DE664523C - Anordnung zum Betrieb von elektrischen Lichtbogenschweissgeraeten aus einem Wechselstromnetz - Google Patents

Description

Zur Zündung von Wechselstromlichtbögen, beispielsweise von Quecksilberdampflampen, ist es bekannt, in Reihe mit dem Lichtbogen eine Drosselspule und einen Kondensator zu schalten. Man kann auch bei elektrischen Lichtbogenschweißgeräten in Reihe mit dem Schweißlichtbogen einen Kondensator und eine Drosselspule legen. Man erreicht dann den Vorteil, daß bei Leerlauf der Anlage, wenn also kein Stromdurchgang durch den Lichtbogen stattfindet, keine allzu hohe Spannung an den Elektroden auftritt, da die Betriebsspannung nur sehr gering zu sein braucht. Eine Berührung der Elektroden durch den Bedienenden ist daher ungefährlich.

In Fig. ι ist eine solche Anordnung dargestellt. Mit ι ist das Schweißgerät bezeichnet, welches über den aus der Drosselspule 2 und dem Kondensator 3 bestehenden Resonanzkreis, der auf die Betriebsfrequenz abgestimmt ist, an die Netzspannung U_n angeschlossen ist.

In Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen dem Strom/, der Spannung am Lichtbogeni/j und der Kondensatorspannung U_c dargestellt, und zwar ist nicht die Kondensatorspannung selbst, sondern —U_c aufgetragen. Wie die Figur zeigt, besitzt der Kondensator im Beharrungszustand gerade in dem Augenblick seine höchste Spannung, in welchem der Strom durch Null geht. Infolgedessen steht in dein Augenblick, wo der Strom im Lichtbogen erlischt und dadurch die Gegenspannung an der Drosselspule zusammenbricht, die Kondensatorspannung als Zündspannung (die Zündspannungsspitze ist mit U_z bezeichnet) für die neue Bogenhalbwelle zur Verfügung. Daher darf die Betriebsspannung viel kleiner sein als die Zündspannung, z.B. 35 bis 50V, so daß eine zufällige Berührung der Elektroden bei nicht gezündetem Lichtbogen ungefährlich ist.

Um zu verhindern, daß beim Beginn des Schweißens bzw. beim Kurzschließen des Lichtbogens durch unmittelbare Berührung der Strom unzulässig groß wird, wird erfindungsgemäß eine Eisendrosselspule verwandt, die so bemessen ist, daß sie bei kurzgeschlossenem Lichtbogen im Sättigungsgebiet arbeitet. Im normalen Betrieb dagegen arbeitet die Drosselspule im geradlinigen Teil ihrer Charakteristik und ist so abgestimmt, daß sie bei der Betriebsfrequenz in Resonanz mit dem Kondensator ist. Im Normalbetrieb wird sich deshalb ein Strom I₀ einstellen, bei welchem die angelegte Netzspannung U_n etwa gerade die Grundwelle der Lichtbogenspannung liefert. Man arbeitet also im Normalbetrieb am Beginn des Knies der Magnetisierungs-

"·') Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing, Erich Friedländer in Berlin-Siemensstadt,

kurve. Die Drosselspule ist nahezu ungesättigt. Im Kurzschluß dagegen sättigt sich die Drosselspule und verhindert dadurch, daß der ■ Kurzschlußstrom 7/j noch weit über den Be-; triebsstrom J₀ hinaus ansteigt, da sich ,§&£'■ Resonanzkreis vollkommen verstimmt. *,/' In Fig. 3 ist der Zusammmenhang zwischen der Kondensatorspannung U_c, der Drosselspannung Ul und dem Strom / dargestellt. ίο Im Normalbetrieb stellt sich, wie bereits erwähnt, ein Strom /₀ ein, bei welchem die angelegte Netzspannung U_n etwa gerade die Grundwelle der Lichtbogenspannung liefert. Im Kurzschluß dagegen erhöht sich der Strom höchstens bis auf den Wert, in welchem der Abstand zwischen U_c und Ul gerade der Betriebsspannung U_n entspricht. Man sieht aus der Fig. 3, daß der Kurzschlußstrom 7/_; nicht wesentlich über den Betriebsstrom J₀ hinaus anwachsen kann.

Die Anordnung nach der Erfindung unterscheidet sich daher wesentlich von einer anderen bekannten Anordnung, bei der in Serie mit dem Schweißlichtbogen nur eine Drosselspule geschaltet ist, die so bemessen wird, daß sie bei der höchsten Amperelast, mit welcher der Bogen arbeiten soll, noch ein normal gesättigtes Feld erzeugt. Wird daher der Lichtbogen kurzgeschlossen, so kommt diese Drosselspule ins Sättigungsgebiet. Dadurch wird aber ihr Widerstand verringert, und der Kurzschlußstrom steigt außerordentlich stark an im Gegensatz zu der Anordnung nach der Erfindung, bei der ein Resonanzkreis verwendet wird und durch die Sättigung der Drosselspule der Resonanzkreis verstimmt und damit sein Widerstand erhöht wird.

Da gewöhnlich die Spannung, die für Schweißzwecke erforderlich ist, niedrig, der Strom dagegen hoch ist, und da anderseits Kondensatoren nur für hohe Spannungen und geringe Ströme wirtschaftlich zu bauen sind, wird man zweckmäßig zum Anschluß eines Schweißgerätes einen Transformator vorsehen. In Fig. 4 ist eine solche Anordnung dargestellt. Das Schweißgerät 1 ist über einen Transformator 4 angeschlossen. Die Primärwicklung dieses Transformators liegt in Reihe mit dem Kondensator 3 und der mit einem Luftspalt versehenen Drosselspule 2, die so bemessen ist, daß sie bei Kurzschluß des ^Lichtbogens ins Sättigungsgebiet kommt, an der Netzspannung.

Besonders vorteilhaft ist es, den Transformator und die Drosselspule zu einem Transformator mit künstlich erhöhter Streuung und Eisensättigung des Streuweges zusammenzuziehen. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 5. Der Transformator besitzt einen dreischenkligen Eisenkern. Auf dem oberen Schenkel liegt die Primärwicklung 14, die über einen Kondensator 3 an die Netzspannung U_n angeschlossen ist. Auf dem unteren Schenkel liegt die Sekundärwicklung 15, welche das Schweißgerät ι speist. Der mittlere Schenkel besitzt einen Luftspalt und ist so bemessen, daß im Kurzschlußfall Sättigung auftritt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Betriebe von elektrisehen Lichtbogenschweißgeräten aus einem Wechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß im Schweißstromkreis in Serie mit dem Schweißlichtbogen ein Kondensator und eine Eisendrossel liegen und dabei die Drosselspule so bemessen ist, daß sie im normalen Betrieb im linearen Teil ihrer Charakteristik arbeitet und mit dem Kondensator annähernd in Resonanz ist, daß sie aber bei kurzgeschlossenen Lichtbogen im Sättigungsgebiet arbeitet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drossel ein Transformator großer Streuung dient, an dessen Sekundärwicklung die Elektroden des Schweißgerätes angeschlossen sind und dessen Primärwicklung mit dem Kondensator in Reihe liegt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen dreischenkligen Eisenkern für den Transformator, auf dessen einem äußeren Schenkel die Primärwicklung, auf dessen anderem äußeren Schenkel die Sekundärwicklung aufgebracht ist und dessen Mittelschenkel einen Luftspalt besitzt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen