DE1228708B

DE1228708B - Verfahren und Anordnung zur schnellen Entregung von Wechselstromgeneratoren fuer Schweissmaschinen

Info

Publication number: DE1228708B
Application number: DES44755A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Harz; Dipl-Ing Hans Cammerer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-07-14
Filing date: 1955-07-14
Publication date: 1966-11-17

Description

Verfahren und Anordnung zur schnellen Entregung von Wechselstromgeneratoren für Schweißmaschinen Zum Betrieb von Widerstandsschweißanlagen, z. B. für das Schweißen von Rohren, verwendet man Wechselstromgeneratoren, die entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines den Strom heraufsetzenden Zwischenumspanners die Schweißstellen speisen. Auch bei Verwendung eines Zwischenumspanners erreicht man bei Generatoren für die üblichen Niederspannungen meistens Stromstärken von mehreren 1000 Ampere, die die Verwendung von Schützen und Sch altern sehr aufwendig machen. Andererseits ist es erwünscht, den Strom an der Schweißstelle sehr rasch entstehen und auch wieder verschwinden zu lassen, wenn der Schweißvorgan 'g beendet ist. Nun besteht eine Möglichkeit, den Strom an der Schweißstelle dadurch zu steuern, daß man das Feld des Generators in entsprechend kurzen Zeiten auf- und abbaut. Das setzt aber Erregerquellen voraus, die völlig verzögerungsfrei arbeiten und die bei Feldänderungen auftretenden Spannungen sofort zur Verfügung stellen. Das ist nach dem heutigen Stand der Technik nur unter Verwendung von Gleichrichtem möglich. Gleichstromerregermaschineu arbeiten, auch wenn ihr magnetischer Kreis geblättert ist, wegen der vorhandenen Bürsten-Kurzschlußkreise mit erheblicher Feldverzögerung, so daß mit ihnen die im vorliegenden Fall benötigten kurzen Zeiten nicht erreichbar sind.
" Bei Synchrongeneratoren für den normalen Netzbetrieb oder für Alleinbetrieb, die bei allen Belastungen mit gleichbleibender Spannung arbeiten und daher lastabhängig über Gleichrichter erregt werden, ist es bereits bekannt, zur Entregung den Erregerkreis kurzzuschließen und zur Beschleunigung des Entregungsvorganges einen Widerstand zusätzlich in Reihe zur Erregerwicklung und zum Gleichrichter zu schalten. Bei diesen Generatoren kommt eine derartige schnelle Entregung jedoch nur im Störungsfall vor.
Die Erfindung betrifft dagegen ein Verfahren zur schnellen Entregung von Wechselstromgeneratoren, die den Strom für Widerstandsschweißungen liefern und über Gleichrichier mit eingeprägten Strömen erregt werden. Für diese Generatoren für Widerstandsschweißung gehört das Entregen der Maschine zum Normalbetrieb, da die Schweißströme an der Schweißstelle sehr rasch entstehen und auch wieder rasch verschwinden sollen. Zur Verkürzung der Entregungszeiten wird gemäß der Erfindung zunächst der Erregergleichrichter auf der Gleich- oder Wechselstromseite kurzgeschlossen, wobei gleichzeitig auf der Gleichstromseite des Erregergleichrichters ein bisher kurzgeschlossener Widerstand in den Erregerkreis eingeschaltet wird. Dann wird nach dem Abklingen des Erregerstromes der Generator auf seiner Wechselstromseite kurzgeschlossen.
Man geht also in der Weise vor, daß durch das Kurzschließen des Gleichrichters die Erregung plötzlich unterbrochen wird. Da aber gleichzeitig ein im Erregerkreis vorhandener, bis dahin kurzgeschlossener Widerstand entsprechender Größe freigegeben wird, können sich keine großen Kurzschlußströme im Erregerkeis ausbilden, da der Widerstand die aufgespeicherte Feldenergie in der gewünschten kurzen Zeit aufnimmt und vernichtet. Ein infolge des remanenten Magnetismus des Generators etwa noch vorhandenes Restfeld kann nunmehr durch Kurzschluß des Generators auf der Wechselstromseite unwirksam gemacht werden. Der Kurzschließer braucht dabei nur für einen Bruchteil des normalen Betriebsstromes bemessen zu werden. Durch die Einhaltung der durch die Lehre der Erfindung gegebenen be# sth-nmten Reihenfolge der einzelnen Maßnahmen: 1. Kurzschließen des Erregergleichrichters auf der Wechselstrom- oder auf der Gleichstromseite, 2. Einschalten von Widerstand in Reihe zur, Erregerwicklung, 3. Kurzschließen der Ankerwicklung des Generators, wird eine äußerst kurze Entregungszeit des Schweißgenerators erzielt und mithin der gewünschte technische Zweck erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel läßt den Erfindungsgedanken näher erkennen.
In der Zeichnung bezeichnet 1 den Einphasensynehrongenerator, der über einen Zwischenumspanner2 eine Widerstandsschweißanlage 3, z. B. für die Schweißung von Rohren, betreibt. Die Erregerwicklung wird durch den Trockengleichrichter 4 gespeist, dem über den Umspanner 5 und die Drosselspule 6 aus dem Drehstromnetz in Stromschaltung ein Strom einstellbarer Größe zugeführt wird. Der größte Teil der Netzspannung liegt an der Drosselspule 6, so daß dadurch auch die Größe des dem Gleichrichterumspanner 5 zugeführten Stromes bestimmt ist, unabhän-gig davon, ob der Umspanner kurzgeschlossen ist oder auf einen veränderlichen Widerstand arbeitet. Bei Feldänderungsvorgängen im Generator ändern sich sowohl die ohmschen als auch die induktiven Spannungsabfälle, die von dem Gleichrichterumspanner ohne Verzögerung aufgebracht werden. Der Umspanner 5 weist auf der Erstseite eine Anzahl von Anzapfungen auf, die über Schalter oder Schütze gespeist werden, so daß sich je nach dem übersetzungsverhältnis auf der Zweitseite ein Strom verschiedener Größe einstellt. Mit Hilfe eines Kurzschlußschützes 7 kann der Umspanner kurzgeschlossen werden, so daß er stromlos wird. Das Feld in der Maschine würde nach der normalen Zeitkonstante des Erregerkreises abklingen. Um das Abklingen auf das gewünschte kleine Maß zu beschleunigen, wird daher gleichzeitig mit dem Kurzschließen des Schützes 7 das Schütz 8 geöffnet, das den Zusatzwiderstand 9 freigibt. Das Feld klingt nunmehr sehr rasch ab. Wenn es einen genügend kleinen Wert, z. B. 511/o, erreicht hat, kann der Generator 1 auf seiner Wechselstromseite durch das Schütz 10 vollkommen kurzgeschlossen werden.
Man erreicht auf diese Weise durch Schaltgeräte kleiner Leistung auf der Erregerseite das Entstehen und Verschwinden des großen Stromes an der Schweißstelle und erzielt dadurch einen recht gün- stigen und wirtschaftlichen Aufwand.
Statt des Stufenumspanners 5 könnte natürlich auch ein Drehumspanner für die stufenlose Steuerung verwendet werden. Man kann auch den Generator mittelbar über eine Erregermaschine erregen, deren Erregerwicklung F i g. 1 über Gleichrichter etwa gemäß und in der Stromschaltung Schaltung der ge- ' speist wird. Die Erregermaschine, die unmittelbar mit dem Wechselstromgenerator 1 gekuppelt sein kann oder auch mit einem besonderen Antriebsmotor, soll hierbei eine genügend große Gegenreihenschlußerregerwicklung erhalten, damit das Wesen einer Stromschaltung, nämlich die Unabhängigkeit von Änderungen des Widerstandswertes im Nutzstromkreis gewahrt bleibt. Die Erregermaschine besitzt dann einerseits die vom Ankerstrom gespeiste Gegenreihenschlußerregerwicklung, andererseits die von der Gleichrichterschaltung der F i g. 1 gespeiste Erregerwicklung, welche die Erregermaschine in entgegengesetztem Sinne erregen. Die Gegenreihenschlußerregerwicklung hat zur Folge, daß der vom Ankerkreis der Erregermaschine gelieferte Erregerstrom von zufälligen Widerstandsänderungen in diesem Kreis möglichst unabhängig wird und möglichst verhältnisgleich dem Erregerstrom in der vom Gleichrichter gespeisten zweiten Erregerwicklung bleibt. Die Zwischenschaltung einer Gleichstromerregermaschine bei der Schaltung der Zeichnung hat einerseits den Vorteil, daß das Zubehör, nämlich der Gleichrichterumspanner 5 und der Gleichrichter 4 bzw. die Drosselspule 6, entsprechend kleiner wird. Sie bringt aber den Nachteil einer Verzögerung der Erregerstromänderungen mit sich, die durch die Bürstenkurzschlußstromkreise der Erregermaschine verursacht werden.
Die Verwendung einer Erregermaschine gibt bei der geschilderten Entregung des Wechselstrom-P a nerators die Möglichkeit, von der bekannten Schwingungsentregung Gebrauch zu machen, bei der der Erregerstrom des Wechselstromgenerators bei seiner Verminderung die Richtung wechselt und unter periodischen Schwingungen einem Nullwert zuströmt. Dadurch wird eine vollständige Vernichtung des Generatorfeldes ebenfalls in kurzer Zeit ermöglicht.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur schnellen Entregung von Wechselstromgeneratoren, die den Strom für Widerstandsschweißungen liefern und über Gleichrichter mit eingeprägten Strömen erregt werden, dadurch gekennieichnet, daß zunächst der Erregergleichrichter(4) auf der Gleich- oder Wechselstromseite kurzgeschlossen wird und gleichzeitig auf der Gleichstromseite des Erregergleichrichters (4) ein bisher kurzgeschlossener Widerstand (9) in den Erregerkreis eingeschaltet wird, und daß nach dem Abklingen des Erregerstromes der Generator (1) auf seiner Wechselstromseite kurzgeschlossen wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wechselstromseite des Erregergleichrichters (4) ein Kurzschließer (7) vorgesehen ist, der gleichzeitig mit dem parallel zu dem Widerstand (9) liegenden Schalter (8) betätigbar ist. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregergleichrichter (4) über einen infolge seiner Größe den Erregerstrom vorschreibenden Scheinwiderstand (6) gespeist ist. 4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator mittelbar über eine Gleichstromerregermaschine erregt wird, deren Fremderregerwicklung über den Erregergleichrichter (4) erregt und über den Widerstand (9) entregt wird, und daß die Erregermaschine eine von ihrem Ankerstrom durchflossene Gegenreihenschlußwicklung hat, die der Fremderregerwicklung entgegenwirkt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 604 937, 687 213, 719 192, 724 905, 896 675, 929 859, 934 181; ETZ, 1935, S. 835.