DE1020135B

DE1020135B - Device and method for arc welding on a single-phase alternating current source via two rectifier circuits

Info

Publication number: DE1020135B
Application number: DEA24491A
Authority: DE
Inventors: Richard Bennington Steele; Rawlins Edison Purkhiser; Nelson Edward Anderson
Original assignee: Air Reduction Co Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1955-03-16
Filing date: 1956-03-15
Publication date: 1957-11-28

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Lichtbogenschweißen an einer Einphasenwechselstromquelle über zwei Gleichrichterstromkreise Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gleichstromlichtbogenschweißen mit Stromversorgung aus einer Einphasen-Wechseistromquelle über einen Transformator und über Gleichrichter mit einem ersten: Gleichrichteirstromkreis, der pulsierenden Gleichstrom für den Schweißlichtbogen liefert, und einem zweiten Gleichrichterstromkreis, der weniger Strom liefert als der erste und für den Schweißlichtbogen einen pulsierenden Gleichstrom bereitstellt, der, bezogen auf den pulsierenden. Gleichstro:m aus dem ersten Gleichrichterstromkreis, außer Phase liegt, um dadurch den Lichtbogen kontinuierlich aufrechtzuerhalten.Apparatus and method for arc welding on a single-phase alternating current source via two rectifier circuits The invention relates to a device and a Method of direct current arc welding with power supply from a single-phase AC power source via a transformer and via a rectifier with a first: rectifier circuit, which supplies pulsating direct current for the welding arc, and a second Rectifier circuit that delivers less current than the first and for the welding arc provides a pulsating direct current which, based on the pulsating. DC current: m from the first rectifier circuit, out of phase, to thereby to maintain the arc continuously.

Vorrichtungen bzw. Verfahren zum Lichtbogenschweißen. nach der genannten Art zum Betrieb. aus einer Einphasen-Wechselstromquelle sind bereits vorgeschlagen worden. Es sind dabei auch Mittel bekanntgeworden, die einen stabilen Betrieb des wegen der 180°-Welligkeit des gleichgerichteten Einphasenstromes an sich nicht stabilen Lichtbogens ermöglichen sollen. Diese Mittel verwenden außer einem Hauptstromkreis einen ebenfalls auf den. Lichtbogen arbeitenden Hilfsschweißkreis. Beide Kreise enthalten Gleichrichter und werden aus ein und derselben Einphasen-Wechselstromquelle, jedoch unter einer Phasenverschiebung zueinander, über einen Einpliasentransformato,r mit zwei Sekundärwicklungen gespeist. Die Phasenverschiebung bewirkt, daß der pulsierende Gleichstrom des Hilfsschweißkreises nicht Null ist, wenn sich der pulsierende Gleichstrom des Hauptschweißkreises im Nullpunkt befindet. Auf diese \Ve,ise kann der Lichtbogen aufrechterhalten, d. h. stabilisiert werden.Devices and methods for arc welding. according to the type mentioned for operation. from a single-phase AC power source have been proposed. Means have also become known which are intended to enable stable operation of the arc, which is inherently unstable because of the 180 ° ripple of the rectified single-phase current. In addition to a main circuit, these means also use one on the. Arc working auxiliary welding circuit. Both circuits contain rectifiers and are fed from one and the same single-phase alternating current source, but with a phase shift to one another, via a single-phase transformer with two secondary windings. The phase shift has the effect that the pulsating direct current of the auxiliary welding circuit is not zero when the pulsating direct current of the main welding circuit is at the zero point. In this way the arc can be maintained, that is, stabilized.

Von einer solchen bekannten Schweißvorrichtung geht die Erfindung aus. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschweißkreis eine relativ niedrige Leerla.ufspannung aufweist gegenüber der Leerlaufspannung, die der Hilf'sschweißkreis besitzt. Das bedeutet, daß die den Hauptschweißkreis speisende Transformatorsekundärwicklung gegenüber der Primärseite stärker untersetzt ist. Dadurch kann der relativ große Hauptschweißstrom aufgebracht werden, ohne daß die Einphasen:-Wechselstromquelle auf der Primärseite überlastet wird. Die Transformatorsekundärwicklung, die den Hilfssch:weißkreis speist, braucht dagegen wegen der an sich geringen Stromstärke in diesem Hilfskreis nicht so, stark untersetzt zu sein; für sie ist vielmehr eine größere Leerlaufspannung wünschenswert.The invention is based on such a known welding device the end. It is characterized in that the main welding circle is a relatively low one The open circuit voltage has compared to the open circuit voltage that the auxiliary welding circuit owns. This means that the transformer secondary winding feeding the main welding circuit is more squat than the primary side. This allows the relatively large Main welding current can be applied without the single-phase: -AC power source is overloaded on the primary side. The transformer secondary winding that the Auxiliary circuit supplies, however, needs because of the inherently low current strength Not to be very squat in this auxiliary group; for them is rather one greater open circuit voltage is desirable.

