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Zündvorrichtung für zündstiftgesteuerte Gas- und Dampfentladungsventile,
insbesondere für Schweißgeräte Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für zündstiftgesteuerte
Gas- und Dampfentladungsventile, deren Zündspannung von steuerbaren Gleichrichtern
gesteuert wird, insbesondere für Schweißgeräte.
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Bekanntlich werden bei Widerstandsschweißanlagen die Elektroden des
Schweißapparates über einen Transformator mit dem Netz verbunden. Das Ein-und Ausschalten
der Maschinen erfolgt auf Grund verschiedener Gesichtspunkte, die hier nicht näher
erläutert werden sollen, über zündstiftgesteuerte Entladungsventile. Die Leitfähigkeit
der Entladungsventile wird durch einen Zeitgeber und durch Zündventile (Thyratrons)
gesteuert, die mit den Entladungsventilen in elektrischer Verbindung stehen. Diese
bekannte Anordnung weist verschiedene Mängel auf. So sind die Zündventile auf Grund
ihrer Konstruktion weniger verschleißfest, zumal die Geräte laufend Erschütterungen
ausgesetzt sind. Es besteht dann die Gefahr des Glasbruches. Ferner ist die Wärmentwicklung
dieser Zündventile durch Heizung relativ groß, was sich besonders bei Halbleitersteuerungen
unter Umständen ungünstig auswirkt. Sowohl Heizfaden als auch Kathodenemissionsschicht
unterliegen einer natürlichen Abnutzung. Es muß - auch während der Schweißpausen
- die Heizung eingeschaltet sein, so daß nicht unerhebliche Kosten für die Heizleistung
entstehen.
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Es ist bereits bekannt, zur Erzeugung der Zündimpulse steuerbare Halbleiterelemente,
wie Transistoren oder steuerbare Siliziumgleichrichter(Siliziumthyratrons) zu verwenden.
Derartige Halbleiterelemente sind aber gegen Überspannungen relativ empfindlich.
Bei einer Übertragung bekannter Schaltungen mit gasgefüllten Thyratrons auf das
Halbleitergebiet ließe sich beispielsweise die erforderliche Zündspannung mit Hilfe
einer sogenannten Fremdzündung erreichen. Hierbei wird durch eine Stromquelle geringer
Spannung ein Kondensator aufgeladen. Im Zündzeitpunkt entlädt sich der Kondensator
stoßartig über den steuerbaren Siliziumgleichrichter, wobei der Zündlichtbogen nach
Entladen des Kondensators sofort erlischt. Diese Lösung erfordert aber eine gesonderte
Stromquelle niedriger Spannung und ist daher mit erhöhtem Aufwand verbunden.
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Eine weitere Lösung bestünde darin, unter Verwendung der sogenannten
Eigenzündung zwischen dem steuerbaren Siliziumgleichrichter und dem Entladungsventil
einen stromunabhängigen Widerstand einzuschalten. Hierbei ergibt sich aber der Nachteil,
daß der Zündlichtbogen auch nach Zünden des Entladungsventils bestehenbleibt und
somit ein starker Verschleiß der Zündelektrode in Kauf genommen werden muß.
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Es ist fernerhin bereits bekannt, bei Steuersätzen zur Steuerung von
Stromrichtern am Eingang und Ausgang des Steuersatzes je einen Transformator vorzusehen.
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Die Aufgabe der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht nun darin, eine
Schaltung mit steuerbaren Halbleitergleichrichtern aufzubauen, die die Vorteile
der beiden erstgenannten Lösungen in sich vereinigt, ohne daß die diesen Lösungen
anhaftenden Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß zur Steuerung der Zündspannung steuerbare Halbleitergleichrichter,
insbesondere steuerbare Siliziumgleichrichter, verwendet sind, die über einen Abwärtstransformator
an das gleiche Netz wie die Entladungsgefäße angeschlossen und ausgangsseitig mit
je einem Aufwärtstransformator mit dem Zündstift des Entladungsgefäßes verbunden
sind, wobei die Transformatoren so bemessen sind, daß die Netzspannung auf den für
die Halbleitergleichrichter zulässigen Wert verringert und nach der Gleichrichtung
auf die erforderliche Zündspannung für die Entladungsgefäße hochtransformiert wird.
Es handelt sich hierbei nicht nur um eine Anpassungsfrage, sondern es werden durch
Verwendung einfacher baulicher Mittel die steuerbaren Siliziumgleichrichter derart
eingesetzt, daß sie, obwohl sie an dasselbe Netz wie die Entladungsventile angeschlossen
sind, den Zündlichtbogen in dem Augenblick löschen, in welchem die Entladungsventile
leitend geworden sind.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile sowie die Wirkungsweise der Erfindung
werden an Hand eines Ausführungsbeispiels nachstehend näher erläutert.
Die
Zeichnung zeigt einen Schweißtransformator 1 mit Elektroden 2 für das zu verschweißende
Gut, im vorliegenden Fall zwei Platten 3. Der Schweißtransformator 1 ist als Einphasentransformator
mit den Entladungsventilen 4 und 5, die im folgenden kurz als Ignitron
bezeichnet werden, verbunden. Der steuerbare Siliziumgleichrichter 6, im folgenden
kurz mit Siliziumthyratron bezeichnet, ist eingangsseitig mit einem Transformator
7, ausgangsseitig mit einem weiteren Transformator 8 verbunden. Im Transformator
7 wird die Netzspannung beispielsweise von 380 bis 600 V auf etwa 200 V verringert,
so daß das Siliziumthyratron 6 von der hohen Netzspannung nicht zerstört wird. Im
Transformator 8 wird wiederum die Spannung von etwa 200 V auf 380 V hochtransformiert
und auf den Zündstift 9 des Ignitrons 4 gegeben. Der Zündstift 9 taucht in bekannter
Weise dauernd in den Quecksilbersumpf ein, so daß an der Eintauchstelle durch einen
Steuerstromstoß ein überschlag zum Quecksilber und damit der Brennfleck entsteht,
der die Hauptentladung einleitet, die im Stromnulldurchgang wieder verschwindet.
Während der zweiten Halbwelle wiederholt sich dieser Vorgang sinngemäß im Zündkreis
des Ignitrons 5, wobei wiederum im Transformator 7 die Spannung von 380 auf 200
V verringert und hinter dem Siliziumthyratron 10 in dem Transformator
11 auf die Zündspannung gebracht wird.
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Durch Ausbildung der Transformatoren 7, 8
und 11 als Spartransformatoren
kann eine wesentliche Kosteneinsparung erzielt werden. Es ist auch möglich, lediglich
die Transformatoren 8 und 11 als Spartransformatoren auszubilden oder
bei Ausbildung des am Netz liegenden Transformators 7 als Spartransformator die
Transformatoren 8 und 11 mit galvanisch getrennten Wicklungen anzuordnen.
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Die Erfindung ermöglicht den Einsatz von Halbleiter-, insbesondere
Siliziumthyratrons, bei denen keine Beheizung mehr notwendig ist und die eine wesentlich
höhere Betriebssicherheit aufweisen, als die bisher verwendeten gasgefüllten Thyratrons.
Bisher konnten steuerbare Halbleiterelemente nicht als Steuerelemente für den angegebenen
Zweck verwendet werden, da diese nicht den hohen Netzspannungen von beispielsweise
380 V standhielten, wie sie etwa in Industrienetzen auftreten: Die Sperrfähigkeit
von Sfiziumthyatrons geht bisher nur bis zu einer Spitzenspannung von etwa 400 V,
während die Spitzenspannung des Netzstromes etwa 550 V beträgt. Die Erfindung schafft
damit die Möglichkeit, steuerbare Siliziumgleichrichter für Netzspannungen von 380
V und mehr als Steuerbauteile einzusetzen. Der Gegenstand der Erfindung ist nicht
auf Steuerungen für Widerstandsschweißmaschinen beschränkt, sondern kann überall
dort Anwendung finden, wo zündstiftgesteuerte Entladungsgefäße mit hohen Zündspannungen
gezündet werden sollen, z. B. auch bei Steuerungen für Widerstandsöfen.