DE1079246B

DE1079246B - Schaltanordnung zur Erzeugung von Zuendimpulsen bei der Lichtbogenschweissung

Info

Publication number: DE1079246B
Application number: DES59378A
Authority: DE
Inventors: Jacques Lisser
Original assignee: Willem Smit and Companies Transformatorenfabriek N V
Current assignee: Willem Smit and Companies Transformatorenfabriek N V
Priority date: 1957-08-28
Filing date: 1958-08-09
Publication date: 1960-04-07
Also published as: LU36343A1; NL220192A; FR1210843A; CH359494A; BE570308A; US2891196A; NL101869C

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung zur periodischen Erzeugung von Zündimpulsen bei der Wechselstrom-Lichtbogenschweißung "mit einem zusammengesetzten Zündkreis, der einen am Lichtbogen liegenden Impulskreis mit einem Kondensator für die periodische Erzeugung von Spannungsimpulsen im Zeitpunkt nahe dem Schweißstrom-Nulldurchgang und weiterhin einen Ladekreis mit einer Impedanz, insbesondere mit einer Drosselspule, für das periodische Laden dieses Kondensators enthält.

Bei einer bekannten Schweißvorrichtung dieser Art ist ein als Schalter arbeitendes Gasentladungsrohr in Reihe mit dem Kondensator für die Erzeugung· von Spannungsimpulsen in dem Impuls- oder Entladekreis angeordnet, und sowohl der Kondensator wird periodisch geladen als auch das Gasentladungsrohr periodisch gezündet mit Hilfe eines durch die Lichtbogen-Spannung gespeisten Transformators mit einem ferromagnetischen Kern großer Permeabilität und mit einem verhältnismäßig sehr kleinen Übergangsgebiet zwischen dem ungesätigten und dem gesättigten Zustand. Diese Vorrichtung hat einige Nachteile, z. B. die Anwendung eines Gasentladungsrohres, d. h. eines verletzbaren und abnutzbaren Elementes, und auch die Tatsache ist nachteilig, daß für das Laden des Kond.ensators nur die äußerst kurze Zeitspanne, in welcher der ferromagnetische Kern des Transformators ungesättigt ist, zur Verfügung steht, so daß zur Erreichung einer bestimmten Impulsleistung ein verhältnismäßig großer und teurer Transformator erforderlich ist.

Es sind weiterhin Zündvorrichtungen bekannt, welche Schaltdrosseln mit einem Kern großer Permeabilität und einem kleinen Übergangsgebiet zwischen gesättigtem und ungesättigtem Zustand verwenden, die indessen im Schweißstromkreis· selbst liegen; diese Anordnung ist jedoch gleichfalls mit den obengenannten Nachteilen behaftet.

Die Erfindung hat den Zweck, die Nachteile der bekannten Schweiß vorrichtungen zu beseitigen und eine Vorrichtung zu schaffen, die ohne Röhren arbeitet und nahezu eine Halbwelle der Speisespannung für das Laden des Impulskondensators aufwenden kann, so daß zur Lieferung einer bestimmten Impulsleistung viel kleinere Transformatoren und Drosselspulen ausreichen. Die Erfindung besteht darin, daß nur außerhalb des Schweißstromkreises im Impuls- oder Entladezündkreis eine an sich bekannte Drosselspule mit einem Kern mit. einem verhältnismäßig sehr kleinen Übergangsgebiet zwischen dem ungesättigten und dem gesättigten Zustand bei gleichzeitig großer Permeabilität angeordnet ist, über die der Kondensator periodisch impulsartig über den Lichtbogen entladen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Schaltanordnung derart ausgeführt, Schaltanordnung

zur Erzeugung von Zündimpulsen
bei der Lichtbogenschweißung

Anmelder:

Willem Smit & Co's

Transformatorenfabriek N. V.,

Nijmegen (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Schaefer, Patentanwalt,
Hamburg 1, Lilienstr. 36

