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Selbsttätiger elektrischer Stromregler, bei dem ein magnetisches Streuglied
zwischen zwei verstellbaren Anschlägen eingestellt wird. Die Erfindung betrifft
einen selbsttätigen elektrischen Stromregler, der beispielsweise bei der Lichtbogenschweißung
mit Wechselstrom, aber auch für manche andere Zwecke verwendet werden kann.
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Bei der elektrischen Schweißung bevorzugt man einen Strom, der eine
sogenannte abfallendeVolt-Ampere-Charakteristik aufweist, d. h. ein Strom, dessen
Spannung fällt, wie die Stromstärke zunimmt.
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Geht jedoch die Spannung in bezug auf die Stromstärke zu rasch zurück,
so ist es schwierig, den Lichtbogen zu entflammen. Erfolgt dagegen der Spannungsabfall
zu langsam, so ist die Stromstärke im Lichtbogen leicht zu groß.
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Die Erfindung zeigt nun einen Regler, der dem Strom bei Bildung des
Lichtbogens selbsttätig eine langsam fallende und nach der Lichtbogenbildung eine
schneller fallende Volt-Ampere-Charakteristik gibt.
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Bisher hat man eine abfallende Volt-Ampere-Charaktristik dadurch erzielt,
daß man eine Impedanz, d. h. entweder einen Widerstand, ein Drosselspule oder beides,
finit einigenTeilen des Schweißstromkreises hintereinanderschaltete. Wurde ein Umformer
benutzt, so wurde dieser mit dem primären oder sekundären Stromkreis verbunden.
Wurde kein Umformer benutzt oder war es nicht zweckmäßig, dessen Verbindungen zti
Indern, so wurde die Impedanz mit dem Lichtbogen hintereinandergeschaltet. Eine
derartige Impedanz gibt eine bestimmte Volt-Ampere-Charakteristik, die nur durch
Änderung des Wertes der so geschalteten Impedanz geändert werden konnte.
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Die gleiche Wirkung, nämlich eine abfallende -Volt-Ampere-Charakteristik,
wurde auch erhalten, indem man dem Umformer einen gewissen Betrag an magnetischer
Streuung gab, indem man dafür sorgte, daß nicht der gesamte entstehende magnetische
Fluß durch alle Wicklungen ging, so daß nicht alle Windungen wechselseitig induktiv
waren. Diese magnetische Streuung wurde durch.Veränderung der Permeabilität der
magnetischen -Streufelder geändert, indem man in verschiedenen Lagen der Felder
mehr oder weniger Eisen anordnete. Dies hat die gleiche Wirkung auf die Stromkreise
wie die obenerwähnte Änderung der Impedanz.
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Weiter war das Streuglied in manchen Fällen zwecks Veränderung des
Streuungsbetrages einstellbar und in anderen Fällen selbsttätig in Führungen durch
den magnetischen Fluß bewegbar, wobei seine Bewegung etwa durch eine Feder und ein
Luftkissen beeinflußt wurde.
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Nach vorliegender Erfindung besteht nun der neue Regler aus einem
mit einer oder mehreren Induktionswicklungen versehenen
magnetischen
Kern, eirein sich selbsttätig im Streufeld des inag<ietischen Kreises bewegenden
Streulied und zwei Anschlügen, von denen einer oder beide einstellbar sind, um die
Anfangs- und Endstellung des Streugliedes zu bestimmen, so daß die Volt-Ampere-Charakteristik
des Reglers zwischen zwei den äußeren Stellungen entsprechenden Grenzkurven liegt.
Im Betrieb beginnt die Charakteristik an der einen Grenzkurve und verläuft zur anderen.
Das wesentliche 1Ierkmal der Einrichtung besteht darin, daß das sich selbsttätig
im Streufeld des magnetischen Kreises bewegende Streuglied keinerlei Wicklung trägt.
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Befindet sich nur eine Wicklung auf dem Regler, so wirkt dieser als
eine sich selbsttätig ändernde Drossel- oder Impedanzspule: sind zwei Wicklungen
vorhanden, so können diese als Teile einer Drossel- oder Impedanzspule wirken, oder
die Stromkreise können derart angeordnet sein, daß sie als Primär-und Sekundärwicklung
eines Umformers dienen.
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Das magnetische Feld ist so angeordnet. daß der Streuweg niit dem
Hauptweg der magnetischen Kraftlinien von Pol zu Pol übereinstimmt oder daß der
Hauptkraftlinienfluß geschlossen ist und das Streuglied sich quer im Feld bewegt.
