Schweissgleichrichteranordnung mit Kurzschlusstrombegrenzung Die Erfindung betrifft eine Schweissgleichrichteran- ordnung mit Kurzschlussstrombegrenzung, die aus einem Einphasen-Wechselstromnetz gespeist wird, zum Lichtbogen-Schutzgasschweissen mit abschmelzender Elektrode, insbesondere für die Kurzlichtbogentechnik.
Beim Lichtbogen-Schutzgasschweissen mit ab schmelzender Elektrode (MIG- und C02 Schweissen) werden heute vorwiegend Stromquellen mit fast hori zontalen Belastungskennlinien im Bereich der Schweisswerte angewendet. Diese Stromquellen besit zen bekanntlich den Vorteil eines guten Selbstregelef fektes, wenn Störgrössen auf den Drahtvorschub ein wirken. Durch den Selbstregeleffekt werden Längenän derungen in der Bogenstrecke weitgehend ausgeglichen.
Des weiteren erfolgt die Werkstoffübertragung speziell bei der C02 Schutzgasschweissung oder bei der Schweissung mit Mischgasen im Bereich der Drahtdik- ken < __ 1,2 mm Durchmesser und Stromstärken _ < _ 200, A unter Kurzschlussbildung. Hierdurch entstehen bei nicht richtiger Dimensionierung der Stromquelle hohe Kurzschlussstromspitzen, die zur verstärkten Spritzerbildung führen.
Es sind deshalb eine Reihe von Massnahmen und Einrichtungen bekannt, die zur Stoss-Kurzschluss- strombegrenzung 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 Kurzschluss- strombegrenzung nicht möglich ist.
Weiterhin ist bekannt, in den Schweisskreis Induk- tivitäten einzuschalten, die die Stromspitzen begrenzen, wobei die Stromanstiegsgeschwindigkeit gleichfalls ver mindert wird.
Diese Induktivitäten können in bekannter Weise als einfache Luftdrosseln, Eisendrosseln oder als gleichstromvormagnetisierte Drosseln mit konstanter oder einstellbarer Induktivität ausgebildet sein.
Es sind auch Strombegrenzungsschaltungen unter Verwendung von gleichstromvormagnetisierten Dros seln in Verbindung mit Halbleiterbauelementen (Tran sistoren, Zenerdioden) bekannt. Alle bekannten Zu satzeinrichtungen beziehen sich vornehmlich auf Schweissgleichrichter mit einer Dreiphasen-Gleichrich tung und geringer Welligkeit der Ausgangsspannung.
Der Einfluss der Welligkeit der Ausgangsspannung auf die innere und äussere Nahtform beim C02 Schweissen ist zwar bekannt, aber eine Begren zung der Welligkeit erfolgte bisher nicht.
Es wurde nun gefunden, und zwar in Untersuchun gen über den Einfluss der Welligkeit auf die Schweis- sungen, dass auch dann noch gute Ergebnisse erzielt werden können, wenn eine Abstimmung zwischen der Anzahl der Maxima der Welligkeit der Ausgangsspan nung und der Anzahl der Kurzschlüsse in der Bogen strecke besteht.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine aus einem Einphasen-Wechselstromnetz gespeiste Gleichrichteranordnung mit Kurzschluss- strombegrenzung, zum Lichtbogen-Schutzgasschweissen mit abschmelzender Elektrode, insbesondere für die Kurzlichtbogentechnik, zu schaffen, die vorteilhaft gleichzeitig den Einfluss der Welligkeit des Schweiss- stromes und der Stromanstiegsgeschwindigkeit berück sichtigt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge löst, dass ein als Zweischenkeltyp ausgeführter Trans formator auf beiden Schenkeln gleichmässig aufgeteilte Primär- und Sekundärwicklungen trägt. Hierbei sind die Primärwicklungen in Reihenschaltung an das Ein phasen-Wechselstromnetz und die in Reihe liegenden Sekundärwicklungen an die Gleichrichter in Mittel punktschaltung angeschlossen. Weiterhin dient eine Spulenverbindung als Mittelabgriff und in den Schweisskreis ist eine Drossel in Reihe geschaltet. Die Drossel besitzt vorzugsweise einen luftspaltlosen, ge schlossenen Eisenkreis.
Die Kurzschlussstrombegrenzung resultiert aus der speziellen Anordnung der Transformatorwicklungen in Verbindung mit der hierfür erforderlichen Gleichrich teranordnung in Mittelpunktschaltung und der ausser- dem noch angeordneten Induktivität (Drossel) im Schweisskreis.
Bei einer derartigen Gleichrichteranordnung wird z. B. jedes Ventil nur während einer Halbwelle ab wechselnd belastet. Dementsprechend wird auch nur jede auf einem Schenkel befindliche Sekundärwicklung des Transformators abwechselnd beansprucht. Der Pri märstrom fliesst jedoch, da eine Reihenschaltung vor liegt, 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.
Bei richtiger Anpassung der Zeitkonstante des Schweisskreises an die Schweissparameter wird eine Übereinstimmung zwischen den Maxima der Ausgangs spannung und der Anzahl der Kurzschlüsse pro Zeit einheit erreicht. Bei der Abstimmung der Zeitkonstante des Schweisskreises muss ausser der Beeinflussung des Kurzschlussstromes auch die der Welligkeit und die der Stromanstiegsgeschwindigkeit gleichzeitig berücksich tigt werden. Für einen Schweissgleichrichter mit einem Einphasen-Wechselstromanschluss zum MIG- oder CO. Schweissen ist es erforderlich, unbedingt den ge samten Aufbau der Gleichrichterschaltung im Hinblick auf die Kurzschlussfrequenz in bezug auf die Welligkeit auszulegen.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Schweiss- gleichrichteranordnung mit Kurzschlussstrombegren- zung liegen darin, dass erst durch die Kombination eines an sich bekannten Zweischenkel-Transformators bei beschriebener Wicklungsschaltung mit einer eben falls bekannten Gleichrichteranordnung in Mittelpunkt schaltung und einer auch bekannten Drossel, insbeson dere mit einem geschlossenen luftspaltlosen Eisenkreis, die richtige Abstimmung der Zeitkonstante erreicht wird.
Ausserdem ist es durch die Kurzschlussbegrenzung möglich, mit nur zwei Gleichrichtereinheiten (Silizium dioden) gegenüber vier bei einer Einphasen-Brücken schaltung auszukommen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehöri gen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 das Schaltschema der Schweissgleichrichter- anordnung.
Fig. 2 die Anordnungen der Wicklungen auf einem Zweischenkeltransformator der Kurzschlussstrombe- grenzung.
Die Kurzschlussstrombegrenzung eines aus einem Einphasen-Wechselstromnetz gespeisten Schweiss- gleichrichters wird durch die Kombination eines an sich bekannten Zweischenkel-Transformators 1 mit auf beiden Schenkeln gleichmässig aufgeteilten Primär wicklungen 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-Wechsel stromnetz 6 und die in Reihe geschalteten Sekundär wicklungen 4;5 an die Gleichrichteranordnung 7;8 in Mittelpunktschaltung angeschlossen. Eine Spulenver bindung 9 dient als Mittelabgriff.
Die in dem Schweiss- kreis liegende Drossel 10 besitzt vorzugsweise einen geschlossenen Eisenkreis ohne Luftspalt.