DE1928757A1

DE1928757A1 - Schaltungsanordnung zum Stabilisieren und Zuenden von Schweisslichtboegen

Info

Publication number: DE1928757A1
Application number: DE19691928757
Authority: DE
Inventors: Tajb Franz; Max Gillitzer
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1969-06-06
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1970-12-10
Also published as: DE1928757C3; CH521194A; FR2045869A1; BE751457A; DE1928757B2; NL7005925A; US3637974A; NL167876C; NL167876B; GB1272178A; AT304710B

Description

Schaltungsanordnung gum Stabilisieren und Zünden von Schweißliohtbögon

Die Erfindung betrifft eine Schaltungeanordnung ium Erzeugen Ton Stromimpuleen hoher Leistung für das Stabilisieren von Weohselstrom-Sohweißliohtbögen und zum Zünden von Wechselet rom- oder Gleiohatrom-Sohweiflliohtbögen, wobei die Stromimpuls β zwischen Elektrode und WerkstUok oder zwisohen zwei Elektroden übergehen und duroh die Entladung eines Leistungskondensators erzeugt werden, mit mindestens einem steuerbaren Halbleitergleichrichter im Entladekreis de« Leiβtungβkondensator· und einem mit diesem verbundenen, zum Sohweißstromkreis synohron gesohalteten Steuerkreis, weloher einen Steuerkreiekondtneator sowie ein spannung!abhängiges Schaltelement la Entladekreie de· Bteuerkreiskondensators umfaßt.

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Eb let bekannt, beim Sohweißen mit Wechselstrom oder zum Zünden Ton Wechselstrom- oder Gleiohstrom-Sohweißliohtbögen der Sohweißspannung eine hochfrequente Wechselspannung oder einielne Stroaimpulee hoher Leistung tu überlagern. Das Überlagern einer dauernd aufrechterhaltenen hochfrequenten Wechselspannung kann im allgemeinen wegen der damit verbundenen Funk- und Pernsehstörungtn nioht angewandt werden, wogegen Sinceliapulse, die duroh geeignete Maßnahmen der Schweißspannung synchronisiert werden, »it Brfolg iur Anwendung kommen·

Bei derartigen Verfahren «um Stabilisieren von Wechsel stroBliohtbugen oder sub Zünden beliebiger Sohweißliohtbögen werden leistungskondensatoren verwendet, die gesteuert' über die lichtbogen·trecke entladen werden. Die gesteuerte Entladung wird duroh Schaltelemente im Entladtkreie de· leistungskondensators ausgelöst, wobei früher Funkenstreoken und in neuerer Zeit elektronische Sohalter, wie e.B. steuerbare Halbleitergleichrichter verwendet werden. Während früher die Energie der Stromimpuls· dem Sohweifistromkreis aus Gründen der Synchronisation direkt entnommen werden mußte, 1st neuerdings vorgeschlagen worden, diesen den Sohweißvorgang störenden Eingriff in den Sohweiflstromkreis daduroh iu vermeiden, daß lediglich ein leistungsarmer Sttuerkreis des Sohweißstromkreis synchronisiert wird, während die Energie für die eigentlichen Stromimpuls· einer beliebigen Stroaquell· entnommen

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werden kann. Ein solcher an den Sohweißstromkreis gekoppelter äteuerkreis geringer Leistung enthält einen Steuerkreiskondensator _f der mit Hilfe eines spannungsabhängigen Schaltelementβ, beispielsweise einer Glimmröhre» über den Steüerkontakt dta im Entladekreis des Leistungskondensators liegenden steuerbaren Halbleitergleichrichter« entladen wird. Da die 7reischaltung dieses Schaltelement· von der anliegenden Spannung abhängt, synchronisiert sich eine solche mit dem Schweißstromkreia gekoppelte Steuerung mit diesem selbsttätig in der richtigen Weise.

- Obwohl sich derartige Schaltungeanordnungen teilweise schon bewährt haben, sind Jedooh in jüngster Zeit auoh Haohteile in Erscheinung getreten, die eine weitere Verbesserung solcher Zündschaltungen wünschenswert erscheinen lassen· Diese Naohteile betreffen in erster Linie das spannungsabhängige Schaltungselement selbst, welches in den bereits vorgeschlagenen Aueführungeformen oft den gestellten Anforderungen auf die Dauer nicht standhält. Weiterhin arbeiten diese Schaltungen verhältnismäßig träge und erfordern aus diesem Grunde einen erheblichen Aufwand, um sicherzustellen, daß die Impulse stets im riohtigen Zeitpunkt ausgelöst werden. Schließlich ist nooh ein wesentlicher Nachteil dieser Schaltungen darin zu sehen, daß diese nloht auf einfaohe Weise flexibel ausgeführt werden können, d.h. daß die Einstellung der Impulse hinsiohtlioh ihrer Dauer, ihrer Stärke und ihrer Aneahl nioht in wünschenswertem

