DE962362C

DE962362C - Automatic protective circuit with security against failure

Info

Publication number: DE962362C
Application number: DEL19703A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Rietsch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-08-24
Filing date: 1954-08-24
Publication date: 1957-04-18

Description

AUSGEGEBEN AM 18. APRD. 1957ISSUED APRD 18. 1957

L ι pro 3 VIIId/2ihL ι per 3 VIIId / 2ih

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Beim Schweißen mit Wechselstrom-Lichtbogentransformataren ist eine Anzahl von Schutzschaltungen bekanntgeworden, die eine in den Schweißpausan, d. 'h. bei Leerlauf des Transformators, auftretende hohe Spannung zwischen Elektrode und Werkstück selbsttätig auf einen für den Schweißer ungefährlichen Wert herabsetzen. Diese, Schutzschaltungen sind vielfach mit elektromagnetischen Schaltgeräten, beispielsweise 'Schützen oder Relais,When welding with AC arc transformers a number of protective circuits have become known, which one in the welding pause, d. 'H. when the transformer is idling, high voltage occurring between electrode and Reduce the workpiece automatically to a value that is harmless to the welder. These, protective circuits are often with electromagnetic switching devices, for example 'contactors or relays,

ίο ausgerüstet, bei denen aber, wenn sie nicht ständig gepflegt und überwacht werden, eine gewisse Gefahr des Versagens besteht. Obwohl bei den zur Zeit gut .durchkonstruierten elektromagnetischen Schaltgeräten die Gefahr des Versagens außerordentlich gering ist, ist es jedoch keineswegs ausgeschlossen, daß ein Versagen des einen oder anderen Schaltgerätes auftreten kann. Da der Zweck der Schutzschaltung die Verhütung eines lebensgefährlichen. Zustandes für den Schweißer ist, müssen Versager, auch wenn sie noch so selten auftreten können, auf alle Fälle vermieden werden.ίο equipped, but when they are not constantly are maintained and monitored, there is some risk of failure. Although with the Well-designed electromagnetic switching devices run the risk of failure is small, it is by no means excluded that a failure of one or other switching device can occur. Since the purpose of the protective circuit is the prevention of a life-threatening. For the welder, failures must, even if they occur very rarely can, in any case, be avoided.

Eine der bekanntesten und gebräuchlichsten Schutzschaltungen bei Wechselstrom-Lichtbogenschweißtransformatoren ist in der Zeichnung in Fig. ι schematisch dargestellt. Mit 1 ist die Primärwicklung des Schweißtransformators, mit 2 die Sekundärwicklung, die an die Klemmen 3 und 4 angeschlossen ist, bezeichnet. Zwischen den Sekundärklemmen 3 und 4 sind zwei Spannungstedlerdrosseln 5 und 6 in Reihe geschaltet. Auf dem Klemmbrett 7 des Transformators befinden sich zwei Anschlußklemmen 8 und 9, an die der Schweißer semen Elektrodenhalter 10 bzw. das Werkstück 11 anschließt. Die Anschlußklemme 8One of the best known and most common protective circuits in AC arc welding transformers is shown schematically in the drawing in Fig. ι. With 1 is the primary winding of the welding transformer, with 2 the secondary winding connected to terminals 3 and 4 is connected, called. Between the secondary terminals 3 and 4 there are two voltage throttles 5 and 6 connected in series. On the terminal board 7 of the transformer there are two terminals 8 and 9 to which the Welder semen electrode holder 10 or the workpiece 11 connects. Terminal 8

ist unmittelbar mit der Sekundärklemme 3 des Transformators verbunden, während die Anschlußklemme 9 mit dem Mittelpunkt zwischen den beiden in Reihe geschalteten Spannungsteilerdrosseln 5 und 6 verbunden ist. Sind die beiden Drosseln 5 und 6 bezüglich ihrer Induktivität und ihres ohmschen Widerstandes gleich groß, so herrscht im Leerlauf zwischen den Klemmen 8 und 9 und infolgedessen auch zwischen Elektrode 10 und Werkstück 11 die an der Drossel 5 liegende Spannung, also die Hälfte der Leerlauf spannung, die an den Klemmen 3 und 4 liegt. Sobald mit der Elektrode ι ο zu Beginn einer Schwei&ung das Werkstück 11 berührt wird, wird die Drossel 5 kurzgeschlossen, und es liegt an der Drossel 6 die gesamte Sekundäirspannung des Transformators. Dadurch gerät die Drossel 6 in den Sättigungsbereich und es fließt ein hoher Strom, der infolge der großen Induktivität der Drossel 5 nicht in dieser, sondern in dem dazu parallel liegenden Kreis, nämlich von dem Mittelpunkt zwischen den beiden Drosseln 5 und 6 über Klemme 9, Elektrode 10, Werkstück 11, Klemme 8 nach Klemme 3 fließt. Durch diesen hohen Strom wird mit Hilfe des Sättigungsstromwandlers 12 die Relaisspule 13 erregt, die mit ihrem zugehörigen Arbeitskontakt 14 die Schützspule 15 einschaltet, die infolgedessen ihren Kontakt 16 schließt und eine Verbindung zwischen der Klemme 4 und der Klemme 9 herstellt. Nun kann durch Abheben der Elektrode 10 vom Werkstück 11 der Lichtbogen gezündet werden und das Schweißen beginnen. Während des 'Schweißvorganges ist die Drossel 6 kurzgeschlossen und die Drossel 5 liegt parallel zum Lichtbogen. Sobald der Lichtbogen zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 11 erlischt, sinkt der Strom im Sättiiguinjgiswandler 12 auf den Wert Null herab, wobei sich 'der Kontakt 14 öffnet, die Spule 1S spannungslos¹ wird und der Kontakt 16 öffnet, womit der eingangs geschilderte Zustand mit halber Spannung zwischen Elektrode ι ο und Werkstück 11 wiederhergestellt ist.is directly connected to the secondary terminal 3 of the transformer, while the terminal 9 is connected to the midpoint between the two voltage divider chokes 5 and 6 connected in series. If the two chokes 5 and 6 are of the same size in terms of their inductance and ohmic resistance, the voltage across the choke 5, i.e. half the no-load voltage, prevails between terminals 8 and 9 and consequently also between electrode 10 and workpiece 11 when idling which is connected to terminals 3 and 4. As soon as the workpiece 11 is touched with the electrode at the beginning of a weld, the choke 5 is short-circuited, and the entire secondary voltage of the transformer is applied to the choke 6. As a result, the choke 6 enters the saturation range and a high current flows, which due to the large inductance of the choke 5 is not in this circuit but in the circle lying parallel to it, namely from the midpoint between the two chokes 5 and 6 via terminal 9, Electrode 10, workpiece 11, terminal 8 flows to terminal 3. This high current, with the help of the saturation current transformer 12, excites the relay coil 13, which switches on the contactor coil 15 with its associated working contact 14, which consequently closes its contact 16 and establishes a connection between terminal 4 and terminal 9. The arc can now be ignited by lifting the electrode 10 from the workpiece 11 and welding can begin. During the 'welding process, the choke 6 is short-circuited and the choke 5 is parallel to the arc. As soon as the arc between the electrode 10 and the workpiece 11 is extinguished, the current in the Sättiiguinjgiswandler 12 drops to the value zero, whereby the contact 14 opens, the coil 1S is de-energized ¹ and the contact 16 opens, whereby the condition described above with half the voltage between electrode ι ο and workpiece 11 is restored.

Diese Schutzschaltung gewährt aber dem Schweißer nur so lange einen einwandfreien Schutz gegen lebensgefährliche Spannungen, wie die dabei verwendeten Schaltgeräte einwandfrei arbeiten. Tritt beispielsweise ein Versagen der Schutzschaltung dadurch ein, daß entweder das Relais 13 oder das Schütz 15 nicht einschaltet, so ist eine weitere Benutzung des Schweißtransforinators unmöglich, weil der Schweißer auf Grund der niedrigen Zündspannung nicht imstande ist, einen Lichtbogen zu zünden. Tritt das Versagen der Schutzschaltung jedoch dadurch ein, daß das Relais 13 oder das Schütz 15 zwar einschaltet, aber nicht ausschaltet, beispielsweise dadurch, daß die Kontakte festschweißen oder, der Magnetanker klebt oder 'eine mechanische VerHemmung eintritt, so bleibt der Kontakt 16 geschlossen, und es tritt in der Schweißpause zwischen Elektrode 10 und Werkstück 11 die volle Spannung· des 'Schweißtransformators auf. Hierbei entspricht die Spannung zwar nicht der vollen Leerlaufspannung des Transformators, da die Spannungsteiler drossel S sich in 'Sättigung befindet und einen erhöhten Strom aufnimmt, doch wird die Spannung stets über der zulässigen 'Sicherheitsgrenze liegen. Dies muß aber unbedingt vermieden werden.However, this protective circuit only provides the welder with perfect protection against life-threatening voltages as long as the switching devices used are working properly. If, for example, the protective circuit fails because either the relay 13 or the contactor 15 does not switch on, further use of the welding transformer is impossible because the welder is unable to ignite an arc due to the low ignition voltage. However, if the failure of the protective circuit occurs because the relay 13 or the contactor 15 switches on but does not switch off, for example because the contacts weld or the armature sticks or a mechanical jam occurs, the contact 16 remains closed, and the full voltage of the welding transformer occurs in the welding break between electrode 10 and workpiece 11. In this case, the voltage does not correspond to the full open circuit voltage of the transformer, since the voltage divider choke S is in 'saturation and takes up an increased current, but the voltage will always be above the permissible' safety limit. However, this must be avoided at all costs.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, das Versagen einer selbsttätig arbeitenden Schutzschaltung für Lichtbogenschweißtransformatoren mit Hilfe elektromagnetisch betätigter Schaltgeräte mit Sicherheit zu verhindern. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß für jede Schaltaufgabe jeweüs zwei elektromagnetische Schaltgeräte verwendet 'werden, die von getrennten Kontakten einuind ausgeschaltet werden und deren Hauptkontakte so geschaltet sind, daß die Schaltung erst dann erfolgt, wenn beide Schaltgeräte arbeiten, und daß weiterhin eine Einrichtung getroffen ist, die bei Versagen eines Schaltgerätes die weitere Benutzung der zu schützenden Gesamteinrichtung· sofort verhindert. An Hand einer Zeichnung ist in Fig. 2 die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung auf eine einfache Schaltung der Fig. 1 dargestellt. Teile der Fig. 2, die denen der Fig. 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The invention has set itself the task of preventing the failure of an automatically operating protective circuit for arc welding transformers with the help of electromagnetically operated switching devices to prevent with certainty. This is done according to the invention in that for each switching task two electromagnetic switching devices are used, which are connected by separate contacts are switched off and their main contacts are switched so that the circuit only then takes place when both switching devices are working, and that a device is still made that is used in Failure of a switching device immediately prevents further use of the entire equipment to be protected. Using a drawing, FIG. 2 shows the application of the arrangement according to the invention a simple circuit of FIG. 1 is shown. Parts of FIG. 2 corresponding to those of FIG. 1 are provided with the same reference numerals.

Die in Fig. 1 verwendeten Schaltgeräte treten in Fig. 2 doppelt auf und sind mit den entsprechenden Nummern unter Hinzufügung des Buchstabens a oder & gekennzeichnet. Durch die Verwendung jeweils zweier Schaltgeräte wird erreicht, daß ein Versagen des einen Schaltgerätes ohne gefährdende Wirkung bleibt, denn die Wahrscheinlichkeit, daß beide Schaltgeräte im gleichen Augenblick versagen, ist praktisch gleich Null. Es kann aber auch bei der zweifachen Verwendung der Schaltgeräte, wenn man eine schlechte Wartung und Überwachung voraussetzt, der Fall eintreten, daß ein Schaltgerät bereits versagt hat, ohne daß dies vom Schweißer bemerkt wurde. Angenommen, es tritt der Fall ein, daß das Schütz 1 Sa in der. eingeschalteten Stellung festklemmt und der Kontakt i6_a ständig ,geschlossen bleibt, ist es doch ohne weiteres möglich, mit dem Lichtbqgenschweißtransformator weiterzuarbeiten. Wird die Anlage längere Zeit nicht überprüft und das Versagen des Schützes ι ζ_α hierdurch nicht festgestellt, dann konnte sogar der Fall eintreten, daß gelegentlich auch das Schütz 150 nicht abfällt, wodurch dann der unerwünschte Zustand der hohen Leerlaufspannung·, der bei Versagen der Schutzschaltung' nach Fig. 1 geschildert ist, ebenfalls eintritt. Es ist daher Sorge zu tragen, daß ein Hängenbleiben eines Schützes in der eingeschalteten 'Stellung bewirkt, daß eine Weiterbenutzung des Iirhtbogen,-sehweißtransformators sofort unmöglich gemacht wird. Die Verwendung eines einfachen Alarmsignals — sei es optisch oder akustisch — ist für diesen Zweck nicht ausreichend. Es muß. also eine iao Einrichtung geschaffen werden, die bed Versagen eines der beiden Schaltelemente bewirkt, daß die Weiterbenutzung· der Gesamtanlaige sofort verhindert wird.The switching devices used in FIG. 1 appear twice in FIG. 2 and are marked with the corresponding numbers with the addition of the letter a or &. The use of two switching devices in each case ensures that failure of one switching device has no endangering effect, because the probability that both switching devices will fail at the same instant is practically zero. However, even if the switching devices are used twice, assuming poor maintenance and monitoring, the case may arise that a switching device has already failed without the welder noticing. Assume that the case occurs that the contactor 1 Sa in the. is stuck in the switched-on position and the contact i6 _a remains closed, it is still possible to continue working with the arc welding transformer. If the system is not checked for a long time and the failure of the contactor ι ζ _{α is} not detected as a result, then it could even happen that the contactor 150 does not drop out occasionally, which then leads to the undesirable state of the high open circuit voltage, which occurs when the protective circuit fails 'is shown in Fig. 1, also occurs. Care must therefore be taken that if a contactor gets stuck in the switched-on position, further use of the arc welding transformer is immediately made impossible. The use of a simple alarm signal - be it visual or acoustic - is not sufficient for this purpose. It must. In other words, an iao device can be created which, if one of the two switching elements fails, means that further use of the entire system is immediately prevented.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung i»5 beispielsweise näher erläutert. Die Schützspule ι ζ_α A device according to the invention is explained in greater detail in FIG. 2, for example. The contactor coil ι ζ _α

betätigt außer einem Hauptkontakt noch einen Arbeitskontakt 17 und einen Ruhekontakt 18. Die Spule des Schützes 15& betätigt den Ruihekontakt 19 und den Arbeitskontakt 20. Diese zusätzlichen Kontakte schalten den Belastungswiderstand 21, der so dimensioniert ist, daß, wenn er eingeschaltet ist, die dein Steuerstromkreis schützende 'Schmelzsicherung 22 in kurzer Zeit, beispielsweise einer halben Sekunde, durchschmilzt. Die Kontakte sind derartig angeordnet, daß sie bei gleichmäßigem Arbeiteini der beiden Schütze i$_a und 15$ niemals oder höchstens ganz kurzzeitig den Belastungswiderstand 21 einschalten. Sobald jedoch eines der beiden Schütze in irgendeiner Weise versagt, d.h. die Stellung der beiden Schütze zu irgendeiner Zeit nicht gleich ist, brennt die Schmelzsicherung 22 durch, und eine weitere Benutzung des Iichtbogenschweißtransformators ist somit unmöglich. Zur Erhöhung der Sicherheit empfiehlt es sich, jeweils zwei Hilfskontakte 17 bis 20 parallel zu schalten, wie in der Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist.actuates a normally open contact 17 and a normally closed contact 18 in addition to a main contact. The coil of the contactor 15 & actuates the normally closed contact 19 and the normally open contact 20. These additional contacts switch the load resistor 2 1, which is dimensioned so that when it is switched on, your Control circuit protecting 'fuse 22 in a short time, for example half a second, melts. The contacts are arranged in such a way that, when the two contactors i $ _a and 15 $ work evenly, they never or at most very briefly switch on the load resistor 21. However, as soon as one of the two contactors fails in any way, ie the position of the two contactors is not the same at any time, the fuse 22 blows and further use of the arc welding transformer is thus impossible. To increase safety, it is advisable to connect two auxiliary contacts 17 to 20 in parallel, as indicated by dashed lines in FIG. 2.

Es sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung auch auf alle anderen Schutzschaltungen, also auch auf solche, die nicht die Wechselstrom-Lichtbogenschweißung betreffen, angewendet werden kann.It should be noted that the present invention also applies to all other protective circuits, including to those that do not use AC arc welding concern, can be applied.

Claims

Patent claims?

i. Automatic protective circuit for Arc welding transformers with the help Electromagnetically operated switching devices, characterized in that for each switching task two electromagnetic switching devices are used, which are separated from each other Contacts are switched on and off and their main contacts are switched so that The circuit only takes place when both Scualtgeräte work, and that one continues Facility is made that if a switching device fails, further use of the to protective sanitary facilities immediately prevented.

2. Automatically working 'S protection circuit according to claim 1,. Characterized in that the two switching devices (1 Sa and 1 St) contain auxiliary contacts that are connected so that they switch on a' circuit in different positions, which takes so much current, that a fuse for the entire 'control circuit blows.

3. Automatically working 'protective circuit according to claim 1 and 2, characterized in that the auxiliary contacts of the switching devices (15 «and i5 &) can be used in double number and two identical switching devices of the same type in parallel are switched.

Considered publications: '
U.S. Patent No. 2078690.

1 sheet of drawings