Durch die genannter Wahl der Leerlaufspannungen wird ein zufriedenstellender Schweißbetrieb z. B. aus einem gewöhnlichen Lichtnetz (220 V, mit 30 A abgesichert) ermöglicht, wo@ sonst nur weit stärkere Netze in Frage kommen. Hierin liegt der große Vorteil der Erfindung. Er gewährleistet allseitige Verwendbarkeit und Anpassungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung. Trotzdem istgleichzeitig für eine ausgezeichnete Stabilität des Lichtbogens gesorgt. Schließlich werden auch die Verluste in einer Gleichstromschweißvo,rrichtung vom Gle-ichrichtertyp durch die Erfindung stark herabgesetzt.The aforementioned choice of open circuit voltages becomes a satisfactory one Welding company z. B. from a normal lighting network (220 V, fused with 30 A) enables where @ otherwise only far stronger networks come into question. Herein lies the great advantage of the invention. It guarantees universal usability and adaptability the welding device according to the invention. Nevertheless, it is also excellent Arc stability ensured. Eventually the losses will be in one too DC welding device of the rectifier type greatly reduced by the invention.

Die Erfindung wird in: der nachfolgenden Beschreibung beispielsweise an Hand einer bevorzugten Ausführungsfo@rm erläutert und in den Zeichnungen veranschaulicht.The invention is illustrated in: the following description, for example explained on the basis of a preferred embodiment and illustrated in the drawings.

Fig. 1 ist die schematische, Darstellung einer Schweißmaschine nach der Erfindung in Verbindung mit einem Schweißstromkreis; Fig. 2 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm des Stromkreises von Fig. 1; Fig.3 ist ein Strom-Zeit-Diagramm des Stromkreises von Fig. 1; Fig. 4 ist die schematische Darstellung einer veränderten Form der Erfindung.Fig. 1 is the schematic representation of a welding machine according to the invention in connection with a welding circuit; Figure 2 is a voltage versus time diagram the circuit of Fig. 1; Fig.3 is a current-time diagram of the circuit of Fig. 1; Figure 4 is a schematic representation of a modified form of the invention.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. In dieser Zeichnung ist der Schweißtransformator mit der Nummer 11 bezeichnet. Er besitzt eine Primärwicklung 12, eine Hauptsekundärwicklung 13 und eine Hilfssekundärwicklung 14. Die Primärwicklung 12 wird von einer Wechselstromquelle gespeist, beispielsweise mit 115- oder 230-V-Einphasenwechselstrom, wie er in Wohnungen und Werkstätten anzutreffen ist. Das Windungszahlverhältnis zwischen der Primärwicklung 12 und der Hauptsekundärw icklung 13 setzt die Spannung von der ausgewählten Primärspannung, beispielsweise 115 V, herab auf eine relativ niedrige Leerlau.fspannung, gewöhnlich auf größenordnungsmäßig etwa 50V. Der Ausgang dieser Sekundärwicklung wird einem Zweiweg-Graetz-Gleichrichter 16 zugeführt, der vorzugsweise aus Selen:gl,eichrichtern 17 oder anderen Trockengleichrichterelementen hergestellt ist. Der Ausgang des Gleichrichters ist pulsierender Gleichstrom und. wird an die Elektrode 18 und an das Werkstück 19 angelegt. Obgleich die Erfindung in keiner Hinsicht auf die Art der verwendeten Schweißelektroden beschränkt ist, ist sie besonders gut zum Schweißen mit durch inertes Gas geschützte Wolframelektroden geeignet. Hierbei wird die Elektrode 18 in einem Elektrodenhalter 21 gehalten, durch den ihr der Schweißstrom zugeleitet wird. Das dem Elektro,denhalter zugeführte Schutzgas tritt aus diesem so aus, daß es die Elektrode, den Lichtbogen und die Schweißschmelze mit einem Strom aus Schutzgas umgibt, um. die elektrischen Eigenschaften: des Lichtbogens zu bestimmen und die umgebende Luft von. der Elektrode, dem Lichtbogen und dem Schweißbad fernzuhalten. Eine Art Stromeinsteller, beispielsweise eine veränderliche Induktivität 22, wird vorzugsweise in den Kreis der Transformatorhauptsekundärwicklung 13 eingeschaltet. In einer bevorzugten der Erfindung befinden: sich beim Betrieb mit der 50-V-Leerlaufspannung der Sekundärwicklung 13 zwei Selengleichrichterplatten in jedem Zweig der Gleichrichterschaltung 16 in Serie. Diese Gleichrichter werden so ausgewählt, daß sie einen Schweißstrom von etwa 50 A ohne Überhitzung hindurchlassen. Bei höheren Stromanforderungen können selbstverständlich zwei oder mehr Gleichrichtersäu:len in jedem Zweig der Graetz-Schaltung parallel geschaltet werden.A preferred embodiment of the invention is shown schematically in FIG shown. In this drawing the welding transformer is number 11 designated. It has a primary winding 12, a main secondary winding 13 and an auxiliary secondary winding 14. The primary winding 12 is powered by an AC power source fed, for example with 115 or 230 V single-phase alternating current, as used in apartments and workshops can be found. The turns ratio between the primary winding 12 and the main secondary winding 13 sets the voltage from the selected primary voltage, for example 115 V, down to a relatively low open circuit voltage, usually on the order of about 50V. The output of this secondary winding becomes a Two-way Graetz rectifier 16 is supplied, which is preferably made of selenium: gl, calibration rectifiers 17 or other dry rectifier elements is made. The output of the rectifier is pulsating direct current and. is attached to the electrode 18 and to the workpiece 19 created. Although the invention is in no way related to the type of used Welding electrodes are limited, it is particularly good for welding with through inert gas protected tungsten electrodes suitable. Here, the electrode 18 held in an electrode holder 21 through which the welding current is fed to it will. The protective gas supplied to the electric, denhalter exits this in such a way that it the electrode, the arc and the weld puddle with a stream of shielding gas surrounds to. the electrical properties: to determine the arc and the surrounding air from. away from the electrode, the arc and the weld pool. A type of current adjuster, for example a variable inductance 22, is preferably switched into the circuit of the transformer main secondary winding 13. In a preferred embodiment of the invention are: when operating with the 50 V open circuit voltage the secondary winding 13 has two selenium rectifier plates in each branch of the rectifier circuit 16 in series. These rectifiers are selected to provide welding current of about 50 A without overheating. With higher power requirements you can of course two or more rectifier columns in each branch of the Graetz circuit can be connected in parallel.

