Induktiver und hin'seher Torschaltwiderstand für Gleichstromlichtbogenschweissung. Die Erfindung bezieht sich auf einen Vorschaltwiderstand für Gleichtstromlicht- bogenschweissung. Es ist bekannt, bei der Lichtbogenschweissung induktive Vorschalt- widerstände, beispielsweise Drosselspulen, zu verwenden, um die im Lichtbogen auftreten den starken @S-tromschwankungen zu dämpfen und ein Abreissen des Lichtbogens zu verhin dern.
Zur Erhöhung der Induktion hat man derartige Drosselspulen bereits mit Eisenker nen versehen. Gemäss der Erfindung besitzt das Eisen dieser Magnetkerne eine R,ema- nezrz über 500 Gauss und dabei eine Per meabilität von mehr als 4000 bis 10,000 Gauss, die Magnetkerne erhalten also den Charakter permanenter Magnete. Dadurch wird die überraschende Wirkung erzielt, dass die erforderliche Klemmenspannung der Gleichstromquelle und damit die Leistung ohne Beeinträchtigung des Lichtbogens be trächtlich herabgesetzt werden kann.
Dies hat insbesondere bei Schwehssanlagen mit mehreren Schweissstellen, welche durch eine Gleichstrommaschine mit konstanter Klem menspannung gespeist werden, grosse Bedeu tung. Während bisher bei solchen Anlagen eine konstante Klemmenspannung von 60 bis 70 Volt erforderlich war, um einen brauchbaren Lichtbogen zu erzielen, kann bei Verwendung der Eisenkerne nach der Erfindung schon bei<B>35</B> Volt ein schweiss technisch einwandfreier Lichtbogen mit tiefem Einbrand auch bei schmierigster Lage, beispielsweise beim iSdhweissen über Kopf oder an senkrechter Wand" erzeugt werden.
Es brauchen also bei 20 Volt Schweissspannung, welche praktisch etwa bei Anwendung von Eisenelektraden erforder lich sind, nur 15 Volt im Vorschalinvider- stand vernichtet zu werden. Dies entspricht einer Leistungsersparnis bis zu 40% gegen- über .den bisher bekannten Schweissanlagen.
Diese überrraschende Wirkung erklärt sich wahrscheinlich daraus, dass der per manente Charakter der Magnetkerne eine ge wisse Trägheit in der Änderung oder -Kraft- liniendichte zur Folge hat, wodurch die in duktive Wirkung des Torschalfiwiderstan- des in Richtung des Schweissstromes erhöht und in, der Gegenrichtung geschwächt wird.
Beim Schweissen mit einem Lichtbogen tre ten nämlich in kurzen Abständen in dem Lichtbogen Kurzschlüsse auf, welche durch den Übergang der - Werkstoffteilchen her vorgerufen werden und ein starkes Anwach sen der Schweissstromstärke verursachen. Es wurde festgestellt, dass unmittelbar nach je dem Kurzschlug \die- Spannung unter den zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens er forderlichen- Mindestbetrag Afällt,
und @dass dabei der Lichtbögen: abreisst. Infolgedessen war man bisher gezwungen, um den Licht- bogen aufrecht zu erhalten, eine höhere Klemmenspannung zu verwenden. Werden jedoch die Drosselspulen mit Magnetkernen von stark permanentem Charakter versehen, so wird die Induktion bei einem Kürzschluss im Lichtbögen und damit die Stärk. e des dem Anwachsen des 'Schweissstromes entge gen wirkenden zusätzlichen 'Stromes ge ringer sein als bisher;
es wird jedoch wäh rend des unmittelbar nach dem Kurz schlüss stattfindenden starken Abfallens der Schweissstromstärke und auch bei dem da nach - stattfindenden Wiederansteigen auf die normale Höhe infolge des .
