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Einrichtung zur Herabsetzung der Leerlaufspannung bei Lichtbogenschweißtransformatoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Herabsetzung der Leerlaufspannung
bei Lichtbogenschweißtransformatoren.
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Bei der Lichtbogenschweißung mit Schweißtransformatoren herrscht während
des Schweißens zwischen der Elektrode und dem Werkstück auf Grund der Charakteristik
des Lichtbogens eine Arbeitsspannung von 2o bis 30 Volt. Während der Schweißpausen
wächst diese zur Leerlaufspannung an, deren Höhe mit Rücksicht auf die Gefahr für
den menschlichen Körper unter Umständen unerwünscht ist.
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Um bei der Arcatomschweißung während der Schweißpausen zwischen den
Elektroden eine geringere Leerlaufspannung zu erhalten, wurde bereits eine Schutzschaltung
vorgeschlagen, welche bei Unterbrechung des Schweißens die Schweißelektroden von
der die hohe Leerlaufspannung annehmenden Sekundärwicklung des Transformators abschaltet
und an eine weniger hohe Spannung liefernde Hilfswicklung anschaltet. Diese Hilfswicklung
ist an dem Transformator angeordnet und ihre Spannung dient zur Neuzündung des Lichtbogens.
Im Stromkreis der Hilfswicklung und der Elektroden liegt noch eine Schützspule,
die bei Zündung des Lichtbogens durch den dann auftretenden Spannungsabfall das
Schütz und damit den Schweißstrom über eine Regeldrossel einschaltet und gleichzeitig
die Hilfsspule 'abschaltet. Bei eingeschaltetem Sekundärkreis wird durch eine zweite
an die Regeldrossel angeschaltete Schützspule das Schaltschütz während des Schweißens
in dieser Stellung gehalten. Eine Unterbrechung des Lichtbogens und die damit verbundene
höhere
Spannung im Schweißstromkreis bewirkt ein erneutes Abschalten
der Elektroden von der Sekundärwicklung des Transformators und Anschalten derselben
an die Hilfswicklung. Der Nachteil dieser bekannten ---Schutzschaltung besteht insbesondere
darin, daß sie kostspielige Schalter erfordert, die für starke Ströme gebaut sein
müssen und starkem Verschleiß unterliegen.
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Weiterhin sieht ein früherer Vorschlag eine Einrichtung zur Wechselstromschweißung
vor, welche mit Mitteln versehen ist, durch die bei Unterbrechung -des Schweißstromes
die Spannung an den Elektroden nur kurzzeitig über eine zulässige, ständig an den
unbelasteten Elektroden liegende Spannung auf eine gegebenenfalls zur Zündung dienende
Spannung erhöht wird: Dabei sind dynamisch .oder elektrisch verzögernd wirkende
Schaltungselemente vorgesehen, um die Zündspannung auf den dauernd zulässigen Wert
zu senken:. Zur Senkung der Zündspannung weisen diese Schaltungselemente eine Induktiv
ität auf, welche bei Unterbrechung des Lichtbogens mit Verzögerung parallel zu den
Schweißelektroden geschaltet wirrt und dann die Sekundärspulaa des Schweißtransformators
belastet, "während nach Neuzündung des Lichtbogens eine Abschaltung derselben; erfolgt.
Der Nachteil dieser Einrichtung besteht insbesondere in der ständigen Belastung
der Sekundärspule des Schwweißtransformators und darin., daß auch bei ihr verhältnismäßig
viele kostspielige SchaItungselemente erforderlich sind.
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Bei einer Einrichtung gemäß einem weiteren früheren Vorschlag wird
im Leerlauf der durch die Primärwicklung erzeugte Magnetfluß auf den Sekundärschenkel
und ein Streujoch des Schweißtransformators verteilt, so daB den Sekundärschenket
nur ein Teilfluß durchsetzt und die Sekundärspannung infolgedessen im Leerlauf einen
gewünschten geringeren Wert aufweist. Beim Schweißen wird der durch die Primärwicklung
erzeugte Magnetfluß dagegen von dem Streujoch abgedrängt und auf den Sekundärschenkel
gedrückt, so daß die Sekundärspule voll arbeiten kann. Dies geschieht durch eine
Magnetisierung des Streujochs mittels auf ihm angeordneter Wicklungen. Ein -Nachteil
dieser Einrichtung besteht darin, daß eine wesentliche Beeinträchtigung der statischen
Charakteristik des Schweißtransformators. eintritt. Weiterhin ist bei ihr von Nachtexil,
daß der Schweißtransformator durch. das Streujoch verhältnismäßig kompliziert und
kostspielig wird.
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Gegenüber den bekannten Einrichtungen besteht das Neue an der Einrichtung
gemäß der Erfindung darin, daß der sonst die Sekundärspule durch-@etzende magnetische
Fluß der Primärspule bei Leerlauf durch eine dann kurzgeschlossene Hilfsspule auf
dem Transfarmatorkern so weit verdrängt wird, daß die Leerlaufspannung des Schweißtrans-'ormators
einen gewünschten niedrigeren Wert annimmt.
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In einer vorteilhaften Ausführung -der Erfindung wird dabei die Hilfsspule
durch einen Schützschalter kurzgeschlossen, dessen Magnetspule zwischen der Leitung
des Schweißdrahtha,lters und des Werkstückes angeschlossen und selber oder in Verbindung
mit einem Vorschaltwiderstand so bemessen ist, däß der Schalter erst bei Überschreiten
einer bestimmten Spannung und damit nach Erlöschen des Lichtbogens anspricht. Schließlich
sind zur vorteilhaften Ausführung der Erfindung noch Anordnungen vorgesehen, welche
die Wirkung der Hilfsspule begrenzen und mittels. derer die für die Haltespule des
.Schutzschalters erforderliche Spannung im Leerlauf trotz herabgesetzter Leerlaufspannung
aufrechterhalten wird.
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Gegenüber den bekannten Einrichtungen zeichnet sich die Einrichtung
gemäß der Erfindung insbesondere durch die Einfachheit ihrer Wirkungsweise und ihres
Aufbaues aus. Kostspielige Schalter, die für starke Schweißströme gebaut sein müssen
und starkem Verschleiß unterliegen, werden bei ihr nicht benötigt. Auch wird bei
dieser Einrichtung eine ständige Belastung der Sekundärspule des Schweißtransformators
vermieden. Ferner tritt bei ihr keinerlei Beeinträchtigung der statischen Charakteristik
des Schweißtransformators auf.
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Außer der Herabsetzung der Leerlaufspannung wird bei der Einrichtung
nach der Erfindung dadurch, daß durch die Feldverdrängung im Leerlauf eine induktive
Belastung des Anschlußnetzes auftritt, ein Ausgleich mit der Belastung währenddes
Schweißens erzielt. Das sonst abwechselnde Absinken und Wiederansteigen der Netzspannung
zwischen Schweißen und Leerlauf bei ungünstigen Zuleitungsverhältnissen wird wesentlich
verringert. Außerdem wird die kapazitive Blindstromentnahme des dem Transformator
vorgeschalteten Kondensators aus dem Anschlußnetz in den Leerlaufpausen je nach
der eingestellten Schweißstromstärke mehr oder weniger kompensiert.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung durch Schaltskizzen beispielsweise
veranschaulicht. Es zeigt Abb. i eine Einrichtung zur Herabsetzung der Leerlaufspannung
bei Lichtbogenschweißtransformatoren, Abb. a eine um einen Teil des Transformatorenkernquerschnittes
genvickelte _ -Hilfsspule, Abb. 3 eine Einrichtung, deren Hilfsspule in Reihe mit
einer Drosselspule geschaltet ist, Abb. q: -eine Einrichtung, bei welcher die Magnetspule
mit einer um den Streukern gewickelten Spule in Reihe geschaltet ist, und Abb. 5
eine Einrichtung mit Reihenschaltung der Sekundär-, Hilfs- und einer Drosselspule.
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In den Abbildungen bezeichnet a den Eisenkern . des Schweißtransformators,
b die Primärspule, c die Sekundärspule und p einen dem Transformator vorgeschaltetem.
Kondensator. Die Regulierung des Schweißstromes geschieht durch Verschieben eines
Streukernes d. Das zu schweißende Werkstück ist mit e und der Schweißdrahtkalter
mit f bezeichnet: g ist die auf dem sekundären -Schenkel des Transformators angeordnete
Hilfsspüle, welche durch einen Schützschalter h mittels.
dessen
Magnetspule i kurzgeschlossen werden kann.
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Diese Magnetspule i, der ein Widerstand j vorgeschaltet
sein kann, ist für eine zwischen der normalen Leerlaufspannung und der Schweißspannung
liegende Nennspannung von beispielsweise 5o. Volt gebaut. Sie wird dadurch während
des Schweißens nicht genügend erregt und läßt den; Schalter h .offen. Reißt nach
Beendigung des Schweißens jedoch der Lichtbogen ab, so steigt die Spannung unmittelbar
auf den Leerlaufwert von beispielsweise 70 Volt. Hierdurch tritt der Schätzschalter
h in Tätigkeit und schließt die Hilfsspule g kurz, was die- Herabsetzung der Leerlaufspannung
durch Feldverdrängung auf z. B. 42 Volt zur Folge hat.
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Zur Begrenzung der Wirkung der Hilfsspule g kann diese, wie in Abb.
2 gezeigt, nur um einen Teil des Transformatorenkernquerschnittes gewickelt oder
in Reihe mit einer Dro,ssedspule k, wie in Abb. 3 veranschaulicht, geschaltet werden.
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Reicht die Restspannung nicht aus, den Schützschalter h in seiner
Einschaltstellung zu belassen, so kann sie entsprechend Abb. ¢ durch Reihen.schaltung
der Magnetspule i mit einer um den Streukern ci gelegten Wicklung L auf den gewünschten
Wert gebracht werden, da der Streukern d bei geschlossener Hilfsspule c im Leerlauf
von einem Streufeld durchflossen wird, das in der Wicklung L eine zusätzliche Spannung
erzeugt.
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Soll erneut geschweißt werden, so wird bei der zur Zündung üblichen
ersten Berührung der Spitze der Elektrode m mit dem Werkstück e die Sekundärspule
c kurzgeschlossen. Die den Schätzschalter h betätigende Spule i wird spannungslos,
wodurch der Schalter h auslöst und die Hilfsspule keinen Gegenfluß mehr bewirkt.
Die Sekundärspule erhält infolgedessen wieder ihr volles Feld, und der Schweißvorgang
kann ungehindert vonstatten --eben.