DE970883C - Schaltanordnung zum Widerstands-Erhitzen, -Gluehen und -Stumpfschweissen zweier Werkstuecke mit Mehrphasen-Wechselstrom unter gleichmaessiger Belastung aller Netzphasen - Google Patents

Description

• Schaltanordnung zum Widerstands-Erhitzen, -Glühen und -Stumpfschweißen zweier Werksflicke mit Mehrphasen-Wechselstrom unter gleichmäßiger Belastung aller Netzphasen Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zum Widerstands-Erhitzen, -Glühen und - -Stumpfschweißen zweier Werkstücke mit Mehrphasen-Wechselstrom unter gleichmäßiger Belastung aller Netzphasen.
• Bei den bekannten Verfahren zum Widerstands-Glühen, -Erhitzen und -Stumpfschweißen (im folgenden kurz Schweißen genannt) wird jeweils die Schweißstelle nur mit einphasigem Wechselstrom über ein oder mehrere Kontaktpaare gespeist, welche mit den Spannbackenpaaren identisch sein oder auch gesondert angebracht werden können. Bei mehrphasigem Primär-Netzanschluß des Transformators ergibt sich im Normalfall eine sehr ungleichmäßige Belastung der einzelnen Netzphasen, was aus betriebIichen Gründen unerwünscht ist.
• Es sind Schaltungsanordnungen bekanntgeworden, die eine gleichmäßige Netzbelastung anstreben. Dies wird dadurch erreicht, daß entweder gleichzeitig mehrere Schweißstellen 'oder Gruppen geschweißt werden, wobei jedoch jede Stelle nur mit einphasigem Sekundärstrom gespeist wird. Außerdem ist eine Anzahl von Kunstschaltungen bekanntgeworden, durch welche wenigstens teilweise ein Lastausgleich in den einzelnen Phasen erreicht wird. Ähnliches wird auch unter Verwendung von Gleichrichtern, Röhren, Speicherkondensatoren usw. angestrebt. Weiterhin ist die gleichzeitige Verwendung mehrerer einphasiger Schweißtransformatoren bekannt, durch die eine unterschiedliche Stromdichte über die einzelnen Abschnitte des Schweißquerschnittes erzeugt werden kann, z. B. bei der Schienenschweißung.
• Allen diesen bekannten Verfahren ist aber gemeinsam, daß an der Schweißstelle selbst jeweils nur einphasiger Wechselstrom zur Anwendung kommt, und daß die gleichmäßige Belastung aller Netzphasen oft nur teilweise, immer aber nur unter erheblichem Aufwand -an zusätzlichen Einrichtungen erreicht wird.
• Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieser Nachteile, indem sie eine völlig gleichmäßige Netzphasenbelastung unter Verwendung normaler Transformatoren ohne jede zusätzliche Einrichtung erzielt und außerdem die Ausbildung der Stromdurchflutung der beiden Werkstücke beliebig gestalten läßt. Es ist weiterhin noch bekannt, beim Erhitzen eines einzigen Werkstückes mittels Drehstrom die Kontakte im Phasenwinkel versetzt anzuordnen und bei Drehstromöfen, bei denen das Ofengut den Widerstand darstellt, zwei Elektrodensätze übereinander anzuordnen und gegeneinander versetzt zu schalten, um eine gleichmäßige Durchflutung des Ofengutes zu erreichen.
• Die Erfindung besteht darin, daß der Schweißtransformator eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungen besitzt, welche je- w ei Hs mit beiden Werkstücken durch Kontakte verbunden sind, wobei die einzelnen Kontaktpaare an den Werkstücken bzw. die Einzelkontakte jeder Selcundärwicklung in an sich bekannter Weise entsprechend- dem Phasenwinkel gegeneinander versetzt sind. Sofern die beiden Werkstücke durch Widerstandserhitzung erwärmt werden sollen, ohne daß Strom durch die Berührungsstelle beider Werkstücke fließt, werden in einer Ausführungsform der Erfindung die Kontaktpaare der einzelnen Phasen gegenüberliegend und gleichsinnig angeschlossen, so daß sich die Summe der Stromvektoren in den Anschlußstellen aufhebt und dadurch lediglich eine Querdurchflutung des Werkstückquerschnittes auftritt..
• Soll dagegen außer der Widerstandserhitzung mittels Querdurchflutung in an sich bekannter Weise auch noch eine Längsdurchflutung durch die Berührungsstelle beider Werkstücke hindurch erfolgen, so werden in einer Weiterbildung der Erfindung eines der einander gegenüberliegenden Kontaktpaare bzw. mehrerer Kontaktpaare gegenüber den übrigen gegensinnig geschaltet, so daß sich die Summe der Stromvektoren in den Anschlußstellen nicht aufhebt.
• Wird jedoch eine Durchflutung des Querschnittes schräg durch die Mitte der Berührungsstelle angestrebt, so wird in. einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Lage der einzelnen Kontakte jedes Kontaktpaares gegeneinander bzw. die Lage der gleich- oder gegensinnig geschalteten Phasenkontakte untereinander entsprechend angeordnet.
• Bei Anschluß an Dreiphasenstrom können in einem Ausführungsbeispiel zwei Phasen gleichsinnig. mit im Phasenwinkel gegeneinander versetzten Kontakten angeordnet werden und die dritte Phase, gegensinnig zu den beiden anderen Phasen, mit gegenüberliegenden Kontakten.
• Die Zeichnung zeigt den Gegenstand der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele, sämtlich bei Dreiphasenanschluß. In Abb. i sind die Primärwicklungen, die hier in Stern geschaltet sind, mit R, S und T bezeichnet; selbstverständlich ist auch jede andere bekannte Schaltung möglich, so z. B. Dreieck, Zickzack usw. Die drei entsprechenden Sekundärwicklungen sind, gleichlautend mit den zugehörigen Kontakten an den Werkstücken, an ihren Wicklungsenden mit tr und x, v und y sowie w und z bezeichnet.
• In den Abb. i a bis 2b sind die Kontakte entsprechend dem Phasenwinkel von i:zd°' angeordnet, der Einfachheit halber aber sind jeweils die rückliegenden Kontakte in die Zeichnungsebene vorgezogen dargestellt worden.
• Die vorhandenen sechs Endkontakte der drei Sekundärwicklungen können nun wahlweise mit den jeweils drei Kontaktstellen an jedem Werkstück derart verbunden werden, daß - entsprechend den eingangs geschilderten Möglichkeiten -jeweils die gewünschten Durchflutungsverhältnisse erzielt werden. So ergibt die in Abb. i a gezeigte Schaltungsweise, nämlich jeweils gegenüberliegende Kontakte jedes Kontaktpaares, lediglich eine Querdurchflutung des Werkstücksquerschnittes, ohne daß ein wesentlicher Strom durch die Berührungsstelle beider Werkstücke fließt. Dies erklärt sich dadurch, daß der Sternpunkt symmetrisch ist und somit in jedem Anschlußpunkt der Kontaktpaare ein Ausgleich eintritt, da sich die Vektoren aufheben. Gegenüber den hier dargestellten idealisierten Verhältnissen ergibt sich in der Praxis durch die unterschiedlichen Widerstände eine gewisse geringe Verschiebung; außerdem berühren sich bei Zusammenführung der beiden Werkstücke praktisch ja nicht die neutralen Punkte, sondern andere Stellen. Im wesentlichen- ist jedoch, wie Versuche gezeigt haben, der Verlauf der Stromdurchflutung so, wie er an Hand der idealen Bedingungen dargestellt wird. Bei der Schaltung nach Abb.2 liegen sich die einzelnen Kontakte jedes Kontaktpaares zwar ebenfalls gegenüber, jedoch ist das mittlere Kontaktpaar gegensinnig zu den übrigen geschaltet (y-v). Bei dieser Schaltung tritt eine Längsdurchflutung durch die Berührungsstelle der beiden Werkstücke hindurch auf. Die Stromstärke entspricht etwa dem Doppelten der sich für die Querdurchflutung einstellenden Stromstärke, siehe auch das Vektordiagramm, Abb. 2.
• Gegenüber der Schaltung nach Abb.2 sind bei der Anordnung nach Abb. 2 a zusätzlich die Einzelkontakte der beiden Phasen Ex und wz im Phasenwinkel gegeneinander verschoben (.s.. auch Vektordiagramm). Dadurch wird eine Durchflutung des Querschnittes in Längsrichtung erzielt, und zwar bei zwei Kontaktpaaren schräg durch etwa die Mitte der Berührungsstelle beider Werkstücke hindurch und beim dritten Kontaktpaar etwa parallel zur Werkstücksachse.
• Je mehr Phasen der Netzanschluß aufweist, um so mehr kann die Art der Stromdurchfltitung variiert werden.
• Die Kontakte an den Werkstücken können entweder ganz oder teilweise durch die Spannbacken oder auch durch besondere Kontaktbacken dargestellt werden.
• Auf gleiche Weise kann auch ein Werkstück z. B. zum Zwecke einer Verformung (Stauchen, Strecken, Aufbringen von Wülsten usw.) erwärmt, erhitzt bzw. geglüht werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltanordnung zum Widerstands-Erhitzen, -Glühen und -Stumpfschweißen zweier Werkstücke mit Mehrphasen-Wechselstrom, unter gleichmäßiger Belastung aller Netzphasen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißtransformator eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungen besitzt, welche jeweils mit beiden Werkstücken durch Kontakte verbunden sind, wobei die einzelnen Kontaktpaare an den Werkstücken bzw. die Einzelkontakte jeder Sekundärwicklung in an sich bekamiter Weise entsprechend dem Phasenwinkel gegeneinander versetzt sind.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpaare der einzelnen Phasen gegenüberliegend und gleichsinnig angeschlossen werden, so daß sich die Summe der Stromvektoren in den Anschlußstellen aufhebt und dadurch lediglich eine Querdurchflutung des Werkstückquerschnittes auftritt, aber kein wesentlicher Stromdurchgang durch die Berührungsstelle beider Werkstücke (Abb. i a).
3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kontaktpaare, bei einander gegenüberliegenden Kontakten, bzw. mehrere Kontaktpaare gegenüber den übrigen gegensinnig geschaltet sind, so daß sich . die Summe der Stromvektoren in den Anschlußstellen nicht aufhebt und dadurch in an sich bekannter Weise neben einer Querdurchflutung des Werkstücksquerschnittes auch eine Längsdurchflutung durch die Berührungsstelle beider Werkstücke hindurch ergibt (Abb. 2).
4. 4. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der einzelnen Kontakte jedes Kontaktpaares gegeneinander bzw. die Lage der gleich- oder gegensinnig geschalteten Phasenkontakte untereinander derart angeordnet wird, daß in an sich bekannte Weise eine Durchflutung des Querschnitte schräg durch die Mitte der Berührungsstelle erfolgt (Abb. 2a).
5. 5. Schaltanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Dreiphasenstrom zwei Phasen gleichsinnig mit im Phasenwinkel gegeneinander versetzten Kontakten angeordnet werden und die dritte Phase gegensinnig mit gegen überliegenden Kontakten (Abb. 2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 573 880, 735 492. 889 4$7; Zeitschrift »Schweißen und Schneiden«, Jahrg.
6. 6, S. 192 bis 196; »Praktisches Handbuch der gesamten Schweißtechnik« von Schimpke-Horn, 195o, Bd. TI, S. 79; »Die elektrische Schienenstumpfschweißung« von F. Hoch, Abt. i (Sonderdruck aus »Technische Mitteilungen«, 1939, Heft 6) ; »Die elektrischeWiderstandsschweißung«, Gönn er, 1942, S. 172 bis 176.