DE1231803B - Circuit arrangement for generating pulses from an alternating current source, in particular for welding equipment - Google Patents

Circuit arrangement for generating pulses from an alternating current source, in particular for welding equipment

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DE1231803B
DE1231803B DER28770A DER0028770A DE1231803B DE 1231803 B DE1231803 B DE 1231803B DE R28770 A DER28770 A DE R28770A DE R0028770 A DER0028770 A DE R0028770A DE 1231803 B DE1231803 B DE 1231803B
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voltage
welding
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transformer
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Stuart C Rockafellow
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    • B23K11/248Electric supplies using discharge tubes

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

H 02 j H 02 j

Deutsche KL: 21 d2 - 42/02 German KL: 21 d2 - 42/02

Nummer: 1231 803Number: 1231 803

Aktenzeichen: R 28770 VIII b/21 d2File number: R 28770 VIII b / 21 d2

Anmeldetag: 20. September 1960Filing date: September 20, 1960

Auslegetag: 5. Januar 1967Opened on: January 5, 1967

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung scharfer Energieimpulse mit regelbarem Abstand aus einer Stromquelle mit sich fortlaufend umkehrender Polarität, wobei die Spannung der Impulse eine wesentlich größere Höhe hat als die von der Quelle im Zeitpunkt der Impulsabgabe zugeführte Spannung, insbesondere zur Lieferung kurzer Energieimpulse aus einem Wechselstromnetz an eine Belastung, z. B. einen Schweißtransformator zur Durchführung von Schweißarbeiten.The invention relates to a circuit arrangement for generating sharp energy pulses with controllable Distance from a power source with continuously reversing polarity, where the voltage the pulse has a much greater height than that of the source at the time of the pulse delivery supplied voltage, in particular for the delivery of short energy pulses from an alternating current network to a load, e.g. B. a welding transformer for carrying out welding work.

Obwohl die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung für ein großes Gebiet verschiedener Anwendungszwecke benutzbar ist, ist sie in erster Linie für Zwecke der Widerstandsschweißung entwickelt worden, und die gewerbliche Benutzung liegt vornehmlich auf dem Gebiet der Widerstandsschweißung. Aus diesem Grunde ist die Erfindung speziell am Beispiel der Widerstandsschweißung erläutert, es ist jedoch klar, daß die Wahl der Schaltungen und der Terminologie aus diesem Sachgebiet lediglich zur Erleichterung der Erläuterungen erfolgt sind und keine Beschränkung der Erfindung darstellen. Although the circuit arrangement according to the invention for a wide range of different applications is usable, it is primarily designed for resistance welding purposes and commercial use is primarily in the area of resistance welding. For this reason, the invention is specifically explained using the example of resistance welding, it however, it is clear that the choice of circuitry and terminology in this field is only have been made to facilitate the explanations and do not represent a limitation of the invention.

Da ja die Ersatzschaltung einer ausgeführten Schaltung, in welcher die Erfindung verwirklicht ist, Widerstands-, Induktivitäts- und Kapazitätskomponenten enthalten wird, wird als Belastung in einem gegebenen Zeitpunkt eine solche Komponente gewählt, die das gewünschte Ergebnis bringt.Since the equivalent circuit of an executed circuit in which the invention is implemented, Resistance, inductance and capacitance components are included as a load in one chosen a component that brings the desired result.

Da normalerweise jedoch dort, wo Energie entnommen wird, gewöhnlich ein Widerstand vorhanden ist, wird die Belastung wenigstens teilweise ohmisch sein. Die Belastung bei der Widerstandsschweißung besteht daher gewöhnlich sowohl aus Widerstandsais auch Induktivitätskomponenten. However, since there is usually a resistance where energy is drawn the load will be at least partially ohmic. The load in resistance welding therefore usually consists of both resistive and inductive components.

Es wurde in der Schweißtechnik bereits als nützlich gefunden, eine Vielzahl kurzer Energieimpulse über einen Schweißtransformator zu geben, um die hierdurch erzeugte Schweißhitze innerhalb der Verbindungsstelle der Schweißzone zu konzentrieren. Durch Anwendung kurzer, unterbrochener und mit Abstand gegebener Energieimpulse kann die Hitze der Schweißzone schnell zugeführt werden, ohne daß das umgebende Material übermäßig erhitzt wird. Diese Art der Schweißung wurde früher für verschiedene Zwecke benutzt, wo es erforderlich war, die Hitze nahe auf die Schweißzone zu begrenzen, beispielsweise bei der Aluminiumschweißung und der Schweißung verhältnismäßig dünner Bleche mit Einschluß von Aluminiumblech oder der Schweißung von mit Kunststoff beschichtetem Metall, wie z. B. mit Vinyl beschichteter Stahlbleche.It has already been found useful in welding technology to transmit a large number of short energy pulses to give a welding transformer to the welding heat generated thereby within the joint focus on the welding zone. By using short, interrupted and spaced out Given energy impulses, the heat of the welding zone can be supplied quickly without affecting the surrounding Material is excessively heated. This type of weld used to be used for various purposes used where it was necessary to limit the heat close to the welding zone, for example at the welding of aluminum and the welding of relatively thin sheets with inclusion of Aluminum sheet or the welding of plastic-coated metal, such as. B. with vinyl coated steel sheets.

Schaltungsanordnung zur Impulserzeugung
aus einer Wechselstromquelle, insbesondere für
Schweißeinrichtungen
Circuit arrangement for generating pulses
from an AC power source, especially for
Welding equipment

Anmelder:Applicant:

Robotron Corporation, Detroit, Mich. (V. St. A.)Robotron Corporation, Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. E. Liebau, Patentanwalt,Dr.-Ing. E. Liebau, patent attorney,

Göggingen bei Augsburg, v.-Eichendorff-Str. 10Göggingen near Augsburg, v.-Eichendorff-Str. 10

Als Erfinder benannt:
Stuart C. Rockafellow,
Plymouth, Mich. (V. St. A.)
Named as inventor:
Stuart C. Rockafellow,
Plymouth, Me. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 25. September 1959V. St. v. America September 25, 1959

(842 451),(842 451),

vom 18. April 1960 (22 822) --of April 18, 1960 (22 822) -

Bisher erforderte jedoch die Erzeugung kurzer Impulse dieser Art entweder einen beträchtlichen Aufwand, oder die Impulse entstanden nicht genügend schnell, um die Schweißung mit einer wirtschaftlich annehmbaren Schnelligkeit durchführen zu können. Häufig wurden Schweißgeräte mit Kondensatorentladung benutzt, um eine Schweißart zu verwirklichen, die der obengenannten ziemlich ähnlich ist, jedoch waren diese wegen der erforderlichen Kondensatoraufladung zwischen den Impulsen auf ein verhältnismäßig langsames Arbeitstempo beschränkt.So far, however, the generation of short pulses of this type has required either a substantial one Effort, or the impulses did not arise quickly enough to make the weld with an economical to be able to carry out an acceptable speed. Often there were welding machines with capacitor discharge used to realize a type of welding quite similar to the above, however were these due to the required capacitor charging between the pulses on a relative slow pace of work limited.

Bei früheren experimentellen Arbeiten mit dieser Art der Stromversorgung, insbesondere für Schweißzwecke, wurden die Anstrengungen größtenteils auf die Lieferung der erforderlichen Leistung mit hoher Amperezahl bei gewöhnlicher Netzspannung oder meist bei doppelter Netzspannung gerichtet. Die Zuführung der Leistung an die Primärwicklung des Schweißtransformators erforderte die Verarbeitung dieser Leistung durch Schaltgeräte, jedoch standen wirtschaftlich arbeitende Schalteinrichtungen, wie Stromtorröhren, nicht zur Verfügung und sind auch jetzt noch nicht verfügbar, die die erforderlichen Stromstärken unter diesen Bedingungen verarbeiten und die gewünschte Leistung der Schweißzone in kurzen Perioden von der geforderten Zeitdauer zuführen können. Beispielsweise ist ein »B«-IgnitronIn previous experimental work with this type of power supply, especially for welding purposes, The efforts have largely been focused on delivering the required performance with high levels of efficiency Amperage at normal mains voltage or mostly directed at double the mains voltage. the Feeding the power to the primary winding of the welding transformer required processing this power through switching devices, but economically working switching devices such as Current tubes, not available and even now are not available that provide the necessary Process currents under these conditions and the desired performance of the welding zone in can supply short periods of the required length of time. For example, is a "B" ignitron

609 750/187609 750/187

3 43 4

nicht geeignet für die Benutzung mit über 1200 Am- geführte und durch die Schaltvorrichtung gesteuerte pere Momentanstrom, wobei die zugeführte Netz- Leistung zum größten Teil als Spannung zur Verspitzenspannung 750 Volt beträgt, während bei An- fügung gestellt werden kann, so kann die Amperewendung der vorliegenden Erfindung mit einer Netz- zahl entsprechend verringert werden. Durch dieses Spitzenspannung von 750 Volt ein Strom von meh- 5 Vorgehen wird es möglich, das erforderliche Schalten reren tausend Ampere entnommen werden kann. durch Stromtorschaltungen auszuführen, bei denen Infolgedessen haben - die bisherigen Versuche in übliche Bauteile benutzt werden können, durch die dieser Richtung entweder verhältnismäßig lange die Schaltungen vom Kostenstandpunkt wirtschaftlich Anheizperioden ergeben, wie z. B. in der USA.- tragbar werden. Sodann werden durch Lieferung Patentschrift 2 440 309, oder sie haben zu verhältnis- io dieser Leistung über sehr kurze Zeitperioden viele mäßig langsamem Arbeiten geführt, wie z. B. bei bisher unerreichten und unerwarteten Vorteile als der üblichen Kondensatorentladungsschweißung. Ergebnis der vorliegenden Erfindung erreicht. DasNot suitable for use with over 1200 Am- led and controlled by the switching device pere instantaneous current, with the supplied mains power for the most part as a voltage to the peak voltage 750 volts, while adding can be made, so the ampere reversal can the present invention with a network number can be reduced accordingly. Because of this A peak voltage of 750 volts and a current of more than 5 procedure make it possible to carry out the required switching reren thousand amperes can be drawn. to be carried out by current gate circuits in which As a result - the previous attempts in common components can be used by the this direction either relatively long the circuits economically from a cost standpoint Heating periods result, such as. B. in the USA. Then through delivery Patent Specification 2,440,309, or they have many in proportion to this performance over very short periods of time moderately slow work performed, such. B. with previously unattainable and unexpected advantages than the usual capacitor discharge welding. Result of the present invention achieved. That

Außerdem erfordern die üblichen Schweißschal- heißt, durch die vorliegende Erfindung sind nicht tungen für Kondensatorentladung einen Schalter im nur früher schon angestrebte, jedoch gewerblich bis-Entladekreis des Kondensators, und das Vorhanden- 15 her nicht erreichbare Vorteile auf Grund der Ansein eines solchen Schalters begrenzt die Stromstärke, Wendung kurzer Impulse verwirklicht worden, sondie verarbeitet werden kann. Da derartige Konden- dem auch viele Vorteile erzielt worden, die völlig satoren gewöhnlich nur auf Netzspannung aufgeladen unerwartet waren.In addition, the usual welding scarf- that is, by the present invention are not required For capacitor discharge, a switch in the previously sought, but commercial up-discharge circuit of the capacitor, and the presence of unobtainable advantages due to its being such a switch limits the amperage, turning short impulses has been realized, sondie can be processed. Since such condensate also many advantages have been achieved that completely generators were usually only charged to mains voltage unexpectedly.