Eine andere Zweiweggleichrichterschaltung 26 ist mit dem Ausgang der Hilfsseku.ndärwicklung 14 verbunden. Diese Hilfswicklung 14 besitzt zur Primärwicklung 12 ein solches Windungszahlv erhältnis, daß die Leerlaufspannung der Sekundärwicklung relativ hoch ist, etwa 80 V. Ein Phasenschieberkondensator 27 mit einer Kapazität von etwa 250 bis 500 Mikrofarad sowie ein Strombegrenzungsw iders:tand 28 sind in den Stromkreis der Hilfssekundärwicklung 14 und des Gleichrichters 26 eingeschaltet. Der Gleichrichter 26 ist wieder vorzugsweise ein Trockengleichrichter, der sich in Graetz-Schaltung befindet und dessen Ausgang über den, Lichtbogen parallel zum Ausgang des Hauptschweißgleichrichters 16 liegt. Die Gleichrichterelemente 29 des Hilfsgleichrichters 26 sind ebenfalls vorzugsweise Selengleich.richter, in üblicher Weise zu Säulen gestapelt. Für die an den Hilfskreis angelegte Leerlaufspannung von 80 V sind Säulen zu mindestens drei Platten erforderlich.Another full wave rectifier circuit 26 is connected to the output of the Auxiliary secondary winding 14 connected. This auxiliary winding 14 has the primary winding 12 such a number of turns ratio that the open circuit voltage of the secondary winding is relatively high, about 80 V. A phase shift capacitor 27 with a capacitance from about 250 to 500 microfarads and a current limiting resistor: 28 are in the circuit of the auxiliary secondary winding 14 and the rectifier 26 switched on. The rectifier 26 is again preferably a dry rectifier, which in Graetz circuit and its output via the, arc parallel to the Output of the main welding rectifier 16 is located. The rectifier elements 29 of the Auxiliary rectifiers 26 are also preferably selenium rectifiers, in the usual way Way stacked into columns. For the open circuit voltage applied to the auxiliary circuit of 80 V, columns with at least three plates are required.

