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DE1061006B - Device for stabilizing an alternating current welding arc - Google Patents

Device for stabilizing an alternating current welding arc

Info

Publication number
DE1061006B
DE1061006B DEG24904A DEG0024904A DE1061006B DE 1061006 B DE1061006 B DE 1061006B DE G24904 A DEG24904 A DE G24904A DE G0024904 A DEG0024904 A DE G0024904A DE 1061006 B DE1061006 B DE 1061006B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
welding
capacitor
arc
spark gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEG24904A
Other languages
German (de)
Inventor
Franz Tajbl
Max Gillitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZWEIGNIEDERLASSUNG HOELLRIEGEL
Linde GmbH
Original Assignee
ZWEIGNIEDERLASSUNG HOELLRIEGEL
Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to NL241039D priority Critical patent/NL241039A/xx
Application filed by ZWEIGNIEDERLASSUNG HOELLRIEGEL, Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG filed Critical ZWEIGNIEDERLASSUNG HOELLRIEGEL
Priority to DEG24904A priority patent/DE1061006B/en
Priority to CH7492659A priority patent/CH382880A/en
Priority to GB2363059A priority patent/GB907750A/en
Publication of DE1061006B publication Critical patent/DE1061006B/en
Priority to FR802282A priority patent/FR1241784A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/073Stabilising the arc
    • B23K9/0738Stabilising of the arc by automatic re-ignition means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

Gegenstand des deutschen Patents 1 002 097 ist eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Wechselstrom-Schweißlichtbogens, bei der bei Nulldurchgang des Stromes ein Kondensator stoßartig über ein span- ;.i nungsabhängiges Schaltelement und die Lichtbogenstrecke entladen wird, der durch einen primärseitig an Schweißspannung liegenden Impulstransformator aufgeladen wird und dessen wesentliches Merkmal darin besteht, daß der Kern des Impulstransformators aus einer Eisenlegierung besteht, deren magnetische Induktion mit wachsender magnetischer Feldstärke steil auf einen nahezu konstanten Sättigungswert ansteigt, und daß er bereits bei Schweißspannungen von etwa 10 Volt magnetisch gesättigt ist. Diese Einrichtung gestattet es, zu Beginn jeder Halbwelle des Speise-Wechselstromes, d. h. im wesentlichen mit einer Frequenz von ungefähr 100 Hz, verhältnismäßig hohe und scharfbegrenzte Spannungsimpulse zu erzeugen und der Schweißspannung zu überlagern. Hierdurch wird eine befriedigende Stabilisierung· des Schweißlichtbogens erreicht.The subject of the German patent 1 002 097 is a device for stabilizing an alternating current welding arc, in which at the zero crossing of the current a capacitor jerks over a span-; .i voltage-dependent switching element and the arc gap is discharged, which is connected to the primary side Welding voltage lying impulse transformer is charged and its essential feature in it consists in that the core of the pulse transformer consists of an iron alloy, whose magnetic induction with increasing magnetic field strength rises steeply to an almost constant saturation value, and that it is already magnetically saturated at welding voltages of about 10 volts. This facility allows at the beginning of each half-wave of the alternating feed current, d. H. essentially with one frequency of approximately 100 Hz to generate relatively high and sharply delimited voltage pulses and to be superimposed on the welding voltage. This results in a satisfactory stabilization of the welding arc achieved.

Es ist ferner bereits eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Wechselstrom-Schweißlichtbogens bekannt, bei welcher ein Zündtransformator primärseitig an Schweißspannung liegt und sekundärseitig parallel von einem Ladekondensator überbrückt wird, bei dessen Entladung über eine einstelbare Funkenstrecke und einen Kondensator, eventuell mit Dämpfungsgliedern, ein Hochspannungsimpuls auf den Lichtbogen gegeben wird.Furthermore, a device for stabilizing an alternating current welding arc is already known, in which an ignition transformer is connected to welding voltage on the primary side and parallel on the secondary side is bridged by a charging capacitor, when it is discharged via an adjustable spark gap and a capacitor, possibly with attenuators, a high voltage pulse on the arc is given.

Die Erfindung behandelt an sich das gleiche bekannte Problem. Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, dieselbe Aufgabenstellung zu lösen, jedoch mit noch einfacheren Mitteln und möglichst noch längeren Spannungsimpulsen, durch die eine noch zuverlässigere Stabilisierung des Lichtbogens erreicht werden soll und die zusätzlich es gestatten, daß innerhalb kleiner Grenzen eine Abstimmung von Kondensator und Sekundärwicklung auf Resonanz möglich wird.The invention addresses the same known problem per se. The invention has the task of to solve the same problem, but with even simpler means and, if possible, longer Voltage impulses which are intended to achieve an even more reliable stabilization of the arc and which also allow a tuning of capacitor and within small limits Secondary winding on resonance becomes possible.

Die Erfindung betrifft demnach eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Wechselstrom-Schweißlichtbogens mit einem Kondensator (Ladekondensator), der parallel zur Sekundärwicklung eines primärseitig an Schweiß Spannung liegenden Zündtransformators, insbesondere Hochspannungstransformators, geschaltet ist und bei Nulldurchgang des Stromes stoßartig über ein spannungsabhängiges, veränderbares Schaltelement und die Lichtbogenstrecke entladen wird.The invention accordingly relates to a device for stabilizing an alternating current welding arc with a capacitor (charging capacitor) connected in parallel to the secondary winding of a primary side Welding voltage lying ignition transformer, in particular high voltage transformer, switched and when the current crosses zero, abruptly via a voltage-dependent, changeable switching element and the arc gap is discharged.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kondensator derart bemessen ist, daß seineLadeenergiegrößenordnungsmäßiggleich der magnetischen Energie, gegebenenfalls Sättigungsenergie, des Zündtransformators ist oder zu dieser in einem ganzzahligen Verhältnis steht.According to the invention, the set object is achieved in that the capacitor is dimensioned in such a way is that its charge energy is of the order of magnitude of the magnetic energy, possibly saturation energy, of the ignition transformer or to this is an integer ratio.

Einrichtung zum Stabilisieren
eines Wechselstrom-Schweißlichtbogens
Means to stabilize
an AC welding arc

Anmelder:
Gesellschaft für Linde's Eismaschinen
Applicant:
Society for Linde's ice machines

Aktiengesellschaft,Corporation,

Zweigniederlassung Höllriegelskreuth,
Höllriegelskreuth bei München
Branch office Höllriegelskreuth,
Höllriegelskreuth near Munich

Franz Tajbl, Pullach bei München,Franz Tajbl, Pullach near Munich,

und Max Gillitzer, München,
sind als Erfinder genannt worden
and Max Gillitzer, Munich,
have been named as inventors

Wie die der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen gezeigt haben, wird durch diese einfache Schaltungs- und Bemessungsanordnung erreicht, daß auf der Sekundärseite des Zündtransformators, vorzugsweise Hochspannungstrahsformators, der nicht notwendig ein Impulstransformator zu sein braucht, dem Schweißwechselstrom genau synchrone Spannungsimpulse entstehen, die sich auch bei allen Schwankungen sowohl im Netz als auch im Schweißstromkreis stets selbsttätig synchronisieren (gegebenenfalls bei Phasenverschiebung). Hierbei kommen gewisse ohmsche und induktive Begrenzungswiderstände, die bei der Einrichtung nach Patent 1 002 097 zur Anpassung an verschiedene Leerlauf Spannungen erforderlich waren, in Fortfall. Die Erfindung gestattet ein völliges sicheres Auf- und Entladen des Ladekondensators und damit einen äußerst gleichmäßigen Betrieb des Schweißlichtbogens bei einer verhältnismäßig niedrigen, keine Störungen verursachenden Frequenz.As the investigations on which the invention is based have shown, this becomes simple Circuit and sizing arrangement achieved that on the secondary side of the ignition transformer, preferably High-voltage transformer, which does not need to be a pulse transformer, The alternating welding current produces voltage pulses that are precisely synchronous, which are also reflected in all Fluctuations in both the network and the welding circuit always synchronize automatically (if necessary with phase shift). Here come certain Ohmic and inductive limiting resistors, which are used in the device according to patent 1 002 097 for adaptation at various no-load voltages were required, in omission. The invention allows one completely safe charging and discharging of the charging capacitor and thus extremely smooth operation of the welding arc at a relatively low, non-disturbing frequency.

Vorzugsweise ist das veränderbare, spannungsabhängige Schaltelement des Sekundärkreises des Transformators, insbesondere Hochspannungstransformators, in bekannter Weise als Funkenstrecke mit einstellbarer Funkenlänge bzw. einstellbarem Elektrodenabstand ausgebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Toleranz bei der Gleichheit von Ladeenergie des Ladekondensators und magnetischer Energie des Zündtransformators nur so groß, daß diese beiden allein durch Einstellung des veränderbaren, spannungsabhängigen Schaltelementes,The variable, voltage-dependent switching element of the secondary circuit is preferably the Transformer, especially high-voltage transformer, in a known manner as a spark gap with adjustable spark length or adjustable electrode spacing educated. In a preferred embodiment of the invention, the tolerance is at Equality of charging energy of the charging capacitor and magnetic energy of the ignition transformer just like that great that these two simply by setting the changeable, voltage-dependent switching element,

909 560/364909 560/364

Claims (4)

vorzugsweise der Funkenstrecke, unter Ausgleich der Toleranz auf praktisch gleiche Werte justierbar sind. Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens ist die Einstellung des veränderbaren, spannungsabhängigen Schaltelementes derart getroffen, daß bei jedem Nulldurchgang des Schweißwechselstromes entweder zwei gleich große, unmittelbar aufeinanderfolgende Spannungsimpulse erzeugt werden oder ein einziger, doppelt so starker Impuls entsteht. Wenn durch irgendwelche äußeren Umstände, insbesondere den Brennzustand des Schweißlichtbogens, der erste Impuls nicht ausgereicht haben sollte, eine Neuzündung des Lichtbogens herbeizuführen, so wird durch den. kurz darauffolgenden zweiten Impuls eine hinreichende Ionisierung in der Lichtbogenstrecke hervorgerufen, die ein gleichmäßiges Brennen des Lichtbogens garantiert. Tn der Zeichnung wird eine Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt, ao Fig. 1 zeigt den Schaltungsaufbau, während in Fig. 2 der Spannungsverlauf an der Elektrode nach der Erfindung dargestellt ist. Soweit die einzelnen Teile der Zeichnung mit denjenigen in den Figuren des Patents 1 002 097 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt worden, damit der Unterschied zwischen den beiden Anordnungen deutlich wird. 1 bedeutet die Sekundärwicklung des Netztransformators, an die über eine Drossel 2 die Elektrode 3 der zwischen der Schweißelektrode 3 und dem Werkstück 4 brennende Schweißlichtbogen gelegt ist. Parallel zu diesem Kreis liegt der Hochspannungszündtransformator 6 mit zwei zusätzlichen Anzapfungen, dessen Sekundärkreis ebenfalls am Schweißlichtbogen zwisehen der Elektrode 3 und dem Werkstück 4 liegt. Die Sekundärwicklung 6' liegt in Serie mit einer Funkenstrecke 10. Parallel zur Sekundärwicklung 6 liegt der Ladekondensator 9. 13 ist ein Trennkondensator, welcher der Funkenstrecke 10 vorgeschaltet ist. Die Primärwicklung des Zündtransformators 6 besitzt zwei zusätzliche Anzapfungen, so daß sie für verschiedene Schweißtransformatoren 1 mit beispielsweise Leerlaufspannnugen von 42 bis 55 oder etwa von 55 bis 72 Volt verwendbar ist. Die Kapazität des Kondensators 9 ist entsprechend derart bemessen, daß seine Ladeenergie gleich der magnetischen Energie des Transformators 6 ist. Der Elektrodenabstand der Funkenstrecke 10 ist veränderbar und läßt somit eine Anpassung des Kondensators 9 an die Sekundärwicklung 6' zu. 14 und 15 sind UKW-Drosseln; 16 und 17 sind zusätzliche Droeseln zur Verlängerung der Impulsdauer. 18 ist ein Dämpfungskondensator. Fig. 2 zeigt das sich beim Betriebe der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ergebende Schweißspannungsdiagramm, wobei die Spannung U auf der Ordinate gegen die auf der Abszisse dargestellte Zeit t aufgetragen ist. Patentansprüche:preferably the spark gap, can be adjusted to practically the same values while compensating for the tolerance. According to a special embodiment of the inventive concept, the adjustable, voltage-dependent switching element is set in such a way that at each zero crossing of the alternating welding current, either two equally large, immediately successive voltage pulses are generated or a single, twice as strong pulse is generated. If, due to any external circumstances, in particular the burning state of the welding arc, the first pulse should not have been sufficient to cause the arc to be re-ignited, the. The second impulse that follows shortly thereafter causes sufficient ionization in the arc gap, which guarantees that the arc burns evenly. The drawing shows, for example, an embodiment of the device according to the invention, ao FIG. 1 shows the circuit structure, while FIG. 2 shows the voltage profile at the electrode according to the invention. Insofar as the individual parts of the drawing correspond to those in the figures of patent 1 002 097, the same reference numerals have been chosen so that the difference between the two arrangements becomes clear. 1 means the secondary winding of the mains transformer, to which the electrode 3 of the welding arc burning between the welding electrode 3 and the workpiece 4 is connected via a choke 2. Parallel to this circuit is the high-voltage ignition transformer 6 with two additional taps, the secondary circuit of which is also located on the welding arc between the electrode 3 and the workpiece 4. The secondary winding 6 ′ is in series with a spark gap 10. The charging capacitor 9 is parallel to the secondary winding 6. 13 is an isolating capacitor which is connected upstream of the spark gap 10. The primary winding of the ignition transformer 6 has two additional taps so that it can be used for various welding transformers 1 with, for example, no-load voltages of 42 to 55 or approximately 55 to 72 volts. The capacitance of the capacitor 9 is dimensioned in such a way that its charging energy is equal to the magnetic energy of the transformer 6. The electrode spacing of the spark gap 10 can be changed and thus allows the capacitor 9 to be matched to the secondary winding 6 '. 14 and 15 are VHF chokes; 16 and 17 are additional drops to extend the pulse duration. 18 is a snubber capacitor. FIG. 2 shows the welding voltage diagram resulting when the circuit arrangement shown in FIG. 1 is operated, the voltage U being plotted on the ordinate against the time t shown on the abscissa. Patent claims: 1. Einrichtung zum Stabilisieren eines Wechselstrom-Schweißlichtbogens mit einem Kondensator (Ladekondensator), der parallel zur Sekundärwicklung eines primärseitig an Schweißspannung liegenden Z und trans formators, insbesondere Hochspannungstransformators, geschaltet ist und bei Nulldurchgang des Stromes stoßartig über ein spannungsabhängiges, veränderbares Schaltelement und die Lichtbogenstrecke entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (9) derart bemessen ist, daß seine Ladeenergie größenordnungsmäßig gleich der magnetischen Energie, gegebenenfalls Sättigungsenergie, des Zündtransformators (6) ist oder zu dieser in einem ganzzahligen Verhältnis steht.1. Device for stabilizing an alternating current welding arc with a capacitor (charging capacitor) that is connected to welding voltage in parallel to the secondary winding of a primary side lying Z and transformers, especially high-voltage transformers, is switched and at zero crossing of the current suddenly via a voltage-dependent, changeable switching element and the arc gap is discharged, characterized in that the capacitor (9) is dimensioned so that its charging energy is of the order of magnitude of the magnetic energy, optionally saturation energy, of the ignition transformer (6) or to this in one is an integer ratio. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spannungsabhängige Schaltelement in bekannter Weise als veränderbare Funkenstrecke (10) ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the voltage-dependent switching element is designed in a known manner as a variable spark gap (10). 3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Toleranz bei der Gleichheit von Ladeenergie des Ladekondensators (9) und magnetischer Energie des Zündtransformators (6) nur so groß ist, daß diese beiden (6, 9) allein durch Einstellung des veränderbaren, spannungsabhängigen Schaltelementes, vorzugsweise der Funkenstrecke (10), unter Ausgleich der Toleranz auf praktisch gleiche Werte justierbar sind.3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the tolerance with the equality of the charging energy of the charging capacitor (9) and the magnetic energy of the Ignition transformer (6) is only so large that these two (6, 9) can only be adjusted by setting the variable, voltage-dependent switching element, preferably the spark gap (10), with compensation the tolerance can be adjusted to practically the same values. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des veränderbaren, spannungsabhängigen Schaltelementes (10) derart getroffen ist, daß bei jedem Nulldurchgang des Schweißwechselstromes entweder zwei gleich große, unmittelbar aufeinanderfolgende Spannungsimpulse erzeugt werden oder ein einziger, doppelt so starker Impuls entsteht.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the setting of the variable, voltage-dependent switching element (10) is made such that with each Zero crossing of the welding alternating current either two equally large, immediately following one another Voltage pulses are generated or a single, twice as strong pulse is generated. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1005 662.
Considered publications:
German interpretative document No. 1005 662.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ©909 560364 6.59© 909 560364 6.59
DEG24904A 1958-07-12 1958-07-12 Device for stabilizing an alternating current welding arc Pending DE1061006B (en)

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NL241039D NL241039A (en) 1958-07-12
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GB1571223A (en) * 1976-04-20 1980-07-09 Inst Zavaryavane Device for producing pulses for the ignition and stabilization of electric arc prcesses

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DE1005662B (en) * 1953-07-30 1957-04-04 Air Liquide Alternating current arc shielding gas welding arrangement with superimposition of the arc voltage with capacitor discharges

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GB907750A (en) 1962-10-10
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