werden, begrenzt dieses Schalten des Stromes, das Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindunglimits this switching of the current that the circuit arrangement according to the invention

automatisch durchgeführt werden kann, die Gesamt- 20 liefert demzufolge extrem kurze Energieimpulse incan be carried out automatically, the overall 20 consequently delivers extremely short energy pulses in

energie, welche in einem gegebenen Zeitintervall einer gewünschten Belastung, jedoch im Rahmenenergy, which in a given time interval of a desired load, but within the framework

der Schweißzone zugeführt werden kann. einer wirtschaftlich zu verwirklichenden Schaltein-can be fed to the welding zone. an economically feasible switchgear

Es ist ferner eine Steuerschaltung für antiparallel- richtung. Demgemäß besteht die Schaltungsanordnung geschaltete Entladungsstrecken von Gas- oder Dampf- für den obengenannten Zweck im wesentlichen aus entladungsgefäßen mit Steuerung durch Zündelek- 25 einem ohmschen Widerstand, einem kapazitiven sowie troden, die durch Verbindung mit den Hauptelek- induktiven Energiespeicherelement, die untereinander troden erregt werden, bekanntgeworden, bei der in Reihe geschaltet und mit der Wechselstromquelle unter Verwendung von Sperrventilen ein Vcrzwei- über einen Schalter verbunden sind, der im begungspunkt geschaffen ist, in den außer den Zulei- stimmten Verhältnis zur Polaritätsumkehr der Wechseltungen der Zündelektroden eine dritte-Leitung mün- 3° stromquelle geschlossen und, kurz nachdem der det, über die mit gleichbleibender Richtung die hindurchfließende Strom sein Minimum erreicht hat, Steuerimpulse für beide Zündelektroden dem Ver- geöffnet wird. Die erfindungsgemäße Schaltung ist zweigungspunkt zufließen. Die Gasentladungsstrecken dadurch gekennzeichnet, daß ihre Größen durch sind dabei gegensinnig parallel geschaltet. die FormelIt is also a control circuit for anti-parallel direction. The circuit arrangement accordingly exists switched discharge paths of gas or steam for the above-mentioned purpose essentially off Discharge vessels controlled by ignition electrodes, an ohmic resistor, a capacitive one as well as troden, which are connected to the main inductive energy storage element, among each other electrodes are excited, became known when connected in series and with the alternating current source using shut-off valves, a Vcrwo- are connected via a switch that is at the point of connection is created in the other than the permissible relationship to the polarity reversal of the changes the ignition electrodes a third line min- 3 ° current source closed and, shortly after the det, over which the current flowing through has reached its minimum with constant direction, Control pulses for both ignition electrodes that are opened. The circuit according to the invention is branch point to flow towards. The gas discharge paths are characterized by their sizes are connected in parallel in opposite directions. the formula

Weiterhin wurde eine Schaltungsanordnung zur 35 » y~c Furthermore, a circuit arrangement for 35 » y ~ c

Steuerung der einem Verbraucher aus einer Wechsel- χ = \ 4. e~ T" R \ T
stromquelle zugeführten elektrischen Leistung durch
Control of a consumer from an alternating χ = \ 4. e ~ T " R \ T
electrical power supplied to the power source

periodische Unterbrechung der Leistungszufuhr mit bestimmt sind, worin K eine Konstante von einerperiodic interruption of the power supply are determined with, where K is a constant of one

einstellbarem Verhältnis von Ein- zu Ausschaltzeit Größe zwischen 1 und 2, e die Basis des natürlichenadjustable ratio of on to off time size between 1 and 2, e the base of the natural

unter Verwendung von Transistoren, deren Durch- 40 Logarithmus, R gleich dem ohmschen Gesamtwider-using transistors whose diameter is 40 logarithm, R is equal to the total ohmic resistance

laßstrecken mit dem Verbraucher und der Wechsel- stand der Schaltung einschließlich des WiderstandesLet stretch with the consumer and the change of the circuit including the resistance

stromquelle in Reihe liegen, bekannt. Die bekannte der Speicherelemente und des Schalters, C gleichpower source are in series, known. The known of the memory elements and the switch, C the same

Anordnung soll ein an sich bekanntes Steuerungs- der Gesamtkapazität der Schaltung einschließlichThe arrangement is intended to include a known control system including the total capacitance of the circuit

prinzip bei sehr geringer Spannung der speisenden der Kapazität des kapazitiven Speicherelementes undprinciple at very low voltage of the feeding capacity of the capacitive storage element and

Wechselstromquelle ermöglichen. 45 L gleich der Gesamtinduktivität der Schaltung ein-Enable AC power source. 45 L equal to the total inductance of the circuit