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT Maß· vorgenommen werden kann·

Der Erfindung liegt die Aufgabt zugrunde, eine Schaltungsanordnung ium Stabilisieren und Zünden τοη Sohweiß-

' Höhtbögen Mittels den Lichtbogen Überlagerten StromiMpulsen su entwickeln» die vielseitig verwendbar und in der Anwendung flexibel iet und die ein hohes HaS an Störunanfälligkeit auf-

! weist«

' Diese Aufgabe wird duroh eine Schaltungsanordnung Mit tin·» steuerbaren Halbleitergleichrichter und einem span« nungsabhMngigen Schaltelea*nt sur Auslösung der Stromimpulse gelOst» bsi dsr das spannungsabhangige Schaltelement eine Trigger-Diode, beispielsweise ein Diac, iet» weloher auegangseitlg unmittelbar Mit dem Steuerkontakt des steuerbaren Halbleitergleichrichter verbunden ist·

Sine Trigger-Diode ist ein für den Strom in beiden Richtungen passierbares Halbleitersohaltslement, welches bei Überschreiten einer verhältnismäßig großen Zündspannung von 20 bis 30 T für den Stromdurohgang geöffnet wird und sioh bsi ' Unterschreiten eines verhältniemäßig großen Orensstromes für den Stromdurohgang eohließt. Ein Steuerkreie sur Betätigung dieses Schaltelements ist somit nioht erforderlich. Der der

Erfindung augrunde liegende Gedanke beeteht darin, eine aolohe

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Trigger-Diode bei« Lichtbogenschweißen sur Erseugung τοη Stroalapuleen !wischen Elektrode und Werketüok In geeigneter Sohaltung anluvenden· Di· erfindungegemaie Ausführung d«r Schaltung «anordnung _v dl· auf dl···« Gedanken beruht» näalich dl· Terwendung d«r Trigger-Diode Im Steuerkrele d·· dl· Stroalapul·· auslesenden steuerbaren Balbl«it«rgl*lohrioht«r· hat auJtrordentiich· Torttil· iur folg··

Di··· Tort·11· «rg«b«n *ioh au« «intr wohlüberlegt·η Auanutiung d«r natUrIlohen 81g«n«ohaft«n einer Trieger-Diode. An dieeer liegt hiereu über «in· geeignete Potentiometeranordnung eine Spannung, dl· alt Hilf· einee Trenntraneforeatort aa Auegang dar Sohveißetroaquelle entnoaeen wird. W«nn die Auegangeepannung der Bohweifletroequelle einen beetlMiten Wert erreioht, wird die la Steuerkrele liegend· Trigger-Diode geöffnet und hierduroh der la Steuerkreie liegende Steuerkreiekondeneator über dl· Trigger-Diode entladen. Dl·· hat unmittelbar dl· Öffnung dee eteuerbaren Halbleitergleiohriohtere, beiepleleweiee «in·· Thjrrietore, la Intladekreie de· Leietungekondeneatore eur Folge» woduroh Stroalapulee stet· gleioher Polarität evieohen llektrode und Werkstück Übergehen. Die Sperrung der Trigger-Diode für den Stromdurohgang erfolgt •elbettätlg na oh Entladung des Steuerkreiskondeneators» wenn beIb Absinken des Hfceuerlapuleefcroaee der Orensetrom der Trigger-Diode untereohrltten wird.

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Der beaohriaben« Torgang wiederholt sieh naoh erneuter Aufladung dea Stauerkrelakondanaatora ·οlange, wie die aum Sünden dar Trigger-Diode erforderliche Zündspannung in periodieoher folge erreicht wird« Als Srgebnia hierron gehen swiaohan Blaktrode und Werketüok in regelmäßigen Abständen» die beim VeohselstromsohweiSen kleine Bruohteile einer Pariode dee Sehweloweeheeletromee elnd» Stromimpulee Über. Der außerordentliche Torteil» der durch die Verwendung der Trigger-Diode gegeben let» beruht demnaoh darauf» daS duroh eine geeignete einmalige lineteilung der Potentlometeranerdnung» dia im Ladekreie da· Steuerkrei·-Kondensator· liegt, arreioht werden kann» daS die Stromimpuls· genau solange araeugt werden» wie der SohweiU-liehtbogen nioht brennt· Hiereu iet lediglich notwendig» die an der Trigger-Diode liegende Spannung eo einsuetellen» dad sie bei Leerlauf·pennung der Sohweifletroequelle über der JUlndepannung der Trigger-Diode und bei BohweiQepannung unter deren Zünd-•pannung liegt· Bai dieser 2ineteilung entsteht la ateuerkreie dee steuerbaren Halblelterglelohriehtera eine regelmäßige folge von Steuerimpulsen - und damit swisohen llektrode und Verketüok lalatungaetarke Stromimpulee - und »war solange» wie der Lichtbogen nooh nioht geiündet let. Sobald der Lichtbogen brennt» fällt die Leerlaufepennung auf dia SohwaiSspannung ab» die an der Trigger-Diode liegende Spannung arreioht nioht mehr deren ZUndepannung und die Erzeugung von Stromimpulsen ruht, bia der Lichtbogen -beispitlsweist beim nächsten Hulldurohgang

