DEP0010639DA - Vorrichtung zur Verhütung von Überströmen in einem nur für eine Halbwelle, einen Bruchteil oder ungradzahliges Vielfaches einer solchen eingeschalteten Transformator, insbesondere bei Schweißmaschinen - Google Patents

Description

Kurze Stromstösse kann man in der Weise erzeugen, dass man beispielsweise einen Transformator nur für eine Halbwelle oder einen Bruchteil derselben, z.B. mittels einer Röhre einschaltet. Da dabei der Strom in der Transformatorwicklung nur in der einen Richtung fliesst, bleibt im Transformatoreisen infolge der Remanenz ein Fluss zurück; das Eisen bleibt also in der einen Richtung magnetisiert. Beim nächsten EInschalten des Stroms in der gleichen Richtung steigt der Strom oft stark an, da er zunächst kein Feld aufzubauen hat, weil das Remanenzfeld schon vorhanden ist. Darauf steigt der Strom langsamer an und magnetisiert das Transformatoreisen noch stärker in der gleichen Richtung mit der Folge, dass ein noch stärkeres Remanenzfeld zurückbleibt, das beim nächsten Einschalten wieder einen stärkeren steilen Stromanstieg mit darauffolgender weiterer Magnetisierung herbeiführt. Dies gilt namentlich für solche Transformatoreisensorten, die ein stark ausgeprägtes Knie in der Magnetisierungslinie haben und die bis über dieses Knie hinaus magnetisiert werden. Es wachsen also schon nach wenigen Schaltungen die Ströme sehr stark an und es besteht die Gefahr, dass insbesondere elektronische Schaltelemente (Röhren) vor dem Transformator diesen hohen Beanspruchungen nicht gewachsen sind.

Entsprechendes gilt, wenn der Transformator immer nur kurzzeitig für ein ungeradzahliges Vielfaches einer Halbwelle eingeschaltet wird.

Wird eine solche Anordnung für Schweisszwecke, beispielsweise für die Punktschweissung kleiner Teile verwendet, bei denen die

Erhitzungszone auf kleinem Raum konzentriert sein muss, und sind die Schweisselektroden an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen, dann erhält man für die ersten Schweissvorgänge stark streuende und viel zu hohe Leistungen. Man kann diese Gefahr vermeiden, wenn man die Wicklung so auf die Spannung abstimmt, dass die Magnetisierung sich stets unterhalb des Knies hält. Der Transformator wird aber dann gross und ist sehr schlecht ausgenutzt. Ausserdem ist es möglich, nach jedem Arbeitsspiel die Restmagnetisierung durch einen kleinen Stromstoss, der mit Hilfe eines Gleichrichtergerätes erzeugt wird, wieder aufzuheben.

Die Erfindung vermeidet diese geschilderten Mängel dadurch, dass der Transformator oder die röhre nach jeder Schaltung umgepolt wird. Der remanente Fluss wird dann durch jeden neuen Schaltvorgang wieder beseitigt und die Magnetisierung des Transformatoreisens kann sich deshalb nicht von Schaltvorgang zu Schaltvorgang summieren. Infolgedessen können auch keine Überströme und Überlastungen der einzelnen Geräte auftreten. Die Schweißleistungen bei den einzelnen Schaltungen werden gleichmässig.

Will man die Umpolung nicht von Hand vornehmen, dann kann man für die Umschaltung des Transformators oder der Röhre zwei Stromweichen verwenden, die selbsttätig durch Relais oder ein Laufwerk umgelegt werden. Für Schweissmaschinen, die durch Kommandoschalter, z.B. durch Fusstritt betätigt werden, eignet sich besondere die Relaisschaltung zur Betätigung der Stromweichen.

Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Anordnung ist in der Zeichnung dargestellt.

An das Netz N ist über eine Röhre 1, z.B. einen gittergesteuerten Stromrichter und über die Stromweichen A(sub)1, B(sub)1, A(sub)2, B(sub)2 die Primärwicklung 2 eines Transformators 3 angeschlossen. Seine Sekundärwicklung ist mit den Elektroden einer Schweissmaschine verbunden. Die Gittersteuerung der Röhre, die beispielsweise immer nur für einen Bruchteil einer Halbwelle der röhre zündet, ist der Einfachheit halber weggelassen, das solche Steuerungen an sich bekannt sind.

In einem zweiten Stromkreis ist über die Schalter R(sub)3, B(sub)3, zu denen der Schalter A(sub)3 parallel liegt, ein Hilfsrelais R eingeschaltet. In einem dritten Stromkreis sind über den Kommandoschalter K, der beispielsweise mit dem Fusstritt der Schweissmaschine, der die Elektroden betätigt, verbunden ist, über die Schalter B(sub)4, R(sub)2, A(sub)5 das Schütz oder Schaltrelais B und über die Schalter A(sub)4, R(Sub)1 und B(sub)5 das Schütz oder Schaltrelais A eingeschaltet. Die mit A(sub)1 bis A(sub)5 bezeich- neten Schalter werden von dem Schütz A, die mit B(sub)1 bis B(sub)5 bezeichneten Schalter von dem Schütz B und die mit R(sub)1 bis R(sub)3 bezeichneten Schalter von dem Hilfsrelais R geschaltet. Die mit Arbeitskontakt arbeitenden Schalter sind durch zwei Kontakte, die mit Ruhekontakt arbeitenden Schalter durch zwei mit einem Rechteck eingerahmte Kontakte darstellt. Die Gittersteuerung wird durch den Kommandoschalter K oder beim Ansprechen der Schütze A und B betätigt.

Im Anfangszustand sind A, B und R stromlos. Geschlossen sind die Schalter R(sub)1, A(sub)5, B(sub)5, B(sub)3, A(sub)2, B(sub)2. Der Transformator 2 ist abgeschaltet. Wird nun der Kommandoschalter K geschlossen, dass erhält das Schütz A über R(sub)1 und B(sub)5 Strom. Es schliesst die Schalter A(sub)4, A(sub)3, A(sub)1 und öffnet die Schalter A(sub)5, A(sub)2. Durch Schliessen des Schalters A(sub)3 wird das Relais R eingeschaltet, das sich nun durch Schliessen des Schalters R(sub)3 sogleich eine Selbsthaltung hergestellt. Der Schalter R(sub)2 wird geschlossen, bleibt aber wirkungslos, weil der Schalter A(sub)5 offen ist. Der Schalter R(sub)1 wird geöffnet, bleibt aber wirkungslos, weil er durch den Schalter A 4 überbrückt ist. Die Schaltung für den Transformator ist über A(sub)1, B(sub)2 vorbereitet. Sobald nun die Röhre 1 zündet, geht während eines Bruchteils einer Halbwelle Strom über die Primärwicklung 2 des Transformators 3 und die Elektroden erhalten über die Sekundärwicklung 4 den gewünschten Schweisstromstoss. Der Strom der Röhre 1 erlischt sofort beim nächsten Nulldurchgang, nachdem zuvor die Zündung der Röhre in bekannter Weise unterbrochen wurde. Bei den weiteren Halbwellen erhält also der Transformator keinen Strom mehr.

Wird der Kommandoschalter K wieder geöffnet, dann wird das Schütz A abgeschaltet. Es öffnet die Schalter A(sub)4, A(sub)3 und A(sub)1. Die Öffnung des Schalters A(sub)3 ist wirkungslos, da das Relais R über den Selbsthalteschalter R(sub)3 und den Ruhestromschalter B(sub)3 angeschlossen bleibt. Die Schalter A(sub)5 und A(sub)2 werden wieder geschlossen. Da nach dem Öffnen des Kommandoschalters K das Relais R eingeschaltet bleibt, ist also Schalter R(sub)2 geschlossen und der Schalter R(sub)1 geöffnet. Für das Schütz A ist die Stromverbindung nunmehr durch die Schalter R(sub)1 und A(sub)4 unterbrochen, während für das Schütz B ein Stromkreis durch den geschlossenen Schalter R(sub)2 vorbereitet ist.

Wird der Kommandoschalter K ein zweites mal geschlossen, dann erhält das Schütz B über R(sub)2 und A(sub)5 Strom. Es schliesst den Schalter B(sub)1 und öffnet den Schalter B(sub)2. Ferner schliesst es den Schalter B(sub)4, der jetzt den Schalter R(sub)2 überbrückt, und öffnet den Schalter B(sub)5.

Diese Öffnung bleibt aber wirkungslos, weil R(sub)1 und A(sub)4 schon offen ist. Ferner öffnet es den Schalter B(sub)3 und unterbricht dadurch die Selbsthaltung für das Relais R, das nunmehr auch den Schalter R(sub)3 öffnet. Es öffnet ferner den Schalter R(sub)2. Diese Öffnung ist aber wirkungslos, da dieser durch B(sub)4 überbrückt ist. Ferner schliesst es den Schalter R(sub)1. Diese Schliessung ist aber ebenfalls wirkungslos, da der Schalter B(sub)5 offen ist. Wird jetzt die Röhre 1 gezündet, dann erhält der Transformator über B(sub)1 und A(sub)2, also in umgekehrter Richtung wie vorher Strom.

Natürlich kann man auch die Umpolung des Transformators 3 durch eine von einem Laufwerk betätigte Schaltwalze ausführen lassen, die beispielsweise bei jedem Niederdrücken des Kommandoschalters K für eine Halbdrehung freigegeben wird. Auch Nockenschalter o.dgl. können für diesen Zweck verwendet werden. Statt des Transformators 3 kann auch jeweils die Röhre 1 umgepolt werden. Auch dann erhält der Transformator abwechselnd Ströme verschiedener Richtung. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass bei derartigen Schalteinrichtungen auch bei guter Ausnutzung des Transformators und Magnetisierung des Transformatoreisens bis über das Knie Überströme und Überlastungen der einzelnen Geräte verhütet und durchwegs gleichmässige Schweissungen erzielt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Verhütung von Überströmen in Transformatorstromkreisen, die beispielsweise durch eine Röhre jeweils nur für eine Halbwelle, einen Bruchteil oder ein ungeradzahliges Vielfaches einer solchen eingeschaltet werden, insbesondere für Stromstosschweissmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator oder die röhre nach jeder Schaltung umgepolt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit zwei Schaltschützen zur Betätigung der Stromweichen, gekennzeichnet durch ein Hilfsrelais R, das abwechselnd die an einem Kommandoschalter (K) liegenden Stromkreise mittels Ruhe- (R(sub)1) und Arbeitskontakt (R(sub)2) für die Schütze (A, B) vorbereitet und einen Selbsthalteschalter (R(sub)3) hat, der mit einem von jenem Schütz (B) betätigten Ruhekontakt (B(sub)3) in Reihe liegt, dessen Stromkreise durch den Arbeitskontakt (R(sub)2) des Hilfsrelais (R) vorbereitet wird und dass jedes Schütz (A, B) einen mit Arbeitskontakt arbeitenden Überbrückungsschalter (sub)4, B(sub)4) für den seinen Stromkreis vorbereitenden Hilfsrelaiskontakt (R(sub)1, R(sub)2) hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das jedes Schütz (A, B) auch noch einen Sperrschalter (A(sub)5, B(sub)5) für den Stromkreis des anderen Schützes (B, A) betätigt.