Der Ausgang des Hilfskreises ist pulsierender Gleichstrom, der nicht in Phase mit dem Hauptschweißstrom liegt. Der nutzbare Phasenunterschied zwischen den Ausgängen des Hilfskreises und des Hauptschweißkreises ist das Ergebnis der kombinierten Phasenschiebereffehte der Kapazität im Hilfskreis und der Induktivität im Hauptschweißkreis. In der Konstruktion dieser Kreise besteht offensichtlich ein beträchtlicher zulässiger Spielraum, um den erforderlichen Phasenunterschied zu erzielen. Wenn es auch das Ziel ist, den Phasenunterschied nahezu 90° groß zu machen, so kann die Maschine auch schon bei Phasenunterschieden von nur 15° zufriedenstellend arbeiten. Im beschriebenen Hilfskreis werden die Kapazität 27 und der Widerstand 28 so ausgewählt, daß sie eine Phasenverschiebung von nahezu. 90° gegenüber dem Ausgang des Hauptschweißkreises bewirken und den Stromausgang des Hilfskreises auf etwa. 5 A begrenzen. Der Hilfskreis erhält die Luftspaltfähigkeit des Lichtbogens aufrecht, wenn der Hauptschweißstrom nach jeder Halbperiode auf Null sinkt, und aus diesem Grunde wird der Hilfskreis auch »Aufrechterhaltungsstromkreis« genannt. Die geringst zulässige Phasenverschiebung zwischen: den .>'Ausgängen von Haupt- und Hilfskreis kann als diejenige definiert werden, die am Luftspalt des Lichtbogens zu jeder Zeit eine Spannung aufrechterhält, die genügend groß ist, den Lichtbogen nicht verlöschen zu lassen.The output of the auxiliary circuit is pulsating direct current, which is not is in phase with the main welding current. The usable phase difference between the outputs of the auxiliary circuit and the main welding circuit is the result of the combined phase shifter effects of the capacitance in the auxiliary circuit and the inductance in the main welding circuit. In the construction of these circles there is obviously one considerable allowable margin to achieve the required phase difference achieve. Even if the goal is to make the phase difference almost 90 °, so the machine can work satisfactorily even with phase differences of only 15 ° work. In the auxiliary circuit described, the capacitance 27 and the resistance 28 selected to have a phase shift of nearly. 90 ° compared to the Effect the output of the main welding circuit and the current output of the auxiliary circuit approximately. 5 A limit. The auxiliary circuit maintains the air gap capability of the arc upright when the main welding current drops to zero after each half cycle, and for this reason the auxiliary circuit is also called "maintenance circuit". The smallest permissible phase shift between: the.> 'Outputs of main and auxiliary circuit can be defined as the one that is at the air gap of the arc maintains a voltage at all times that is sufficiently large, the arc not to be extinguished.

Die Spa,nnungs- und Strombeziehungen im oben beschriebenen Stromkreis werden entsprechend in den Fig. 2 und 3 dargestellt. In Fig. 2 stellt En die Spannungswelle dar, die an die Primärwicklung 12 des Schweißtransformators 11 angelegt wird. In den meisten Fällen wird diese Spannung eine Frequenz von 60 Hz besitzen. Unabhängig von der Frequenz ausgedrückt wird eine Periode durch 360°-Winkel des die Welle erzeugenden Elements verkörpert. Die Ausgangsspannung des Hauptschweißkreises allein wird in Fig. 2 durch die Kurve E. dargestellt. Der ausgezogen dargestellte Teil dieser Kurve ist der tatsächliche Spannungsverlauf vom Hauptschweißgleiehrichter 16 während- des Schweißens. Der flache Teil oben an dieser Kurve, ist die Lichtbogenspannung, über die der Gleichrichterausgang nicht ansteigen kann, wenn der Lichtbogenspalt leitend ist. Die gestrichelte Linie stellt die Weiterführung der Kurve Ein bis zur vollen Leerlaufspannung dar. Ähnlich stellt El. die Ausgangsspannung des Aufrechterhaltungsstromkreises allein dar. Auch hier wird die Maximalspannung auf die Lichtboge:uspannung begrenzt, wenn der Lichtbogenspalt leitend ist und die gestrichelte Linie stellt die Weiterführung der Kurve Ek zur vollen Leerlaufspannung dar. Die Aufrechterhaltungsspannung Ek eilt der Hauptschweißspannung Ein um nahezu 90° voraus infolge der sich addierenden Wirkungen der induktiven Nacheilung im Hauptschweißstrom.kreis und der kapazitiven Voreilung im Hilfskreis. Die beiden Wirkungen verschieben diese Kurven in entgegengesetzte Richtungen, und zwar von einer theoretischen Sekundärspannungskurve aus, die gegenüber der Primärspannungskurve um 180° phasenverschoben ist.The spa, voltage and current relationships in the circuit described above are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. In FIG. 2, En represents the voltage wave that is applied to the primary winding 12 of the welding transformer 11. In most cases this voltage will have a frequency of 60 Hz. Expressed independently of the frequency, a period is represented by 360 ° angles of the element generating the wave. The output voltage of the main welding circuit alone is shown in FIG. 2 by curve E. The part of this curve shown in solid lines is the actual voltage profile from the main welding leveler 16 during welding. The flat part at the top of this curve is the arc voltage above which the rectifier output cannot rise when the arc gap is conductive. The dashed line represents the continuation of curve A up to full open circuit voltage. El. the output voltage of the maintenance circuit alone. Here, too, the maximum voltage is limited to the arc voltage when the arc gap is conductive and the dashed line represents the continuation of the curve Ek to the full open circuit voltage. The maintenance voltage Ek rushes the main welding voltage Ein by almost 90 ° ahead due to the additive effects of the inductive lag in the main welding current circuit and the capacitive lead in the auxiliary circuit. The two effects shift these curves in opposite directions from a theoretical secondary voltage curve which is 180 ° out of phase with the primary voltage curve.