In der Schweißtechnik sind schließlich Schaltungs- schließlich der Induktivität des induktiven Speicheranordnungen bekanntgeworden, die den Stromverlauf elementes ist. Der Wert der Konstanten K kann während der Einschaltdauer des Schweißstromes mit vorteilhafterweise zwischen 1,33 und 1,8 liegen.
Entladungsstrecken steuern. Diese Entladungsstrecken Bei der Anwendung der Schaltungsanordnung wurden zum Teil antiparallel geschaltet und über 50 gemäß der Erfindung zu Schweißzwecken wird ein gittergesteuerte Glühkathodenröhren gezündet. Bei gewöhnlicher Wechselstrom aus einer Starkstromeiner Ausführungsform wird dem Gitterkreis der quelle von z. B. 460 Volt, periodisch einem selbst-Glühkathodenröhren eine in der Phase verschiebbare löschenden Kreis zugeführt, der die Primärwicklung sinusförmige Steuerspannung zugeführt, die in Reihe eines Schweißtransformators enthält, und daß der mit einer negativen Vorspannungsquelle geschaltet 55 selbstlöschende Kreis so ausgebildet ist, daß er einen ist, deren Klemmenspannung im Sinne eines be- Stromdurchgang nur für sehr kurze Zeitperioden stimmten Stromverlaufes regelbar ist. von z. B. einer Millisekunde zuläßt. Durch beträcht-. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, in be- liehe Verstärkung der der Primärwicklung zugeführten stimmten Schaltungsanordnungen mittels ohmscher Spannung z. B. auf das drei- bis fünffache der Speise-Widerstände, kapazitiver und induktiver Elemente, 60 spannung wird die von der Speisequelle zugeführte die mit der Wechselstromquelle über Schalter ver- Spannung an der Primärwicklung des Schweißtransbunden sind, innerhalb bestimmter Zeitintervalle formators in Hochspannungsimpulsen von kurzer eine Strombeeinflussung zu erzielen. Dauer konzentriert. Diese Impulse treten im Sekun-
In welding technology, finally, the inductance of the inductive storage arrangement, which is the element of the current flow, has finally become known. The value of the constant K can advantageously be between 1.33 and 1.8 during the switch-on period of the welding current.
Control discharge routes. When the circuit arrangement was used, these discharge paths were partly connected in anti-parallel and a grid-controlled hot cathode tube was ignited over 50 according to the invention for welding purposes. With ordinary alternating current from a heavy current of one embodiment, the grid circle of the source of e.g. B. 460 volts, periodically a self-hot cathode tube a phase-shiftable quenching circuit fed to the primary winding sinusoidal control voltage which contains in series a welding transformer, and that the connected to a negative bias voltage 55 self-extinguishing circuit is designed so that it is one whose terminal voltage can be regulated in the sense of a certain current flow only for very short periods of time. from Z. B. one millisecond. By considerable-. It has also already been proposed to reinforce the correct circuit arrangements supplied to the primary winding by means of an ohmic voltage, e.g. B. to three to five times the supply resistors, capacitive and inductive elements, 60 voltage is the voltage supplied by the supply source, which are connected to the alternating current source via switches, voltage to the primary winding of the welding, within certain time intervals transformer in high-voltage pulses of short to achieve a current influence. Focused for a long time. These impulses occur every second

Bei der Erfindung vorausgehender Untersuchungen därkreis als entsprechende kurze Impulse von sehrIn the invention of previous investigations därkreis as corresponding short pulses of very

wurde nun davon ausgegangen, daß die Leistung, 65 hoher momentaner Stromstärke von z. B. 50 000it was now assumed that the power, 65 high instantaneous amperage of z. B. 50,000

d. h. im Falle der Schweißung die Hitze ein Produkt bis 100 000 Ampere auf.d. H. in the case of welding the heat up a product up to 100,000 amps.

aus Spannung und Amperezahl ist. Wenn somit die Dieser Vorgang ergibt sodann für das Schweißenis made up of voltage and amperage. If thus the this process then results in the welding

der Primärwicklung des Schweißtransformators zu- eine Unterteilung der einer bestimmten Schweißstellethe primary winding of the welding transformer - a subdivision of a specific welding point

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zugeführten elektrischen Energie in extrem kurze Elektroden nicht überwinden kann, und zumsupplied electrical energy in extremely short electrodes can not overcome, and for

Inkremente, während gleichzeitig die Amperezahl Teil, weilIncrements while at the same time the amperage part because

derselben so weit erhöht wird daß die notwendige b) die effektiv zugeführte Energie etwas kleiner ist; Hitzemenge mnerhalb einer Gesamtschweißpenode als sfe bd üblichem Schweißstrom angewendetthe same is increased so much that the necessary b) the effectively supplied energy is somewhat smaller; Amount of heat applied within a total welding penode as sfe bd usual welding current

von gleicher oder kleinerer Dauer als bisher bekannt 5 wjr(j
zugeführt wird. Die Lieferung einer sehr hohen
of the same or shorter duration than previously known 5 w j r ( j
is fed. The delivery of a very high

Amperezahl in die unterbrochene, d. h. zu schwei- Ein weiterer bisher unerwarteter Vorteil ergibt sichAmperage into the interrupted, d. H. too sweat- Another previously unexpected benefit arises

ßende Zone in extrem kurzen Zeitperioden konzen- durch die im wesentlichen vollständige Ausschaltung triert die Schweißhitze in dieser unterbrochenen Zone der Probleme, die sich gewöhnlich aus der Reaktanzso stark, daß das unmittelbar an die Zone angren- io wirkung im Greifer der Schweißmaschine ergeben, zende Gebiet sehr schnell auf Schweißtemperatur Bei Anwendung einer 240-Volt-60-Hz-Netzspannung erhitzt wird, ohne in den meisten Fällen das um- an der Primärwicklung des Schweißtransformators gebende Metall wesentlich zu erhitzen. war es bisher erforderlich, den Ausgang der Sekun-ßende zone in extremely short periods of time concentrated through the essentially complete deactivation the heat of welding triggers in this discontinuous zone the problems that usually arise from reactance strong that this results in the immediate adjoining effect in the gripper of the welding machine, area very quickly to welding temperature when using a 240 volt 60 Hz mains voltage is heated without in most cases the um- at the primary winding of the welding transformer giving metal to heat significantly. it was previously necessary to