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dta 8chwei8weohselstromee - wieder erlischt« Hierauf beginnt der Zündrorgang erneut· Auf dieae Weise wird eine aiohere Zündung beliebiger*Schweiflliohtbogen und eine gute Stabillaierung rom WeQhseletromsehweißliohtbögen erreicht·

Bei* eieiohstromsohweißen arbeitet die erfindungegemtiße Sohaltungeanordnung in gleicher Weiee» naturgemäß Jedooh nur bei der Eretsündung dee Liohtbogene. Während dee Anstiege der Leerlaufepennung beiM Eineohalten der Anlage werden solange Stromimpulee ereeugt, wie der Liohtbogen nicht brennt· Sobald eich die Sohweißepannung naoh der Zündung de· Idohtbogens einstellt» unterbleibt die Erzeugung weiterer Impulse für die geaaste Brenndauer des Liohtbogene·

Sie erfindungsgemäße ßohaltungeanordnung ereeugt - wie beschrieben - solange Stromimpulse «wischen Elektrode und Werkstück, wie der Lichtbogen nicht brennt. Ia allgemeinen genügt für die Zündung des Liohtbogene jedooh bereits ein Stromimpuls, sofern dieser genau sum riohtigen Zeitpunkt erseugt wird. Die Einstellung des riohtigen Zeitpunkts ist mit Hilfe der Potentioaeteranordnung ohne weiteres möglich« Andererseits ist es jedoch oft erwünscht oder duroh behördliche Vorschriften sogar swingend erforderlioh, die Gesamtleistung der Stromimpulse unterhalb elnee gewissen Orenswertee tu halten. Dice kann leicht dadurch erreicht werden» daß pro Halb-

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welle dee Sohweißweoheeletromee nur ein Stromimpuls erzeugt wird.

Erfindungegemäß geschieht dies dadurch, daß der Steuerfreie in Paralleleohaltung ium Steuerkreiskondensator einen Thyristor enthält, deeeen Steuerkontakt mit dtr Ausgangsseit· der Trigger-Diode verbündt η iet, v.'ird in diese iiteuerleitung de· Thyristor· ein Schulter eingebaut, so können wahlweise entweder nur ein Stromimpuls oder eine Folge Ton Stroaimpuleen bis ium Zünden des Mohtbogens erzeugt werden. Bei offenen Schalter arbeitet die erfindungegemäße Schaltungsanordnung wie bereits beschrieben, d.h. der Thyristor tritt nicht in Punktion. Bei geschlossenem Schalter sündet der Thyristor, sobald die Trigger-Diode sum erstenmal leitend geworden ist und schließt hierdurch die Steuerspannung kurz. Die Trigger-Diode wird dadurch gesperrt und ihre Zündspannung Tor einem erneuten Nulldurchgang des SchwelQetromee beim Wechseletromsohweißen, also nioht vor Ablauf der begonnenen Halbwell· des SchwelßweohBeletromee, nicht mehr erreicht. £ret wenn der Stromfluß im öohweißstromkreie verschwindet, beispielsweise beim Nullduroligang des Sohweißweoheeletromee, wird der Thyrietor für den Stromdurohgang gesperrt, so daß die Trigger-Diode beim Wiederanstieg der Spannung erneut eilnden kann. Demnaoh geht bei geschlossenem Sahalter im Steuerkreis des Thyrietore lediglich ein Stromlmpule pro Halbwelle

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dee Schweißweohselatromee bzw. bein Eineohalten einer Stromquelle für dae GleiohatromeohweiGen «wischen Elektrode und Werke tu ο Ic Über.

Der Entladekreis dee Leistungekondeneatora enthält erfindungegeaäfl einen Trennkondenaator für die Löeohung des die StroBlmpulae auslotenden steuerbaren Halbleitergleiohriohtere, eine Droeeel und die Primärwioklung elnee eekundäreeitig an Slektrode und WerketUok liegenden Impulatranafornatora« Diese Primarwioklung iet zuaätelioh Über eine Diode kursgeeohlooeen, wodurch ein RUckeohwingen der Impulee verhindert wird. Die Energieversorgung dee Leietungekondenaatore erfolgt Über einen Trenntraneforaetor, der primüraeitig an einer beliebigen Weohaeletromquelle liegt» und gegebenenfalla Über' einen dieees naohgeeohalteten Gleiohrichter.

Die bieher beeohriebene erfindungegeaäOe SohaltungeanOrdnung liefert etete Inpulae gleicher Polarität, da daa epannungeabhängige Sohaltelement lur Auelöeung der Impulee nur einen Stromdurohgang in einer Richtung erlaubt. Ba hat eloh geieigt, daß eine eolohe Verfahreneweiee den geetellten Anforderungen la allgemeinen gereoht wird. BrfindungegemäO kann die Sohaltungeanordnung jedooh auoh eo abgewandelt werden, daü dlt iwleohen Blektrode und WerketUok Übergehenden Stroaiapulee die gleiche Polarität wie der SohwelOwecheeletron aufweisen.

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Hiersu umfaßt der Entladekreia dee Leiatungekondensatore zwei antlparallel geeohaltete steuerbare Halbleitergleichrichter, beispielsweise iwei Thyristoren» welche durch swei Steuerkrei· ■e der oben beschriebenen Art, jedooh ohne Gleichrichter «wisohen Trenntraneform·tor und Ladekrais de« Steuerkreiskondensetors» gaiüadeft werden. Jeder ditter Steuerkreise enthält hierbei eine Diode· Im übrigen entspricht die Schaltungsanordnung in diese« fall der bereits beschriebenen Anordnung» d.h. der Xntladekreis des Leistungskondensators enthält einen Trennkondensator, eine Drossel und die Primärwicklung eines !■pulstraaeforaatore. Die Energieversorgung des Lelstungskondensators erfolgt in diesem Pail «weokmlteigorweiec Tom Sohweiestromkreis her ohne Zwischenschaltung eine· Gleichrichters· Bei dieser Aueführungeform dar erfindungegemäßen Schaltungsanordnung 1st es τon besondere· Torteil, wenn die Ladβenergie des Leietungekoadensatore In einem ganasahligen Verhältnis Ton 1 ι 1 bis 1 t 3 sur magnetischen Energie des Trenatransformators im Ladekreie des Leietungskondensators steht·

Bi 1st nicht unbedingt erforderlioh₉ dafl der Entlad ekrt ie des Lelstungskondensators über einen Impulstransformator mit der Llohtbogenstreoke verbunden ist· Tor allem In denjenigen Fällen» in denen auoh Stromimpulse geringerer Spannung ausreiohen» kann der Bntladekrele de· Leistungskon-

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densators auch galvanisch oder kapazitiv an Elektrode und werkstück gekoppelt sein·

Venn der Ledekreie des Leistungskondensators an eine beliebige Wechseletromquelle angesohloaeen let _f was bei der Aueführungθform für Impulee gleicher Polarität ohne weiteres «öglioh let, entsteht gegenüber früher verwendeten Schaltungen der außerordentliche Vorteil, daß dem Sehwelßstroakreis keine Energie eur Erzeugung der StromiBpulse entBogen wird. Wenn jedoch im Sohweißstroakreis sehr viel Energie zur Verfügung steht, beispielsweise bei Ieietungβstarken Sohweißverfahren wie beim Unterpulvereohweißen, kann der ladekreis dee Lelstungs· kondensators auoh an den Sohweißetromkreis angekoppelt werden, vae für die Erzeugung von Strominpulsen wechselnder Polaritüt besonders eweolcaäßig 1st·

Weitere Eincelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten AuefUhrungebeispiele beschrieben.

Es Beißtt

Fig.1 eine erfindungegemäße Sohaltungsanordnung

cur Erzeugung von Stromimpulsen gleicher Folaritüt swlsohen Elektrode und Werkstück|

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Tig, 2 eine erfindunGSgemäfle Schaltungeanordnung

eur Erzeugung τοη Stroaiapulaen wechselnder Polarität «wiechen Elektrode und Werkstück.

Zn FIfur 1 ist eine Sohweieetroaquelle 1 dargestellt, dl· an einer Wechselspannung 2 liegt. In der folgenden Be* Schreibung let die 8ohweißstroa<iuelle 1 eine solche für das Weoheeletroasohwelfien, d.h. an Elektrode 3 und Werkstück 4 lieft tine Schwelfivechaelspannung* Sie durch die erfindungogeaäfie Schaltungsanordnung erzeugten Stroaiapulee, die swisohen Elektrode 3 und Werkstück 4 Übergehen, treten in diesem Falle nach jeden Hulldurohgang des SchwelßweohaeIetroeee auf« Die gleiche Schaltungsanordnung könntt jedoch auch verwende! werden_r wenn 1 eine Stroaquelle für Qleiohctroneohweiuen wiire, voliei dann allerdinge die Stroeiapulee ledIgIloh beim Einoohalten de« Schwelßetromcß biw« nach jeden Verlaschen dee Llohtbogene auβ irgendwelchen Gründen ereeugt werden* In dleeem Fall let der Steuerten der erfindungegemüßen Schaltungeanordnung «weokaäßigerwtie· entweder an einer beliebigen WechseletronquelIe oder in der nchwelßntroaquclle vor den Qlelohrichterteil augeschlOBsen« lsi fiohwelßetroakrtie liegt %im KioenkerndrosBel 5» die tu große Verluete des Inpulestrosee in der Schwelßatroni« quelle 1 verhindert<

IJie KnergieTeriorgunß fUr den Htromlnpuleerceugunceteil der eriindimßefienifißen Schal tune, sanordnung erfolßi von einer

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beliebigen \teehaeletromquelle 6 Ubar einen Trenntraneformator mit naohgeschaltetem Gleichrichter 8· Bei leiatungeetarktn SohwtlBvtrfahrtn kann die Weoheeletromquelle 6 auch der Sohweißetroakrait aelbet eein und «war immer dann, wenn die ■ur Eretugung dtr Stroniapulee benötigte Energie au keinen oder ▼emaohläaeif baren Störungen dt· Schwtl8rorgangea führt. Der TrtnntranaforBator 7 let nicht unbedingt erforderlich.

Ab Autgang dtt Gltiohrlohttrt 8 liegt dtr Ladtkrtie dta Ltlatungekondtneatora 10. Der Entladekreie 11 dta Leittungtkondtnaatort 10 tnthält tintn Trtnnkondtnaator 12, tint Droaatl 13, dlt Priaärwioklung tinte Impulttrmntforaatora 14 und einen Thyrintor 15· Der Trennkondeneator 12 ist Ubtr tlntn Entladtvldtretand 16 UberbrUokt. Bit Priaärwioklung dta Is*. pulttrantformatora 14 lat Ubtr tint Diode 17 kurigtaohltaatn. Da dit fiohaltelemente 12 und 13 btidt dtr LOaohung dta Thyrittort 15 dienen, kann jeweil· tinte von btidtn auoh entfallen.

Der Sttuerkrtlt 18 dta Th/rlatora 15 lat gltiohitltig dtr Bntladakrtlt dta Stautrkrtlakondtnaatort 19· Dieser Batladtkrtit 18 tnthält tint Trigger-Diode, dlt Ib gtatiohntttn AutfUhrungtbeitpltl tin DUo 20 let, und tlntn Btgrtnaunge·» widere land 21. Die beiden Xate dee Entlade- oder Sttutrkrtitet 18 eind mit einom Balaetun^ewLderetnnd 22 UberbrUokt»

mm fittuarkrelekonütiu.fitor

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Thyristor 23 mit einem vorgeschalteten Widerstand 24. Der Steuerkontakt dee Thyriotors 20 ist Über einen Widerstand 25 und einen Sohalter 26 mit der Ausgangsaeite des Diac 20 verbunden*

Der Ladekreia 27 des Steuerkreiekondeneatora 19 enthält tin· Potentiometeranordnung 28 und einen Gleichrichter 29. Der Gleichrichter 29 iet eingangeaeitig mit der Sekundärwicklung eine· Trenntranefornatore 30 verbunden· deaeen Primärwicklung an die beiden Äate dea SohweiSatromkreiaea angeschloaaen iet. Der Trenntranaforaator 30 iat nicht unbedingt erforderlich*

In Elektrode 3 und Werkstück 4 enthaltenden Impulaatronkreia 33 liegen aufler der Sekundärwicklung dee Impulatransformator β 14 nooh ein Trennkondensator 31 und ein Strombegrenzungswiderstand 32.

Die in Plgur 1 dargestellte Sohaltungaanordnung arbeitet wie folgti

Die üohweißstromquelle 1 wird mit der dtromquelle 2 und die Primärwicklung dea Trenntranaformatora 7 mit der Stromquelle 6 tluroh Einschalten verbunden« Hierdurch Lädt aicjh der lelstunge-* kondensator 10 über den (Hai. ohr Loht er 0 auf* Hn oh Elrniohalten

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des Schweißstromkreises entstehen nach jedem Nulldurchgang des Schweißwechselstromes im Steuerkreis 18 Steuerimpulse, deren Erzeugung weiter unten beschrieben wird.

