-
Anordnung zum Schweißen mit Gleichstrom Es ist bereits eine Anordnung
zum Schweißen mit Gleichstrom vorgeschlagen worden, bei der ads Schweißgenerator
eine Maschine normaler Bauart und ein Stoßumspannter zur Erziielung der dynamischen.
Eigenschaften verwendet werden.. Die statischen. Kennlinien werden durch eine gleichstromerregte
Drosselspule gewährleistet, deren Erregung bei Leserlauf am größten ist und mit
zunehmendem Schweißstrom abnimmt. Der Wechselstrom dieser Drosselspule wird über
einen, Trockengleichrichter gleichgerichtet und speist die Erregerwicklung des Schweißgenerators.
Zur Verkleinerung von; Drosselspule und Gleichrichter wird die Erregerwicklung noch
in Reihe von der Generatorspannung gespeist. Die Erregung der Drosselspule erfolgt
unter dem Einffluß einer konstanten und einer ihr entgegen, wirkenden, dem Schweißstrom
verhältnisgleichen Erregung. Demgemäß nimmt die gesamte Erregung der Drosselspule
mit zunehmendem Gleichstrom ab. Im gleichen Maße wird. auch der Erregerstrom des
Schweißgenerators kleiner, und der Sabweißgenerator weist die gewünschte, mit zunehmendem
Strom abfallende Spannungskennlinie auf: Bei dieser Anordnung besteht die Gefahr,
d.aß die Erregung der Drosselspule nicht beim Wert Null aufhört, wenn also konstante
und stromabhängige Erregung einander gleich geworden sind, sonldern daß die resultierende
Erregung im entgegengesetzten Sinn wieder anwächst, was ein unerwünschtes Anisteigen
des Schweißstromes zur Folge hat.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum Schweißen, mit Gleichstrom
unter Verwendung eines Gleichstroangenerators, dessen Erregerwicklung aus dem Wechselstromnetz
zur Erzielung der statischen Stromspannungskenndinien über einen. Gleichrichter
unter Verwendung einer gleichstromerregten Drosselspule gespeist wird, die diesen.
Nachteil
nicht besitzt. Gemäß der Erfindung wird durch zusätzliche Mittel oder durch die
verwendete Schaltung erreicht, daß der Erregergleichfluß der Drosselspule nur :in
einer Richtung zwischen einem Höchstwert und einem Kleinstwert verlaufen kann. Zu
diesem. Zweck kann. man bei der vo@rgeschlar genen Anordnung ein Anwachsen der stromabhängigen
Erregung der Drosselspule über den durch die konstante Erregung gegebenen Wert hinaus
dadurch verhindern, daß in; dem gleichen: Augenblick, in dem die Amperewind.ungen
(AW) der stromabhängig erregten Wicklung größer zu werden beginnen als die der konstanterregten,
die AW der vorher konstanterregten Wicklung im gleichen :Maße zunehmen, wie die
der strorna:bhängig erregten Wicklung. Dies erfolgt selbsttätig da.-durch, daß beide
Wicklungen. über eine Sperrzelle parallel geschaltet sind. Solange, der Spannungsabfall
an der konstanterregten Wicklung größer ist als an der stromabhängig erregten, sperrt
die Zelle. Sobald aber der Spannungsabfa,11 an der stromabhängigen Wicklung den
an der konstanterregten überwiegt, führen beide Wicklungen, den gleichen Strom und
heben sich gegenseitig auf. Der Wechselstrom der Drosselspule bleibt daher auf einen:
kleinsten( Wert beschränkt. Ein weiteres Anwachsen des Erregerstromes erfolgt nicht
mehr. Voraussetzung für die richtige Arbeitsweise ist, da;ß die, beiden Erregerwicklungen
hinsichtlich der Amperewindungen und des Spannungsabfalles aufeinander abgestimmt
sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Erregerwicklung der Drosselspule
nur aus einer einzigen. Wicklung besteht, die über einen Gleichrichter von einer
konstanten Spannung und von einer dieser entgegenwirkenden, dem Schweißstromverhültnis
gleichen Spannung gespeist wird.
-
Man kann auch den Gleichrichter über einen Wirk- oder Blindwiderstand
von einer Wechselspannung speisen und. die gleichstromerregte Drosselspule parallel
zur. Wechsels.tromseite des Gleichrichters legen, die bei Leerlauf des Schweißgenerators
unerregt ölst, mit zunehmendem:. Schweißstrom dagegen eine zunehmende Erregung erfährt.
-
In der Zeichnung sind AusführungsLeispiele der Erfindung dargestellt.
-
In. Fig. i bedeutet i den Schweißgenerator, eine Gleichstrommaschine
ganz normaler Bauart mit guter Ausnutzung, mit der Erregerwicklung :2 und der Wendepolwicklung
3. 4 stellt den Stoßumspanner dar, der gute dynamische Eigenschaften gewährleistet.
Seine Erstwicklung wird vom Schweißstrom durchflossen, seine Zweitwicklung speist
zusammen und in Reihe mit der Genera;torspannung und der vom. Gleichrichter 5 gelieferten
Spannung die Erregerwicklung 2 des Schweißgenerators. Ein zusätzlicher Widerstand
6 verhindert, daß sich die Widerstandsgerade des, Erregerkreises mit der Generatorken;nlinie
schneidet, so daß keine unerwünschte Erregung zustande kommt. In dieser Schaltung
braucht der Gleich; rie;hter 5 nur die kleinen Differenzspannungen zwischen Masch.inenkennlinie
und Widerstandsgerade aufzubringen. Der Gleichrichter 5 wird über die gleichstromerregte
Drosselspule 7 von einer konstanten Wechselspannung gespeist, die z. B. einem besonderen
Umspanner 8 oder einer Anzapfung an der Wicklung des Antriebsmotors entnommen werden.
kann. Die Erregerwicklung der Drosselspule auf dem mittleren Schenkel besteht aus
zwei Teilen, 9 Bund io mit einer Anzä;pfung in der Mitte. Die obere Wicklung 9 wird
über einen weiteren: Gleichrichter i i von einer gleichbleibenden Spannung gespeist,
die untere Wicklung io von einer dem Schweißstrom verhältnisgleichen Spannung, die
z. B. an der Wendepolwicklung und der Erstwicklung des Stoßumspanners abgenommen
werden: kann. Der Strom in der Erregerwicklung 9 kann durch den Regelwiderstand
12 und der in der Wkklung io durch einen, #weiteren Regelwiderstand 13 geregelt
werden;. Die Anfänge der Wicklungen 9 und io sind, über die Sperrzelle: 14 miteinander
verbunden, und zwar in der Weise, daß ein Strom nur vom Anfang der Wicklung io nasch
dem Anfang der Wicklung 9 fließen kann, nicht aber umgekehrt.
-
Die Anordnung wirkt nun folgendermaßen: Der von der Wechselstrommwiaklung
der Drosselspule aufgenommene Strom JW entspricht ungefähr der resultierenden. Erregung
der beiden Erregerwicklungen.9 und, io (AW9+AW1o), wie aus der Fig. 2 hervorgeht.
Die Spannung UD an der Drosselspule hat innerhalb gewisser Grenzen: darauf nur einen.
geringen. Einfluß. Nach Gleichrichtung über den Gleichrichter 5 ist dieser Strom
JW zugleich auch der Erregerstrom des Schweißgenerators. Die zusätzliche Nebenschlußerregung
des Erregerkreises durch die Klemmenspannung des Schweißgenerators hat auf dessen
Erregerstrom keinen Einfluß. Dadurch wird lediglich die vom Gleichrichter 5 zu liefernde
Spannung verringert.
-
Bei Leerlauf des Schweißgenerators ist nur die ErregerwIcklung 9 erregt.
Die Erregung der Drosselspule ist für diesen Fall am größten, der Erregerstrom des
Schweißgenerators ebenfalls, und der Schweißgenerator arbeitet mit seiner Leerlaufspannung.
Durch; den, Widerstand 12 kann diese Spannung auf beliebige Weise eingestellt werden.
-
Bei Belastung kommt unter dem Ei'nfluß des Spannungsabfalles an der
Wendepolwicklung 3, gegebenenfalls unter Einbeziehung der Erstwicklung von 4, auch
in. der Wicklung io eine Durchflutun.g in dem durch den Pfeil angedeuteten Sinn
zustande, die derjenigen in ,der Wicklung 9 entgegen-wirkt. Dadurch nimmt der Wechselstrom
der Drosselspule ab, und als Folge davon geht auch, die Spannung des Säh#veißgen:erators
zurück. Man erreicht auf diese Weise die für den Schweißbetrieb erforderliche-,
mit dem Belastungsstrom abfallende Strom - Spannungs - Kennlinie. Durch den Widerstand
13 kann: man eine: ganze Schar von Kennlinien einstellen, wie sie in: Fig. 3 angedeutet
sind. Durch den Regler 12 werden hierbei die Leerlaufpunkte, durch den Regler 13
die Neigung der Kennlinien. eingestellt
Je mehr nun die! AW der
Erregerwicklung io sich denen der Wicklung g nähern, desto größer wird. diie Gefahr,
daß sich ein Zustand einstellt, bei dem die AW von io diejenigen der Wicklung g
zahlenmäßig überwiegen. Eine weitere Zunahme des Schweißstromes hat dann nicht mehr'
eine Abnahme des, Schweißgeneratorerregerstrornes zur Folge, sondern, eine Zunahme.
