DE870001C - Gleichstrom-Lichtbogenschweissmaschine zum Anschluss an Dreiphasenwechselstrom - Google Patents

Gleichstrom-Lichtbogenschweissmaschine zum Anschluss an Dreiphasenwechselstrom

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DE870001C
DE870001C DEB2257A DEB0002257A DE870001C DE 870001 C DE870001 C DE 870001C DE B2257 A DEB2257 A DE B2257A DE B0002257 A DEB0002257 A DE B0002257A DE 870001 C DE870001 C DE 870001C
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welding
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Klaus Budde
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K47/00Dynamo-electric converters
    • H02K47/02AC/DC converters or vice versa
    • H02K47/08Single-armature converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

  • Gleichstrom-Lichtbogenschweißmaschine zum Anschluß an Dreiphasenwechselstrom Für die elektrische Lichtbogenschweißung ist sowohl Wechsel- als auch Gleichstrom anwendbar. Wechselstromschweißgeräte arbeiten im allgemeinen mit Streutransformatoren, die günstige dynamische Kennlinien mit hohem Wirkungsgrad, einfacher Bauart und geringen Herstellungskosten verbinden. Dagegen muß die Leerlaufspannung verhältnismäßig hoch, etwa 6o bis 7o Volt sein; die Netzbelastung ist im allgemeinen einphasig und der Blindstromverbrauch hoch. Außerdem lassen sich nur umhüllte Schweißelektroden verwenden.
  • Demgegenüber besitzt die Schweißung mit Gleichstrom erhebliche Vorteile. Die Leerlaufspannung wird geringer, etwa 5o@ bis 5,5 Volt, der Lichtbogen läßt sich besser ziehen und halten, und es können blanke Elektroden verwendet werden, die erheblich billiger sind als Mantelelektroden.
  • Dagegen ist bei den bekannten Schweißumformern der Wirkungsgrad geringer als beim Streutransformator, weil die zum Schweißen benötigte Energie zweimal umgeformt werden muß. D1a der Antriebsmotor hierbei für die Maximalleistung der Schweißmaschine ausgelegt sein muß, ist sein Wirkungsgrad und Leistungsfaktor bei geringer Schweißstromstärke entsprechend schlecht. .
  • Deshalb hat man auch schon versucht, Gleichstromschweißgeräte aus einem Streutransformator mit angeschlossenem -Trockengleichrichter aufzubauen. Diese Gleichrichter sind jedoch dem rauhen Schweißbetrieb nicht gewachsen und außerdem in der Anschaffung zu teuer.
  • Die erfindungsgemäße Schweißmaschine besitzt demgegenüber alle Vorteile der bekannten Einrichtungen und vermeidet weitgehend deren Nachteile. Sie besteht aus einem Dreiphasentransformator mit angeschlossener Gleichrichtung und ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Dreiphasentransformätor ein synchroner Einankerumformer in Mehrphasenschaltung angeschlossen ist: Die Wicklungsverluste in der Ankerwicklung des synchronen Einankerumformers sind erheblich geringer als die bei reinem Generatorbetrieb und sonst gleichen Bedingungen auftretenden Verluste. Hierdurch ergeben sich beträchtliche Einsparungen beim Aufbau der Schweißmaschine gegenüber dem üblichen Streufelde oder Querfeldgenerator.
  • An Synchronmaschinen ist es bekannt, das Ankerfeld im Raume stillstehen zu lassen. Dadurch besteht bei Einankerumformern die Möglichkeit, durch Verdrehen der Kbllektorbürsten gegenüber dem im Raume stillstehenden Ankerfelde die Spannung zu regulieren. Blei dem erfindungsgemäß verwendeten Einankerumformer werden dagegen nicht die Büasten gegen das Ankerfeld; sondern das Ankerfeld gegenüber den Bürsten verdreht. Um das zu erreichen, erhält der Stator des erfindungsgemäßs verwendeten,Einankerumformers eine umgd!°'elektrisch gegen die Erregerwicklung versetzte Hauptströmwicklung; die vom gesamten Schweißstrom oder einem proportionalen Teil desselben durchflossen wird. Hierdurch wird die für die Lichtbogenschweißung erforderliche Kennlinie - in folgender Weise erreicht: Der Anker des Umformers dreht sich synchron mit dem magnetischen Drehfeld, jedoch in entgegengesetzter Richtung, so daß das resultierende magnetische Drehfeld im Raume stillsteht und seine Achse senkrecht zur Kollektorbürstenachse liegt.
  • Bei einer ?'3elastung der Schweißmaschine verursacht der die Hauptstromwicklung durchfließende Schweißstrom eine Winkelverschiebung des stillstehenden Feldes gegenüber der Kollektorbürstenachse. Infolgedessen wird die abgegebene Gleichspannung stark lastabhängig und erhält somit die für den Schweißbetrieb günstigste Charakteristik.
  • Zur Erzielung einer stets eindeutigen Polarität ist die Erregerwicklung über einen Gleichrichter entweder an die Gleichstrombürsten oder an den Dreiphasentransformator angeschlossen.
  • Es ist möglich, den Dreiphasentransformator als Streutransformator auszubilden, wobei die ?Streuung fest oder regelbar sein kann. In den Primär-oder Sekundärstromkreis kann auch eine feste oder regelbare Selbstinduktion eingeschaltet sein.
  • Es ist auch möglich, die Hauptstromwicklung des Umformers an eine besondere Erregermaschine -anzuschließen, die vom S.'chweißstrom gesteuert wird, also indirekt zu speisen.
  • Zur Grobregelung des Schweißstromes ist die $auptstromwicklung mit Anzapfungen versehen, die durch einen Stufenschalter, den Grobregler, entsprechend dem gewünschten Schweißstrom geschaltet werden. Zur Feinregelung des Schweißstromes wird in den Erregerstromkreis ein Regelwiderstand, der Feinregler, geschaltet. je stärker die Erregerwicklung erregt wird, um so geringer ist die Wirkung der Hauptstromwicklung. Auf diese Weise wird eine einwandfreie Feinregelung erreicht. Durch Verlagerung des Feinreglers an den Schweißplatz ist die Fernregelung des Schweißstromes mit einfachsten Mitteln möglich.
  • Die Maschine ist in an sich bekannter Weise so ausgelegt, daß bei Einstellung des Feinreglers auf den kleinsten Erregerstrom dem stromliefernden Netz kein Blindstrom entnommen wird. Bei Vergrößerung des -Erregerstromes liefert die Maschine sogar Blindstrom an das Netz und kann damit andere `.B lindstromverbraucher kompensieren. Dhs ist ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Maschine, der den Anschluß auch an schwache Versorgungsnetze ermöglicht.
  • Das Magnetsystem besteht vorzugsweise aus einem genuteten Ring; ähnlich dem Ständer eines Asynchronmotors, in dem die Erreger- und Hauptstroinwicklung um go° elektrisch gegeneinander versetzt untergebracht sind. Zur Schaffung einer feldfreien Zone für die Gleichstrombürsten sind in der neutralen Zone des Erregerfeldes einzelne Zähne aus dem Magnetsystem entfernt.
  • Auf der Welle des synchronen Einankerumformers wird zweckmäßig ein Ventilator angeordnet, der sowohl den Umformer als auch den Transformator durch je einen kräftigen Frischluftstrom wirksam kühlt. Dadurch ist eine weitere Einsparung an Werkstoffen und Gewicht möglich.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schweißmaschine dargestellt, und zwar in Abb. i ein Schaltungsschema und in Abb. 2 eine schematische Ansicht der Maschine. Gemäß Abb. i ist die Primärwicklung i des Dreiphasentransformators über den Netzschalter 2 an das Netz R, S, T angeschlossen. Die Sekundärwicklung 3 ist über Schleifringe 4 in Sechsphasenschaltung mit der Ankerwicklung des synchronen Einankerumformers verbunden. Dessen Erregerwicklung 5 ist über einen Gleichrichter 6 und einen Feinregler 7 an die Sekundärwicklung 3, des Dreiphasentransformators angeschlossen. Mit S ist der Kollektor des Umformers bezeichnet, dessen positive Bürsten direkt und dessen negative Bürsten über die angezapfte Hauptstromwicklung 9 und den Grobregler i, mit den Schweißklemmen verbunden sind. In der schematischen Seitenansicht der Abb. 2 bedeutet i i das Ankerblechpaket mit dem Kollektor und denn Schleifringkörper 4 sowie dem Ventilator i,2.. Das Magnetsystem mit der Erreger- und Hauptstromwicklung trägt die Bezeichnung i,3,.
  • Darunter ist der Transformator i, 3 angeordnet. Am Schaltkasten 14 befindet sich der Netzschalter 2, ein ,Spannungsmesser i@5 und ein Strommesser 16, der Grobregler i o, der Feinregler 7, die Schweißklemmen 17 und Anschlußklemmen i$ für einen Fernregler. Das in der Schutzkappe ig laufende Wellenende 20 ist für den Antrieb einer Schleifscheibe zum Verputzen der Schweißnähte bestimmt. Das Fahrgestell der Schweißmaschine ist mit Ci bezeichnet.
  • Für den Anlauf und die Synchronisierung des Umformers können die an sich bekannten Maßnahmen angewandt werden. Sehr einfach sind auch die Mittel, mit denen der Anschluß der Maschine an verschiedene Spannungen ermöglicht werden kann; z. B. wird bei 2:2o Volt die Primärwicklung des Transformators im Dreieck, bei 380 Volt in Stern und bei 500 Volt in Reihe mit einer kleinen Zusatzwicklung ebenfalls in Stern geschaltet.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gleichstrom-Lichtbogenschweißmaschine zum Anschluß an D@reiphasenwechselstrom, bestehend aus einem Dreiphasentransformator mit angeschlossener -Gleichrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an den Dreiphasentransformator ein synchroner Einankerumformer in Mehrphasenschaltung angeschlossen ist, dessen Stator mit einer um go°" elektrisch gegen die Erregerwicklung versetzten Hauptstromwicklung ausgerüstet ist, die vom gesamten Schweißstrom oder einem proportionalen Teil desselben durchflossen wird.
  2. 2. Schweißmaschine nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiphasentransformator als Streutransformator mit fester Streuung ausgebildet ist.
  3. 3. Schweißmaschine nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiphasentransformator als Streutransformator mit regelbarer Streuung ausgebildet ist. q..
  4. Schweißmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Primär- oder Sekundärstromkreis des Dreiphasentransformators eine feste bzw. regelbare Selbstinduktion eingeschaltet ist.
  5. 5. Schweißmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromwicklung des Umformers mittels einer Erregermaschine indirekt gespeist wird.
  6. 6. Schweißmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromwicklung mit Anzapfungen `ersehen ist, die durch einen Stufenschalter zur Grobregelung des Schweißstromes umgeschaltet werden können.
  7. 7. Schweißmaschine nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerstromkreis ein @Gleichrichter eingeschaltet ist. B.
  8. Schweißmaschine nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerstromkreis ein Regelwiderstand zur Feinregelung eingeschaltet ist. g.
  9. Schweißmaschine nach den Ansprüchen i bis 8, gekennzeichnet durch eine solche Auslegung, daß bei kleinstem Erregerstrom dem Netz kein Blindstrom entnommen wird. io.
  10. Schweißmaschine nach den Ansprüchen i bis g, gekennzeichnet -durch ein aus einem genuteten Ring bestehendes Magnetsystem, in dem die Erreger- und die Hauptstromwicklung um go° elektrisch gegeneinander versetzt untergebracht sind. i i.
  11. Schweißmaschine nach den Ansprüchen i und folgenden, insbesondere nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaffung einer feldfreien Zone für die Gleichstrombürsten in der neutralen Zone des Erregerfeldes einzelne Zähne des Magnetsystems fehlen.
  12. 12. Schweißmaschine nach den Ansprüchen i bis i i, gekennzeichnet durch einen Ventilator, der mit je einem Frischluftstrom sowohl den Einankerumformer als auch den Transformator kühlt.
DEB2257A 1950-02-25 1950-02-25 Gleichstrom-Lichtbogenschweissmaschine zum Anschluss an Dreiphasenwechselstrom Expired DE870001C (de)

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