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Bei Anwendung zweier Wicklungen hat das Streuglied die Aufgabe, die
wechselseitige Induktionswirkung der Spulen zu ändern.
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Das Streuglied kann drehbar angeordnet oder durch Scharniere am Kern
angelenkt sein, und seine Bewegung kann in passender Weise geregelt werden. Wie
auch immer die Beweg=ungsart des Streugliedes sein mag, die Anordnung soll vorzugsweise
derartig ,:ein. daß gewünschtenfalls das Streuglied in seiner Endstellung den Streuweg
soweit als möglich schließt, daß also kein bemerkenswerter Luftspalt zwischen Glied
und Polen 'Verbleibt.
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In der Zeichnung zeigt Abb. i eine Ausführungsform des neuen Reglers
eine sche-'niatischer Seitenansicht. Abb.2 veranschaulicht Teile der Abb. i finit
(lein Streuglied in anderer Stelltni.
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In den Abb. 3, 4 und 5 sind andere Ausfiihrun:beispiele dargestellt.
_ Die -1b. ti zeigt eine des neuen Rczlers.
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In den -1b. i. 2 und 3 ist finit _-l ein geschlossener niagnetiScher
Stromkreis oder ein Kern bezeichnet. der beispielsweise eine rechteckige Form aufweist.
Nach A11. i wirkt der Regler als L'niforiner, in dein der eine Schenkel mit einer
I'riniär\vicklttng B. der andere Schenkel finit einer Sekundärwicklung C versehen
ist, welche in den Lichtbogen- oder Schweißstromkreis eingeschaltet wird, wenn der
Regler bei der Lichtüogenchweißung verwendet wird. An geeigneter Stelle, z. B. in
der Mitte des in den Abb. i bis 3 dargestellten magnetischen Kreises, ist ein Streuglied
A1 drehbar gelagert, das unter ' der Einwirkung des Magnetfeldes von einer äußersten
Stellung, wie sie in -b1. i und in Abb: 3 mit ausgezogenen Linien
dargestellt i ist und in der es -von geringstem Einfluß auf ' die Streuung ist,
sich in eine andere äußerste Stellung bewegen kann, die in Abb. 2 und in -1b. 3
mit strichpunktierten Linien angedeutet ist und in der das Glied die größte ' Streuung
verursacht. Diese beiden Stellungen sind durch Anschläge D, Dl bestimmt, welche
in einer in den Abb. i und 2 dargestellten Nut D= verschoben und in gewünschter
Lage befestigt werden können. Diese Anschläge arbeiten mit einem-auf der Achse des
Streugliedes A1 befestigten Arm E zusammen, auf welchen eine Feder F einwirkt, die
den Arie zum Anschlag D hinzuziehen, also denselben i in seine anfängliche Lage
zurückzubringen sucht. Die Bewegring des Streugliedes wird durch einen Luftpuffer
G beeinflußt, dessen Kolbenstange G1 mit einem bei Hl drehbaren i Hebel H drehbar
verbunden ist, während (las freie Ende des Hebels H durch eineStangell=' finit dem
Ende des Armes E verbunden ist. Uni eine schnelle Zurückbewea fing des Kolbens des
Luftguffers G zu erzielen, kann dieser in bekannter Weise mit einem Ventil versehen
sein.
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' Der in Abb. 3 schematisch veranschaulichte Regler weicht in baulicher
Hinsicht von dem in den Abb. ;:, 2 dargestellten Regler insofern ab, als die Kanten
des drehbaren Streu-' gliedes Al abgerundet sind, um sich den inneren Kanten der
geraden Längsseiten des Kernes A anzupassen, da diese Seiten in Abb. 3 einen gleichförmigen
Querschnitt.aufweisen und nicht mit bogenförmigen Ausschnitten wie in den Abb. i
und 2 versehen sind.
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In elektrischer Hinsicht unterscheiden sich die Ausführungen nach
den Abb. i, 2 und 3 dadurch, daß die Windungen BI und (.'1 ini :@rbeitsstroinkreis
hintereinandergeschaltct sind, anstatt als Primär- und @el:un(lürwicl:-Jung eines
Umformers zu dienen. Auf diese V\-eise dient der Regler nach < >I>..3 als veränderlicher
Drosselwiderstand oder Inipedanz, deren Wirkung sich geinä13 der selbsttäti- eingenommenen
Lage des Strcugliedes A1 ändert. Bei dieser Anordnung können- die Spulen eine gleiche
oder ungleiche Anzahl von Windungen aufweisen.