Dadurch steigert sich der Schweißstrom weiterhin, bis er schließlich ganz unzulässige
Werte erreicht. Dieser Zustand wird durch die Sperrzelle 14 verhindert. Solange
der Spennungsabfall an: der Wicklung g größer ist als an der Wickliung io, kann:
kein Strom über die Sperrzelle fließen. Mit zunehmendem Schweißstrom steigt aber
der Spannungsabfall an der Wicklung io an. Von dem Augenblick an, wo er zahlenmäßig
gleich dem an der Wicklung g wird, genügt eine weitere Zunahme, um über die Sperrzelle
14 einen Strom vom Anfang der Wicklung io nach dem Anfang der Wicklung
q fließen zu lassen. Jede weitere Zunahme des Schweißs.tronnes ,hat demnach
zur Folge, daß von nun an die AW in beiden, Wicklungen in gleichem Maß anwachsen;
da sie aber einander entgegenwirken, erfolgt keine Zunahme des Erregerflusses im
mittleren Schenkel der Drosselspule mit seinen verhängnisvollen Folgen, vielmehr
behält der Erregerfluß in diesem Schenkel den einmal erreichten Kleinstwert bei,
und die Steuerung bleibt stabil.
-
Eine andere Ausführungsform des der Anordnung zugrunde liegenden Gedankens
zeigt Fig. q. Soweit die gleichen Bezeichnungen verwendet sind, haben sie die gleiche
Bedeutung wie in Eile. i. Die Drosselspule 7 hat jedoch in diesem Fall nur eine
einzige Erregerspule, die über den Gleichrichter i i mit einer konstanten Spannung
und außerdem mit einer dieser, entgegenwirkenden, dem Schweißstrom verhältnisgleichen,
an der Wendepolwiaklung bzw. dem Stoßumspanner abgegriffenen Spannung in Reihe gespeist
wird. Auch hier kann diie oben:-genannte schädliche Wirkung eines. Anwachsens des
Erregerflusses der Drosselspule über Null hinaus in entgegengesetzter Richtung nicht
eintreten, denn ein Anwachsen der stromabhängigem! Spannung über den Wert der konstanten
Spannung hinaus 'hätte eine Umkehr des Stromes im Erregerkreis der Drosselspule
zur Folge. Diese Strom-, umkehr kann aber wegen des Gleichrichters i i nicht eintreten.
Eine besondere Sperrzelle 1q., wie bei der Anordnung nach Fig. i, wird hier nicht
benötigt. Die statischen Strom - Spannnungs - Kennlinien können bei dieser Schaltung
in folgender Weise geregelt werden: Für den Erregerstrom Je des Schweißgenerators
gilt ungefähr die Beziehung
Hierin bedeutet Eo die mit Hilfe des Stufenschalters 12 vom Umspanner 8 abgegriffene
und über den Gleidhnifchter i i der Erregerspule der Drosselspule zugeführte, vom
Schweißstrom unabhängige Spannung, k1 # J die dem Schweißstrom ve.rhältnis-Statt
mit dem Regler 12 mehr oder weniger Anzapfungen am Umspanner 8 abzugreifen, kann
er auch als Widerstand, und Spannungsteiler ausgeführt werden.
-
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem nur ein einziger
Gleichrichter 5 für die Erregung des Schweißgenerators erforderlich ist. Hierbei
liegt der Gleichridhter 5 über den regelbaren. Widerstand 12 an der gleichbleibenden,
Spannung des Umspanners 8 bz.w. an, einer Anrzapfung der Ständerwicklung des Antriebsmotors
für den, Schweißgenerator. Durch den Widerstand 12 kann die Leerlaufspannung des
Schweißgenerators geregelt werden. Parallel zum Gleichrichter 5 liegt die gleichstromerregte
Drosselspule 7, die in diesem Fall ebenfalls nur eine einzige Erregerwicklung aufweist.
Diese wird über den regelbaren Widerstand 13 mit einer denn Schweißstrom verhältnisgleichen,
an der Wendepalwiaklu!ng 3 und. an der Erstwicklung des Stoßumspanners, q, abgegriffenen
Spannung gespeist. Bei Leerlauf ist d.ieDrosselspule, urerregt und hat daher eignen
sehr großen Wechselstromwiderstand. Sie nimmt deshalb nur einen sehr kleinen Magnetisierungswechselstrom
auf, und der über den Widerstand 12 dem Gleichrichter zufließende Strom wird kaum
geschwächt. Mit zunehmendem Schweißstrom nimmt aber auch die Gleichstromerregung
der Drosselspule zu, und infolgedessen steigt auch der von ihr aufgenommene Wechselstrom.
Da durch den, Widerstand 12 der vom Umspanner 8 gelieferte Strom begrenzt bleibt,
wird immer mehr Strom vom Gleiahrächter nach der Drosselspule abgezweigt, und die
Generatoirspannung nimmt infolgedessen ab. Man erreicht daher auch hier wieder aine
mit zunehmen, dem Schweißstrom abfallende Strom-Spannungs-Kennlinie, d. h. je nach
der Größe des Widerstandes 13 eine ganze Schar von Strom-Spannungs-
Kennlinien. Durch den. Regelwiderstand 12 kann die Leerlaufspa:nnung
nach Belieben eingestellt werden. Die Erregung der Drosselspule nimmt hierbei im
Gegensatz zu! den Anordnungen nach Fig. i und q. von Null bei Leerlauf mit der Belastung
stetig zu, während sie dort abnimmt und daher besondere Mittel erfordert, uni ein
ungewolltes Wiederanwachsen nach: der entgegengesetzten Richtung zu verhindern.
Dadurch wird diese Anordnung besonders einfach.