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 24. August 1957

Jacques Lisser, Nijmegen (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

daß der Ladekreis und der Impulskreis derart in bezug aufeinander geschaltet werden, daß die Kondensatorspannung während des Ladevorganges des Kondensators dieselbe Polarität wie die Lichtbogenspannung von ihrem Nulldurchgang hat, und daß die Drosselspule des Impulskreises derart bemessen ist, daß sie in jedem Zeitpunkt vor dem Nulldurchgang der Lichtbogenspannung ungesättigt ist und nur durch die infolge des Nulldurchganges auftretende Polaritätsänderung dieser Spannung in den gesättigten Zustand gebracht wird. In diesem Falle wird jedesmal zur Zeit des Nuilldurchganges der Schweiß spannung, d. h. zur Zeit der Löschung des Bogens, die Kondensatorspannung mit der der Schweiß spannung voreilenden Speisespannung in Reihe geschaltet, die im betrachteten Zeitpunkt bereits eine entgegengesetzte Polarität besitzt, so daß die Spannung über den Impulskreis plötzlich wesentlich gesteigert und dadurch die Drosselspule augenblicklich in den gesättigten Zustand gebracht und der Impuls zwischen der Schweißelektrode und dem Werkstück erzeugt wird.

Zur Erläuterung dient die Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäßeSchaltanordnung darstellt. Darin zeigt

Fig. 1 ein Schema einer ersten Ausführungsform,

909 769/465

Fig. 2 Spannungskurven für die Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 sind 1 und 2 die Primärwicklung und die Sekundärwicklung eines Schweißtransformators, 3 und 4 die Wicklungen eines Ladetransformators, 5 und 6 die Schweißelektrode und das Werkstück, 7 eine induktive Impedanz, 8 und 8' Impulskondensatoren, 9 und 9' Drosselspulen mit einem besonderen ferromagnetischen Kern, 10 ein Widerstand und 11 ein Phasenschieber. Die Drosselspulen 9 und 9' haben in an sich bekannter Weise einen f erromagnetischen Kern großer Permeabilität und mit einem sehr kleinen Übergangsgebiet zwischen dem ungesättigten und dem gesättigten Zustand,so daß diese Drosselspulen bei zunehmendem Strom zunächst eine konstante hohe Selbstinduktion besitzen und danach plötzlich gesättigt werden, wodurch die Selbstinduktion auf einen Mindestwert herabgesetzt wird. Diese Drosselspulen arbeiten daher wie Schalter. Der Widerstand 10, der oft bereits in der Drosselspulenwicklung vorhanden ist, dient zum Dämpfen störender Schwingungen.

Wird der Schweißtransformator 1, 2 an das Netz angeschlossen,, so wird während einer halben Periode des Wechselstromes dar Kondensator 8 über die Impedanz 7 geladen. Gleichzeitig fließt ein Magnetisierungsstrom durch die Drosselspule 9, der infolge der hohen Permeabilität sehr klein ist. Nach einer bestimmten Zeit ist die Drosselspule 9 gesättigt, so daß darüber praktisch keine Spannung mehr erzeugt werden kann. Der Kondensator 8' wird dann fast unmittelbar parallel zum Kondensator 8 geschaltet. Der Impuls ■ kreis 8^ 9, 8', der durch die gesättigte Drosselspule 9 geschlossen wird, ist ein Schwingungskreis, in den die im Kondensator 8 gespeicherte Energie mit hoher Frequenz ausschwingen wird. In sehr kurzer Zeit wird die Energie des Kondensators 8 auf den Kondensator 8' des mit der Bogenstrecke gekuppelten Impulskreises übertragen werden. Im Zeitpunkt, in dem die Spannung des Kondensators 8' einen bestimmten Wert erreicht hat, wird auch die Drosselspule 9' gesättigt und wird ein Spannungsimpuls über die Bogenstrecke zwischen der Schweißelektrode und dem Werkstück abgegeben werden. Obwohl die gezeichnete Kaskadenschaltung nicht notwendig ist, hat sie den Vorteil, daß die Drosselspulen kleiner ausgeführt werden können. Die während einer halben Periode der Speisespannung im Kondensator 8 gespeicherte Energie wird in einer sehr viel kleineren Zeit an die Bogenstrecke abgegeben. Diese Zeit ist durch die Eigenfrequenz des Schwingungskreises bestimmt, der aus dem Kondensator 8' der gesättigten Drosselspule 9' und der Bogenstrecke besteht. Je kleiner man nun die Selbstinduktion der Drosselspule 9' machen kann, um so höher wird die Eigenfrequenz und um so kurzer wird die Dauer, aber um so größer wird bei gleicher aufgenommener Leistung der Impulsstrom sein.

Man kann nun die Schaltung durch richtige Wahl der Kondensatoren 8, 8', der Drosselspule 9, 9', der Impedanz 7, des Speisetransformators 3, 4 und des Phasenschiebers 11 derart ausführen, daß gerade im Zeitpunkt, in dem der Schweißstrom Null wird, die Drosselspule 9 gesättigt ist. Es ist klar, daß das Aufrechterhalten der richtigen Einstellung einer solchen Schaltung schwer ist, da das Moment des Nulldurchganges des Schweiß stromes von äußeren. Einflüssen abhängig ist, wie z. B. von der Schweißstromeinstellung und der Lichtbogenspannung, und daß er sich auch während des Schweißvorganges ändern kann, so daß das Risiko besteht, daß der Impuls zu früh oder zu spät erzeugt wird. Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn der Ladekreis und der Impulskreis oder die Impulskreise derart in Bezug aufeinander geschaltet werden, daß die Kondensatorspannung während des Ladevorganges des Kondensators dieselbe Polarität hat, wie die Bogenspannung vor ihrem Nulldurchgang. Außerdem muß die Drosselspule des Impulskreises, der unmittelbar vom Ladelireis geladen wird, derart bemessen sein, daß diese Drosselspule in jedem Zeitpunkt vor dem Nulldurchgang der Bogenspannung ungesättigt ist und nur durch die infolge des Nulldurchganges hervorgerufene Polaritätsänderung dieser Spannung in den gesättigten Zustand gelangt.

Dieses Prinzip, wobei der Nulldurchgang der Schweißspannung zur Hervorrufung des Impulses benutzt wird, geht aus den Kurven nach Fig. 2 hervor. Darin ist 12 die sekundäre Nullastspannung des Schweißtransformators, 13 die Lichtbogenspannung und 14 die Konidensatorspannung. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Spannung 13, die nahezu mit dem Lichtbogenstrom in Phase ist, in bezug auf die Nulllastspannung nacheilt. Während der Speisung des Lichtbogens wird der Kondensator 8 geladen. Im Zeitpunkt, in dem die Lichtbogenspannung den Nullwert passiert und der Lichtbogen gelöscht wird, hat der Kondensator 8 eine Spannung E_c erreicht, während der ferromagnetische Kern der Drosselspule noch nicht gesättigt ist. Augenblicklich nach der Löschung des Bogens kehrt die Polarität der Spannung über die Lichtbogenstrecke, d. h, die Nullastspannung, um, und es wird über die Drosselspule 9 eine Spannung erzeugt, die wesentlich gleich E_c-rE₀=Ei ist- Diese Spannung E₁ reicht völlig aus, um 'die zur Erreichung des Sättigungszustandes erforderliche Flußänderung in der Drosselspule hervorzurufen. Der Kondensator8 entlädt sich daher nahezu im selben Zeitpunkt, in dem die Lichtbogenspanniung sich durch Null bewegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1, Schaltanordnung zur periodischen Erzeugung von Zündimpulsen bei der Wechselstrom-Lichtbogenschweißung mit einem zusammengesetzten Zündkreis, der einen, am Lichtbogen liegenden Impulskreis mit einem Kondensator für die periodische Erzeugung von Spannungsimpulsen im Zeitpunkt nahe dem Schweißstrom-Nulldürchgang und weiterhin einen Ladekreis mit einer Impedanz, insbesondere mit einer Drosselspule, für das periodische Laden dieses Kondensators enthält, dadurch gekennzeichnet, daß nur außerhalb des Schweißstromkreises (2, 5., 6) im Impuls- oder Entladezündkreis eine an sich bekannte Drosselspule (9, 9') mit einem Kern mit einem verhältnismäßig sehr kleinen Übergangsgebiet zwischen dem ungesättigten und dem gesättigten Zustand bei gleichzeitig großer Permeabilität angeordnet ist, über die der Kondensator (8, 8') periodisch impulsartig über den Lichtbogen (5, 5') entladen wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekreis und der Impulskreis derart in Bezug aufeinander geschaltet sind, daß die Kondensator spannung während des Ladevorganges des Kondensators (8., 8') dieselbe Polarität wie die Lichtbogenspannung vor ihrem Nulldurchgang hat, und daß die Drosselspule (9, 9') des Impulskreises derart bemessen ist, daß sie in

jedem Zeitpunkt vor dem Nulldurchgang der Lichtbogenspannung ungesättigt ist und nur durch die infolge des Nulldurchganges auftretende Polaritätsänderung dieser Spannung in den gesättigten Zustand gebracht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 936588, 1 002 097; französische Patentschrift Nr. 1 008972; britische Patentschriften Nr. 729 745, 595 697; USA.-Patentschrift Nr. 2 495 183.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen