DE1081541B - Schalteinrichtung fuer Kondensatorentladungskreise, insbesondere von Schweissmaschinen - Google Patents

Schalteinrichtung fuer Kondensatorentladungskreise, insbesondere von Schweissmaschinen

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DE1081541B
DE1081541B DEF23476A DEF0023476A DE1081541B DE 1081541 B DE1081541 B DE 1081541B DE F23476 A DEF23476 A DE F23476A DE F0023476 A DEF0023476 A DE F0023476A DE 1081541 B DE1081541 B DE 1081541B
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DE
Germany
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switching device
capacitor
ignition
discharge
welding machines
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DEF23476A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Frank Fruengel
Dr-Ing Werner Kluge
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/26Storage discharge welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

  • Schalteinrichtung für Kondensatorentladungskreise, insbesondere von Schweißmaschinen Bei Impulsschweißmaschinen kommt es darauf an, ebenso wie bei allen anderen Kondensatorentladungskreisen einen aufgeladenen Kondensator auf einen Verbraucher, z. B. einen Impulsschweißtransformator, zu einem willkürlichen Zeitpunkt aufzuschalten. Hierzu bedient man sieh normalerweise starker elektromagnetisch betätigter Schütze. Die sonst vielerorts verwendete Ignitronschalttechnik konnte bei großen Kondensator-Impulsschweißmaschinen nicht angewandt werden, da die Sperrspannungen solcher unter dem Namen Ignitron: geschützter Entladungsgefäße einige tausend Volt betragen müssen und bei voller Belastung der Impulstransformatoren leicht Stromstärken ebenfalls von einigen tausend Ampere entstehen. Derartige ignitronschaltröhren werden außerordentlich kostspielig, zumal man bei schwindender Entladung sowohl für den positiven wie für den negativen Stromfluß je ein Ignitron vorzusehen hat und bei längerer Oszillation, über eine positive und negative Periode hinausgehend, überaus komplizierte Steuer- und Zündschaltungen erforderlich werden.. Im Gegensatz zu Geräten, die mit Netzfrequenz arbeiten, stellt sich ja bei einem Kondensatorentladungskreis die Frequenz der Schwingung in Gemäßheit des anliegenden Transformators mit seiner Bürde ein, so daß eventuelle Steuerungs- und Zündorgane mit dieser nicht konstanten Frequenz arbeiten müßten. Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für Kondensatorentladungskreise, insbesondere von Schweißmaschinen, mittels eines Schaltrohres mit zwei Quecksilberelektroden und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung induktiv mittels einer gedämpft oszillierenden Stoßentladung solcher Induktivität erfolgt, die eine für die Stoßionisation von Quecksilberatomen ausreichend hohe Windungs-EMK hat.
  • Eine besonders einfache Ausführungsform. der Erfindung zeigt die Fig. 1. Um die Ausbildung der kostspieligen Schaltröhre zu verbilligen, reichte es aus, an Stelle einer durch eine Elektrode eingeleiteten Zündfunken-Hauptentladung eine hochfrequente Oszillation mittels der Spule 11-12 zu bewirken. Es hat sich hierbei die Richtigkeit folgenden Gedankenganges herausgestellt: Bekanntlich wird bei einem Glühsender bei der Evakuierung von Gefäßen ein Nachleuchten oder Leuchten während der Ausheizzeit und Einwirkungsdauer des hochfrequenzgespeisten Glühsenders beobachtet. Eine solche elektrodenlose Entladung kann nun nach der Erfindung zum Zünden der Hauptentladung benutzt werden. Zu diesem Zwecke muß man eine oszillierende Hilfsentladung durch die Spule 11 senden, die etwa ebenso viel oder mehr Blindleistung während des Zündvorganges hat, wie in der Schwingspule eine Glühsenders aufzutreten pflegt. Glühsender arbeiten nun normalerweise mit Leistungen von etwa 2 kW bei einem etwa 50fachen überhöhten Blindlestungsfaktor, d. h. mit etwa 100 kVA.
  • Gleicht man nun einen Entladungskondensator zusammenwirkend mit einer Induktionsspule, die um die Röhre herumgewickelt ist, so ab, daß das Produkt n=u2 coC als Blindleistung etwa 100 kVA oder mehr beträgt, so erreicht man tatsächlich eine kräftige innere Gasentladung des Rohres und den Durchbruch einer Zündung zwischen 7 und 7. Nun ist es zur Betätigung einer solchen Kondensatorentladung zweckmäßig, gleichzeitig Vorsorge zu treffen, daß sie nicht frühzeitig ausgelöst werden kann. Zu dem Zwecke ist die Schaltung Fig. 2 nützlich. Hierbei wird der für die Oszillation vorgesehene energetische Speicherkondensator 13 über Ladewiderstände 14 von der Hochspannung 8-8 aufgeladen. Erfindungsgemäß hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dieselbe Hochspannung zu verwenden, die auch an den Polen der Schaltröhre liegt. Dadurch kann man eine Schweißung bzw. Kondensatorentladung nur auslösen, wenn an dem Schaltrohr tatsächlich eine Spannung liegt. Die Kondensatorentladung 