Fig.3 zeigt die Stromverhältnisse im Stromkreis. Sie besitzt die gleiche Zeitabszisse wie Fig. 2. Beim Betrachten der Figuren erkennt man, daß der Hauptschweißstrom, dargestellt durch die Kurve IR=, mit der Hauptschweißspannung Ein und der Aufrechterhaltungsstrom Ik mit der Aufrechterhaltungsspannung EI,, völlig in Phase liegt. Praktisch besteht der gesamte Schweißstrom aus dem Hauptschweißstro,m. Der Aufrechterhaltungsstrom 1k besitzt einen sehr niedrigen Maximalstrom und wird so ausgewählt, daß er wenig mehr als das bloße llinimum beträgt, das erforderlich ist, damit der Lichtbogenspalt bleibt, wenn der Hauptschweißstrom auf Null sinkt. Der Strom, der durch jede der Gleichrichterschaltungen geliefert wird, sinkt auf Null ab, wenn die Spannung seines Kreises unter die Lich.tbogenspannun:g sinkt. Die gleichrichtende Wirkung der Gleichrichterschaltungen verhindert das Rückströmen des Stromes durch den. anderen Gleichrichter, wenn die Spannung des einen die , des anderen übersteigt.Fig. 3 shows the current relationships in the circuit. She owns the same Time abscissa as in Fig. 2. When looking at the figures you can see that the main welding current, represented by the curve IR =, with the main welding voltage On and the maintenance current Ik is completely in phase with the maintenance voltage EI ,,. Practically exists the entire welding current from the main welding current, m. The sustain current 1k has a very low maximum current and is selected to be low is more than the mere linear minimum required for the arc gap remains when the main welding current drops to zero. The stream that runs through each of the Rectifier circuits is supplied, drops to zero, if the tension of his circle below the light arc tension decreases. The rectifying The effect of the rectifier circuits prevents the current from flowing back through the. another rectifier if the voltage of one exceeds that of the other.

Der oben be'sch'riebene Kreis schafft einen stabilen Schweißlichtbogen und ergibt gute Schweißergebnisse. Für alle praktischen Zwecke ist seine Stabilität die gleiche, als wenn beide Gleichrichterkreise, die gleiche Leerlaufspannung wie die des Kreises mit der höheren Spannung besäßen. Diese Schweißvorrichtung besitzt viele Vorteile gegenüber üblichen Gleichstromschweißgeräten, einschließlich des Vorteils geringerer Herstellungskosten. Die Kosten. von Gleichrichtern eines jeden Typs hängen vom zulässigen Stromdurchgang ab. Die Kosten. steigen bei hohen Strömen erheb-lieh. Im Falle der Trockengleichrichter, beispielsweise Selengleich,richter, hängt die maximal tragbare Wechselspannung vom Material ab und ist vom zulässigen Stromdurchgang unabhängig. Bei handelsüblichen Selengleichrich.tern beträgt die tragbare Spannung beispielsweise 26 V pro- Platte, unabhängig vom zulässigen Stromdurchgang durch die einzelne Platte. Es wurde gefunden, daß der Hauptschweißkreis nach der Erfindung mit einer Leerlaufspannung von etwa 50 V betrieben werden kann. Das bedeutet, daß Säulen mit nur je zwei Platten in der Gleichrichtereinheit des Hauptsch.weißkreises verwendet werden können.The circle described above creates a stable welding arc and gives good welding results. For all practical purposes is its stability the same as when both rectifier circuits, the same open circuit voltage as those of the circle with the higher tension. This welding device has many advantages over common DC welding equipment including the Advantage of lower manufacturing costs. The costs. of rectifiers of each Type depend on the permissible current passage. The costs. increase at high currents uplifted. In the case of dry rectifiers, for example selenium equilibrium, rectifier, the maximum acceptable AC voltage depends on the material and is the permissible Electricity continuity independent. In the case of commercially available selenium rectifiers, the Portable voltage, for example, 26 V per plate, regardless of the permissible current passage through the single plate. It has been found that the main welding circuit after the Invention can be operated with an open circuit voltage of about 50 V. That means, that columns with only two plates each in the rectifier unit of the main welding circuit can be used.

Erfindungsgemäß ist der Stromkreis mit der höheren Spannung der Aufrechterhaltungskreis, der einen sehr geringen Stromdurchgang besitzt. Obwohl in diesem Kreis eine Säule aus drei oder, vier Platten erforderlich ist, sind seine Kasten sehr gering, da, der zulässige Strormd:urchgang durch seine Platten. niedrig sein kann.According to the invention, the circuit with the higher voltage is the maintenance circuit, which has a very low current passage. Although there is a pillar in this circle of three or four plates is required, its boxes are very small, since, the permissible current flow through its plates. can be low.

Ein weiterer Vorteil hinsichtlich der Herstellungs-und Betriebskosten einer erfindungsgemäßen Schweißmaschine entsteht dadurch, daß ein. erforderliches zusätzliches Phasenschieben, zusätzlich zu dem ohnehin im Haupt- und Hilfskreis vorhandenen, durch einen induktiven Widerstand in einem der Kreise erfolgen kann. Dieses geschieht gewöhnlich im Kreis mit geringem Strom, um Ausrüstungskosten einzusparen. Zusätzlich zum Phas,enschieben beider Kreise in entgegengesetzte Richtungen wie im vorangehenden Beispiel kann. der Leistungsfaktor in die Nähe von Eins gebracht werden.Another advantage in terms of manufacturing and operating costs a welding machine according to the invention is created in that a. required additional phase shifting, in addition to that already in the main and auxiliary circuit existing, can be done by an inductive resistor in one of the circles. This is usually done in a low-power circuit to save equipment costs. In addition to phasing, both circles slide in opposite directions like in the previous example can. brought the power factor close to unity will.