während -des Kurzschlusses- in dem -Eisenkern aufge speicherten -remanenten Magnetismus ein in Richtung -des Schweissstromes fliessender zu sätzlicher- Strom erzeugt. Bei Verwendung der bisher bekannten Eisenkerne wird zwar während des Abfallens der iStromstärke ein stärkerer Gegenstrom erzeugt, es wird jedoch in dem gleichen Augenblick, in dem nach dem Abfallen die Stromstärke wieder allzu steigen beginnt,
.durch die Induktion ein etwa ebenso- starker -Strom erzeugt, der in entgegengesetzter Richtung fliesst -wie der Schweissstrom. - Wenn auch bei den bisher üblichen Weicheisenkernen eine gewisse Re manenz auftritt, so ist-,diese doch zu gering,
um bis zur Beendigung oder -iStromschwan- küngen nach -jedem Kunzschluss eine un- unterbrochen in Richtung des Schweiss stromes wirkende Induktion zu sichern.
Der stark permanente Charakter der Magnetkerne -lässt sich durch -eine geeignete Legierungszusammensetzung erreichen, ohne dassdadurch die erforderliche Permeabili- tät in schäUliehem Masse beeinträchtigt -wird. Zur Erzielung einer hohen Induktion- können bei Eisenkernen Zusätze ,von -C, Mn, Cu und . Si verwendet werden.
Es wurde festgestellt, dass sich mit diesenZusätzen denMagnetkernen ein -stark permanenter Charakter geben lässt, wenn sie in folgenden Mengen- zur Anwen dung -kommen: C=.0,1 bis 0;2%, =Mn =0,4 bis 1,2%, Cu = 0,05 ;bis 0,15%, iSi =--; 0 bis 0.05%.- Statt dieser oder mit diesen Zusätzen können natürlich auch andere verwendet werden;
um die gleiche Wirkung, - nämlich den permanenten Charakter der Magnet kerne, zu erzielen.
Zur Regelung des LichtbogenaSchweiss- stromes in den praktisch erforderlichen Grenzen von etwa<B>30</B> bis 250 Amp, sind ausser den zur Beruhigung und !Stabilisie rung erforderlichen induktiven Widerstän den auch erhebliche O:hmsche Widerstände erforderlich,, die aber so ausgebildet . sein können, dass sie lieben ihren Ohmschen, auch induktive Eigenschaften besitzen,- so dass sie besondere induktive- Widerstände entbehrlich machen.
Dies kann dadurch erreicht -werden, dass der Ohmsche Widerstand in Form mehrerer, teils im -ganzen, teils in einzelnen Win dungen aibschaltbarer Spulen auf rvön hitze beständigen Isoliermänteln umgebenen und durch Eisenjoche- miteinander verbundenen Eisenkernen aufgewickelt ist. Auf diese Weise kann der Omsche Widerstand zu Gleich induktive Wirkung erhalten.
Durch die Unterteilung des Widerstandes in meh rere Spulen, deren Eisenkerne untereinander verbunden sind, ergibt sich eine. grosse Eisen masse, welche auch beim Abschalten meh rerer Windungen oder ganzer Spulen eine hohe Induktion - sichern kann.
Es wurde ausserdem festgestellt, dass -die durch die grosse Eisenmasse bedingte ibrosse Magneti- sierungsarbeit bei den während des Schwei ssens im Lichtbogen auftretenden Kurz schlüssen und dem unmittelbar nach je dem gurzschluss stattfindenden plötzlichen Abfallender Stromstärke auf die Aufrecht erhaltung des Lichtbogens günstig wirken kann, so d'ass man mit einer niedrigeren Klem menspannung der Gleichstromquelle aus kommen kann als bisher.
Um den Ohmschen Widerstand in wei ten Grenzen verändern zu können, ohne dass damit gleichzeitig eine starke Veränderung der Induktion verbunden ist, können ffic Spulen teilweise hintereinander und teil weise parallel -geschaltet sein. iSoll beispiels weise der Ohmsche Widerstand verkleinert werden, so kann dies in der Weise ge schehen, dass der Schweissstrom durch meh rere parallel geschaltete Spulen geschickt wird, wodurch unter Umständen mit der Verkleinerung des Ohmschen Widerstanides eine Vergrösserung der Induktion erzielt werden kann.
Mit Hilfe dieser Einrichtung lässt sich neben dem Ohmschen auch der in- duktive Widerstand den jeweiligen Verhält nissen feinfühligst anpassen. Durch die Ver einigung mehrerer Eisenkerne ergibt sich in den magnetischen Feldern .der iSpulen eine grosse Eisenmasse, welche eine hohe Induk tion sichert, ohne Rücksicht darauf, ob ein Teil der Spule oder ihrer Windungen ab neschaltet ist.
Durch das Parallelschallten mehrerer Spulen wird die Möglichkeit ge schaffen, ohne nachteilige Verkleinerung der Induktion den Ohmschen Widerstand in wei ten -Crrenzen zu regeln.
Ausführungsbeispiele des Ohmschen und induktiven Widerstandes und seiaer Anwen- dungsform sind in -der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Drosselspule mit einem Magnetkern im achsialen Schnitt, F'ig. 2 schematisch die Anordnung eines aus meh reren hintereinander geschalteten Drossel spulen bestehenden Vorschaltwiderstandes,
Fig. 3 ebenfalls schematisch die Anordnung eines aus zwei parallelgeschalteten Teilen bestehenden induktiven Vorschaltwiderstan- des, von denen jeder aus mehreren hinter- einander geschalteten Drosselspulen zusam mengesetzt ist.
Innerhalb einer jeden Drosselspule 1 ist ein Magnetkern 2 von permanentem Cha rakter angeordnet. Letzterer ist durch einen feuerfesten Mantel 3 - und durch Flansch ringe 4 von der Drosselspule 1 isoliert. Der in Fig: 2 dargestellte Widerstand setzt sich aus mehreren nebeneinander angeordneten Spulen ja, 1b, <B>je,</B> 1d zusammen, deren Mag netkerne mittelst Schrauben 5 'und eisernen Jochplatten 6, Fig. 1 und 2, untereinander starr verbunden sind. Die Wicklungsrich tung der Spulen wird derart gewählt, dass überall ungleichnamige Pole einander be nachbart sind.
Von den Stromzuführungen 7 und 8 des in der Zenichnung nichtdar gestellten Stromerzeugers ist die eine, 7, an einen Umschalter 9 und die andere, 8, an das zu schweissende Werkstück 10 geführt. Mit- telst des Umschalters 9 kann .die Spule la ein- oder ausgeschaltet werden. Die Spulen l d und je haben an verschiedenen Win dungen Anzapfungen 11, @mlche an die Kontaktschrauben 12 führen.
Ein biegsames Kabel 13 ist an dem einen Ende mit einem Kabelschuh 14 versehen, welcher an jede der Kontaktschrauben angeschlotsen werden kann. An dem andern Ende des Kabels 13 ist die Schweisselektrode 15 angeordnet, die an 2dem Werkstück 10 den Lichtbogen er zeugt.
Da stets nur ungleichnamige Pole der Magnetkerne einander benach'balt sind, ist der magnetische Fluss überall geschlossen, so -dass eine hohe Selbstinduktion erzeugt wird. Sollen dickere Schweissstäbe ver wendet werden, so werden zwei, der in Fig. 2 dargestellten, aus mehreren hinter einander geschalteten Spulen bestehenden Widerstände parallel geschaltet (Fig. 3).
Hierbei wird zweckmässig die Anordnung derart getroffen, .dass der Teil I -des Wider standes an der Anschlussstelle stehen -bleibt und der Teil I'1 an die iSchweissstelle trans portiert werden kann.
Durch Kurzschliessen der Spulen ja und 1d mittelst der Schalter 1,6 können zur Ausführung von Brenn-
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arbeiten- <SEP> vorübergehend- <SEP> höhere <SEP> Stromstärken
<tb> erzielt <SEP> werden; <SEP> oder <SEP> -auch <SEP> <B>_Sp</B>annungsverluste
<tb> in <SEP> den <SEP> Schweissleitungen <SEP> ausgeglichen, <SEP> wer den. <SEP> Sollen <SEP> bei <SEP> der- <SEP> in <SEP> Fig: <SEP> 8 <SEP> dargestellten <SEP> Ein richtüng <SEP> .dünne <SEP> --,Schweiss,stälbe=--verwendet
<tb> werden, <SEP> so <SEP> kann <SEP> einer <SEP> der <SEP> Schalter <SEP> 16 <SEP> -aus geschaltet <SEP> werden; <SEP> - <SEP> so <SEP> dass <SEP> der <SEP> Strom <SEP> nur
<tb> durch <SEP> eine <SEP> Hälfte <SEP> -des <SEP> Teils-I" <SEP> fliesst:
Inductive gate switching resistor for direct current arc welding. The invention relates to a ballast resistor for direct current arc welding. It is known to use inductive ballast resistors, for example choke coils, in arc welding in order to dampen the strong current fluctuations in the arc and to prevent the arc from breaking.
To increase the induction, such inductors have already been provided with iron cores. According to the invention, the iron in these magnetic cores has an R, emanezrz of over 500 Gauss and a permeability of more than 4000 to 10,000 Gauss, so the magnetic cores have the character of permanent magnets. As a result, the surprising effect is achieved that the required terminal voltage of the direct current source and thus the power can be considerably reduced without impairing the arc.
This is particularly important in welding systems with several welding points, which are fed by a DC machine with a constant terminal voltage, great importance. While a constant terminal voltage of 60 to 70 volts was previously required in such systems in order to achieve a usable arc, when the iron cores according to the invention are used, a technically flawless welding arc with deep penetration can be achieved at 35 volts even in the greasiest position, for example when welding overhead or on a vertical wall ".
With a welding voltage of 20 volts, which are practically required when using iron electrades, only 15 volts need to be destroyed in the pre-line resistance. This corresponds to a power saving of up to 40% compared to the previously known welding systems.
This surprising effect is probably explained by the fact that the permanent character of the magnetic cores results in a certain inertia in the change or density of the lines of force, which increases the inductive effect of the torch resistance in the direction of the welding current and in the opposite direction is weakened.
When welding with an arc, short circuits occur at short intervals in the arc, which are caused by the transition of the material particles and cause the welding current strength to increase sharply. It was found that immediately after the short-circuit the voltage falls below the minimum amount required to maintain the arc,
and @that the arcs: tear off. As a result, it was previously necessary to use a higher terminal voltage in order to maintain the arc. However, if the choke coils are provided with magnetic cores of a strongly permanent character, the induction becomes stronger in the event of a short circuit in the arc. e of the increase in the 'welding current counteracting the additional' current be lower than before;
However, it is during the sharp drop in the welding current strength that takes place immediately after the short circuit and also in the subsequent increase to the normal level as a result of the.
During the short-circuit in the iron core, retentive magnetism generates an additional current flowing in the direction of the welding current. When using the iron cores known up to now, a stronger countercurrent is generated while the current intensity drops, but at the same moment in which the current intensity begins to rise again after falling,
. Through the induction an approximately equally strong current is generated, which flows in the opposite direction as the welding current. - Even if the soft iron cores customary up to now have a certain remanence, it is still too low
in order to ensure an induction that acts uninterruptedly in the direction of the welding current until the end or current fluctuations after each termination.
The strongly permanent character of the magnetic cores can be achieved by using a suitable alloy composition without the required permeability being adversely affected. To achieve a high induction, iron cores can be used with additives such as -C, Mn, Cu and. Si can be used.
It was found that with these additives the magnetic cores can be given a strong permanent character, if they are used in the following quantities: C = 0.1 to 0; 2%, = Mn = 0.4 to 1, 2%, Cu = 0.05; to 0.15%, iSi = -; 0 to 0.05% .- Instead of these or with these additives, others can of course also be used;
to achieve the same effect, namely the permanent character of the magnetic cores.
To regulate the arc welding current within the practically required limits of about 30 to 250 amps, in addition to the inductive resistances required for calming and stabilization, considerable ohmic resistances are required, but these are the same educated . can be that they love their ohmic, also have inductive properties - so that they make special inductive resistors unnecessary.
This can be achieved by winding the ohmic resistance in the form of several, partly as a whole, partly in individual turns disconnectable coils on heat-resistant insulating sheaths and connected to one another by iron yokes. In this way the resistance to DC can have an inductive effect.
By dividing the resistance into several coils, the iron cores of which are connected to one another, one results. large iron mass, which can ensure high induction even when switching off several windings or entire coils.
It was also found that the large iron mass caused by the large iron mass can have a beneficial effect on maintaining the arc during the short circuits occurring in the arc during welding and the sudden drop in current immediately after the short circuit d'ass you can come from with a lower terminal voltage of the direct current source than before.
In order to be able to change the ohmic resistance within wide limits without a strong change in the induction being associated with it, ffic coils can be connected partly in series and partly in parallel. If, for example, the ohmic resistance is to be reduced, this can be done in such a way that the welding current is sent through several coils connected in parallel, which may result in an increase in the induction by reducing the ohmic resistance.
With the help of this device, not only the ohmic resistance but also the inductive resistance can be sensitively adapted to the respective conditions. The combination of several iron cores results in a large iron mass in the magnetic fields of the coils, which ensures a high level of induction, regardless of whether part of the coil or its turns are switched off.
By connecting several coils in parallel, it is possible to regulate the ohmic resistance within wide limits without disadvantageously reducing the induction.
Embodiments of the ohmic and inductive resistance and its application form are shown in the drawing. 1 shows a choke coil with a magnetic core in an axial section, FIG. 2 schematically the arrangement of a series resistor consisting of several choke coils connected in series,
3 likewise schematically shows the arrangement of an inductive ballast resistor consisting of two parts connected in parallel, each of which is composed of several choke coils connected in series.
Within each choke coil 1, a magnetic core 2 of permanent character is arranged. The latter is by a fireproof jacket 3 - and by flange rings 4 from the reactor 1 isolated. The resistor shown in FIG. 2 is composed of several coils 1b, 1b, 1d arranged next to one another, the magnetic cores of which are rigidly interconnected by means of screws 5 'and iron yoke plates 6, FIGS. 1 and 2 are connected. The winding direction of the coils is chosen such that poles of different names are adjacent to each other everywhere.
Of the power supply lines 7 and 8 of the power generator not shown in the drawing, one, 7, is led to a changeover switch 9 and the other, 8, is led to the workpiece 10 to be welded. The coil la can be switched on or off by means of the switch 9. The coils l d and each have taps 11 on different windings, which lead to the contact screws 12.
A flexible cable 13 is provided at one end with a cable lug 14 which can be soldered to each of the contact screws. At the other end of the cable 13, the welding electrode 15 is arranged, which 2dem the workpiece 10 generates the arc.
Since only unlike poles of the magnetic cores are always adjacent to one another, the magnetic flux is closed everywhere, so that a high level of self-induction is generated. If thicker welding rods are to be used, two resistors, shown in FIG. 2, consisting of several coils connected in series, are connected in parallel (FIG. 3).
In this case, the arrangement is expediently made in such a way that part I - of the resistor remains at the connection point - and part I'1 can be transported to the welding point.
By short-circuiting the coils yes and 1d by means of the switch 1,6 you can
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work- <SEP> temporarily- <SEP> higher <SEP> currents
<tb> achieved <SEP>; <SEP> or <SEP> -also <SEP> <B> _Sp </B> exposure losses
<tb> in <SEP> the <SEP> welding lines <SEP> are balanced, <SEP> are. <SEP> Should <SEP> with <SEP> the- <SEP> in <SEP> Fig: <SEP> 8 <SEP> shown <SEP> device <SEP> .thin <SEP> -, sweat, stalbe = - used
<tb>, <SEP> so <SEP> <SEP> one <SEP> the <SEP> switch <SEP> 16 <SEP> can be switched off <SEP>; <SEP> - <SEP> so <SEP> that <SEP> the <SEP> stream <SEP> only
<tb> through <SEP> a <SEP> half <SEP> -of the <SEP> part-I "<SEP> flows: