Bogensehweissvorriehtung für Drehstrom. Obwohl das Schweissen mit Wechselstrom, hinsichtlich der Beschaffungskosten und der Einfachheit der Vorrichtungen, gegenüber dem Schweissen mit Gleichstrom den Vorzug verdient, wird meistens das letztere Verfah ren angewendet, weil nämlich mit dem Schweissen mit Wechselstrom gewisse grosse Naehteile verknüpft sind.
Der Wechselstromlichtbogen erlischt wäh rend jeder Periode zweimal und muss daher jedesmal wieder entzündet werden. Infolge des Verschwindens der Ionisierung und der Verminderung der Oberflächentemperatur braucht man eine höhere Feldstärke für das Entzünden, als für die Unterhaltung des Bogens. Der Elektrodenabstand muss daher bei dem Wechselstrombogen kleiner oder die Spannung grösser sein als bei dem Gleich strombogen. Jeder dieser Umstände an sich ist ein Nachteil.
Da der Elektrodenabstand bei gegebener Spannung kleiner sein muss, muss der Ar beiter beim Schweissen mit Wechselstrom die Elektrodenenden in einem sehr kleinen Ab- Stande über das Werkstück bewegen, weil sonst der Bogen erlischt und sich nicht wie der entzündet.
Da umgekehrt bei gegebenem Elektroden abstand die Leerlauf spannung höher sein muss, kommt diese über die Grenze hinaus, welche die Sicherheitsvorschriften zulassen. Ausser dem wird der Transformator oder der Appa rat, welcher den Strom liefert, infolge der erforderlichen höheren Leerlauf spannung grö sser und teurer.
Auch von der Seite der Elektrizitäts verwaltungen bestehen Bedenken gegen das Schweissen mit Wechselstrom, so dass dieses an öffentlichen Netzen nicht zugelassen wird.
Weil eine einphasige Belastung der hier verlangten Grösse nicht zugelassen werden kann, werden spezielle Schweisstransforma toren verwendet, die die einphasige Bogen belastung mehr oder weniger gleich über die Netzphasen verteilen. Diese Transformatoren haben aber einen andern Fehler, nämlich, dass der Leistungsfaktor äusserst niedrig ist. Ausser den Bedenken seitens der Elektrizitäts- Behörde hat dies auch zur Folge, dass die Kosten der Vorrichtung grösser werden.
Bei der Schweissvorrichtung nach der Er findung sind diese Mängel ganz überwunden, und ausserdem werden verschiedene neue Vor teile erzielt.
Man verwendet erfindungsgemäss drei E leldroden, wovon eine das Werkstiiek ist. Der Abstand der beiden andern Elektroden voneinander ist so klein zu wählen, da.ss zwi- chen ihnen beim Bestehen eines Schweiss lichtbogens ein direkter Stromübergang statt findet. Das Vorhandensein eines solchen Schweisslichtbogens zwischen den Stallenden lässt sieh durch Messung der Elektroden ströme und Spannungen feststellen.
Für das iViderstandsdreieck, durch welches man sich den Drehstrombogen ersetzt denken kann, lässt sich nämlich für das Verhältnis deg Stromes in der die Stabenden verbindenden Dreieckseite zu einem der Ströme in den an dern Dreieckseiten die Formel:
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aufstellen, in welcher a das Verhältnis der Spannung zwischen jedem Schweissstab und dem Werkstück zur Spannung zwischen den Stabenden, und b das Verhältnis ,jedes der Eleldrodenströme zum Werkstückstrom be deutet. Es hat sich herausgestellt:, da.ss der entsprechend dieser Formel bestimmte Strom übergang zwischen den Stabenden von Null verschieden ist,. falls man die Sta.bendeix ge nügend nahe zusammen bringt, und dass die gute Wirkung der Vorrichtung nach der Erfindung von diesem Stromübergang ab hängig ist.
Wenn man den Strom mittelst eines Fuss schalters oder in anderer Weise unterbricht, während die den Schweissstab bildenden Elektroden noch auf dem Werkstück stehen, kann man verhindern, dass das Netz wäh rend einer kurzen Zeit zweiphasig belastet wird, was auftreten würde, wenn der Schweissstab zuerst vom Werkstück entfernt tvürde, so dass bloss ein Bogen am Schweiss stab bestehen bleibt, und man erst dann den Strom unterbricht.
Es hat sich heraus gestellt, da,ss das Schtveissen mit der beschrie benen Vorrichtung noch einfacher ist als mit Gleichstrom, so dass die Arbeit durch nicht- oder wenig geschultes Personal ausgeführt werden kann.
Während für den einphasigen Bogen Leerlaufspannungen von 50 bis 150 Volt gebräuchlich sind zum fortwährenden Zün den des Schweisslichtbogens bei den unver- nieidliehen Schwankungen des Abstandes von den Stabenden zum Werkstock, genügt bei dem Vorhandensein eines Zündbogens, das heisst eines1:
romüb ergangcs mit Licht- bogenerscheinung. eine Leerlaufspannung von zirka.<B>3</B>5 Volt. Mit. P.iieksieht auf die Sicherheitsvorschriften beim Schweissen von Kesseln und dergleielxen ist dies von grosser Wichtigkeit.
Ein zweiter Vorteil dieses Herabdrückens der Leerlaufspannung, welche als direkte Folge des Vorhandenseins des sogenannten Zündbogens möglich geworden ist, liegt im weit, besseren Leisi;
xin-,sfalztor. Wie sieh nachweisen lässt, ist nämlich Bei Verwendung eines Schweisstransformators der Leistungs- faktor deich dem Quotienten aus Betriebs spannung Glas heisst Vektor der Leerlauf- spa.nnung minus Vektor des Spannungs abfalles) und Leerlaufspannung. Wenn nun Bei Verwendung der Vorrichtung gemäss der Erfindung die Leerlaufspannung bei gleich bleibender Betriebsspannung auf einen.
Bruchteil (etwa die Hälfte oder ein Drittel) herabgesetzt wird, erhöht sich der Leistungs faktor im selben Verhältnis.
Der erzielte Leistungsfalzfor ist dadurch sehr giinsti- gegenüber demjenigen der jetzt gebräuchlichen Schweisstransformatoren, bei denen Werte von 0,15 bis 0,25 die Pegel sind. Weil die Vorrichtung zufolge ihres höheren Leistungsfaktors weniger mit. tvatt- losen Strömen belastet ist, werden die Ver luste und die Erhitzung viel kleiner, wälx- rend anderseits die Kosten des Transforma tors und der Apparate geringer --erden.
Die Zeichnung zeiät ein Ausführun-s- beispiel, bei dem ein normaler Dreiphasen-
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Arc welding device for three-phase current. Although welding with alternating current deserves preference over welding with direct current in terms of procurement costs and the simplicity of the devices, the latter method is mostly used because certain large sewing parts are associated with welding with alternating current.
The alternating current arc extinguishes twice during each cycle and must therefore be re-ignited each time. As a result of the disappearance of the ionization and the reduction in surface temperature, a higher field strength is required to ignite than to maintain the arc. The electrode spacing must therefore be smaller in the alternating current arc or the voltage must be greater than in the direct current arc. Each of these circumstances is in itself a disadvantage.
Since the electrode gap must be smaller for a given voltage, the worker must move the electrode ends over the workpiece at a very small distance when welding with alternating current, otherwise the arc will go out and not ignite again.
Conversely, since the no-load voltage must be higher for a given electrode distance, it exceeds the limit permitted by the safety regulations. In addition, the transformer or the apparatus which supplies the electricity is larger and more expensive due to the higher no-load voltage required.
The electricity administrations also have reservations about welding with alternating current, so that this is not permitted in public networks.
Because a single-phase load of the size required here cannot be permitted, special welding transformers are used that distribute the single-phase arc load more or less evenly over the network phases. However, these transformers have another flaw, namely that the power factor is extremely low. In addition to the concerns on the part of the electricity authority, this also means that the costs of the device are higher.
In the welding device according to the invention, these shortcomings are completely overcome, and various new parts are also achieved.
According to the invention, three electrodes are used, one of which is the workpiece. The distance between the two other electrodes is to be chosen so small that a direct current transfer takes place between them when there is a welding arc. The presence of such a welding arc between the ends of the house can be determined by measuring the electrode currents and voltages.
For the resistance triangle, which can be thought of as replacing the three-phase arc, the formula for the ratio of the current in the side of the triangle connecting the rod ends to one of the currents in the other sides of the triangle can be:
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set up, in which a is the ratio of the voltage between each welding rod and the workpiece to the voltage between the rod ends, and b is the ratio of each of the Eleldroden currents to the workpiece current. It turned out that the current transfer between the rod ends, determined according to this formula, is different from zero. if the Sta.bendeix are brought sufficiently close together, and that the good effect of the device according to the invention is dependent on this current transfer.
If you interrupt the current by means of a foot switch or in some other way while the electrodes forming the welding rod are still on the workpiece, you can prevent the network from being loaded in two phases for a short time, which would occur if the welding rod came first away from the workpiece, so that only an arc remains on the welding rod and only then is the current interrupted.
It has been found that Schtveissen with the described device is even easier than with direct current, so that the work can be carried out by untrained or poorly trained personnel.
While no-load voltages of 50 to 150 volts are common for the single-phase arc for continuous ignition of the welding arc with the unavoidable fluctuations in the distance from the rod ends to the work stick, it is sufficient if an ignition arc is present, i.e. one1:
romüb ergangcs with arcing appearance. an open circuit voltage of about <B> 3 </B> 5 volts. With. If you look at the safety regulations when welding boilers and the like, this is of great importance.
A second advantage of this lowering of the open circuit voltage, which has become possible as a direct result of the presence of the so-called ignition arc, is the far, better leisi;
xin, sfalztor. As you can see, when a welding transformer is used, the power factor is the quotient of the operating voltage (glass, the vector of the open circuit voltage minus the vector of the voltage drop) and the open circuit voltage. If now when using the device according to the invention, the open circuit voltage with the operating voltage remaining the same.
Fraction (about half or a third) is reduced, the power factor increases in the same proportion.
As a result, the performance range achieved is very favorable compared to that of the welding transformers now in use, where the levels are from 0.15 to 0.25. Because the device has less with due to its higher power factor. If it is loaded with non-corrosive currents, the losses and the heating are much smaller, while on the other hand the costs of the transformer and the apparatus are lower.
The drawing shows an example in which a normal three-phase
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