DE1300614B - Short-circuit current limitation for a welding rectifier - Google Patents
Short-circuit current limitation for a welding rectifierInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kurzschlußstrombegrenzung für Schweißgleichrichter, die aus einem Einphasen-Wechselstromnetz gespeist werden, zum Lichtbogen-Schutzgasschweißen mit abschmelzender Elektrode, insbesondere für die Kurzlichtbogentechnik.The invention relates to a short-circuit current limiter for welding rectifiers, which are fed from a single-phase alternating current network for gas-shielded arc welding with consumable electrode, especially for short arc technology.
Beim Lichtbogen-Schutzgasschweißen mit abschmelzender Elektrode (MIG- und C02 Schweißen) werden heute vorwiegend Stromquellen mit fast horizontalen Belastungskennlinien im Bereich der Schweißwerte angewendet. Diese Stromquellen besitzen bekanntlichen den Vorteil eines guten Selbstregeleffektes, wenn Störgrößen auf den Drahtvorschub einwirken. Durch den Selbstregeleffekt werden Längenänderungen in der Bogenstrecke weitgehend ausgeglichen. Des weiteren erfolgt die Werkstoffübertragung speziell bei der CO#.-Schutzgasschweißung oder bei der Schweißung mit Mischgasen im Bereich der Drahtdicken < 1,2 mm Durchmesser und Stromstärken <200Ä--unter Kurzschlußbildung. Hierdurch entstehen bei nicht richtiger Dimensionierung der Stromquelle hohe Kurzschlußstromspitzen, die zur verstärkten Spritzerbildung führen.When gas-shielded arc welding with a consumable electrode (MIG- and C02 welding) are now predominantly power sources with almost horizontal load characteristics applied in the field of welding values. These power sources are known to have the advantage of a good self-regulating effect when disturbance variables affect the wire feed act. Due to the self-regulating effect, changes in length are made in the arc section largely balanced. Furthermore, the material transfer takes place specifically for CO # inert gas welding or for welding with mixed gases in the area of wire thicknesses <1.2 mm in diameter and currents <200Ä - with short-circuit formation. If the power source is not correctly dimensioned, this results in high short-circuit current peaks, which lead to increased splatter formation.
Es sind deshalb eine Reihe von Maßnahmen und Einrichtungen bekannt, die zur Stoß-Kurzschlußstrombegrenzung dienen. Bei diesen Einrichtungen wird der Kurzschlußstrom z. B. durch eine größere Kennlinienneigung begrenzt. Mit dieser Maßnahme wird aber der bereits beschriebene Selbstregeleffekt verschlechtert. Die Kennlinienneigung soll daher < 4 V/100 A sein, so daß eine ausreichende Kurzschlußstrombegrenzung nicht möglich ist.A number of measures and facilities are therefore known which serve to limit the surge short-circuit current. In these institutions, the Short-circuit current z. B. limited by a greater slope of the characteristic curve. With this Measure, however, the self-regulating effect already described is worsened. the The inclination of the characteristic curve should therefore be <4 V / 100 A, so that there is sufficient short-circuit current limitation not possible.
Weiterhin ist bekannt, in den Schweißwänden Induktivitäten einzuschalten, die die Stromspitzen begrenzen, wobei die Stromanstiegsgeschwindigkeit gleichfalls vermindert wird. Diese Induktivitäten können in bekannter Weise als einfache Luftdrosseln, Eisendrosseln oder als gleichstromvormagnetisierte Drosseln mit konstanter oder einstellbarer Induktivität ausgebildet sein.It is also known to switch on inductances in the welding walls, which limit the current peaks, with the rate of current rise as well is decreased. These inductances can be used in a known manner as simple air chokes, Iron chokes or as direct current pre-magnetized chokes with constant or adjustable inductance.
Es sind Strombegrenzungsschaltungen unter Verwendung von gleichstromvormagnetisierten Drosseln in Verbindung mit Halbleiterbauelementen (Transistoren, Zenerdioden) bekannt. Alle bekannten Zusatzeinrichtungen beziehen sich vornehmlich auf Schweißgleichrichter mit einer Dreiphasen-Gleichrichtung und geringer Welligkeit der Ausgangsspannung.There are current limiting circuits using DC bias Chokes in connection with semiconductor components (transistors, Zener diodes) are known. All known additional devices relate primarily to welding rectifiers with three-phase rectification and low output voltage ripple.
Der Einfuß der Welligkeit der Ausgangsspannung auf die innere und äußere Nahtform beim CO, Schweißen ist zwar bekannt, aber eine Begrenzung der Welligkeit erfolgte bisher nicht. ; Es wurde nun gefunden, und zwar in Untersuchungen über den Einfluß der Welligkeit auf die Schweißungen, daß auch dann noch gute Ergebnisse erzielt werden können, wenn eine Abstimmung zwischen der Anzahl der Maxima der Welligkeit der Ausgangsspannung und der Anzahl der Kurzschlüsse in der Bogenstrecke besteht.The influence of the ripple of the output voltage on the inner and outer seam shape in CO, welding is known, but a limitation of the waviness has not yet taken place. ; It has now been found in studies on the influence of the waviness on the welds, that even then still good results can be achieved if there is a match between the number of maxima of the ripple the output voltage and the number of short circuits in the arc section.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kurzschlußstrombegrenzung für aus einem Einphasen-Wechselstromnetz gespeiste Schweißgleichrichter zum Lichtbogen-Schutzgasschweißen mit abschmelzender Elektrode, insbesondere für die Kurzlichtbogentechnik, zu schaffen, die gleichzeitig den Einfluß der Welligkeit des Schweißstromes und der Stromanstiegsgeschwindigkeit berücksichtigt.Accordingly, the invention is based on the object of limiting the short-circuit current for welding rectifiers fed from a single-phase alternating current network for gas-shielded arc welding to create with a melting electrode, especially for short arc technology, which at the same time the influence of the ripple of the welding current and the rate of current rise considered.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: Ein als Zweischenkeltyp ausgebildeter Transformator trägt auf beiden Schenkeln gleichmäßig aufgeteilte Primär- und Sekundärwicklungen, wobei die Primärwicklungen in Reihe geschaltet und an einem Einphasen-Wechselstromnetz angeschlossen sind.According to the invention, the object is achieved by the combination of the following features solved: A transformer designed as a two-leg type carries on both legs evenly divided primary and secondary windings, with the primary windings connected in series and connected to a single-phase alternating current network.
Die ebenfalls geteilten Sekundärwicklungen sind durch einen Mittelabgriff mit einem Schweißanschluß verbunden, während der andere Schweißanschluß von den über Gleichrichter parallelgeschalteten Spulenenden abgegriffen wird. In dem Schweißkreis befindet sich weiterhin eine einstellbare Drossel vorzugsweise mit einem geschlossenen Eisenkreis ohne Luftspalt.The secondary windings, which are also divided, are connected to a center tap connected to one weld joint, while the other weld joint of the is tapped via rectifier coil ends connected in parallel. In the welding circle there is also an adjustable throttle, preferably with a closed one Iron circle without air gap.
Die Kurzschlußstrombegrenzung resultiert aus der speziellen Anordnung der Transformatorwicklungen in Verbindung mit der hierfür erforderlichen Gleichrichteranordnung in Mittelpunktschaltung und der außerdem noch angeordneten Induktivität (Drossel) im Schweißkreis.The short-circuit current limitation results from the special arrangement the transformer windings in connection with the rectifier arrangement required for this in mid-point connection and the inductance (choke) that is also arranged in the welding circuit.
Bei einer derartigen Gleichrichteranordnung wird jedes Ventil nur während einer Halbwelle abwechselnd belastet. Dementsprechend wird auch nur jede auf einem Schenkel befindliche Sekundärwicklung des Transformators abwechselnd beansprucht. Der Primärstrom fließt jedoch, da eine Reihenschaltung vorliegt, durch beide Teilwicklungen. Bei den auftretenden Kurzschlüssen in der Bogenstrecke erhöht sich der Sekundärstrom plötzlich in der Teilwicklung, und zwangläufig fließt ein höherer Primärstrom. Die Stromspitzen werden durch die in Reihe geschaltete zweite Primär-Teilwicklung gedämpft bzw. begrenzt.With such a rectifier arrangement, each valve is only alternately charged during a half-wave. Accordingly, only each one becomes Secondary winding of the transformer located on one leg alternately claimed. However, since there is a series connection, the primary current flows through both partial windings. If short circuits occur in the arc section, the secondary current increases suddenly in the partial winding, and a higher primary current inevitably flows. the Current peaks are dampened by the second primary winding that is connected in series or limited.
