-
Schweißstromregler mit großem Regelbereich für Mehrstellen-Schweißanlagen
Die Erfindung betrifft einen Schweißstromregler mit großem Regelbereich für Mehrstellen-Schweißanlagen.
-
In den Gleichstromnetzen von Lichtbogen-Schweißanlagen mit mehreren
Schweißstellen tritt oft ein nicht unerheblicher Spannungsabfall auf, der durch
lange Zu- und Rückleitungen und durch die Belastung der Leitungen verursacht ist.
So ist es z. B. möglich, daß bei einer Klemmenspannung von 6,5 Volt des Stromerzeugers
die an den Schweißstellen zur Verfügung stehende Spannung bis auf 45 Volt absinkt.
Mit einem für frs Volt bemessenen Regelgerät würde in diesem Fall ein Schweißstrom
von nur 70 % des Sollwertes regelbar sein. Anderseits würde ein für 45 Volt ausgelegter
Schweißstromregler bei einer Netzspannung von 65 Volt einen um 45 % größeren Schweißstrom
zulassen. Dadurch wird die Einstellung des Reglers auf die richtige Schweißstromstärke
und Lichtbogenspannung erheblich erschwert oder gar unmöglich gemacht. Es ist möglich,
diesen Übelstand dadurch teilweise zu beheben, daß man den Vorschaltwiderstand,
der die Netzspannung auf die Lichtbogenspannung drosselt, regelbar gestaltet und
auf diese Weise einen gewissen Ausgleich der Spannungsschwankungen schafft.
Dabei
ist jedoch folgendes zu beachten: Bekanntlich ist der durch den Vorschaltwiderstand
verursachte Spannungsabfall durch das Produkt Strom mal Widerstand gegeben. Soll
z. B. bei einem Schweißstrom von 33o Amp. und einer Netzspannung von 55 Volt der
Spannungsabfall 3o Volt betragen, so würde bei einem Schweißstrom von ioo Amp. in
der gleichen Stellung des @'orschaltwiderstandes lediglich eine Spannung von 8,5
Volt gedrosselt werden. Um die richtige Lichtbogenspannung zu erhalten, muß daher
der Vorschaltwiderstand bei entsprechender Bemessung eine sehr hohe Stufenzahl aufweisen,
wodurch nicht nur die Regelung erschwert, sondern auch die Ausführung des Geräts
außerordentlich verteuert wird.
-
Die Nachteile der bekannten Regelwiderstände für Schweißanlagen werden
bei einem Schweißstromregler mit großem Regelbereich, bestehend aus einem die Netzspannung
auf Lichtbogenspannung drosselnden Vorwiderstand und einem Regelwiderstand, nach
der Erfindung dadurch vermieden, daß der Vorschalt-,viderstand in mehrere im Widerstandswert
voneinander abweichende und für sich regelbare Teile unterteilt ist, die zur Erzielung
von mehreren sich zu einem Regelbereich zusammensetzenden Teilregelbereichen entweder
jeweils einzeln in Reihe mit dem Schweißstromregelwiderstand oder je einer in Reihe
mit dem Regelwiderstand, der andere dagegen parallel zu den in Reihe liegenden Widerständen
schaltbar sind.
-
Besteht z. B. der Vorschaltwiderstand aus zwei Teilen, die zur Schaffung
von drei verschiedenen Regelbereichen wahlweise einzeln in Reihe mit dem Regler
oder so schaltbar sind, daß ein Teil vor dem Regler viid der andere Teil parallel
dazu liegt, so kann somit bei einer bestimmten Stufung der Regelung die Stufenzahl
des Schweißstromregelwiderstandes um ein Drittel vermindert werden. Die neue Regeleinrichtung
hat noch den weiteren Vorteil, daß der Schweißstromregler und ebenso naturgemäß
auch die Teilwiderstände des Vorwiderstandes nicht für den größten vorgesehenen
Schweißstrom ausgelegt zu werden brauchen. Durch die Parallelschaltung des einen
Teilwiderstandes des Vorwiderstandes zu den in Reihe liegenden Widerständen wird
nämlich ein Teil des Schweißstroms vom Regelgerät abgezweigt. Der Regelwiderstand
kann daher in seinen Abmessungen kleiner gehalten werden, und durch die Herabsetzung
seiner Stufenzahl ermäßigen sich seine Herstellungskosten beträchtlich.
-
Ist also die Schweißanlage für eine Schweißstromstärke von z. B. 8o
bis 36o Amp. ausgelegt. so kann nunmehr bei Aufteilung des Vorschaltwiderstandes
in zwei Widerstände dieser Regelbereich in drei Bereiche von z. B. 80 bis
120, r20 bis 2d10 und 2-o bis 36o Amp. unterteilt werden. Innerhalb dieser Bereiche
Iäßt sich der Schweißstrom infolge der flach verlaufenden Regelkurven sehr feinstufig
regeln, wobei Schwankungen der Netzspannung verhältnismäßig geringe Stromänderungen
zur Folge haben. Ferner bleibt trotz der durch die Umschaltung möglichen großen
Änderungen in der Schweißstromstärke die durch den Vorschaltwiderstand bewirkte
Spannungsdrosselung annähernd konstant. An einem Zahlenbeispiel soll dies klargemacht
«-erden. Es sei -,wiederum angenommen, daß bei einem Schweißstrom voll 35o Amp.
die gedrosselte Spannung 30 Volt beträgt. Wird, um eine Schweißstromstärke
von z. B. ioo Amp. zu erhalten. auf den unteren Regelbereich (8o bis i20 Amp.) umgeschaltet,
so betrügt der Spannungsabfall bei unverändert gebliebenem Vorschaltwiderstand nunmehr
25 Volt gegenüber 8.5 Volt im vorerwähnten Beispiel. Der eingeschaltete Vorschaltzwiderstand
errechnet sich nämlich zu
Olim, d. 1i. bei ioo Amp. Stromstärke beträgt, wie bereits angegeben, die abgedrosselte
Spannung 25 Volt.
-
In der 5Geichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. aus dem
noch zweckmäßige Ausbildungsformen der Erfindung zu entnehmen sind.
-
Abb. i zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung
und Abb. 2, 3, .I die Schaltschemen des Geräts für drei verschiedene Regelbereiche.
-
An das Gleichstromnetz Y1- ist die Lichtbogenschweißanlage über Klemmen-
oder Steckeranschlüsse angeschlossen. Die Regeleinrichtung selbst ist aus dein regelbaren
Vorschaltwiderstand i, dem eigentlichen Schweißstromregler -2 und dem Umschalter
3 zusammengesetzt. Der Vorschaltwiderstand i bestellt aus zwei für sich regelbaren
Teilen .I und 5, deren Kontaktbahnen 6 bzw. ; mit dem Umschalter 3 verbunden sind.
'Mit Hilfe dieses Umschalters lassen sich die einzelnen WiderstandszWeige.I und
5 auf verschiedene Weise mit dem Regler zu mehreren Regelbereichen zusammenfassen.
'Nach dem Ausführungsbeispiel können z. B. die bereits erwähnten Regelbereiche 8o
bis 120, 120 bis 240 und 240 bis 36o Amp. hergestellt werden (Abb.
2, 3 und 4). Zu dem Zweck wird der Widerstandszweig d. mittels des Umschalters 3
zunächst für sich allein vor den Regler 2 geschaltet (Abb.2), während nach Verstellung
des Umschalters in Stellung h der andere Widerstandszweig 5 in Reihe mit dem Regler
liegt (Abb.3). der natürlich einen anderen
Widerstand besitzen muß
als Teil ¢. Schließlich wird in Stellung c des Umschalters der Teil 4 zu den bereits
in Reihe liegenden Widerständen parallel geschaltet (Abb. 4). Durch einfache Umschaltung
kann daher der Schweißer jeweils den für die gerade dazu zu verrichtende Schweißarbeit
richtigen Regelbereich einschalten.
-
Bekanntlich ändert sich die Lichtbogenspannung an der Elektrode 8,
und dem. Werkstück 9 mit dern. Schweißstrom und dieser wiederum ist abhängig von
dem zu schweißenden Material und der Elektrodenart. Um dem Schweißer im Hinblick
auf diese Beziehungen die Bedienung des Geräts zu erleichtern, ist mit dem Vorschaltwiderstand
eine Einstellvorrichtung io verbunden, mittels der nach Einstellung der zu benötigenden
Schweißstromstärke im Verhältnis zur vorhandenen Netzspannung sich selbsttätig die
dazugehörige Lichtbogenspannung ergibt. Im Ausführungsbeispiel wird die Einstellvorrichtung
von einer feststehenden Skala i i und einer drehbaren, mit der Welle des Vorschaltwiderstandes
gekuppelten Skala 12 gebildet, Auf der Skala i i sind die verschieden möglichen
Netzspannungen und auf der Skala 12 die verschiedenen Regelbereiche. bzw. Schweißstromstärken
durch Teilstriche angegeben. Ist die Schweißstromstärke bekannt, so braucht der
Schweißer lediglich die Welle des Widerstandes so weit zu drehen, daß der entsprechende
Teilstrich unter den die vorhandene Netzspannung anzeigenden zu liegen kommt. Diese
Anordnung erlaubt dem Schweißer, den Vorschaltwiderstand für die jeweils benötigte
Lichtbogenspannung einzustellen, ohne daß hierzu besondere Vorkehrungen zu treffen
sind, so daß Irrtümer praktisch ausgeschlossen sind. Zur weiteren Bedi,enungerleichterung
können die übrigen Bedienungselemente mit Anzeigevorrichtungen 13 und 14 versehen
sein, von denen die eine den eingeschalteten Regelbereich angibt, während die andere
sinnfällig den Verlauf des Schweißstromes beim Regeln anzeigt.
-
Der neue Regler bringt noch einen weiteren Vorteil mit sich. Es ist
vorgeschlagen worden, den zur Schweißstrom- bzw. Kurzschlußstromregelung noch benötigten
induktiven Widerstand durch einen im Schweißstromkreis liegenden Stromwandler zu
ersetzen, dessen einen Kondensator enthaltende Sekundärseite parallel zu den Elektroden
geschaltet ist. Dabei ist es wünschenswert, daß die Erregung des Wandlers keinen
allzu großen Schwankungen unterworfen ist, wie sie sich üblicherweise bei einem
großen Regelbereich zwangsläufig ergeben. Wird der Wandler, wie dies in den Abbildungen
gezeigt ist, in die dein Regler :2 unmittelbar mit der Elektrode 8 verbindenden
Leitung geschaltet, so wird die Primärwicklung des Wandlers nur von dem durch die
Widerstände 5 und 2 fließenden Schweißstrom beeinflußt. Der in Stellung c des Umschalters
durch den Widerstand q. fließende Strom dagegen wird unmittelbar an die Klemme geführt.