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1 Die in Abb. i und 2 beispielsweise dargestellten Anordnungen des
Luftpuffers und der Feder sind in Abb.3- weggelassen worden,
wobei
es klar ist, (laß dieselben oder ähnliche Anordnungen auch hier vorgesehen sein
Ia)lliieii.
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In Abb. 4 ist das Streuglied A= an einem 1'o1 oder an einem Vorsprung
A3 eines Schenkels des Kerns A drehbar aufgehängt und überbrückt in geschlossener
Stellung (siehe strichpunktierte Lage in Abb.4) den Luftraum zwischen dein Pol A3
und dein gegenüberliegenden Pol A. Die Wicklungen B= und C= können hier nach Art
der Abb. r, 2 als Umformer oder nach Abb. 3 als Drosselwiderstand oder Impedanz
angeordnet sein. Das Streuglied Az ist beispielsweise mit einem Arm Ei versehen,
der sich zwischen zwei veränderlichen Begrenzungsanschlägen D= und D3 bewegt, wobei
diese Bewegung von einer Feder F1 und einem Luftpuffer G'1 beeinflußt wird.
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Bei dem in Abb.5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Streuglied
A" weder angelenkt noch drehbar angeordnet, sondern es gleitet mit einer
Stange A11 in einer Führung Al=. Das innere Ende dieser Stange ist mit deni Kolben
des Luftpuffers G= verbanden. Die Rückzugfeder F3 legt sich einerseits gegen die
feste Führung Al= und andererseits gegen eine einstellbare Mutter A13 auf der Stange
A11; die Bewegung des Streugliedes wird durch in geeigneter Weise verstellbare Anschläge
D9, D1° begrenzt, indem ein auf der Stange befestigter Arm All zwischen die
Anschläge greift. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen können die Wicklungen
B',.C' entweder als Umformerwicklungen oder als Teile einer Drosselspulenwicklung
dienen.
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Die Anordnung der Wicklungen ist nicht auf die oben beschriebenen
Fälle beschränkt. sondern es können auch andere bekannte Anordnungen getroffen werden,
beispielsweise können Teile der Primär- und Sekundärwicklung auf demselben Kernstück
angeordnet werden, oder es können Abzweigungen von einer oder- beiden Wicklungen
hergestellt werden.
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In manchen Fällen können auch mehrere Streuglieder angewandt werden:
beispielsweise können augenscheinlich zusätzliche Polschuhe oder ähnliche Verlängerungen
wie .13, A' in Abb. .4 auch auf der linken Seite des Kern. angebracht sein.
Die beiden Streuglieder können symmetrisch oder unsymmetrisch zueinander angeordnet
und voneinander unal>h@ingi oder miteinander verbunden und gcnieinsam beeinflußt
sein. Die Abb. 6 dient zur Darstellung der Charakteristik des neuen Keglers, die
zwischen zwei abfallenden Volt Ampere-Charakteris'tiken liegt, welche der durch
die Anschläge bestimmten Anfan11s- und Endstellung entsprechen. Die Kurve a entspricht
z. B. der Stellung des Streugliedes .41 (Abb. i und 2) in seiner Anfangsstellung,
mit seinem Arm E am Anschlag D anliegend, während die Kurve b der Schlußstellung
hei Anlage des Arms E am Anschlag Dl entspricht. Der zwischenliegende Verlauf der
Volt-Ampere-Charakteristik ist durch die Kurve c dargestellt, die von der Kurve
a ausgeht und zur Kurve b übergeht.
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Durch Einstellung des Anschlags D näher zum Anschlag Dl nähert sich
die Kurve a der Kurve b und umgekehrt.
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In Abb. 6. stellt die Abszisse o, d die Stärke des Schlußstroms
des Lichtbogens und o, e die des Schweißstromes dar; die Ordinate o, f gibt die
Spannung des offenen Lampenstromes und o, g die des Schweißstromes an.
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Die Form der Kurven ändert sich entsprechend der Form des -Magnetkreises
und der Anordnung der Wicklungen. Beispielsweise kann die Anordnung so getroffen
werden, ilaß nach Erreichung eines gegebenen Stromes die Spannung - des Arbeitsstromes
plötzlich abfällt.