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Maschine zum W iderstands-Abbrenn-Stumpfschweissen
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweissen zum Anschluss an ein Mehrphasennetz und mit Frequenzuntersetzung.
Bekannte Maschinen dieser Art für dreiphasigen Anschluss haben einen Schweisstransformator mit drei
Primärwicklungen, deren jede in Serie mit zwei antiparallel geschalteten Ignitrons zwischen zwei Pha- senleitem des speisenden Netzes liegt. Dabei erhalten die Zündstifte des Ignitrons von einem Steuergerät derart zeitlich verteilte Zündimpulse, dass jede Halbwelle des Sekundärstroms des Schweisstransformators sowohl beim Vorwärmen als auch beim Abbrennen aus einer gleichbleibenden Anzahl gleichgerichteter
Halbwellen mehrerer Phasen des Mehrphasenstromes zusammengesetzt ist.
Die Frequenz dieses Sekundär- stromes. ist also beim Vorwärmen und Abbrennen dieselbe und dabei stets kleiner als die Frequenz des Mehrpha- senstromes. Der Zweck der Frequenzuntersetzung ist bekanntlich eine Herabsetzung der Impedanz des Sekun- dear kreises des Schweisstransformators. Dabei bleiben also sowohl die Art der Zusammensetzung des Sekundär- stromes aus gleichgerichteten Halbwellen des Mehrphasenstromes als auch die Frequenz des Sekundärstroms während der einzelnen Verfahrensschritte (Vorwärmen, Abbrennen) derWiderstands-Abbrenn-Stumpfschwei- ssung unverändert.
Das ist auch dann der Fall, wenn nach einem bekannten, die Erzielung von Strömen verschie- dener Effektivwerte bezweckendenvorschlag während einer Halbwelle des Sekundärstromes nicht alle. sondern nur einzelne Ignitronpaare in Kombination oder gegebenenfalls nur ein einziges Ignitronpaar gezündet wird.
Bei der Maschine nach der Erfindung ist jede Halbwelle der Spannung, welche den zum Vorwärmen der zu verschweissenden Werkstückenden dienenden Strom erzeugt, aus gleichgerichteten, vollständigen oder unvollständigen Halbwellen mehrerer Phasen des Mehrphasenstromes zusammengesetzt und hat am Ende eine durch wenigstens teilweises Weglassen mindestens einer der gleichgerichteten Halbwellen des Mehrphasenstromes hervorgerufene Unterbrechung. Ausserdem hat die Spannung, welche den zum Abbrennen der Werkstückenden dienenden Strom erzeugt, eine grössere Frequenz als die Spannung, welche den zum
Vorwärmen dienenden Strom erzeugt, und im Gegensatz zu dieser keine Unterbrechung am Ende jeder Halbwelle.
Dabei ist vorzugsweise auch jede Halbwelle der Spannung, welche den zum Abbrennen der Werkstückenden dienenden Strom erzeugt, aus gleichgerichteten, vollständigen oder unvollständigen Halbwellen verschiedener Phasen des Mehrphasenstromes zusammengesetzt.
Es hat sich gezeigt, dass mit dieser Maschine der Abbrennvorgang beschleunigt, also mit grösserer Vorschubgeschwindigkeit durchgeführt werden kann, ohne dass die Werkstücke beim Abbrennen zusammenkleben. Das ist offenbar darauf zurückzuführen, dass die den Abbrennstrom erzeugende Spannung keine Unterbrechung am Ende jeder Halbwelle hat, wodurch ein Wegsprühen des Materials sichergestellt ist. Im gleichen Sinne wirkt sich die höhere Frequenz infolge des entsprechend rascheren Anstieges der Spannung nach jedem Nulldurchgang aus.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Teil der Schaltung einer Widerstands-Abbrenn-Stumpfschweissmaschine zum Anschluss an ein Dreiphasennetz ; Fig. 2 den zeitlichen Verlauf einer Periode des bei der Maschine nach Fig. 1 zum Vorwärmen der Werkstückenden dienenden Stromes und der diesen Strom erzeugenden, aus gleichgerichteten Halbwellen des Mehrphasenstromes zusammengesetzten Spannung ; Fig. 3 den zeitlichen Verlauf einer Periode der Spannung, welche bei der Maschine nach Fig. 1 den zum Abbrennen dienenden Strom erzeugt.
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Die in Fig. l teilweise gezeigte Schaltung der Maschine umfasst die drei Phasenleiter R, S, T und den Nulleiter 0 eines Dreiphasen-Drehstromnetzes, einen Schweisstransformator 1 mit einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 3, sechs Ignitrons 4,5, 6,7, 8,9 sowie ein Steuergerät 10. Die symbolisch dargestellte Schweissstelle ist mit 11 bezeichnet.
EMI2.1
Schweissstelle 11.
Der Zündstift jedes der Ignitrons 4,5, 6,7, 8,9 steht mit dem Steuergerät 10 in Verbindung. Dieses Steuergerät 10 liefert Zündimpulse für die Ignitrons in derartiger zeitlicher Folge, dass während dem Vorwärmen jede Halbwelle der Primärspannung des Transformators 1 aus mehreren gleichgerichteten, unvollständigen Halbwellen der Sternspannungen der Phasenleiter R, S, T zusammengesetzt ist und am Ende eine durch fast vollständiges Weglassen einer dieser Halbwellen gebildete Unterbrechung hat (Fig. 2) und dass während dem Abbrennen jede Halbwelle der Primärspannung des Transformators 1 ebenfalls aus mehreren gleichgerichteten, unvollständigen Halbwellen der Stemspannung zusammengesetzt ist, aber keine Unterbrechung am Halbwellenende hat (Fig. 3).
Ausserdem ist die zeitliche Folge der Zündimpulse eine solche, dass der zum Vorwärmen der Werkstückenden dienende Strom eine niedrigere Frequenz hat als der zum Abbrennen dienende Strom. Die entsprechende Änderung der zeitlichen Folge der Zündimpulse erfolgt automatisch, wenn die Maschine vom Verfahrensschritt des Vorwärmens zum Verfahrensschritt des Abbrennens übergeht.
In Fig. 2 sind die während des Vorwärmvorganges an der Primärwicklung 2 des Transformators 1 auftretenden unvollständigen, gleichgerichteten Halbwellen der Sternspannungen des Drehstromnetzes und der unter der Wirkung dieser Spannungshalbwellen im Sekundärkreis 3, 11 fliessende Vorwärmstrom dargestellt. Dabei sind mit uR, us, u . uT einige der Spannungshalbwellen, mit i der Vorwärmstrom und mit t die Zeit bezeichnet.
Wie ersichtlich, ist die den Vorwärmstrom i erzeugende Spannung aus nacheinander einsetzenden, gleichgerichteten, unvollständigen Halbwellen verschiedener Phasen des Drehstromnetzes R, S, T. 0 zusammengesetzt. Mit z sind einige Zündzeitpunkte der den Spannungshalbwellen zugeordneten Ignitrons bezeichnet. Diese Zündzeitpunkte sind so gewählt, dass jedes Ignitron erst dann zündet, nachdem das vorher gezündete Ignitron gelöscht hat. Das bedingt, dass die Halbwellen unvollständig sind. Der Zündzeitpunkt z', bei dem die letzte Stemspannungshalbwelle uT'der positiven Abbrennstromhalbwelle einsetzt, ist stark verzögert, so dass der resultierende Spannungsverlauf eine Unterbrechung hat. Entsprechend ist auch der Zündzeitpunkt der letzten Stemspannungshalbwelle der negativen Abbrennstromhalbwelle verzögert.
Dadurch wird dem Vorwärmstrom i, welcher infolge der grossen Induktivität des Sekundärkreises 3, 11 des Schweisstransformators 1 nur allmählich ansteigt, die zum Abklingen bis zum Nulldurchgang erforderliche Zeit zur Verfügung gestellt. Wenn in Fig. 2 die Frequenz des Drehstromes 50 Hz beträgt, so hat der zum Vorwärmen dienende Strom eine Frequenz von zirka 11,5 Hz.
In Fig. 3 sind mit Un. Ug. UT. gleichgerichtete, unvollständige Halbwellen der Stemspannungendes Drehstromnetzes R, S. T, O und mit t die Zeit bezeichnet. Die resultierende Spannung, deren Verlauf während einer Periode dargestellt ist, dient zum Erzeugen des (in seinem zeitlichen Verlauf vom Abbrennvorgang und dessen Zufälligkeiten abhängigen, nicht dargestellten) Abbrennstromes. Wie ersichtlich, ist die Frequenz der den Abbrennstrom erzeugenden Spannung grösser als die Frequenz des Vorwärmstromes (i in Fig. 2). Wenn in Fig. 3 die Frequenz des Drehstromes 50 Hz beträgt, hat die den Abbrennstrom erzeugende Spannung eine Frequenz von 30 Hz. Abweichend vom in Fig. 2 dargestellten Spannungsverlauf hat die den Abbrennstrom erzeugende Spannung keine Lücke am Ende jeder Halbwelle.
Mit der beschriebenen Maschine können die Vorteile der niedrigeren Frequenz und der Spannungslücke am Ende jeder Halbwelle beim Vorwärmen restlos ausgenutzt werden, und es wird trotzdem beim Abbrennen das unerwünschte Zusammenkleben der Werkstückenden sicher vermieden.
Der Schweisstransformator kann auch drei Primärwicklungen haben, deren jede in Serie mit zwei antiparallelen Ignitrons zwischen zwei Phasenleitem liegt.
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