DE691197C

DE691197C - Device for igniting the arc in electric arc welding machines

Info

Publication number: DE691197C
Application number: DE1935S0117660
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Hagedorn
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1935-03-23
Filing date: 1935-03-23
Publication date: 1940-05-18

Description

Beim Schweißen mit elektrischem Lichtbogen springt bekanntlich die Spannung des Schweißgenerators plötzlich von ο auf einen hohen Wert, wenn der dem Lichtbogenziehen vorangehende Elektrodenkurzschluß aufgehoben wird. Diese Spannung muß so groß sein, daß die Zündung des Schweißlichtbogens gewährleistet ist. Wird nun die Stärke des Schweißstroms durch Veränderung des Erregerstromes geregelt, so besteht die Gefahr, daß die beim Aufheben des Elektrodenkurzschlusses entstehende Spannung unterhalb der Zündspannung liegt.It is well known that the voltage of the jumps when welding with an electric arc Welding generator suddenly goes from ο to a high value when the arcing occurs previous electrode short-circuit is canceled. This voltage must be so great that the welding arc ignites is guaranteed. The strength of the welding current is now determined by changing the excitation current regulated, there is a risk that when the electrode short-circuit is canceled the resulting voltage is below the ignition voltage.

Diese Verhältnisse sind in Fig. 1 derThese relationships are in Fig. 1 of

Zeichnung veranschaulicht, die die Leerlaufcharakteristik der Maschine, d. h. die Abhängigkeit der EMK von dem Erregerstrom veranschaulicht. Es sei E₁ der Wert, auf den die EMK beim Aufheben des Elektrodenkurzschlusses springt, wenn die Erregung I₁ beträgt, und E₂ die Grenzspannung, bei der die Zündung noch eintreten kann und die einer Erregung i_s entspricht. Ist nun die Erregung des Generators unterhalb dieses Wertes eingestellt, so kann der Lichtbogen nicht zünden. Dieser Nachteil könnte dadurch behoben werden, daß bei Kurzschluß des Generators eine Erregung eingestellt wird, die im Generator eine oberhalb der Zündspannung liegende EMK erzeugt. Hierzu könnte eine bekannte Vorrichtung benutzt werden, bei der ein regelbarer Vorschaltwiderstand vorgesehen ist, der mit einem zweiten Regelkontakt ausgerüstet ist, mit dessen Hilfe durch einen am Elektrodenhalter vorgesehenen Schalter ein Teil des Regelwiderstandes kurzgeschlossen werden kann. Dabei muß aber das zweite Regelglied zugleich so verstellt werden, daß auch bei niedrigen Schweißstromstärken die erforderliche Zünd-Spannung erreicht wird. Dieses Mittel ist also von der Geschicklichkeit und Aufmerksamkeit des Schweißers besonders abhängig. Es soll daher durch eine selbsttätige Regelvorrichtung ersetzt werden, die nach der Erfindung darin besteht, daß an die Klemmen des Schweißgenerators ein Spannungsabfallrelais angeschlossen wird, das bei dem infolge der Berührung der Elektrode mit dem Werkstück eintretenden Zusammenbrechen der Generatorspannung selbsttätig eine vorübergehende, zur nachherigen Erzeugung der Zündspannung ausreichende Erhöhung der Erregung des Generators herbeiführt.'Drawing illustrates, which illustrates the idle characteristics of the machine, ie the dependence of the EMF on the excitation current. Let E _{1 be} the value to which the EMF jumps when the electrode short circuit is canceled if the excitation is I ₁ , and E _{2 is} the limit voltage at which ignition can still occur and which corresponds to an excitation i _s. If the excitation of the generator is set below this value, the arc cannot ignite. This disadvantage could be remedied by setting up an excitation in the event of a short circuit in the generator, which generates an EMF in the generator which is above the ignition voltage. For this purpose, a known device could be used in which a controllable series resistor is provided which is equipped with a second regulating contact, with the aid of which part of the regulating resistor can be short-circuited by a switch provided on the electrode holder. At the same time, however, the second control element must be adjusted so that the required ignition voltage is achieved even at low welding currents. This means is therefore particularly dependent on the skill and attention of the welder. It is therefore to be replaced by an automatic control device which, according to the invention, consists in connecting a voltage drop relay to the terminals of the welding generator, which automatically generates a temporary, for subsequent generation when the generator voltage collapses as a result of the contact of the electrode with the workpiece the ignition voltage brings about a sufficient increase in the excitation of the generator. '

Es sind wohl selbsttätige Vorrichtungen bekannt, die dazu dienen, eine hohe Zündspannung zu sichern, ohne den Schweißer während der Unterbrechung des Schweißvor-There are probably automatic devices known which are used to provide a high ignition voltage without the welder during the interruption of the welding process.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Gerhard Hagedorn in Berlin-Halensee.Dipl.-Ing. Gerhard Hagedorn in Berlin-Halensee.

ganges durch eine ebenso hohe Spannung zu gefährden, und die darauf beruhen, daß ein Relais das Übersetzungsverhältnis eines Schweißtransformators selbsttätig ändert. Diese selbsttätige Vorrichtung ist jedoch nur"-_; für Wechselstromschweißmaschinen zu gebrauchen. Ferner werden bei ihr Arbeits-i ströme geschaltet, die stärkere Schalter erfordern, als für das Schalten von den bei der to vorliegenden Erfindung benutzten wesentlich kleineren Erregerströmen notwendig sind. Des weiteren erfordern die bekannten Einrichtungen besondere Hilfswiderstände. Schließlich sind für die Schaltungen bei diesen Einrichtungen nicht nur eine Relaisspule wie bei der vorliegenden Einrichtung, sondern zwei Relaisspulen erforderlich, oder es wird eine besondere Sekundärspule sowie ein "besonderer Druckknopf gebraucht, um die Erregung für das Relais zu beschaffen, wobei diese Ausführungsform nicht selbsttätig arbeitet, sondern die Bedienung und Aufmerksamkeit des Schweißers in Anspruch nimmt. ·Ganges to endanger by an equally high voltage, and which are based on the fact that a relay automatically changes the transmission ratio of a welding transformer. This automatic device is, however, only _"-;. For AC welding machines to use Further, flows in their working-i connected requiring stronger switch, as for the switching of the used in the to the present invention, substantially smaller excitation currents are necessary Furthermore require. The known devices require special auxiliary resistors. Finally, not only one relay coil as in the present device, but two relay coils are required for the circuits in these devices, or a special secondary coil and a "special push button are needed to provide the excitation for the relay , whereby this embodiment does not work automatically, but requires the operator and attention of the welder. ·

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 der Zeichnung veranschaulicht. Diese zeigt einen auf eine Schweißstelle 20 arbeitenden Generator 1 mit dem Läufer 2 und der Erregerwicklung 3. Ferner ist eine Erregermaschine 4 vorhanden, die über einen Regelwiderstand 5 die Erregerwicklung 3 des Generators speist. Nach der Erfindung ist noch ein Schalter 6 vorgesehen, durch den der Erregerwiderstand 5 kurzgeschlossen werden kann. Mit dem Schalter 6 ist ein Spannungsrelais 7 verbunden, dessen Erregerspule an die Klemmen des Schweißgenerators angeschlossen ist. Es ist dabei unbeachtlich, ob zwischen den Anschlußpunkten der Er- +0 regerspule und den Klemmen des Generators noch irgendein spannungsverzehrender Widerstand, z. B. eine Drosselspule, eingeschaltet ist. Der Erregerspule des Relais 7 entgegen wirkt eine Feder 8, die den Schalter 6 schließt, wenn der Erregerstrom des Relais, also die Spannung des Generators, unter einen gewissen Wert sinkt, der so gewählt ist, daß der Schalter 6 bei Kurzschluß an der Schweißstelle auf jeden Fall geschlossen wird.An embodiment of the invention is illustrated in Figure 2 of the drawing. This shows a generator 1 with the rotor 2 working on a welding point 20 and the excitation winding 3. Furthermore, an excitation machine 4 is present, which has a Variable resistor 5 feeds the excitation winding 3 of the generator. According to the invention is a switch 6 is also provided, by means of which the excitation resistor 5 is short-circuited can. With the switch 6, a voltage relay 7 is connected, the excitation coil is connected to the terminals of the welding generator. It is irrelevant whether between the connection points of the +0 exciter coil and the terminals of the generator nor any voltage-consuming resistor, e.g. B. a choke coil switched on is. The excitation coil of the relay 7 is counteracted by a spring 8 that controls the switch 6 closes when the excitation current of the relay, i.e. the voltage of the generator, falls below a certain value decreases, which is chosen so that the switch 6 in the event of a short circuit on the Welding point is closed in any case.

Der Erregerwiderstand 5 kann nun dem Bedürfnis an Schweißstrom entsprechend eingestellt werden und während des normalen Schweißvorganges in dem gewünschten Sinn wirken. Sowie aber Kurzschluß an der Schweißstelle eintritt und die Generatarspannung zusammenbricht, wird der Schalter 6 durch die Feder 8 selbsttätig geschlossen und damit der Erregerwiderstand 5 überbrückt. Die EMK des Generators steigt auf ihren Höchstwert und damit über die Grenze der Zündspannung. Nach dem Zünden des Lichtbogens stellt sich wieder Spannung am Generator ein, die in der Erregerspüle 7 des :.Spannungsrelais wieder einen Strom erzeugt,The excitation resistor 5 can now correspond to the need for welding current can be set and during the normal welding process in the desired sense works. But as soon as a short circuit occurs at the welding point and the generator voltage collapses, the switch 6 is automatically closed by the spring 8 and thus the excitation resistor 5 bridged. The generator's EMF rises to its maximum value and thus over the limit the ignition voltage. After the arc is ignited, voltage is restored to the A generator that generates a current again in the excitation coil 7 of the: voltage relay,

*{f|i"_; den Schalter 6 öffnet, so daß die Regel-* {f | i "_; switch 6 opens so that the control

irfichtung wieder für den nächsten Kurz-'^s%-hluß vorbereitet ist.
■ An dem Schalter 6 ist noch eine Dämpfungsvorrichtung 9 vorgesehen, durch die das öffnen des Schalters verzögert wird, um zu verhindern, daß die beim Kurzschluß entstandene hohe Generatorspannung zu schnell unter die Zündspannung sinkt und der Schweißlichtbogen nicht gebildet werden kann.irfichtung is ready again for the next short '% ^s -hluß.
On the switch 6 a damping device 9 is also provided, by means of which the opening of the switch is delayed in order to prevent the high generator voltage resulting from the short circuit from falling too quickly below the ignition voltage and the welding arc cannot be formed.

Anstatt einen besonderen Schalter zum Kurzschließen des Regelwiderstandes zu verwenden, kann auch, wie in Fig. 3 dargestellt, der Regel widerstand selbst in seine Kurzschlußstellung gebracht oder wenigstens so weit verkleinert werden, daß sich der Lichtbogen nach Aufhebung des Kurzschlusses bilden kann. Zu diesem Zweck ist der bewegliche Kontakt 10 des Erregerwiderstandes 5 mit dem Spannungsrelais 7 mechanisch verbunden, dessen Erregerspule an die Klemmen des Generators 1 angeschlossen ist, und mit einer Feder. 8, die der Zugkraft der Spule 7 entgegenwirkt. Zur Einstellung der Erregerstromstärke dient in diesem Fall ein einstellbarer Anschlag 11, der die Hubhöhe des Magnetkerns 12 des Spannungsrelais begrenzt. Instead of using a special switch to short-circuit the rheostat, can also, as shown in Fig. 3, the rule withstood itself in its short-circuit position brought or at least reduced so far that the arc can form after the short circuit has been removed. For this purpose is the movable one Contact 10 of the excitation resistor 5 with the voltage relay 7 mechanically connected whose excitation coil is connected to the terminals of generator 1, and with a feather. 8, which counteracts the tensile force of the coil 7. To set the In this case, an adjustable stop 11 is used for the excitation current, which controls the lifting height of the magnetic core 12 of the voltage relay is limited.

Bei Verwendung von Wechselstromschweißmaschinen, die sich selbst regeln, kann die Einstellung der Erregung in Abhängigkeit von dem Elektrodenkurzschluß dadurch erreicht werden, daß die Spannung des den Erregerkreis speisenden Transformators bei Kurzschluß vergrößert wird. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 4 veranschaulicht. Hier wird die Erregerwicklung 3 des Wechselstromgenerators 1 über den Regelwiderstand 5· aus dem Stromtransformator 13 gespeist. Ferner ist ein Schalter »°5 i6 vorgesehen, der den Teil 15 der Sekundärwicklung 14 des Transformators überbrückt, wenn er geschlossen ist. Der Schalter 16 steht ähnlich wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel unter dem Ein- no fluß eines Spannungsrelais 7 und einer Rückzugfeder 8; doch sind diese beiden Teile hier so angeordnet, daß der Schalter unter dem überwiegenden Einfluß der Spule 7 geschlossen wird und beim Überwiegen der Federkraft ausgeschaltet wird. Hierdurch wird erreicht, daß im Augenblick des Kurzschlusses des Generators, wenn die Federkraft überwiegt, der Schalter 16 ausgeschaltet wird und der Erregertransformator mit iao voller Spannung auf die Erregerwicklung 3 wirkt und damit die EMK des GeneratorsWhen using AC welding machines that regulate themselves, the Adjustment of the excitation as a function of the electrode short-circuit thereby achieved that the voltage of the transformer feeding the excitation circuit is increased in the event of a short circuit. An embodiment this is illustrated in FIG. 4. Here is the excitation winding 3 of the alternator 1 via the variable resistor 5 · from the current transformer 13 fed. There is also a switch »° 5 i6 is provided, which bridges part 15 of the secondary winding 14 of the transformer, when it is closed. The switch 16 is similar to the embodiment shown in FIG. 2 under the In no flow of a voltage relay 7 and a return spring 8; yet these two parts are here arranged so that the switch is closed under the predominant influence of the coil 7 and when the predominant Spring force is switched off. This ensures that at the moment of the short circuit of the generator, when the spring force predominates, the switch 16 is switched off and the excitation transformer with iao full voltage acts on the excitation winding 3 and thus the EMF of the generator

und die dieser gleichen Klemmenspannung verstärkt, gleichgültig auf welcher Stellung sich der Regelwiderstand 5, der die Stromstärke des Generators beeinflußt, befindet.
Anstatt des Erregerstromkreises der' Maschine selbst kann auch' der Erregerstromkreis der Erregermaschine durch die angegebenen Mittel beeinflußt werden.and amplifies the same terminal voltage, irrespective of the position in which the variable resistor 5, which influences the current intensity of the generator, is.
Instead of the excitation circuit of the 'machine itself,' the excitation circuit of the excitation machine can also be influenced by the specified means.

Claims

Patent claims:

1. Device for igniting the arc in electric arc welding machines, through which the excitation of the generator even at the lowest through the operational regulation adjustable excitation current for the moment of ignition of the Arc can be increased to such an extent that it is above the ignition voltage in the generator Generated lying EMF, characterized by a voltage drop relay connected to the terminals of the welding generator, the collapse of the piece occurring as a result of the contact of the electrode with the workpiece Generator voltage automatically a temporary, for sustainable generation the ignition voltage brings about a sufficient increase in the excitation of generator 3 <>.

2. Ignition device according to claim i, characterized by a switch (6) controlled by the voltage drop relay (7), which bridges the control resistor (5) of the excitation circuit or an auxiliary excitation circuit during the short circuit of the welding electrodes and automatically removes this bridging after the electrode short circuit has been removed.

. 3. Ignition device according to claim 1, characterized by a mechanically on the adjustable contacts of the rheostat (5) self-engaging voltage release relay (7), which occurs during the short circuit of the welding electrodes the size of the rheostat of the excitation circuit automatically to one for subsequent generation ■ '' the ignition voltage is reduced to a sufficient value.

4. Ignition device according to claim i_ for alternating current welding generators with Self-excitation, characterized by a voltage drop relay (7) controlled, operationally part of the secondary winding of the excitation transformer (13) bridging switch (16), which during the short circuit of the welding electrodes this bridging automatically picks up and thereby the voltage of the excitation transformer is increased to a value which is sufficient for the subsequent generation of the ignition voltage.

5. Ignition device according to claims 2, 3 or 4, characterized in that that the voltage drop relay (7) with a delay device (9) is equipped, which it only after a sufficient time for the ignition in to go back to its original position.

1 sheet of drawings