13 geht nun über 16 und den Schaltkontakt 15 in die Leitung 12 und durch die Spule 11. Man kann hilfsweise das Schaltschütz 17 dabei über einen weiteren Schalter 18, z. B.. einen manuellen Druckkontakt, auslösen, der dabei eine Kondensatorentladung, stammend aus dem Kondensator 19, in die Schützspule 17 gehen läßt, so daß es zu einem spontanen, aber heftigen Berührungsstoß und Kontaktschluß bei 15 kommt. Zweckmäßig lädt man den Kondensator 19 über Ladewiderstände 20 aus einer Stromquelle 21, die z. B. aus einem aufgeladenen größeren Kondensator bestehen kann, wiederum so auf, daß die Zeitkonstante zwischen dem Widerstand 20 und dem- Kondensator 19 identisch ist mit der Zeitkonstante des Kondensators 13 und den Widerständen 14. Dadurch ist verhindert, daß man vorzeitig das Schaltschütz 15 betätigen kann . und den Kondensator 13 ohne ausreichende Ladung in die Schwingspule entleert, was eine unzureichende Ionisation in der Schaltung zur Folge haben müßte mit einem Ausfall der Schweißung. Man kann aber genauso den Schalter 15 durch ein unter den Zeichen Ignitron oder Thyratron geschütztes Entladungsgefäß oder einen sonstigen Schutzschalter ersetzen, wobei bei Verwendung von Ignitrons oder Thyratrons wiederum die kostspieligen Antiparallelschaltungen zu wählen wären, während man bei einem einfachen mechanischen Schalter infolge der geringen Funkenbildung ökonomischer arbeiten kann und den Vorteil hat, daß beide Oszillationsrichtungen zugleich bedient werden.
  • Eine Schwierigkeit bei kleinen Betriebsspannungen des Schaltrohres 3 kann man durch Schaltmaßnahmen gemäß Fig. 3 beheben. Wenn man nämlich nur Span--Ä4ngen zwischen 2 und 3 kV am Schaltrohr 3 anliegen hat, so muß die Kondensatorentladung mit ihrer nachfolgenden Oszillation in der Spule 11 erheblich stärker sein, als wenn am Schaltrohr 3 die Spannung etwa 4 oder gar 5 kV beträgt. Bekanntlich ist die Zündung einer Gasentladung um so leichter, je näher man vor der Zündung bereits an der Durchschlagsspannung liegt. Um nun bei sinkender oder unzureichend kleiner Betriebsspannung trotzdem sichere Zündung mit einer erforderlichen hohen kV A-Zahl in der oszillierenden Entladung 11 zu erreichen, bedient man sich hilfsweise der Marx-Schaltung. Hierbei sind die Kondensatoren 131, 132 und 133 oder eine andere geeignete Anzahl parallel aufgeladen über die Widerstände 141, 142 und 9.43. Sie werden aus derselben Spannung aufgeladen, die an den Klemmen 8-8 des Schaltrohres anliegt. Zur Auslösung der Zündung werden nun drei Kontakte ein und desselben Schützes 151, 152 und 153 gleichzeitig betätigt. Normale elektromagnetische Schütze haben ohnehin im allgemeinen drei bis vier Schaltkontakte und sind daher nützlich für diese Aufgabe zu verwenden. Bei einer Spannung am Rohr von z. B. nur 2 1cV hat man bei einer gezeichneten Dreifachschaltung 6 kV insgesamt an der Spule a.1-12 liegend und damit eine dreifach stärkere treibende Spannung in der Oszillation als ohne diesen Kunstgriff. Es zeigte sich, daß die Schaltung gemäß Fig. 3 bei zwei bis drei in Marx-Schaltung geschalteten Zündkondensatoren im gesamten Spannungsbereich zwischen 1,5 und 6 kV bei Kondensatorgrößen für die Pos. 1 zwischen 50 und 5000 p,F sicher und zuverlässig zu arbeiten vermag.
  • Die Erfindung wurde an dem Beispiel einer Impulsschweißmaschine dargestellt. Zusammefifassend ist zu sagen, daß die Schaltung auch noch bei 5000 Volt anliegender Spannung und etwa 5000 Ampere aperiodischem oder oszillierendem Strom mit einfachen Schaltröhren von einem Inhalt von etwa 0,5 bis 11 zu arbeiten vermag und damit Schaltleistungen in der Größenordnung von 25 MW zu beherrschen vermag, wobei der Aufwand extrem gering ist.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schalteinrichtung für Kondensatorentladungskreise, insbesondere von Schweißmaschinen, mittels eines Schaltrohrs mit zwei Quecksilberelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung induktiv mittels einer gedämpft oszillierenden Stoßentladung solcher Induktivität erfolgt, die eine für die Stoßionisation von Quecksilberatomen ausreichend hohe Windungs-EMK hat.
  2. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung der induktiven Stoßschaltung aus der unmittelbar am Schaltrohr anliegenden Hochspannung erfolgt.
  3. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den. induktiven Zündimpuls aus der am Schaltrohr anliegenden Hochspannung eine Vielzahl von Kondensatoren parallel aufgeladen und in Serie durch die Zündspule entladen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 283188, 291880, 500 382, 532 296, 580 219, 616 017, 625 971, 728 540, 729921.
DEF23476A 1957-07-15 1957-07-15 Schalteinrichtung fuer Kondensatorentladungskreise, insbesondere von Schweissmaschinen Pending DE1081541B (de)

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