Anordnung zum ylj'iderstandssehweißen mit zwei antiparallelgeschalteten
Ignitronu. Beim Vliderstandsschweißen wird der Schweißstrom gewöhnlich mit Hilfe
von zwei antiparallelgeschalteten Ignitrons gesteuert. Die erforderlichen Zündimpulse
können dabei von besonderen Steuereinheiten erzeugt werden. In der Regel wird der
verhältnismäßig hohe Zündstrom der Ignitrons mit Thyratrons gesteuert. .Bei einer
besonders einfachen bekannten Anordnung ist 'sogar für die Steuerung der beiden
Ignitrons nur ein einziges Thyratron erforderlich. Dieses ist einerseits über_je
eine Diode mit den Zündstiften,
andererseits über je eine weitere
Diode mit den Anoden und Kathoden der Ignitrons verbunden. Die Polarität der Dioden
des brückenähnlichen Diodennetzwerkes und des Thyratrons ist so gewählt daß die
an den Ignitrons liegende Sperrspannung bei gezündetem Thyratron einen Zündstrom
über die Zündstrecke eines Ignitrons treiben kann. Zur Steuerung des Thyratrons
wird von der an den Ignitrons liegenden ';lechselspai-:nung je Halbwe_le ein Zündimpuls
abge-i eitet, dessen Phasenlage-relativ zu der Speisewechselsrannung verändert werden
kann. Wesentlich für die Arbeitsweise dieser bekennten Anordnung ist der Umstand,
daß die Brennspannung des Ignitrons kleiner als die Brennspannung des Thyratroris
ist. Nur in diesem l geht nämlich das Thyratron nach dem Zünden eines Ignitrons
wieder in den S; err@lustai-:d über. Diese Voraussetzung ist verhältni sr:iäi3i
ü leicht zu erfüllen, `da die Brennspannung eines Ignitrons von Haus nus niedriger,
z.-3. bei etwa 12V liegt, wc-ihrerid dip rirennsharinung eines Thyr".tronc größer
ist. Die Erfindung bezieht sich ebenf. a-! 1.^- auf eine :inordrung zum standsschweißen
rlit zwei antiparallelpescha-I teten I[;r@i trons zur Steuerung des Schweißstromes
und mit einem die Zündzeitpunkte bestimmenden Steuerscha'ter, der einerseits über
eine Diode tnit den Zündstiften, andererseits über je eine Diode mit den Anoden
und Kathoden der Ignitrons derart verbunden ist, daß die an den Ignitrons liegende
Sperrspannung beim Schließen des Steuerschalters einen Zündstrom über die
Zündstrecke eines Ignitrons treiben kann.
Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, als Steuerschalter einen Thyristo r, also einen steuerbaren Halbleitergleichrichter
zu verwenden. Ein blosser Ersatz des Thyratrons in den bekannten Schaltungen durch
einen Thyristor ist nicht möglich, da ein Thyristor nur dann in den Sperrzustand
übergeht, wenn der über ihn fließende Strom einen nahe bei Mull gelegenen Grenzwert
unterschreitet. Dieser Grenzwert würde mit Rücksicht auf die Brennspannung; der
Ignitrons nicht erreicht. Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet,
daß als Steuerschalter ein Thyristor dient, der mit einem Schwellwertglied in Reihe
geschaltet ist. Als Schwellwertglied können dabei nichtlineare Widerstände,-z.B..
eine Zenerdiode oder ein gewöhnliches Gleichrichterventil oder Reihenschaltungen
dieser Bauelelsente dienen. Eine weitere wesentliche Verbesserung besteht darin,
an das Schwellwertglied eine Vorspannung anzulegen, die - bei Verwendung von Ventilen
- so gepolt ist, daß diese in Durchlaßrichtung beansprucht werden. Bei Verwendung
von Zenerdioden ist diese Spannung in Sperrrichtung anzulegen. Diese Vorspannung
soll etwa so groß sein,!wie die Schwellwertspannüng des Schweilwertgliedes. Diese
ist aber insbesondere bei Verwendung von Dioden nicht eindeutig definiert, sondern
vielmehr abhängig von dem "andstrom. Es ist daher zweckmäßig, eine Hilfsspannungsquelle
$u verwenden, deren Klemmenspannung erlieblich, z.B. zwei--bis dreimal größer als
der kleinste Wert der Schwellwertellannuni- ist und diese Spannungsquelle über einen
verhältnismäßig hochohmigen, der'Strombegrensung dienenden Widerstand an das Schwellwertglied
anzuschließen.' Bei .Anwendung solcher Maßnahmen löscht der Thyrictor bei einer
genau definierten Spannung.
Mitunter kann es ferner zweckmäßig sein,
parallel zum Schwellwert glied einen Kondensator zu legen. Bei entsprechender Bemessung
fließt dann über diesen ein wesentlicher Anteil des Zündstromes., Das Schwellwertglied
hat dann nur die Funktion, die Spannung am Kondensator zu begrenzen und kann dementsprechend
für einen geringe ren Strom bemessen werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung
werden im Zusammenhang mit dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel
beschrieben. Figur 1 zeigt zunächst die Schaltung einer bekannten Anordnung zum
Widerstandsschweißen mit zwei antiparallelgeschalteten Ignitrons, die dort mit 21
und 22 bezeichnet sind. Die Primärwicklung 11 eines Schweißtransformators 1 ist
über diese Parallelschaltung an die. Klemmen ß und S eines Dreiphasenwechselspannungsnetzes
ap.geschlossen. 1n Stelle des bisher im Steuerkreis verwendeten Thyratrons ist symbolisch
ein Steuerschalter 5 dargestellt. Seine beiden Anschlüsse sind mit 51 und 52 bezeichnet.
Der eine (51) iet über Ventile 31 und 41 mit den Verbindungspunkten d r Anoden und
Kathoden der Parallelschaltung der beiden lgnitröns verbunden. Die andere Klemme
(52) ist über Dioden 32 und 42 an die Zündstifte der Ignitrons angeschlossen. Solange
der Steuerschalter 5 geöffnet ist, sperren beide Ignitrons. An ihnen liegt dank
die volle Netzwechselspannung. Wird der Steuer-Schalter 5 in einem Zeitpunkt geschlossen,
wo die Anode des Igni-, trons 21 gerade positiv gegenüber der Kathode ist, dann
fließt ein Zündstrom von Klemme 52 über die Primärwicklung 11, das Ventil 31,, den
Schalter 5, das Ventil 32 und die Steuerstrecke des Ignitrons
21
zur@Klemme S. Dadurch wird das Ignitron gezündet und die Spannung zwischen Anode
und Kathode sinkt schlagartig auf den Wert der Brennspannung ab, die etwa 12V beträgt.
Bei Verwendung eines Thyratrons als Steuerschalter 5 wird dieses in den Sperrzustand
übergehen-. Am Ende der über das Ignitron 21 fließenden Halbwelle sperrt letzteres,
sodaß an den Ignitrons wieder die volle Netz-Spannung liegt, die jetzt aber so gewählt
ist, daß das Ignitron 2-1 in Sperrichtung und das Ignitron 22 in Durchlaßrichtung
beansprucht wird. Bei erneutem Schließen des Steuerschalters 5 fließt daher ein
Zündstrom von der Klemme S über Ventil 41, Steuerschalter 5, Ventil 42 und die Steuerstrecke
des Ignitrons 22. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuerschalters 5 mit den
Klemmen 51 und 52 sowie die zugehörige Schaltung zur Erzeugung derlSteuersignale
für die Betätigung dieses Steuerschalters ist in Pigur 2 dargestellt. Der Steuerschalter
besteht im wesentlichen aus einem Thyristor 53, der mit einem Schwellwertglied hier
mit einigen Dioden 54 in Reihe geschaltet zwischen den Klemmen 51 und 52 liegt.
Die Reihenschaltung der Dioden 54 ist über ein Sperrventil 62 und einen Widerstand
63 an einen Gleichrichter 61 angeschlossen, der von einer Sekundärwicklung 93 eines
Transformators 9 gespeist wird, dessen Primärwicklung 91 ebenfalls an die Klemmen
R und S des Speisenetzes liegt. Die Größe der von dieser, gesamten Gleichrichtereinheit
6 gelieferten Spannung ist so bemessen, daß sie mindestens so groß ist wie die Summe
der Schwellwerte der Ventile 54. Das Sperrventil 62 dient als Schutz für den Gleichrichter
61 und den darin enthaltenen Elektrolytkondensator vor Überspannung. Im ersten Augenblick
nach dem Zünden der Ignitrons liegt nämlich nahezu die gesamte Netzspannung'-an
dem Schwellwertglied 54. Es braucht dann nur
der Gleichrichter 62
für diese Maximalspannung bemessen zu werden. Der Gleichrichter 61 wird dagegen
nur für die von ihm zu liefernde Spannung ausgelegt. Die Zündimpulse für den Thyristor
53 werden von zwei Übertragern 7 und 7' geliefert, deren Sekundärwicklung über je
eine Entkopplungsdiode 71 bzw. 71-' an'die Steuerstrecke des Thyristors 53 angeschlossen
sind. Die beiden Primärwicklungen der beiden Übertrager sind einerseits über je
einen Widerstand 72 und 721 sowie über je eine Diode 74 und 741 an die äußeren
Kletrmen einer weiteren Sekundärwicklung 92 des Transformators 9 angeschlossen (Tiittel
punktschal_-tung) . Diese Wicklung ist mit einer Mittelatfzapfung versehen, die
über einen Hilfsthyristor 82-und mehrere in :seihe geschaltete Ventile 81 mit den
anderen noch freien Enden der Primärwicklung der Übertrager verbunden ist. Der Reihenschaltung,
bestehend aus je einer Primärwicklung und einem Widerstand ist jeweils eine Nullanode
73 bzw. 73' parallelirescial.tet. An die Stelle der Mittelpunktschaltung kann auch
eine I3rückensclialtung treten. In diesem fall wird der Hilfsthyristor 82 nicht
an
eine Mittelanzapfung, sondern über je ein zusätzliches Ventil an die beiden
äußeren Klemmen der Sekundärwicklung 92 angeschlossen. Wenn dem Iiilfsthyristor
82 je Halbwelle der Spei^ewechsels-annung ein Zündimpuls mit bestimmter veränderbarer
Phasenlage zugeführt wird, darin erhält der Thyristor 53 abwechselnd von den Sekundär-Icklungen
der beiden Übertrager 7 und 7' Zündimpulse. Diese Anordriung arbeitet nur dann einwandfrei,
wenn der Hilfsthyristor 82 apätestens
arl Ende einer jeden Halbwelle
der Speisewechselspannung sperrt. Um dies sicherzustellen, liegen in Reihe mit dem
Thyristor einige Ventile 81. i1it Rücksicht auf den ausnutzbaren Steuerbereich dürfen
aber nicht beliebig viele Venti-le in Reihe geschaltet werden. Andererseits ist
zur Lrzielung einer möglichst kurzen Rückmagnetisierungszeit der Übertrager in den
rlullanodenzweigein verhältnismäßig großer Widerstand zu schalten. An diesen fällt
dann eine Si:annung ab, die ebenfalls einen Strom über den Hilfsthyristor 82 zu
treiben sucht und danit die Löschung dieses Hilfsthyris tors erschwert Dieser Machteil
der üblichen Plullanodenschaltungen tritt jedoch bei dem in 2igur 24 dargestellten
Ausführungsbeispiel nicht auf, da hier die Spannung an dem Widerstand und an der
Primärwicklung des Übertragers durch die TTullanode überbrückt sind, sodaß nur die
Ochwellwertspannung dieser Nullanode als treibende Spannung in den Stromkreis des
Hilfsthyristors 82 wirksam ist. 2 Figuren 8 Ansprüche