Unter den bisher unerreichten Vorteilen ist in därwicklung des Schweißtransformators im Verhältnis erster Linie von Bedeutung die sehr wesentliche 15 zur Stärke, Lage und Länge der Leitungen zwischen Verminderung der Energiemenge für eine bestimmte der Sekundärwicklung des Schweißtransformators Schweißung und die dadurch bedingte Belastungs- und den Schweißelektroden sehr sorgfältig zu berechverringerung an der Starkstromnetzleitung, um eine nen, insbesondere wenn diese Leitungen die Greifer gegebene Schweißarbeit auszuführen. Dies ist das einer Schweißmaschine bilden. Da die Reaktanz-Ergebnis der extrem hohen Konzentration der 20 wirkung eine geometrische Funktion der Länge des Schweißhitze genau an der Schweißstelle, die wieder- Greifers ist, wurde festgestellt, daß bei Zuführung um eine Zufuhr von Energie, d. h. Hitze zur Schweiß- einer ausreichenden Spannung an eine Schweißstelle mit extrem hoher Geschwindigkeit gegenüber maschine mit einem 30 cm langen Greifer durch der Geschwindigkeit ergibt, mit der sich diese Hitze Vergrößerung des Greifers auf 45 cm ohne eniüber das angrenzende, die Schweißzone umgebende 25 sprechende Änderung des Transformatorausganges Material ausbreitet. Damit wird ein viel größerer bei üblichen Schweißarten gern und häufig die Span-Teil der entwickelten Hitze während eines Arbeits- nung zwischen den Elektroden in einem solchen ganges verschweißt, und es wird infolgedessen ein Falle so stark absinkt, daß eine brauchbare Schweiviel größerer Teil der in dem Arbeitsgang ausge- ßung unmöglich wird. Bei der Apparatur nach der nutzten Energie zur Temperaturerhöhung des Werk- 30 vorliegenden Erfindung sind jedoch, obwohl die Stückes auf die Schmelztemperatur wirksam und gleiche Induktivität im Greifer der Schweißmaschine somit ein viel höherer Wirkungsgrad beim Schweiß- auftritt, die anderen elektrischen Eigenschaften des Vorgang erzielt. Gerätes derart, daß sie sich selbst kompensierenAmong the previously unattainable advantages is in the welding transformer's winding in proportion First and foremost, the very essential 15 to the strength, location and length of the lines between Reduction in the amount of energy for a given one of the secondary winding of the welding transformer The welding and the resulting load and welding electrodes must be calculated very carefully on the power line to a nen, especially if these lines the gripper to carry out the given welding work. This is that of a welding machine make up. Because the reactance result the extremely high concentration of the 20 effect is a geometric function of the length of the Welding heat exactly at the welding point, which is again the gripper, was found to be when feeding a supply of energy, d. H. Heat to weld - sufficient tension to a weld at extremely high speed compared to a machine with a 30 cm long gripper the speed with which this heat increases the gripper to 45 cm without any excess the adjacent, the welding zone surrounding 25 speaking change of the transformer output Spreading material. This means that the chip part will be much larger in common types of welding and often the heat developed during a work between the electrodes in such a ganges are welded, and as a result a trap will sink so much that a usable amount of welding will be achieved larger part of which is impossible to discharge in the operation. In the case of the apparatus according to the used energy to raise the temperature of the work- 30 present invention are, however, although the Piece effective on the melting temperature and the same inductance in the gripper of the welding machine thus a much higher efficiency when welding occurs, the other electrical properties of the Process achieved. Device in such a way that they compensate for themselves

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung und eine Veränderung der Greiferinduktivität durch besteht in einer Verringerung der Größe des erfor- 35 Längenänderung des Greifers oder durch Einsetzen derlichen Schweißtransformators. Wenn beispielsweise anderer Werkstücke in den Greifer oder aus anderen für eine bestimmte Aluminiumschweißung bei Spei- Ursachen keine merkbare Auswirkung auf die Stärke sung aus einem gewöhnlichen Wechselstromnetz mit des Schweißstromes zwischen den Schweißelektro-Impulsen von 60 Hz und 240 Volt bisher ein 200-KVA- den hat.Another advantage of the present invention and a change in the gripper inductance by consists in reducing the size of the required change in length of the gripper or by inserting it similar welding transformer. If, for example, other workpieces are in the gripper or from another for a certain aluminum weld with storage causes no noticeable effect on the strength Solution from an ordinary alternating current network with the welding current between the welding electrical impulses of 60 Hz and 240 volts so far has a 200 KVA.

Transformator erforderlich war, so kann die gleiche 40 Eine weitere völlig unerwartete Eigenschaft der Er-Schweißarbeit nach der Erfindung bei Speisung aus findung besteht darin, daß lediglich eine Widerstandsbedem gleichen Netz mittels eines Transformators lastungan der Starkstromleitungzur Wirkung kommtin durchgeführt werden, der bei üblicher Betriebsweise gleicher Weise, wie wenn eine Gleichspannung an z. B. aus einem 60-Hz-Wechselstromnetz als 20 KVA- die Leitungen zu den Schweißelektroden angelegt Transformator anzusehen wäre. Diese Verringerung 45 würde. Es wird somit die erhebliche Phasenverschieder Größe des Schweißtransformators ergibt eine bung üblicher Schweißgeräte vermieden, und es ist wesentliche Kostensenkung der Schweißapparatur, keine Korrektur des Leistungsfaktors erforderlich, die für einen gegebenen Zweck erforderlich ist. Dies Weiterhin wurde gefunden, daß auf Grund derTransformer was required, so the same may be 40 Another completely unexpected property of the He-welding work according to the invention when feeding from the invention is that only one resistance is required same network by means of a transformer load on the power line comes into effect be carried out in the same way in normal operation as when a DC voltage is applied z. B. from a 60 Hz AC network as 20 KVA- the lines to the welding electrodes are applied Transformer would be to look at. This reduction would 45. It thus becomes the significant phase shift Size of the welding transformer results in an exercise of conventional welding equipment avoided, and it is significant cost reduction of the welding equipment, no correction of the power factor required, which is necessary for a given purpose. This has further been found that due to the

ergibt weiterhin eine Vereinfachung der Handhabung durch das Schweißverfahren mit der Schaltungsder Apparatur, insbesondere, wenn ein derartiger 50 anordnung nach der Erfindung hervorgerufenen Transformator in einer Handschweißapparatur ver- metallurgischen Wirkung eine viel feinere Kornwendet wird. struktur erzielt wird, als dies bisher für möglichfurthermore results in a simplification of the handling by the welding process with the circuit of the Apparatus, especially if such an arrangement according to the invention is produced Transformer in a hand welding apparatus metallurgical effect turns a much finer grain will. structure is achieved than was previously possible