Ein anderer Vorteil des oben beschriebenen Stromkreis,es liegt darin, daß er einen stabilen Gleich.stromschweißlichtbogen aus einem Einphasenwechselstrom aus dem üblichen Einphasennetz erzeugen kann., das normalerweise in jeder Wohnung, auf dem Lande oder in jeder Werkstatt vorhanden ist. Der Primärstrom übersteigt dabei nicht die Leistungsfähigkeit der normalen Haushalts- oder Werkstattstromleitungen. Ein Schweißgerät verbraucht beispielsweise primär etwa 30 A Einphasenwechselstrom. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist bei dem jeweiligen Schweißstrom der Primärstromverbrauch im Schweißtransformator nur ein Minimum. Das wird dadurch bewirkt, daß der Hauptschweißstromkreis nur auf die relativ niedrige Leerlaufspannung von etwa 50 V ausgelegt ist und daher das Transformation.sverhältnis des Schweißtransformators relativ groß sein kann. Je größer dieses Verhältnis., desto geringer ist der Primärstrom, der für einen gegebenen: Schweißstrom erforderlich ist. Der Aufrechterhaltungsstromkreis besitzt dagegen die höhere Leerla,u.fspannung von etwa, 80 V bei entsprechend kleinerem Transformationsverhältnis. In ihm fließt jedoch nur ein sehr kleiner Strom, der den gesamten Primärstrom nur wenig erhöht. Mit einer Schweißmaschine nach der Erfindung kann aus einem 30-A-Primärstrom eines 115-V-Einphasennetzes ein Schweißstrom von etwa 50 A erzeugt werden, wenn ein Niederstrom-Aufrechterhaltungskreis mit einer Leerlaufspannung- von etwa 80 V verwendet wird. Ähnlich, kann ohne Überschreitung der üblichen 30-A-Grenze ein Schweißlichtbogen von etwa 100A erzeugt werden, wenn die Maschine an ein 230-V-1\Tetz angeschlossen ist.Another advantage of the circuit described above is that it can produce a stable DC welding arc from a single-phase alternating current from the usual single-phase network, which is normally available in every home, in the country or in every workshop. The primary current does not exceed the capacity of normal household or workshop power lines. For example, a welding machine primarily consumes around 30 A single-phase alternating current. In the device according to the invention, the primary current consumption in the welding transformer is only a minimum for the respective welding current. This is caused by the fact that the main welding circuit is only designed for the relatively low open circuit voltage of about 50 V and therefore the transformation ratio of the welding transformer can be relatively large. The larger this ratio, the lower the primary current required for a given welding current. The maintenance circuit, on the other hand, has the higher no-load and voltage of around 80 V with a correspondingly smaller transformation ratio. However, only a very small current flows in it, which increases the total primary current only slightly. With a welding machine according to the invention, a welding current of about 50 A can be generated from a 30 A primary current of a 115 V single-phase network if a low-current maintenance circuit with an open circuit voltage of about 80 V is used. Similarly, a welding arc of around 100 A can be generated without exceeding the usual 30 A limit if the machine is connected to a 230 V mains supply.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die verringerten Erwärmungsschwierigkeiten und die damit verbundenen, verringerten Leistungsverluste im Vergleich zu üblichen Gleichrichterschweißmaschinen. Die Hitze entsteht, und die Leistung geht verloren beim Schweißstromdurchgang durch die Gleichrichterelemente. Der Leistungsverlust durch Erwärmung wird' durch Verringerung der Anzahl der Gleichrichterplatten pro, Säule im Hauptschweißstromkreis auf' ein Minimum reduziert. Beim Durchtritt des geringen Aufrechterhaltungsstromes durch seine Gleichrichterelemente wird nur wenig Wärme! erzeugt. Zusätzlich zur Einsparung von Verlustleistung infolge Erwärmung entsteht eine weitere Leistungs- und Kostenersparnis dadurch, daß bei geringeren Stromwärmeverlusten die Leistungsaufnahme eines Bläsers od. dgl. zur Kühlung proportional abnimmt.Another advantage of the device according to the invention are the reduced Heating difficulties and the associated reduced power losses compared to common rectifier welding machines. The heat arises, and the power is lost when the welding current passes through the rectifier elements. The loss of power due to heating is increased by reducing the number of rectifier plates per "column in the main welding circuit" reduced to a minimum. When passing through the low maintenance current through its rectifier elements is only little warmth! generated. In addition to saving power loss due to heating there is a further performance and cost savings in that with lower Current heat losses, the power consumption of a fan or the like proportional to the cooling decreases.

Offensichtlich sind unter Beibehaltung der Merkmale der Erfindung viele Variationen und Änderungen möglich. Einen solchen abgeänderten Stromkreis zeigt die schematische Darstellung von Fig.4. In dieser Vorrichtung werden an Stelle des einen Transfo,rmators mit zwei Sekundärwicklungen nach Fig. 1 zwei Transformatoren verwendet. Der Phasenschieber für den Aufrechterhaltungskreis befindet sich besser im Primär- als im Sekundärkreis. Die Gleichrichterschaltungen ergeben, Einphasen-Zweiweggleichrichter wie bei den im. Stromkreis von Fig. 1 dargestellten Graetz-Gleichrichtern. Nach Fig. 4 besteht der Hauptsch.weißstromkreis aus dem Hauptschweißtransformator 41 mit einer Primär- 42 und einer Sekundärwicklung 43. Die, Gleichrichter 44 sind mit je, einem Ende der Sekundärwicklung 43 und mit dem Werkstück 46 verbunden. Eine Leitung von der Mittelanzapfung der Sekundärspule 43 vervollständigt dien Stromkreis über einen Stromeinsteller, beispielsweise eine veränderliche Induktivität 47, zur Schweißelektrode 48, die vom Elektrodenhalter 49 gehalten wird. Dieser Zweiweggleichrichterkreis stellt den Ha,uptschweißkreis dar und ist für eine relativ niedrige Spannung des offenen Stromkreises ausgelegt. Der Aufrechterhaltungsstromkreis wird vom Aufrechterhaltungstransformator 51 mit einer Primärwicklung 52 und einer Sekundärwicklung 53 gespeist. Eine ähnliche Gleichrichterschaltung mit Gleichrichterele,menten 54 liegt parallel zum Hauptschweißkreis über dem Sch.weißlichtbogenspalt, der zwischen der Schweißelektrode 48 und dem Werkstück 46 besteht. Ein. Kondensator 56 im Primärkreis des Auf -rechterhaltungstransfo-rmators51 verschiebt die Phase des Ausgangs des Aufrechterhaltungs-Gleichrichterkreises, so, daß die Spannungsschwankungen des Aufrechterhaltungskreises tatsächlich um 90° versetzt gegenüber den entsprechenden Spannungsschwankungen des Hauptschweißstro-mkreises liegen. Ein Widerstand 57 begrenzt den Strom im Aufrechterhaltungsstromkreis. Man erkennt, daß diese in vieler Hinsicht gegenüber der vorigen veränderten Schaltung alle Vorzüge und Vorteile beibehält, die für die Ausführungsform der Erfindung nach Fig.1 herausgestellt worden sind.Obviously, while retaining the features of the invention many variations and changes possible. Such a modified circuit shows the schematic representation of FIG. In this device will be in place of the one transformer with two secondary windings according to FIG. 1, two transformers used. The phase shifter for the keep circuit is better located in the primary as in the secondary circuit. The rectifier circuits result in single-phase full-wave rectifiers as with the im. Circuit of Fig. 1 shown Graetz rectifiers. To 4, the main welding circuit consists of the main welding transformer 41 with a primary 42 and a secondary winding 43. The rectifier 44 are with each, one end of the secondary winding 43 and connected to the workpiece 46. One Lead from the center tap of the secondary coil 43 completes the circuit Via a current adjuster, for example a variable inductance 47, for Welding electrode 48 held by the electrode holder 49. This full wave rectifier circuit represents the main welding circle and is for a relatively low voltage of the open circuit. The maintenance circuit is made up of the maintenance transformer 51 fed with a primary winding 52 and a secondary winding 53. A similar Rectifier circuit with rectifier elements 54 is parallel to the main welding circuit above the welding arc gap between the welding electrode 48 and the workpiece 46 exists. A. Capacitor 56 in the primary circuit of the maintenance transformer 51 shifts the phase of the output of the maintenance rectifier circuit so, that the voltage fluctuations of the maintenance circuit actually offset by 90 ° compared to the corresponding voltage fluctuations in the main welding current circuit lie. A resistor 57 limits the current in the maintenance circuit. Man realizes this in many ways compared to the previous one Circuit retains all of the benefits and advantages inherent in the embodiment of the invention have been highlighted according to Fig.1.

Offensichtlich kann eine Schweißstromquelle der geschilderten Art für alle: Arten von Gleichstromlchtbogenschweißungen mit Erfolg angewandt werden ohne Rücksicht darauf, ob der Lichtbogen zwischen einer Elektrode und einem Werkstück oder zwischen zwei Elektroden. besteht.Obviously, a welding power source of the type described for all: types of direct current arc welding can be used with success regardless of whether the arc is between an electrode and a workpiece or between two electrodes. consists.

Obwohl nur zwei typische Verkörperungen der Erfindung hier im einzelnen. gezeigt und beschrieben worden, sind, ist es selbstverständlich, daß die, Erfindung nicht auf die -"zeigten speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern daß innerhalb des Rahmens der Erfindung noch andere Ausführungsformen möglich sind.Although only two typical embodiments of the invention are detailed here. shown and described, it is to be understood that the invention is not limited to the specific embodiments shown, but that Other embodiments are possible within the scope of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for direct current arc welding with power supply from a single-phase en-Z AC source via transformer and via rectifiers with a first rectifier circuit, the pulsating one Supplies direct current for the welding arc, and a second rectifier circuit, which supplies less current than the first and a pulsating one for the welding arc Provides direct current, which, based on the pulsating direct current from the first rectifier circuit, out of phase, thereby keeping the arc continuous maintain, characterized in that the first rectifier circuit a relatively low open circuit voltage and the second rectifier circuit one has a relatively high open circuit voltage.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the rectifiers are full-wave rectifiers, those of transformer secondary windings in magnetic circuits fed by the same single-phase alternating current qu ll be aroused.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the Transformer secondary windings share a common primary winding in a manner known per se own. d.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that that the phase difference between the outputs of the relevant rectifier circuits Mainly through a phase shifter capacitor: capacitor in z% vciten, rectifier circuit is effected.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the rectifier circuits in a known manner two @ veg-Graetz rectifier circuits are.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rectifier elements in a manner known per se "i rocl; engl-eiclirichter are.

7. Method for direct current arc cutting with power supply from a single-phase power source via transformer and rectifier, in which a first pulsating G1; Ichstroin is generated by intermediate rectification of a first -, - ii single-phase alternating current and a second pulsating direct current by full-wave rectification of a second, lower single-phase alternating current that is out of phase with the first single-phase alternating current and comes from the same single-phase power source as the first single-phase alternating current Both pulsating direct currents are fed to the welding arc, characterized in that the running voltage of the second pulsating direct current is higher and the current intensity is lower than that of the first pulsating direct current .