Sobald am Steuerkontakt des Thyristors 15 ein Steuerimpuls auftritt, wird dieser für den Stromdurchgang geöffnet. Bei geöffnetem Thyristor 15 kann sich der Leistungekondensator 10 über die Primärwicklung des Impulstransformator 14 entluden. Im Impulsetromkreis 33, der Elektrode 3 und Werkstück 4 enthält,entsteht hierdurch ein Stromimpuls, der zwischen Elektrode 3 und Werkstück 4 Übergeht und dessen Spannung durch das Übersetzungsverhältnis des Impulstransformatore 14 bestimmt ist und je nach Bödarf Werte zwiochen 300 und 5000 Volt aufweist. Die Spitzenwerte der Stromstärke der Stromimpuloe liegen zwischen 5 und 20 Aj ihre Dauer beträgt 1 bis 10 see. In denjenigen Fällen, in denen an die Spannung der Stromimpulse geringere Anforderungen gestellt werden, beispielsweise, wenn eine Spannung der ^tromimpulse von maximal 1000 V ausreicht, kann der Impulstransformator 14 entfallen und der Impulnstromkreis 33 galvanioch oder kapazitiv an den Entladekreio 11 des LeistungskondenBators angekoppelt sein,

Dor Thyristor 15 bleibt solange geöffnet, wie im Entladekreis 11 den Leistungokondensators 10 Strom fließt. Nach Entladung des Leißtungskondensatora 10 und Aufladung des Trennkondenoators 12 endet dieser Stromfluß. Hierdurch wird der

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Thyristor 15 für den Stromdurchgang wieder gesperrt. In gleicher Weise wird jeder weitere Stromimpuls jedesmal dann erzeugt, wenn am Steuerkontakt des Thyristors 15 ein Steuerimpuls auftritt.

Die Steuerimpulse werden synchron zum Verlauf des Schweißwecheelstromes erzeugt. Gleichzeitig mit dem Anstieg der Spannung im Schweißetromkreis steigt deshalb die am Diac liegende Spannung an. Dieser Spannungsanstieg am Diac 20 kann mit Hilfe der Potentiometeranordnung 28 in seinem Verlauf eingestellt werden, d.h. der Zeitpunkt, in dem die am Diac 20 liegende Spannung dessen Zündspannung erreicht, kanu in bezug auf den zeitlichen Verlauf des Spannungsanstieges im Schweißetromkreis eingestellt werden* Im allgemeinen wird diese Einstellung so gewählt, daß die zum Zeitpunkt des Zündens des Diac 20 an Elektrode 3 und Werkstück 4 liegende Spannung zur Zündung des Lichtbogens bereits ausreicht.

Bei Überschreiten der Zündspannung des Diac 20 zündet dieser, wodurch sioh der Steuerkreiskondensator 19 über den Steuerkreis 16, d»h· über den Steuerkontakt des Thyristors 15 tntladen kann. Als Folge hiervon geht ein erster Stromimpuls zwischen Elektrode 3 und Werkatüok 4 über. Naoh einer bestimmten Zeit naoh Auslösung des 5teuerimpuloes, deren Dauer am Begreneungswiderstahd 21 eingestellt werden kann, unterochrei-

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tet die Stromstärke im Steuerkreis 18 den Grenzstrom des Diac 20, so daß sich dieser für den Stromdurchgang wieder schließt. Damit ist der erste Steuerimpuls beendet.

Sofern der Lichtbogen bereits durch den ersten Stromimpuls gezündet wird, was im allgemeinen der Fall ist, entsteht während der begonnenen Halbwelle kein weiterer steuerimpuls, da wegen des Abfalls der Spannung im Schweißstromkreis auch die Spannung am Diac 20 unter dessen Zündspannung bleibt. Die hierzu erforderliche Einstellung der Schaltung wird an der Potentiometeranordnung 28 vorgenommen. Wenn jedoch der Lichtbogen nach dem ersten Stromimpuls nicht gezündet ist, steigt die Leerlaufspannung im Sohweißetromkreie und damit erneut die Spannung am Diao 20 an, was solange eine weitere Erzeugung von Steuerimpulsen und damit Stromimpulsen zwischen Elektrode 3 und Werkstuok 4 zur Folge hat, bis der Lichtbogen zündet. Die gleichen Vorgänge wiederholen sioh nach jedem Nulldurchgang des Kohweißwechselßtromes. Im Falle des Gleiohntromechweißens laufen die beschriebenen Vorgänge nach Jedem Verlöschen des Lichtbogens ab*

Es hat sich gzei^t, daß der Lichtbogen fast immer uchon beim übergang des ernten Stromimpulses zündet, vor allem dann, wenn die Auolüuung den Steuerimpulsen durch den Diac mit Hl Lfβ der Potentiometeranordnung 21) auf eLnen Zeitpunkt

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gtltgt wird, in dtm die Leerlauf-Spannung bereite einen verhältnismäßig hohen Wert erreicht hat. Da Überdies oft behördliche Vorschriften hinaiohtlioh funk- und Ferneehstörungen eine mögllohet geringe Gesamtleistung der Stromimpulae erzwingen _f iat ee zweokmäßig, dafUr zu sorgen, daß pro Halbwelle des Schweißwechselstromee bzw. bei jedem Sineohalten eines Schweißgleiohatromee lediglich ein Stromimpuls zwischen Elektrode 3 und Werkstück 4 übergeht. Hierzu dient der Thyristor 23» dessin Steuerkreiβ duroh den Schalter 26 eingeschaltet werden kann. Bei geschlossenem Sobalter 26 wird bei Auftreten des ereten Steuerimpulses der Bteuerkreis 16 durch öffnung des Thyristors 23 kurigesohlossen. Hierduroh wird eins weitere öffnung des Dias 20 solange unterbunden, wie die begonnene Halbwelle des Sohweißweohseletromee andauert, da solange der Thyristor¹ 23 durch BtroafluO gtöffnet bleibt. Erst beim folgenden NuIldurohgang des Schweiflweohseletroaes bzw. bsi« Erlöschen eines Schweiögleiohetronte aohlleßt sich dor Thyristor 23, wodurch erneut ein Stromimpuls erzeugt werden kann, wann die erfinduagagemäße Schaltungsanordnung aueeohliefllioh für die Erzeugung nur eines Stromimpulaes pro Halbwell· des Sohweißweohselβtreues verwendet werden soll, können der Diac 20 und der Thyristor duroh eine bilaterale Vierschichtdiode ereβ tut werden, die, einmal geöffnet, erst nach dem ftilldurohgang des dohweißatromos wieder sperrt.

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Die in Figur 1 gezeigte Schaltung erzeugt Stromimpulse stets gleicher Polarität. In Figur 2 ist eine Schaltung dargestellt, die zur Anwendung kommt, wenn die Stromimpuls e eine mit der Polarität des Schweißwecheelatromes übereinstimmende Polarität aufweisen sollen. In figur 2 sind diejenigen Schaltelemente, die mit denjenigen der Figur 1 Übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen«

In Figur 2 enthält der Entladekreis 11 dee L_eietungskondeneators 10 zwei Thyristoren 34 und 35 in Antiparallelschaltung, die auch durch einen Triac ersetzt werden können. Jeder der beiden Thyristoren 34 und 35 besitzt einen eigenen Steuerkreie 36 bzw.37. Me Steuerkreiee 36 und 37 uafaesen jeweils einen Diao S8 bzw.39» einen Steuerkreiskondensator 40 bzw. 41, einen Begrenzungewlderstand 42 bzw. 43 und einen Btlaetungswiderstand 44 bzw. 45· Die Ladekreise 46 und 47 der ßteuerkreiekondeneatoren 40 und 41 umfassen jeweils eine Potentiometeranordnung 48 bzw.49, die Primärwicklungen von sekundärseitig an Schweißspannung liegenden Trenntransformatoren 50 bzw. 51 eowie eine Diode 52 bzw. 53. Die Dioden 52 und 53 sind in Gegentaktschaltung geschaltet. Die Energieversorgung des Leistungskondensatora 10 erfolgt bei dieser AuefUhrungeform der erfindungegemüßen Schaltungsanordnung durch Anschlüsse an den Sohweißstromkreis. Hierbei ist es möglich, die Sekundärwioklungen der Trenntraneformatoren 50 und 51 auch als ßekundärwicklungen des Trenntraneformators 7 auszuführen.

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Beim Einschalten dee SohweiOwechselstromes entstehen duroh di« in figur 2 dargestellte öchaltung Stromimpulse zwi-■ohen Elektrode 3 und Werkβtuefc 4, die wechselnde Polarität entepreohend dem Polaritätsweehsel im Sohweißstromkreie aufweisen. 2>it Steuerkreiee 36 und 37, die die Öffnung der Thyristoren 34 und 30 bewirken, arbeiten hierbei in der gleichen Weise wie der Steuerkreie 1Θ der Figur 1· Eine Zusatzechaltung zur Begrenzung der Anzahl der zwischen Elektrode 3 und Werkstück 4 tibergehenden Stromiapulse auf einen Stromimpuls pro Halbwelle des Sohweißweoheeletromee ist in Figur 2 nicht eingezeichnet. Sie kann jedooh auch in dieser Schaltungsanordnung zur Anwendung kommen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann bei •amtlichen Lichtbogenechweiß- oder -schneidverfahren zum Zünden und, bei Verwendung von Wechselstrom, auch zum Stabilieieren der Lichtbögen verwendet werden. Die Anwendung der Schaltungsanordnung ist sehr flexibel, insbesondere durch die Möglichkeit, Anzahl., Zeltpunkt und Zeitdauer der Stromimpulae einzustellen. Ks hat eich gezeigt, dai derartige Vorrichtungen über lange Zeiträume störungsfrei arbeiten.

Π Patentansprüche
g Blatt Zeichnungen

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Claims

19287S7

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

H 470 H 69/030

?7. 5. 1969 S m/h β

Patentansprüche

ΐΛ Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Stromimpulsen hoher Leistung für das Stabilisieren von Wechselstrom-Schweifllichtbögen und zum Sünden von Wechselstrom- oder Gleichetrom-Echweißlichtbög©n₉ wobei die Ctroxnimpulse zwisohei. Elektrode und Werkottlok oder zwiaohen zwei Elektroden übergehen und durch die Entladung eines leiatungakondensatora erzeugt werden, mit mindestens einen steuerbaren Halbleitergleichrichter im Entladekrals des Leistungskondenaatore und einem mit diesem verbundenen» zum Sohweißstromkraie synohron geschalteten Steuerkreis _f welcher tinen Cteuerkreiskondensator sowie ein epsnnungsaWiängigee Oohaltelement im Entl&dekreie des Steuerkreiskondenoators umfaßt_v dadurch gekennzeichnet_f daß dae apannungöabhän«lgt 13ohaItelement «ine Trigger-Diod«y beiepielsweiae ein Diao, iet, welohor ausgangoeitig unmittelbar mit dem Oteutrkontakt des steuerbaren Halbleitergleiohriohtere verbunden iet.

2* Schaltungsanordnung naoh Anspruch 1, dadurch gtkennsaioh- ^! net, dad parallel sun Steuerkreiakondenaaior ein Thyristor i@9ohaXtet ist, dessen Steuorkontakt über einen Schalter ?.'.!- 'ier ÄUBgangöeite der Trigger-Diode verbunden ist,

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

3. Schaltungeanordnung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekrois des Steuerkreiskondensatore einen Gleichrichter sowie gegebenenfalls die Sekundärwicklung eines primäreeitig an Schweißspannung liegenden Trenntransfermatora umfaßt.

4» Schaltungsanordnung naoh einem der Ansprüche 1 bis 3» daduroh gekennzeichnet, daß der Entladekreis des Leiotungskondeneators einen Trennkondensator mit einem diesen überbrückenden Entladewiderstand₉ ein« Drossel, die Primärwicklung eines sekundärseitig an Elektrode und Werkotüok liegenden Impulstransformator sowie in Kutbbοhlußschaltung su der Primärwicklung des Impulstransformators eine Diode UBfalt.

5. Soaaltußgemnordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS is Bntladekreis de· Leietuagekondenaatora zwei •atiperallel geiohaltete fhyrietorea ait getrennten ateuerkreieen liegen und die L&dekr«ie· de? leoadtniatortn jeweils eine Diode enthalten«

6. Sohaltungianordnung naoh Anspruch 5, dadurch Dtt_y daS der Entladekreis des Leiatungakonden»»tf>ra frtnnkondtnsator mit einem diesen überbrtlektaden Entla-4ewiderstand, eine Urosael und dia Primärwicklung eines

Japuletranöi'oriiiatori! umfaßt*

. . ' BAD ORIGINAL

1928767

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bia 3 oder nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreie des Leistungskondensators galvanisch an den Sohweißstromkreia gekoppelt ist.

β. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. oder nach Anspruch 5» daduroh gekennzeichnet, daß der Entladekreie des Leistungskondensators kapazitiv an * den Schweifistromkreis gekoppelt ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, daduroh gekennzeichnet, daß der Ladekreis des Leistungskondensators gegebenenfalls einen Gleichrichter und die Sekundärwicklung eines Trenntransformators umfaßt, dessen Primärwicklung an einer Wechselstromqutlle liegt*

10. Schaltungeanordnung nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, daß die WechselstromqueHe der Schweißstromkreis ist.

11. Schaltungsanordnung nach einen der Ansprüche 5 bis 10, daduroh gekennzeichnet, daß die Ladeenergie des Leistungskondensators in einem ganzzahligen Verhältnis 1 t 1 bis 1 ι 3 8ur magnetischen Energie des primäreeitig an die Wechselstromquelle angesohloitentn Trenntransformators steht.

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