Anordnung für den Betrieb einer Wechselstromschalteinrichtung mit zündstiftgesteuerten Entladungsgefässen. Zur Regelung des Widerstandschweissma schinen zuzuführenden Primärstromes wer den vorzugsweise gesteuerte Entladungsge fässe verwendet, da diese nicht nur die Strom dauer mit ausserordentlich grosser Genauigkeit festzulegen erlauben, sondern auch gestatten, bei der Stromein- und -ausschaltung die bei den folgenden zusätzlichen- Forderungen mit zu erfüllen: Erstens genaue phasenmässige Festlegung des Stromeinsatzpunktes gegen über der Phasenlage der Spannung und zwei tens Festlegung der Stromdauer in einer gan zen Anzahl von Perioden.
Die zweite For derung besitzt besondere Bedeutung bei sehr grossen Schweissmaschinen, bei denen bei Ver nachlässigung dieser Forderung durch die Remanenz des Eisens erhebliche störende Überströme auftreten können.
In neuerer Zeit sind nun auf dem Gebiete der automatischen Schweisseinrichtungen bei der Massenfertigung Aufgaben aufgetreten, bei denen aus wirtschaftlichen Gründen einer ganzen Anzahl von Schweissmaschinen, die beispielsweise alle die gleiche Nahtschwei ssung ausführen, eine gemeinsame Schaltein richtung zugeordnet werden soll. Es kann sogar bei ähnlich auszuführenden Schweiss nähten die Aufgabe auftreten, dass von einer gemeinsamen Schalteinrichtung zwei ver schiedene Gruppen von Schweissmaschinen gespeist werden sollen, deren verschiedene Anpassung an die gemeinsame, von der Schalteinrichtung gelieferte Spannungskurve gegebenenfalls durch zusätzliche Zwischen transformatoren bewirkt werden kann.
Bei all diesen Anordnungen, deren Prinzipsehalt- bild in Fig. 1 dargestellt ist, ist als Schalt einrichtung 1 der übliche Schaltapparat mit zwei gegensinnig parallel geschalteten Ge fässen vorgesehen, und es liegt nun als Cha rakteristikum dieser Schaltungen zwischen dem eigentlichen Verbraucher 21 bis 24 mit den vorgeschalteten Schweisstransformatoren 31 bis 34 und der Schalteinrichtung 1 ein willkürlich zu betätigender Schalter 41 bis 44.
Da dieser Schalter, der in Abhängigkeit beispielsweise vom Lauf des Schweissgutes zwischen den Schweissmaschinenrollen ge schaltet wird, in keiner Weise von der von der Schalteinrichtung gelieferten Spannung abhängig ist, kann der Fall eintreten, dass an der Schweissmaschine < eine ungerade Anzahl von Halbwellen zugeführt wird, da dieser Schalter in jedem beliebigen Moment unter brechen kann. Die dann bei. der nächsten Ein schaltung der Schweissmaschine durch die Re manenz des Schweissmaschineneisens beding ten Überströme können normalerweise ver nachlässigt werden, da diese Maschinen keine so grosse Eisenmenge besitzen, dass diese Überströme beispielsweise den Gefässen der Schalteinrichtung gefährlich werden könnten.
In Erweiterung der Anordnung nach Fig. 1 ist daher in Fig. 2 der Fall angegeben, dass zwei verschiedene Gruppen von Schweiss maschinen an dieselbe Schalteinrichtung an geschlossen sind, wobei zur genaueren Anpas sung vor jede Gruppe ein Zwischentransfor mator 51 bezw. 52 geschaltet ist.
Der Betrieb solcher Anordnungen macht keine Schwierigkeiten, sofern in der Schalt einrichtung die üblichen gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichter als Entla dungsgefässe verwendet werden. In neuerer Zeit ist man aber mehr und mehr bestrebt, diese Art von Entladungsgefässen mit den empfindlichen grossen Glaskolben durch Ge fässe zu ersetzen, deren Zündeinsatz durch Neubildung des Kathodenfleckes in jeder Stromhalbwelle mittels eines sogenannten Zündstiftes bewirkt wird.
Eine solche Schalt einrichtung bietet vor allem den Vorteil, dass einmal der Raumbedarf der Zündstiftgefässe wesentlich geringer ist als der entsprechender Quecksilberdampfgleichrichter, da eine: inten sive Wasserkühlung angebracht werden kann, und dass ferner diese Gefässe gegen kurzdauernde hohe Überlastungen aus dampf entladungstechnischen Gründen bedeutend unempfindlicher sind. Für die Einleitung des Lichtbogens in diesen Gefässen wird, wie schon erwähnt, eine Neubildung des Kathodenfleckes dadurch be wirkt, dass über den in das Kathodenqueck silber eintauchenden Zündstift ein Strom stoss geeigneter Grüsse geschickt wird.
Dabei ist es erforderlich, dass der Strom reit Rück sicht auf die Erwärmung des Zündstiftes in sehr kurzer Zeit die erforderliche Höhe er reicht, und dass gleichzeitig eine genügend hohe Spannung hierfür zur Verfügung steht.. Für Wechselstromschalteinrichtungen nach Fig. 3, bei denen der Verbraucher 20 in Reihe mit den gegensinnig parallel geschalteten Entladungsstrecken 2' und 2" an der spei senden Wechselspannung 6 liegt, benutzt man meist dazu die Zündung von der Anode aus, indem die Anode der Hauptentladungs strecke 2' bezw. 2" über einen Zündwider- stand 3' bezw. 3" die erforderlichen Siche rungseinrichtungen 4' bezw. 4" und ein git tergesteuertes Hilfsgefäss 5' bezw. 5" mit dem Zündstift verbunden wird.
Dadurch ist in dem Moment der Zündung, das heisst beim Beginn der entsprechenden Stromhalbwelle (Fig. 4), der Zündkreis vor die Last 20 vor geschaltet und bei genügender Grösse des Laststromes entsteht nach kürzester Zeit der Kathodenfleck. Nach Bildung des Kathoden- fleckes schliesst die bestehende Entladung im Hauptgefäss den Zündkreis kurz, womit in demselben der Stromfluss sofort wieder auf hört.
Diese, wie schon gesagt, für Wechsel- stromsclralteinriehtimgen cris den verschie- densten Gründen vorzugsweise anzuwendende Schaltung bietet aber Schwierigkeiten, so bald auf der Lastseite die in Fig. 2 darge stellten @'erli < ilt,iiisse vorliegen.
Wenn näm- lielr beispielsweise in irgendeinem Noment zufälligerweise sämtliche Schweissmaschinen ausgeschaltet werden, so muss die Schaltein richtung nur den über die Transformatoren im Leerlauf fliessenden Strom führen. Dieser reicht aber, weder seiner Grösse noch hin- sichtlich seiner Stromsteilheit im 1\TÜlld>irch- gang dazu aus, die Zündung in den Gefässen zu bewerkstelligen.
Dann fliessen die vollen Stromhalbwellen über die Zündkreise, erwär men die Zündstifte sehr erheblich und zer stören sie innerhalb kurzer Zeit.
Erfindungsgemäss wird zur Behebung die ser Schwierigkeiten unmittelbar hinter der Schalteinrichtung eine zusätzliche Belastung eingeschaltet. In Fig. 2 der Zeichnung stellt i diese zusätzliche Belastung dar. Beispiels weise kann als zusätzliche Belastung eine Drossel eingeschaltet sein. Die Art der Be lastung wird zweckmässig den vorliegenden Betriebsverhältnissen angepasst.
Wird bei spielsweise der Zündmoment für die Gefässe zur Phasenlage der Netzspannung so vorver schoben, dass für die Stromdauer die einzel nen Stromhalbwellen lückenlos aneinander anschliessen, so heisst das, dass die Phasenver- schiebing zwischen Strom und Spannung genau so gross ist, wie sie betriebsmässig durch den Leistungsfaktor der Schweiss maschine bedingt ist. Würde man nun bei abgeschalteter Schweissmaschine eine rein in duktive Zusatzbelastung hinter der Schaltein richtung anschliessen, so würden an derselben jeweils beim Beginn der Stromzeit Über ströme entstehen, die zu gewissen Störungen führen könnten.
Ist beispielsweise der Lei stungsfaktor der Schweissmaschine sehr gut, so ist die erste Stromhalbwelle in der Dros sel, abgesehen von Sättigungserscheinungen, wesentlich länger als 180 . Der Stromnull durchgang liegt damit an einer Stelle, an der das Gegengefäss unter Umständen schon nicht mehr zündbereit ist, da seinem Zündgefäss ein Steuerimpuls spitzer Wellenform zugeführt: wird, der zu dem des ersten Gefässes um genau 180 verschoben ist und nur eine Länge von vielleicht 10 besitzt. Damit bleibt die zweite Halbweile des Stromes vollkom men aus, und das Auftreten des Überstromes ergibt sich in der zweiten Periode genau so wie in der ersten.
Dabei sind noch die durch Hysterese bedingten Erscheinungen vollkom men vernachlässigt. In diesem Fall wird nun vor die Drossel noch ein Ohmscher Widerstand der Grösse vorgeschaltet, dass beide Teile an genähert denselben Leistungsfaktor erhalten, wie ihn auch die Schweissmaschine besitzt. Der wesentlich häufigere Betriebsfall für derartige Schweissmaschinen ist jedoch insbe sondere bei der Leichtmetallschweissung die Einstellung, dass die Maschinen mit Strom kurven, die zeitliche Lücken aufweisen, be trieben werden, wobei von der Eigenschaft gegensinnig parallel geschalteter gesteuerter Gefässe, einen regelbaren Wechselstromwider stand zu bilden, Gebrauch gemacht wird. Dieser Fall ist in Fig. 4 dargestellt.
An der Reihenschaltung von Entladungsgefässen und Verbraucher liegt die speisende Wechselspan nung u". Der Anodenstrom i.' der vorher brennenden Entladungsstrecke erlischt bei einer Phasenlage von etwa 35 . Bei einer Phasenlage von etwa 70 wird die folgende Entladungsstrecke mittels des dein Hilfs gefäss zugeführten Steuerimpulses spitzer Wel lenform u, gezündet. Es setzt der Anoden strom i.," ein. Gleichzeitig bricht die am Zündstiftgefäss liegende Spannung 2t, auf den Lichtbogenabfall zusammen.
In solchen Fällen kann man mit einer rein induktiven Zusatzbelastung auskommen, da der Lei stungsfaktor der meisten Schweissmaschinen relativ schlecht ist und auf der andern Seite jede Drossel durch ihre eigenen Verluste einen Strom aufnimmt, der nicht ganz 90 phasenverschoben ist.
Gemäss einer andern Ausführungsmöglich keit der Erfindung kann nun die Forderung, dass insbesondere im Zündmoment die Strom steilheit relativ gross sein soll, dadurch erfüllt werden, dass stromabhängige Widerstände be nutzt werden, die im Einschaltmoment einen hohen Strom aufnehmen. Besonders günstig ist die Verwendung von Glühlampen, die einen erheblichen Einschaltstromstoss aufneh men. Dabei muss aber dafür gesorgt werden, dass die Glühlampe thermisch in gewissem Umfange den Vorgängen folgen kann. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, die erfor derlichen Widerstände aus grossen Zahlen re lativ kleiner Glühlampen aufzubauen.