Bei richtiger Anpassung der Zeitkonstante des Schweißkreises an die Schweißparameter wird eine übereinstimmung zwischen den Maxima der Ausgangsspannung und der Anzahl der Kurzschlüsse pro Zeiteinheit erreicht. Bei der Abstimmung der Zeitkonstante des Schweißkreises muß außer der Beeinflussung des Kurzschlußstromes auch die der Welligkeit und die der Stromanstiegsgeschwindigkeit gleichzeitig berücksichtigt werden. Für einen Schweißgleichrichter mit einem Einphasen-Wechselstromanschluß zum MIG- oder CO.,-Schweißen ist es erforderlich, unbedingt den gesamten Aufbau der Gleichrichterschaltung im Hinblick auf die Kurzschlußstrombegrenzung und die Abstimmung der Kurzschlußfrequenz in bezug auf die Welligkeit auszulegen.If the time constant of the welding circuit is correctly adjusted to the Welding parameters will be a correspondence between the maxima of the output voltage and the number of short circuits per unit of time. When voting the The time constant of the welding circuit must besides influencing the short-circuit current the ripple and the rate of current rise are also taken into account at the same time will. For a welding rectifier with a single-phase AC connection for MIG or CO., welding it is necessary, absolutely the entire structure the rectifier circuit with regard to the short-circuit current limitation and the To interpret coordination of the short-circuit frequency in relation to the ripple.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kurzschlußstrombegrenzung liegen darin, daß erst durch die Kombination eines an sich bekannten Zweischenkel-Transformators bei beschriebener Wicklungsschaltung mit einer ebenfalls bekannten Gleichrichteranordnung in Mittelpunktschaltung und einer auch bekannten Drossel, insbesondere mit einem geschlossenen luftspaltlosen Eisenkreis, die richtige Abstimmung der Zeitkonstante erreicht wird. Außerdem ist es durch die erfindungsgemäße Kurschlußbegrenzung möglich, mit nur zwei Gleichrichtereinheiten (Siliziumdioden) gegenüber vier bei einer Einphasen-Brückenschaltung auszukommen.The advantages of the short-circuit current limitation according to the invention are in that only through the combination of a known two-leg transformer in the described winding circuit with a likewise known rectifier arrangement in mid-point circuit and a well-known choke, in particular with one closed iron circle without air gap, the correct coordination of the time constant is achieved. In addition, the short circuit limitation according to the invention makes it possible to with only two rectifier units (silicon diodes) compared to four with a single-phase bridge circuit get along.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 das Schaltschema der Kurzschlußstrombegrenzung, F i g. 2 die Anordnungen der Wicklungen auf einem Zweischenkeltransformator der Kurzschlußstrombegrenzung.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment explained. In the drawings, F i g. 1 the circuit diagram of the short-circuit current limitation, F i g. 2 the arrangement of the windings on a two-limb transformer of Short-circuit current limitation.
Die Kurzschlußstrombegrenzung für einen aus einem Einphasen-Wechselstromkreis gespeisten Schweißgleichrichter wird durch die Kombination eines an sich bekannten Zweischenkel-Transformators 1 mit auf beiden Schenkeln gleichmäßig aufgeteilten Primärwicklungen 2, 3 und Sekundärwicklungen 4, 5 und einer Gleichrichteranordnung 7, 8 in Mittelpunktschaltung mit einer in den Schweißkreis geschalteten Drossel 10 erreicht. Hierbei sind die Primärwicklungen 2, 3 des Transformators 1 in Reihe an ein Einphasen-Wechselstromnetz 6 und die in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen 4, 5 an die Gleichrichteranordnung 7, 8 in Mittelpunktschaltung angeschlossen. Eine Spulenverbindung 9 dient als Mittelabgriff. Die in dem Schweißkreis liegende Drossel 10 besitzt vorzugsweise einen geschlossenen Eisenkreis ohne Luftspalt.The short-circuit current limitation for a welding rectifier fed from a single-phase AC circuit is achieved by combining a known two-leg transformer 1 with primary windings 2, 3 and secondary windings 4, 5 evenly divided on both legs and a rectifier arrangement 7, 8 in a mid-point connection with one in the Welding circuit switched choke 10 reached. Here, the primary windings 2, 3 of the transformer 1 are connected in series to a single-phase alternating current network 6 and the series-connected secondary windings 4, 5 are connected to the rectifier arrangement 7, 8 in a mid-point connection. A coil connection 9 serves as a center tap. The throttle 10 located in the welding circuit preferably has a closed iron circuit without an air gap.
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| DE (1) | DE1300614B (en) |
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1968
- 1968-09-06 DE DE19681300614 patent/DE1300614B/en active Pending
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