Ein weiterer bisher unerreichter Vorteil dieser gehalten wurde. Es wurde vor vielen Jahren bereits Schweißart besteht darin, daß es möglich ist, eine erkannt, daß eine Schweißzone mit feiner Komwirkungsvolle Schweißung mit nur verhältnismäßig 55 struktur höchst erwünscht ist. Es ist von früheren leichtem Druck auf die Schweißelektroden durch- gewöhnlichen Schweißungen her bekannt, daß die zuführen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß etwas verlängerte Hitzeeinwirkung ein schnelles Gröder Elektrodendruck in erster Linie erforderlich ist, ßerwerden der Kornstruktur des die Schweißzone um das Wegdrücken der Elektroden durch die ab- unmittelbar umgebenden Metalls zur Folge hat, und stoßenden elektrischen Kräfte zu verhindern, die 60 dies verursacht ein Sprödewerden dieses Gebietes, durch die Anwendung des Schweißstromes entstehen. so daß dieses oft bricht, selbst wenn die Schweißstelle Bei der Apparatur nach der Erfindung entstehen selbst verbunden bleibt. Obwohl dieser Umstand seit jedoch keine Abstoßkräfte derartiger Größe in den langem erkannt war, wurde bisher kein Weg gefunden, Elektroden wie in üblicherweise gespeisten Schweiß- um diese anerkannt wünschenswerte Kornstruktur geräten, und zwar zum Teil aus dem Grunde, weil 65 zu erreichen. Ausgeführte Versuche haben gezeigt,Another previously unmatched benefit of this was held. It was many years ago The type of welding consists in the fact that it is possible to recognize a welding zone with a fine grain Welding with only a relatively large structure is highly desirable. It's from earlier light pressure on the welding electrodes by ordinary welds known that the respectively. This results from the fact that somewhat prolonged exposure to heat is a rapid Gröder Electrode pressure is primarily required to determine the grain structure of the weld zone to push away the electrodes by the immediately surrounding metal, and to prevent jolting electrical forces that cause the area to become brittle, caused by the application of the welding current. so that this often breaks even if the weld In the case of the apparatus according to the invention, self-connected remains. Although this has been the case since but no repulsive forces of this magnitude had been recognized for a long time, no way has been found so far Electrodes as in commonly fed welding around this recognized desirable grain structure devices, partly for the reason that 65 can be reached. Tests carried out have shown

daß bei den nach der Erfindung hergestellten Schwei-that in the welds produced according to the invention

a) die Leistung in so kurzen Zeitperioden zugeführt ßungen die Kornstruktur fein bleibt und daß infolgewird, daß sie die mechanische Trägheit der dessen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahrena) the power is supplied in such short periods of time, the grain structure remains fine and as a result, that they have the mechanical inertia of the process according to the invention

ausgeführten Schweißungen von wesentlich größerer Festigkeit und viel geringerer Sprödigkeit sind, als dies bisher als unvermeidbar hingenommen wurde. Unter Umständen, bei denen wegen der Art des verwendeten Metalls oder aus anderen Gründen die Korngröße kein ernsthaftes Problem darstellt, ist die mit der erfmdungsgemäßen Schaltungsanordnung erzielte Schweißung noch von wenigstens gleicher Festigkeit wie bei bisherigen Verfahren, und in vielen Fällen zeigt die Schweißung eine verbesserte Festigkeit gegenüber Schweißungen nach bisherigen Verfahren.executed welds are of much greater strength and much less brittleness than this has so far been accepted as inevitable. In circumstances where, due to the nature of the used metal or for other reasons the grain size is not a serious problem, is the The weld achieved with the circuit arrangement according to the invention is still at least the same Strength as in previous processes, and in many cases the weld shows an improved one Resistance to welds using previous methods.

Weiterhin bestehen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für mit Abstand erzeugte Energieimpulse außer dem Schweißgebiet, bei denen das Verfahren und die Schaltungen nach der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. Beispielsweise wurde die Anwendung derartiger Impulse bei der Induktionserhitzung bereits als wünschenswert erkannt, um den Wirkungsgrad der Induktionsschaltung zu erhöhen und den Gesamtverbrauch der für einen bestimmten Zweck erforderlichen elektrischen Leistung zu verringern.Furthermore, there are numerous possible uses for energy pulses generated at a distance except for the welding area where the method and circuits of the present invention are applicable. For example, the use of such pulses in induction heating has already been established recognized as desirable to increase the efficiency of the induction circuit and the overall consumption to reduce the electrical power required for a specific purpose.

Durch die Schaltungsanordnung gemä ß der Erfindung sollen daher folgende Aufgabenstellungen und Gedanken aufgezeigt bzw. gelöst werden:The circuit arrangement according to the invention is therefore intended to provide the following tasks and ideas can be shown or solved:

1. Die Schaffung eines Verfahrens zur Verwendung in Verbindung mit gewöhnlichen Wechselstromspeisequellen zur Erzeugung sehr kurzer Impulse, die eine Spannung gleich der mehrfachen maximalen Speisespannung besitzen.1. To provide a method for use in conjunction with conventional AC power sources to generate very short pulses with a voltage equal to several times the maximum Have supply voltage.

2. Die Schaffung eines Verfahrens zur Energieent-• nähme aus einer gewöhnlichen Wechselstromquelle, wobei die Energie gespeichert und in kurzen Stoßen hoher Spitzenleistung auf eine Belastung geliefert wird unter Verwendung üblicher Schalteinrichtungen zur Steuerung der Energie.2. The creation of a process for energy extraction • would be taken from an ordinary alternating current source, the energy being stored and delivered in short bursts of high peak power Load is delivered using conventional switching devices to control the Energy.

3. Die Schaffung eines Verfahrens zur Lieferung von Impulsen aus einer gewöhnlichen Wechselstromquelle in so niedriger Amperezahl, daß der entstehende Strom durch technisch verfügbare Schalteinrichtungen, z. B. Stromtorröhren, verarbeitet werden kann, jedoch mit solcher Spannung, daß eine große Energiemenge in sehr kurzen Zeitperioden von z. B. 1 bis 2 ms an eine gewünschte Belastung geliefert werden kann.3. The creation of a method of delivering pulses from a common AC power source in such a low amperage that the current produced by technically available Switching devices, e.g. B. Stromtorröhren, can be processed, but with such Voltage that a large amount of energy in very short periods of time, e.g. B. 1 to 2 ms a desired load can be delivered.

4. Die Schaffung eines Schweißverfahrens, das die Herstellung von Schweißungen gleich großer oder besserer Festigkeit als bei bisher bekannten Schweißungen ermöglicht.4. The creation of a welding process that makes the production of welds equally great or better strength than with previously known welds.

5. Die Schaffung eines Verfahrens zur Impulserzeugung für elektrische Schweißzwecke, welches gleich gut für Einphasen- und Mehrphasenbetrieb geeignet ist.5. The creation of a method for generating pulses for electrical welding purposes, which is equally suitable for single-phase and multi-phase operation.

6. Die Schaffung eines Verfahrens zur Impulserzeugung, insbesondere für elektrische Schweißzwecke, bei dem Reaktanzänderungen in der Sekundärwicklung des Schweißtransformators sich automatisch kompensieren, so daß hierdurch bisher bekannte Stromkompensationseinrichtungen überflüssig werden.6. The creation of a method for generating pulses, especially for electrical welding purposes, in the reactance changes in the secondary winding of the welding transformer automatically compensate, so that this previously known current compensation devices become superfluous.

7. Die Schaffung eines Verfahrens zur Erzeugung von Impulsen, bei dem sowohl gespeicherte Energie in einem Kondensator als auch gespeicherte Energie in einer Induktivität benutzt wird, die beide in Serie wirken und eine wesentlich höhere Spannung als die Spannung auf der angeschlossenen Starkstromnetzleitung ergeben, wodurch ein Energiestoß von hoher Spitzenleistung entsteht, der an eine Widerstandsbelastung geliefert werden kann.7. The creation of a method of generating pulses in which both stored Energy used in a capacitor as well as stored energy in an inductor which both act in series and have a much higher voltage than the voltage of the connected power line, creating a burst of energy of high peak power arises that can be delivered to a resistance load.

8. Die Schaffung eines Widerstandsschweißverfahrens, das sowohl für Eisen- als auch für Nichteisenmetalle wirksam ist, wobei letztere insbesondere Aluminium, Magnesium und Kupferlegierungen einschließen.8. The creation of a resistance welding process suitable for both ferrous and non-ferrous metals is effective, the latter in particular aluminum, magnesium and copper alloys lock in.

ίο 9. Die Schaffung von Verfahren und Vorrichtungen der vorgenannten Art, bei denen die Impulsbreite mit einem extrem hohen Genauigkeitsgrad geregelt werden kann.ίο 9. The creation of procedures and devices of the aforementioned type, in which the pulse width with an extremely high degree of accuracy can be regulated.

10. Die Schaffung einer Impulserzeugungsschaltung für den vorgenannten Zweck, die von höchster Einfachheit und trotzdem hoher Funktionsfähigkeit, ist. 10. The creation of a pulse generating circuit for the aforesaid purpose, which is paramount Simplicity and still high functionality is.

11. Die Schaffung einer Impulserzeugungsschaltung für den vorgenannten Zweck, bei der die Spannung der gelieferten Impulse in einem Teil derselben wesentlich höher als die durch die Speisequelle gelieferte Maximalspannung ist.11. The creation of a pulse generating circuit for the aforementioned purpose in which the voltage of the impulses supplied in a part thereof are considerably higher than those of the supply source maximum voltage supplied is.

12. Die Schaffung einer energieumformenden Schaltung, die einen geeigneten Schalter und eine Steuerung für den Schalter enthält, die den Schalter, wenn gewünscht, schließt und den Schalter öffnet, wenn der durchfließende Strom12. The creation of an energy converting circuit that has a suitable switch and a Includes control for the switch that closes the switch, if desired, and the Switch opens when the current flowing through it

. im wesentlichen Null wird, und kapazitive und induktive Energiespeichereinrichtungen und einen Widerstand, in dem Energie vernichtet wird, wobei alle Elemente aus einer gewöhnlichen Wechselstromquelle gespeist werden und so angeordnet sind, daß an den Widerstand die Leistung in kurzen Stoßen hoher Spitzenleistung geliefert wird.. becomes essentially zero, and capacitive and inductive energy storage devices and one Resistance in which energy is destroyed, taking all elements out of an ordinary AC power source are fed and are arranged so that the resistor Power is delivered in short bursts of high peak power.

13. Die Schaffung einer Impulserzeugungsschaltung der vorgenannten Art, die ebensogut an einer Mehrphasenquelle wie an einer Einphasenquelle verwendbar ist.13. The creation of a pulse generation circuit of the aforementioned type that works as well on a Multi-phase source as can be used on a single-phase source.

14. Die Schaffung einer Impulserzeugungsschaltung der vorgenannten Art, die genügend schnell arbeitet, daß eine große Zahl von Impulsen während jeder Halbperiode einer gewöhnlichen, entweder einphasigen oder mehrphasigen Wechsel-Stromspeisequelle erzeugt werden kann.14. The creation of a pulse generation circuit of the aforementioned type that is sufficiently fast works so that a large number of pulses during each half cycle of an ordinary, either single-phase or multi-phase AC power source can be generated.

