-
Anordnung an Gleichstrommaschinen zur Speisung eines Schweißlichtbogens
Die Erhaltung einer gewünschten Klemmenpälarität ist.bekanntlich-besonders wünschenswert
bei Gleichstromgeneratoren, die für Lichtbogenschweißung verwendet werden, da die
Umpolung eines Lichtbogenschweißgenerätors in vielen.Fällen zu äußerst unbefriedigenden
Schweißnähten infolge der Änderung der Richtung des den Lichtbogen umgebenden magnetischen
Feldes führt, was eine Blaswirkung des Bogens verursacht mit der Folge eines Verspritzens
des geschmolzenen Schweißmetalls. Unter besonderen Verhältnissen ist es aber oft
wünschenswert, daß man die Klemmenpo arität eines Lichtbogenschweißgenerators gegenüber
der üblichen Elektrodenpolarität umkehren kann, und zwar z. B. dann, wenn es sich
um die Verschweißung von Werksdicken von geringer Blechstärke, von Aluminium oder
anderen Metalllegierungen oder um die Anwendung von nichteisenhaltigen Schweißstälsen
handelt.
-
Einrichtungen zur willkürlichen Umpolung von Gleic hstromsehweißgeneratoren
bestantden bisher in der Regel aus mehrpoligen Schaltern, die die Anschlüsse im
Schweißstromkreis vertauschen. Diese Anordnungen haben aber insofern nicht befriedigt,
weil der Umschalter den vollen Verbraucherstrom führen und demnach verhältnismäßig
schwer gebaut sein und hohen Kontaktdruck haben muß.
-
Gemäß der Erfindung werden die bei Verwendung eines Umpolschalters
im Schweißstromkreis auftretenden Nachteile dadurch vermieden, daß mit Hilfe einer
über einen Umpolschalter - mit einer Hilfsstromquelle verbundenen Feldwicklung auf
den Polen des
Gleichstromgenerators ein Hilfsfeld erzeugt wird.
das die Polarität an den Nutzbürsten des Generators bestimmt. Dieses H.ilfsfrld
lrat dann gleichzeitig die bekannte Wirkung, die zufällige Polaritätsumkehr von
Schweiß-Stromerzeugern zti verhüten.
-
Die Erfindung sei ini folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben,
die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben.
-
Bei der bevorzugten Ausführung nach Fit-. i ist ein Umschalter oder
Polwende-Schalter io von beliebiger Art vorgesehen, der dazu dient, eine Hilfssteuerspannungsquelle
12 mit den Feldpolwicklungen eines Gleichstromschweilägenerators zu verbinden, z.
B. mit der Wendepolwicklung 14 und der Reihetischlußwicklung 16 des Generators i8;
hierdurch soll eine Hilfserregung von eindeutiger- Feldrichtung für diese Feldwicklungen
sichergestellt werden, so dall die Polarität des Remanenzfeldes der Pole, auf denen
diese Wicklungen angeordnet sind, leicht beherrscht und die Klemmenpolaritä t des
Generators sonach leicht festgelegt werden kann. Für Gleichstromschweißgeneratoren,
bei denen lediglich die Umpohtn@- verhütet werden soll, ist die Verwendung einer
Hilfserregung. die ein wenig stärker als das Remanenzfeld sein soll, bereits vorgeschlagen
worden.
-
Der Schweißgenerator nach der Erfindung kann beispielsweise
eine Ouerfeldniaschine sein. Fig. i zeigt eine solche mit einem Anker 2o, dem kurzgeschlossene
Hilfsbürsten 21, 22 sowie Nutzbürsten 23 und 24 zugeordnet sind. Die Nutzbürsten
23, 24 können in Reihe mit der Wendepolwicklung 14, der lZeilienschlußwicklung 16
und den Leitungen 26, 28 liegen, die dazu dienen, den Verbraucher, eine Schweißelektrode
30 und ein W erkstüch 3i, mit dein Generator zu verbinden.
-
Um den Anker 2o des Generators 18 in CTnilauf zti setzen, kann
der Läufer 32 eines Motors 33 mit Hilfe einer Welle 34 mit dem =1nlzer 2o verbunden
sein. Die Ständerw-ickhing 3 ,5, 36, 37 des Motors
33. der hier als Drelistrommotor dargestellt ist, kann phasenweise unterteilt
sein. um den Anschluß des Motors an verschieden hohe Netzspanmingen zu erleichtern.
-
Die Stromduelle 12 für die Hilfserregung kann. wie beispielsweise
dargestellt, aus einem Steuertransformator 40 bestehen, desseil Prilnärwiclclung
q i mit den Teilwickhingen 3.51" 361, der unterteilten 11'otorständerwicklung
verbunden ist; hierdurch wird erreicht, daß bei Betrieb des Motors 33 mit verschieden
hohen Spannungen die Spannung für den Steuertransformator .4o praktisch iiniiier
die gleiche bleibt. All die Sekundär-Wicklung 42 des Transformators ist in bekannter
Weise eine Gleichrichteeinrichtung 44. angeschlos=sen-, .die als Stromquelle für
die Hilfserregung der Wicklungen 14 und i( des Generators 18 dient, denen der gleichgerichtete
Strom über den Umschalter io und einen Strombegrenzungswiderstand 45 zugeführt wird.
Die Gleichrichteeinrichtung kann von beliebiger Bauart sein. Im Ausführungsbeispiel
besteht sie aus mehreren Einzelgleichrichtern 46 in der üblichen Brückenschaltung.
-
Durch Anordnung einer solchen Erregerstroniquelle für die Wicklungen
14 und 16 des Generators 18 läßt sich, wie leicht erkennbar, die Polarität des remanenten
Magnetisnius der Feldpole, denen die Wicklungen 14 und 16 zugeordnet sind, leicht
nach Maßgabe der Schalterstellung bestimmen und auch aufrechterhalten, wenn sie
zeitweilig durch Berührung der Elektrode 30 mit einer Elektrode umgekehrt
werden sollte, die mit einem anderen Schweiflgenerator finit höherer Leerlaufspannung
verbunden ist. Zur absichtlichen Umkehr der Klemmenpolarität des Schweißgenerators
18 ist lediglich erforderlich, den Schalter io umzulegen.
-
Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig: 2 ist neben der Wendepolwicklung
14 und der Reihenschlußwicklung 16 der Maschine 18 eine gesonderte Hilfsfeldwicklung
47 vorgesehen. Der Erregerstrom für sie wird der Hilfsstromquelle 12 wieder über
einen Umschalter io und einen Stroml>egrenzungswiderstand 45 entnommen. Auch hier
dient der Schalter io wieder zur Umkehr der von dem remanenten Magnetismus leerrührenden
Polarität.
-
Bei der Ausführungsforen nach I# ig. 3 wird die Schweißmaschine i8
durch einen Gleichstrommotor So angetrieben; Motoranker und Dynamoanker sind durch
eine Welle 53 verbanden. Die Bürsten 54 und 55 des Motors So sind an ein Gleichstromnetz
angeschlossen.
-
Um hier eine Steuerspannung für di,: Hi1f_:-erregerwicklung 47 zu
schaffen, findet ein Regelwiderstand 56 Anwendung, der in Reihe mit der Nebenschlußwicklung
57 des Gleichstrommotors So liegt. Die Hilfserregerwicklung 4; ist über den Wendeschalter
io parallel zum Widerstand 56 gelegt. Dadurch kann nien der Hilfserregerwicklung4,,
die diz@ Restpolarität der Feldpole der Maschine i8 beherrscht, eine ein wesentlichen
konstante Steuerspannung zuführen. Durch Umlegen des Wendeschalters io läßt sich
die Polarität des Remanenzfeldes und damit die Klemmenpolarität des Schweißgenerators
willkürlich in einfacher "'eise ändern.
-
Die Ausfiillrungsform nach Fig.4 zeigt eine weitere Möglichkeit für
die Speisung der Hilfserregerwicklung4; eines Schweißgenerators
18,
dessen Anker 2o über die Welle 59
von einer Brennkraftmaschine 58 angetrieben
wird. Hier ist die Erregerwicklung 47 mit der # der Brennkraftmaschine zugeordneten
Zündbatterie 6o über einen selbsttätig arbeitenden Schalter 61 verbunden. Beim Ausführungsbeispiel
verläuft der Erregerkreis von Erde 67 über den Leiter 68, die Batterie 6o, einen
Leiter 69, den Schalter 61, einen Leiter 70, den Umschalter io, einen Leiter 71,
die Hilfsfeldwicklung 47, den Leiter 72 und den Umschalter io nach Erde 73. Hierdurch
wird wieder die Polarität des reinanenten Magnetismus des Schweißgenerators bestimmt.
" Bei den Ausführungsformen nach Fig.3 und 4 kann man natürlich auch, statt eine
Hilfsfeldwicklung :f7 für die Bestimmung der Polarität der Maschine zu verwenden,
die Hilfserregerquelle 12 unmittelbar mit den Feldwicklungen rd. und 16 verbinden
wie bei dem Beispiel nach Fig. i.
-
Da die Erfindung für die Unipolung der Klemmenanschlüsse des Schweißgenerators
keine Unterbrechung des Schweißstromkreises erfordert, ist es klar, daß Umschalter
schwerer Konstruktion in Wegfall kommen können und daß man einfache Momentschalter
kleiner Leistung und leichter Bauart verwenden kann. Hier sei lediglich noch erwähnt,
daß es bei Einrichtungen zur Verhütung des Umpolens von Schweißgeneratoren an sich
bekannt ist, den Strom für die Hilfserregung entweder dem vorhandenen Wechselstromnetz
über einen Gleichrichter oder einer besonderen Gleichstromquelle zu entnehmen.
-
Durch die bisher beschriebenen Anordnungen wird zwar wirksam das Ziel
der Steuerung und der Beibehaltung der Klemmenpolarität von Schweißgeneratoren der
Querfeldbauart erreicht. Notwendigerweise aber wird bekanntlich durch Erhöhung des
Erregerkraftflusses auch Beine Erhöhung des von diesem induzierten Ankerstromes
im Hilfs-Bürstenkreis herbeigeführt. Bisweilen ist die Erhöhung des im Hilfsbürstenkreis
fließenden Ankerstromes so stark, daß eine unerwünschte Funkenbildung an den Bürsten
bei Leerlauf und auch eine ungünstige Einwirkung auf die Stabilität des unter Last
arbeitenden Generators entsteht. Um dies zu vermeiden, kann gemäß der weiteren Erfindung
der Luftspalt zwischen Anker und Erregereisen an verschiedenen Stellen des Ankerumfangs
verschieden groß gemacht werden.
-
Der in Fig. 5 dargestellte Generator 18, ein Ouerfeldgenerator, besitzt
ein Feldpolgehäuse i i i mit Feldpolen l 13 und 115. Diese bestehen aus den Schaftteilen
I3I,- 133, auf denen die Reihensahlußwicklungen 16, i6' angeordnet sind, sowie den
Polschuhen 125 und 127. Diese Polschuhe sollen so gegenüber dem Anker :2o angeordnet
und ausgebildet sein. daß die Luftspalte 129, 130 in der Richtung des Ankerumlaufs
anwachsen.
-
Der Verbraucherkreis ist wieder über die Reihenschlußwicklungen 16,
16' und die Wendepolwicklungen rd., rd' mit den Nutzbürsten 23 und 24 verbunden.
Die Hilfsbürsten 21 und 22 sind durch den Leiter 138 Icurzgeschlössen. Außerdem
ist die Querfeldinaschine nach Fig. 5 zur Beeinflussung der Stromspannüngskennlinie
in bekannter Weise mit magnetischen Nebenschlüssen 151, 153
mit kurzgeschlossenen
Dampferwicklungen I54. 155 versehen, diie mit dem Polschuh 12-7 des Erregerpols
115 durch Bolzen 156 verbunden sind. Auf den Bolzen 156 angebrachte Federn
157 dienen dazu, die magnetischen Nebenschlüsse 151: 153 gegen den Anker -20 zu
drücken. Die Einstellung der magnetischen Nebenschlüsse erfolgt durch eine Gewindewelle
158 und Verlängerungen 159, 16o der magnetischen Nebenschlüsse 151, 153.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind die Polschuhe 163, 165 der
Feldpole, wie üblich, mit dem Anker 2o zugekehrten gekrümmten Flächen versehen,
die parallel zur Anherab-erfläche verlaufen, aber Teile 167, I68 bzw. 170,
171 mit gekrümmten Flächen verschiedenen Halbmessers aufweisen. Es werden
hierdurch Luftspalte 173, 174 bzw. 175, 176 erzeugt, die zwar je für sich
gleichbleibende Größe aufweisen aber paarweise verschieden groß sind, so daß eine
Steigerung des magnetischen Widerstandes im Luftspalt in Richtung der Ankerdrehung
auftritt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß durch die Hilfserregung ein Anwachsen
des Stromes im Hilfsbürstenkreis und damit ein anwachsen der Leerlaufspannung über
ein gewünschtes Maß hinaus vermieden und die Stabilität des Generators bei Belastung
verbessert wird.
-
Die Herunterdrückung der Leerlaufspannung von umpolsdcheren Sch@%-eißgeneratoreri,
insbesondere solchen der Ouerfeldmaschinenbauart, ist an sich nicht mehr neu. jedoch
bisher mit anderen Mitteln gelöst «-orden.