungen kann derart gewählt werden, daß die zehn Regelstufen mit ^5 Sternschaltung bei den zehn Regelstufen mit ' Dreieckschaltung anschließen.

Oben in Fig. 1 ist ersichtlich, wie die Verbindungen in der Schalteinrichtung hergestellt werden.

Die Abzweigpunkte 11 bis 22 sind mit einer oben in der Figur dargestellten Reihe von Steckbuchsen verbunden, die in einer Isolierplatte 23 angeordnet sind und die Bezugsziffern der Abzweigpunkte tragen, mit denen sie verbunden sind.

Diese Reihe bildet die mittlere Reihe von drei Reihen von Kontaktbuchsen. Die Verbindungen zwischen den Kontaktbuchsen und den Abzweigpunkten sind in der Zeichnung nicht dargestellt, um diese nicht zu sehr zu belasten.

Die zwölf Kontaktbuchsen der oberen Reihe sind in zyklischer Reihenfolge mit den Anfangspunkten A₁, A₂ und A₃ der drei Phasenwicklungen derart verbunden, daß keiner dieser Kontakte neben einem einer gleichen : Phase entsprechenden Kontakt der mittleren Reihe liegt. i

Die Kontaktbuchsen der unteren Reihe sind iao alle miteinander verbunden und bilden bei · Sternschaltung den Sternpunkt.

Mit diesen Kontakten arbeitet ein Stecker .24 zusammen, der sechs Stifte aufweist, von denen wieder je zwei und zwei miteinander verbunden sind. Dieser Stecker ist in Fig. 1 gesondert dargestellt und mit 24 bezeichnet. Bei dieser Anordnung der Kontakte ist die Herstellung der vorgenannten Schaltungen sehr einfach. Zur Erzielung einer Sternschaltung verbindet man mittels des Steckers drei aufeinanderfolgende Kontakte der mittleren Reihe je mit dem unter ihm liegenden Kontakt der unteren Reihe und zur Erzielung einer Dreieckschaltung jeweils mit dem über ihm liegenden Kontakt der oberen Reihe.

In der Zeichnung sind beispielsweise vier Stellungen des Steckers gestrichelt angegeben. Diesen vier Stellungen entsprechen die aufeinanderfolgenden einstellbaren Stromwerte der Skizzen I, II, XIX, XX in Fig. 2.

In der Stellung I sind die Wicklungen der Regulierdrosselspule in der in Fig. 2 links oben angegebenen Weise verbunden. Die Wicklungen^-22, A₂-2o, A_z-2i sind dann in Stern geschaltet. Der von dem Schweißtransformator 1 gelieferte Strom, also der Schweißstrom, ist minimal.

Wenn man den Stecker um eine Buchse weiter nach rechts verstellt, so bleiben also die Wicklungsteile A.₂-io und Α_Ά-2ΐ eingeschaltet, aber an Stelle des Wicklungsteils A_t-22 tritt ein neuer Wicklungsteil A₁-Ig, d.h. in der Phasenwicklung· A₁ der Regulierdrosselspule wird ein Teil 22 bis 19 abgeschaltet. Rechts oben in Fig. 2 ist die sodann entstehende Schaltung ersichtlich. Der gelieferte Gleichstrom nimmt infolgedessen zu.

Wenn man den Stecker auf diese Weise jeweils um eine Buchse nach rechts verstellt und sämtliche Stufen mit Sternschaltung durchlaufen sind, wird der Stecker wieder ganz nach links verstellt, aber nun in der Stellung für Dreieckschaltung. Nachdem eine Anzahl von diesen Stufen durchlaufen worden sind, gelangt der Stecker in die beispielsweise angegebene Stellung XIX, wobei die in Fig. 2, links unten, dargestellte Dreieckschaltung entsteht. Wenn man den Strom noch weiter zu steigern wünscht, so wird der Stecker weiter nach rechts in die Stellung XX bewegt, wodurch wieder ein Teil 11 bis 14 in der betreffenden Wicklung der Regulierdrosselspule abgeschaltet wird. Die sodann entstehende Schaltung ist in Fig. 2, rechts unten, dargestellt. In diesem Fall ist die letzte Stufe, d. h. die höchst erreichbare Stromstärke, erreicht worden.

* Fig. 3 zeigt eine Kurve, die den Verlauf des tatsächlich gemessenen Schweißstroms in den aufeinanderfolgenden Regelstufen zeigt. Hierbei sind auf der Ordinatenachse die Amperezahlen des an der Sekundärseite des Schweißtransformators erzielten Schweißstroms in einem logarithmischen Maßstab aufgetragen. Aus der Tatsache, daß die einzelnen Punkte der Kurve ziemlich genau auf einer geraden Linie liegen, geht hervor, daß die prozentuale Stromzunahnie bei dem Übergang von der einen Stufe auf die folgende überall gleich groß ist.

Bei dieser Einrichtung erzielt man also mit Hilfe von nur vier Abzweigungen je Phase einschließlich der Endverbindungen zwanzig verschiedene Stufen in der Schweißstramstärke. Die Verbindungsleitungen der Drosseispule mit dem Schaltapparat und die Stifte und. Buchsen dieses Sclialtapparats führen im jUngünstigsten Fall Ströme, die nur das

r—fache des Höchstnetzstroms betragen, so

•daß die Schaltungseinrichtung geringe Abmessungen erhalten kann.

Die Umschaltung kann ohne Bedenken unter Spannung erfolgen, falls der Schweißvorgang unterbrochen wird, da der zu unter-

brechende Strom dann nur das —- fache des

I 3 Leerlaufstroms des Transformators ist.

Der Regelapparat ist klein, einfach und billig, und die Regelung in zwanzig Stufen entspricht*praktisch einer ununterbrochenen Regelung, während natürlich die Stufenzahl in einfacher Weise gesteigert werden kann.

Wenn die Abzweigpunkte auf den verschiedenen Phasenwicklungen in gleichen Abständen von dem Anfangspunkt angebracht sind, so werden Stufen vorkommen, bei denen die verschiedenen Phasen symmetrisch, und andere, bei denen sie unsymmetrisch belastet werden, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die letzte Stufe wird aber eine symmetrische sein, so daß die Höchstleistungsfähigkeit der Sch weiß Vorrichtung durch die Regeleinrichtung nicht vermindert wird.

Es ist eine Ausführung möglich, bei der die gemäß der Numerierung von Fig. 1 aufeinanderfolgenden Abzweigungen jeweils einen gleichen Abstand weiter von den Anfangspunkten der Phasenwicklung entfernt sind. Eine solche Verteilung hat den Vorteil, daß der maximal auftretende Belastungsunterschied der verschiedenen Phasen bedeutend geringer ist als bei der vorbeschriebenen Ausführungsform.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anordnung der Regulierdrosselspule 4 in einem mit Rädern versehenen Schweißapparat.

In Fig. 4 sind die Gleichrichtergefäße 6, 7 und 8 ersichtlich, die in einem besonderen Raum angeordnet sind. Ferner zeigt diese Figur die Platte 23 mit den Steckbuchsen und mit dem Stecker 24 in Draufsicht.

Claims

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Schalteinrichtung gerade oberhalb der Drosselspule 4 angeordnet ist, so daß die zwölf Verbindungsdrähte möglichst kurz werden und das Ganze übersichtlich bleibt.

Die Reguliervorrichtung ist auf dem Kasten

angeordnet, also an einer leicht zugänglichen und gut beleuchteten Stelle. Oberhalb dieser Reguliervorrichtung kann ein aufklappbarer

ίο Deckel angebracht werden.

Ein unten in dem Kasten untergebrachter,

nicht dargestellter Lüfter, der zur Kühlung der Gleichrichterlampen vorgesehen ist, kann zu gleicher Zeit die Drosselspule und die anderen Teile kühlen.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebene Atisführungsfonn beschränkt. So könnte z. B. die untere Steckbuchsenreihe in Fig. ι durch einen dreipoligen Stecker ersetzt werden, dessen Stifte gegenseitig elektrisch verbunden sind, der dann zur Erzielung der Regelstufen in Sternschaltung in die mittlere Reihe von Steckbuchsen eingesteckt werden kann.

Pa τ ε ν τ λ ν s ρ r ü c η ε :

I. Elektrische Lichtbogensehweißvorrichtung, welche aus einem Drehstromnetz über Gleichrichterröhren gespeist wird und bei der zur Regelung des Schweißstroms primärseitig eine dreiphasige Drosselspule vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Regulierdrosselspule mehrere Abzweigungen aufweisen, die in zyklischer Reihenfolge der Phasen und gleichzeitig in der Reihenfolge ihrer Abstände von dem Anfangspunkt der betreffenden Phasenwicklung einer Reihe von Kontakten einer besonderen Schaltungseinrichtung zugeführt sind, wo die verschiedenen Abzweigpunkte mit den Phasenzuleitungen und mit einem; Sternpunkt in Verbindung gebracht werden können, derart, daß eine Reihe von Regelstufen erzielt wird und in jeder dieser Regelstufen jeweils drei aufeinanderfolgende Abzweigungen je mit der vorhergehenden bzw. der folgenden Phasenleitung zur Erzielung einer Vieleckschaltung oder mit dem Sternpunkt zur Erzielung einer Sternschaltung verbunden werden.
2. Schweiß vorrichtung nach Anspruch 1, ■, dadurch gekennzeichnet, (daß in der Schaltungseinrichtung neben der Reihe der mit den Abzweigungen verbundenen Kontakte auf der einen Seite eine Reihe mit einer gleich großen Anzahl von Kontakten, die in zyklischer Reihenfolge mit den Phasen-Zuleitungen verbunden sind, und auf der anderen Seite eine Reihe mit einer gleich großen Anzahl von Kontakten, die alle miteinander verbunden sind, angeordnet, ist, wobei die verschiedenen Schaltungen dadurch erzielt werden, daß jeweils eineder Phasenzahl entsprechende Anzahl von aufeinanderfolgenden Kontakten der mittleren Reihe mit den danebenliegenden Kontakten entweder der einen oder der anderen Reihe verbunden wird.
3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunkte der Schaltungseinrichtung durch Steckbuchsen gebildet werden, während 75, die Schaltung mit Hilfe eines Steckers mit zwei Reihen von Stiften erfolgt, die paarweise miteinander verbunden sind, während die Stiftzahl einer jeden Reihe der Phasenzahl entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen