DE1173995B

DE1173995B - Ignition device for ignition pin-controlled gas and vapor discharge valves, especially for welding machines

Info

Publication number: DE1173995B
Application number: DES77555A
Authority: DE
Inventors: Horst Milcke; Dipl-Ing Walter Kaiser
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-01-16
Filing date: 1962-01-16
Publication date: 1964-07-16
Also published as: CH406447A

Description

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.Ignition device for ignition pin-controlled gas and vapor discharge valves, in particular for welding devices The invention relates to an ignition device for ignition pin-controlled Gas and vapor discharge valves, their ignition voltage from controllable rectifiers is controlled, especially for welding equipment.

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.As is known, the electrodes of the resistance welding systems Welding machine connected to the grid via a transformer. Switching on and off of the machines takes place on the basis of various points of view, which are not detailed here are to be explained, via ignition pin-controlled discharge valves. The conductivity the discharge valve is controlled by a timer and by ignition valves (thyratrons) controlled, which are in electrical communication with the discharge valves. These known arrangement has various shortcomings. So the ignition valves are due their construction is less wear-resistant, especially since the devices are constantly shaken are exposed. There is then the risk of the glass breaking. Furthermore, the development of heat These ignition valves are relatively large due to heating, which is particularly important in the case of semiconductor controls may have an unfavorable effect. Both filament and cathode emission layer are subject to natural wear and tear. It has to - even during breaks in welding - The heating must be switched on, so that not inconsiderable costs for the heating output develop.

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.It is already known to use controllable semiconductor elements to generate the ignition pulses, such as transistors or controllable silicon rectifiers (silicon thyratrons). Such semiconductor elements are, however, relatively sensitive to overvoltages. When transferring known circuits with gas-filled thyratrons to the In the semiconductor area, for example, the required ignition voltage could be determined with the help of reach a so-called external ignition. This is reduced by a power source Voltage charged a capacitor. The capacitor discharges at the point of ignition abruptly over the controllable silicon rectifier, with the ignition arc after Discharging the capacitor goes out immediately. However, this solution requires a separate one Power source of low voltage and is therefore associated with increased effort.

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.Another solution would be to use the so-called Self-ignition between the controllable silicon rectifier and the discharge valve to switch on a current-independent resistor. However, this has the disadvantage that the ignition arc persists even after the discharge valve has been ignited and thus a strong wear of the ignition electrode must be accepted.

Es ist fernerhin bereits bekannt, bei Steuersätzen zur Steuerung von Stromrichtern am Eingang und Ausgang des Steuersatzes je einen Transformator vorzusehen.It is also already known for tax rates to control Converters at the input and output of the control unit each have to be provided with a transformer.

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.The task of the device according to the invention is now to provide a Build circuit with controllable semiconductor rectifiers that have the advantages of the two first-mentioned solutions are combined without these solutions Adhering disadvantages have to be accepted. This object is achieved according to the invention solved in that for controlling the ignition voltage controllable semiconductor rectifiers, In particular, controllable silicon rectifiers are used, which have a step-down transformer connected to the same network as the discharge vessels and with on the output side one step-up transformer each connected to the ignition pin of the discharge vessel are, the transformers are dimensioned so that the mains voltage on the for the semiconductor rectifier allowable value is reduced and after rectification is stepped up to the required ignition voltage for the discharge vessels. This is not just a matter of adjustment, it is going through Using simple structural means, the controllable silicon rectifier in such a way used that they, although connected to the same network as the discharge valves are to extinguish the pilot arc at the moment the discharge valves have become conductive.

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.Further details and advantages as well as the mode of operation of the invention are explained in more detail below using an exemplary embodiment. The drawing shows a welding transformer 1 with electrodes 2 for the material to be welded, in the present case two plates 3. The welding transformer 1 is connected as a single-phase transformer to the discharge valves 4 and 5, which are briefly referred to below as ignitron. The controllable silicon rectifier 6, hereinafter referred to as silicon thyratron for short, is connected on the input side to a transformer 7 and on the output side to a further transformer 8. In the transformer 7, the line voltage is reduced, for example, from 380 to 600 V to about 200 V, so that the silicon thyratron 6 is not destroyed by the high line voltage. In the transformer 8, the voltage is again stepped up from around 200 V to 380 V and applied to the ignition pin 9 of the ignitron 4. The firing pin 9 is constantly immersed in the mercury sump in a known manner, so that a flashover to the mercury and thus the focal point occurs at the point of immersion due to a control current surge, which initiates the main discharge which disappears again when the current passes through zero. During the second half-wave, this process is repeated in the ignition circuit of the ignitrone 5, the voltage in the transformer 7 again being reduced from 380 to 200 V and brought to the ignition voltage behind the silicon thyratron 10 in the transformer 11.

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.By designing the transformers 7, 8 and 11 as autotransformers, substantial cost savings can be achieved. It is also possible to design only the transformers 8 and 11 as autotransformers or, if the transformer 7 connected to the network is designed as an autotransformer, to arrange the transformers 8 and 11 with galvanically separated windings.

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.The invention enables the use of semiconductor, in particular Silicon thyratrons, which no longer require heating and which are essential have higher operational reliability than the previously used gas-filled thyratrons. So far, controllable semiconductor elements could not be used as controls for the specified Purpose, as this is not the high voltage of the mains for example Withstanding 380 V, as it occurs in industrial networks: The blocking ability of silicon thyatrons only goes up to a peak voltage of about 400 V, while the peak voltage of the mains current is about 550 V. The invention creates thus the possibility of controllable silicon rectifiers for line voltages of 380 V and more can be used as control components. The subject of the invention is not limited to controls for resistance welding machines, but can be used anywhere They are used where ignition-pin-controlled discharge vessels with high ignition voltages are to be ignited, e.g. B. also for controls for resistance furnaces.

Claims

Claim: Ignition device for ignition pin-controlled gas and vapor discharge vessels, the ignition voltage of which is controlled by controllable rectifiers, in particular for welding devices, characterized in that controllable semiconductor rectifiers (6, 10), in particular controllable silicon rectifiers, are used to control the ignition voltage, which are controlled via a step-down transformer ( 7) connected to the same network as the discharge vessels (4, 5) and on the output side each connected to a step-up transformer (8, 11) with the ignition pin of the discharge vessel, the transformers being dimensioned in this way; that the mains voltage is reduced to the value permissible for the semiconductor rectifier and, after rectification, is stepped up to the required ignition voltage for the discharge vessels. Documents considered: German Patent No. 1084 370; U.S. Patent No. 2,681,428; "Elektro-Technik", No. 51/52, from December 30, 1961, pp. 579 to 582; "Brown-Boveri-Mitteilungen" 1961, no. 8/9, pp. 505 to 509; "Electronic Rundschau", 1960, No. 5, p.186; "VDE-Fachberichte", 1958, p. 105.