-
Schutzschaltung für Wechselstrom-Lichtbogen-Schweißgeräte mit einer
vormagnetisierten Drossel im Sekundärkreis Für die Wechselstrom-Lichtbogenschweißung
werden vielfach Schweißtransformatoren mit Schutzschaltungen verwendet mit dem Zweck,
die nach dem Schweißprozeß auftretende verhältnismäßig hohe Leerlaufspannung auf
eine für den Schweißer ungefährliche Spannung herabzusetzen. Fast alle bisher gebräuchlichen
Schutzschaltungen haben jedoch den großen Nachteil, daß Schaltelemente mit beweglichen
Teilen benutzt werden, die bekanntlich nicht verschleißfest sind und aus diesem
Grunde eine einwandfreie Arbeitsweise solcher Schutzschaltungen unter Umständen
in Frage stellen. Zur Behebung dieses Mangels wurde daher vorgeschlagen, eine weitere
Schutzschaltung anzuordnen, die beim Versagen der Hauptschutzschaltung die- gesamte
Anlage spannungslos setzt und somit den Schweißer vor gesundheitlichen Schäden infolge
verhältnismäßig hoher Leerlaufspannung schützt. Auch bei dieser Schaltung werden
Schaltelemente mit beweglichen Teilen verwendet. .
-
Ferner sind Schutzeinrichtungen bekannt, bei denen unter Zuhilfenahme
des Schweißstromes bei gleichrichtergespeisten Schweißstromquellen_ die Höhe der
Klemmenspannung des Schweißgerätes beeinflußt wird. Diesen Geräten haftet jedoch
der Nachteil an, daß die erzielte Leerlaufspannung stets höher als die Schweißspannung
ist und nicht
beliebig eingestellt werden kann. Des weiteren sind
Einrichtungen bekannt, bei denen die Leerlaufspannung mit Hilfe von Drosseln im
Schweißkreis auf einen für den Bedienungsmann ungefährlichen Wert herabgesetzt wird.
Hierzu werden mechanische Schaltelemente verwendet, die aber auf die Dauer eine
absolute Sicherheit der Arbeitsweise der Geräte nicht gewährleisten.
-
Vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Schutzschaltung
fair Wechselstrom-Lichtbogen@Schweißgeräte zu schaffen, bei der keinerlei Schaltelemente
mit Kontakten und beweglichen Teilen verwendet werden, so daß die durch Verschluß
verursachte Gefahr eines gelegentlichen Versagens der Schutzeinrichtung nicht mehr
besteht.
-
Die Induktivität einer parallel zum Lichtbogen geschalteten Drosselspule
wird erfindungsgemäß ohne Verwendung von Schaltelementen mit beweglichen Teilen
bei Leerlauf des Gerätes durch- Gleichstromvormagnetisierung so stark verringert,
daß der durch die Drossel fließende Strom eine Absenkung der Spannung des Lichtbogenschweißgerätes
auf Schutzspannung bewirkt, wobei weiterhin im Gleichstrom-Vormagnetisierungskreis
ein Gleichrichter, der nur im Leerlaufzustand des Schweißgerätes stromdurchlässig
ist, und zwei Gleichspannungen in Reihe liegen, die in ihrer Polarität entgegengerichtet
sind, und von denen die eine proportional der Schweißspannung und die andere über
einen Stromwandler proportional dem Schweißstrom veränderlich ist. Diese Art der
Spannungsabsenkung hat also .zur Folge, daß auch in den Schweißpausen eine bestimmte,
größtenteils induktive Belastung des Schweißgerätes vorhanden ist. Da aber Wechselstrom-Lichtbogen-Schweißgeräte
meistens mittels Kondensatoren kompensiert werden, wird die induktive Belastung
des speisenden Netzes wesentlich herabgesetzt und dabei der Vorteil erzielt, daß
auch in den Schweißpausen das Gerät nicht mehr im kapazitiven Bereich arbeitet,
d. h. voreilenden Blindstrom aus dem Netz aufnimmt. Somit fallen alle unangenehmen
Nebenerscheinungen, beispielsweise Störung anderer Stromabnehmer durch Spannungserhöhung
oder -schwankungen, die durch die kapazitive Belastung hervorgerufen werden, fort.
-
An Hand eines Ausführungsbeispiels ist die erfindungsgemäße Anordnung
näher erläutert.
-
Mit i ist die Primär- und mit 2 die Sekundärwicklung eines Lichtbogenschweißtransformators
bezeichnet, dessen Mittel zur Erzielung einer vergrößerten Streuung und der bekannten
abfallenden Stromspannungscharakteristik der Einfachheit halber nicht dargestellt
sind. An den Sekundärklemmen 3 und 4 sind die Elektrode 5 und das Werkstück 6 angeschlossen.
Parallel zur Sekundärwicklung 2 ist zweckmäßigerweise eine eisengeschlossene Drosselspule
7 geschaltet, deren Induktivität so groß ist, daß sie nur einen geringen Strom aufnimmt.
Die Drosselspule 7 enthält außerdem eine Gleichstrom-Vormagnetisierungswicklung
8, mit deren Hilfe in bekannter Weise die Induktivität der Spule 7 beliebig verkleinert
werden kann. In ihrem Stromkreis liegt ein Gleichrichter 9 und in Reihe dazu zwei
Gleichrichter io und i i, von denen der Gleichrichter io von der Spannung an den
Klemmen 3 und 4 gespeist wird, während der Gleichrichter i i aus dem Stromwandler
12 seine Spannung erhält und die Bürde 13 speist. Die beiden Gleichspannungen sind
in ihrer Polarität gegeneinander geschaltet, und zwar ist die Gleichspannung am
Gleichrichter io so gerichtet, daß der von ihr erzeugte Strom in Durchlaßrichtung
des Gleichrichters 9 fließt.
-
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist folgende: Wenn
der Schweißstrom unterbrochen wird, ist entsprechend der hohen Leerlaufspannung
des Transformators ausgangsseitig des Gleichrichters io eine hohe Gleichspannung
vorhanden, die einen Strom erzeugt, der durch den Gleichrichter g und die Vormagnetisierungsspule
8 fließt. Der induktive Widerstand der Spule 7 wird infolgedessen stark verringert.
Es fließt daher ein Strom durch die Spule 7, und die Spannung an der Spule 7 sinkt
entsprechend der Stromspannungscharakteristik des verwendeten Lichtbogentransformators
ab. Da aber damit gleichzeitig auch der Gleichstrom in der Vormagnetisierungsspule
8 sinkt, kann auf diese Weise ein scharfer Schnittpunkt der beiden Charakteristiken
erzielt und eine genaue Spannung, beispielsweise die vorgeschriebene Schutzspannung
von 42 V, an den Klemmen 3 und 4 und zwischen Elektrode 5 und Werkstück 6 erreicht
werden.
-
Bei Berührung der Elektrode 5 mit dem Werkstück 6 bricht die Spannung
an der Drossel 7 und ebenso die Spannung an dem Gleichrichter io zusammen, so daß
der Strom in der Vormagnetisierungswicklung 8 unterbrochen wird und die Drossel
? wieder einen großen induktiven Widerstand annimmt. Durch den Stromwandler 12 fließt
nun der eingestellte Kurzschlußstrom des Transformators und erzeugt am 'Widerstand
13 eine Spannung, die so eingerichtet ist, daß die Spule 8 stromlos bleibt. Beim
Ziehen des Lichtbogens zwischen Elektrode 5 und Werkstück 6 steigt die Spannung
an der Drossel 7 auf Lichtbogenspannung an, und damit entsteht auch wieder eine
Spannung an dem Gleichrichter io. Diese Spannung wird aber durch die ihr entgegengerichtete
überwiegende Spannung am Widerstand 13 daran gezindert, einen Strom durch die Vormagnetisierungswicklung
zu schicken. Daher bleibt die Drossel 7 praktisch stromlos und sämtliche Energie
des Transformators wird in den zwischen Elektrode 5 und Werkstück 6 gezogenen Lichtbogen
geleitet. Im Augenblick der Lichtbogenlöschung steigt die Spannung der Drossel 7
und des Gleichrichters io wieder an, und es fließt ein starker Strom durch die Vormagnetisierungswicklung
8, weil keine Spannung am Widerstand 13 mehr vorhanden ist. Dieser starke Strom
erzeugt einen schnellen Aufbau des Gleichfeldes in der Vormagnetisierungswicklung
8; und der eingangs geschilderte Zustand bei Leerlauf stellt sich wieder ein.
Der
Wandler 12 wird zweckmäßig als Sättigungswandler ausgebildet; damit schon bei kleiner
Stromstärke die richtige Spannung am Widerstand 13 vorhanden ist, ohne daß diese
sich bei den hohen Stromstärken noch nennenswert erhöht.