15. Die Schaffung einer Impulserzeugungsschaltung der vorgenannten Art, die wirtschaftlich herzustellen ist und nur eine geringe Wartung erfordert.15. The creation of a pulse generating circuit of the aforementioned type which is economical to manufacture and requires little maintenance.

16. Die Schaffung einer Impulserzeugungsschaltung der vorgenannten Art, die zur Speisung einer großen Anzahl verschiedener Belastungen anwendbar ist, unter Einschluß sowohl ohmischer als auch induktiver Belastungen.16. The creation of a pulse generation circuit of the aforementioned type which is used to power a A large number of different loads can be used, including both ohmic as well as inductive loads.

17. Die Schaffung einer Impulserzeugungsschaltung der vorgenannten Art, die für eine große Anzahl verschiedener Anwendungszwecke unter Einschluß der Widerstandsschweißung anwendbar ist.17. The creation of a pulse generating circuit of the aforesaid type which is suitable for a large number various uses including resistance welding is applicable.

Die Erfindung ist in einigen Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigtThe invention is explained in more detail in some exemplary embodiments with reference to drawings, and although shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltung nach der Erfindung, die zur Verwendung an einer Einphasenspeisequelle geeignet ist,F i g. 1 is a schematic representation of a circuit according to the invention, which is for use on is suitable for a single-phase supply source,

F i g. 2 eine Darstellung eines Strom-Zeit-Diagramms zur Erläuterung des über die Röhren fließenden Stromes zur Aufladung des Kondensators,F i g. 2 shows a representation of a current-time diagram to explain the flow over the tubes Current to charge the capacitor,

wobei dieser Stromfluß an einer vor dem Scheitelwert der Sinusschwingung liegenden Stelle erzeugt wird,this current flow being generated at a point lying before the peak value of the sinusoidal oscillation will,

F i g. 3 a eine Darstellung des Strom-Zeit-Diagramms, das einen Impuls zeigt, der im Scheitelwert der durch die Speisequelle gelieferten Sinusschwingung auftritt,F i g. 3 a is a representation of the current-time diagram, which shows a pulse that in the peak value the sinusoidal oscillation supplied by the supply source occurs,

F i g. 3 b eine Darstellung des Strom-Zeit-Diagramms, in dem der Impuls an einer Stelle hinter dem Scheitelwert der Sinusschwingung auftritt,F i g. 3 b a representation of the current-time diagram, in which the impulse occurs at a point behind the peak value of the sinusoidal oscillation,

F i g. 3 c eine Darstellung des Strom-Zeit-Diagramms, in dem der Impuls vor dem Scheitelwert der Sinusschwingung auftritt,F i g. 3 c a representation of the current-time diagram in which the pulse before the peak value the sinusoidal oscillation occurs,

F i g. 4 eine Darstellung von Oszillogrammen, die die Spannung über der Transformatorprimärwicklung, den Strom in der Transformatorprimärwicklung und die Spannung am Kondensator in einer gegebenen charakteristischen Ausführungsform der Erfindung zeigen,F i g. 4 is an illustration of oscillograms showing the voltage across the transformer primary winding, the current in the transformer primary winding and the voltage across the capacitor in one show given characteristic embodiment of the invention,

F i g. 5 eine Schaltbilddarstellung einer Abwandlung der Erfindung, die für Einphasenstrom anwendbar ist und die Erzielung mehrfacher Ausgangsimpulse während jeder Eingangshalbwelle gestattet,F i g. 5 is a circuit diagram representation of a modification of the invention which can be used for single-phase power is and allows the achievement of multiple output pulses during each input half-wave,

F i g. 6 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, die zur Verwendung an einer im Dreieck geschalteten Mehrphasenspeisequelle geeignet ist,F i g. 6 shows a circuit arrangement according to the invention, which is for use in a triangle switched multi-phase supply source is suitable,

F i g. 7 eine Schaltung nach der Erfindung zum Anschluß an eine im Stern geschaltete Mehrphasenspeisequelle, F i g. 7 shows a circuit according to the invention for connection to a star-connected multiphase supply source,

F i g. 8 eine Diagrammdarstellung der Impulse, die in der Schaltung nach F i g. 6 aus jeder Eingangsphase erzielt werden, wobei die Impulse zeilenweise untereinander zusammen mit den am Ausgang der Schaltung auftretenden Energieimpulsen dargestellt sind,F i g. 8 is a diagram of the pulses generated in the circuit of FIG. 6 can be obtained from each input phase, with the pulses line by line shown together with the energy pulses occurring at the output of the circuit are,

F i g. 9 eine Darstellung der mit der Schaltung nach F i g. 7 aus jeder Phase erzeugten Mehrfachimpulse, wobei die Impulse zeilenweise untereinander zusammen mit den am Ausgang der Schaltung entstehenden Energieimpulsen dargestellt sind,F i g. 9 shows an illustration of the circuit with the circuit according to FIG. 7 multiple pulses generated from each phase, whereby the pulses line by line together with those arising at the output of the circuit Energy pulses are shown,

F i g. 10 einen Teil einer Schaltung zur Abwandlung der Schaltung von F i g. 6, die die Benutzung mehrerer Transformatoren in Normalausführung ermöglicht,F i g. 10 shows part of a circuit for modifying the circuit of FIG. 6 that allow the use of multiple Transformers in normal design enables

F i g. 11 eine Abwandlung zur Erzielung einseitig gerichteter Ausgangsimpulse,F i g. 11 a modification to achieve unidirectional output pulses,

F i g. 12 eine Diagrammdarstellung der Impulse, die sich aus einem Zustand von keiner vorherigen Ladung auf dem Kondensator entwickeln und die Art und Weise ihrer Vergrößerung auf den stationären Zustand zeigen,F i g. Figure 12 is a diagrammatic representation of the pulses resulting from a state of no previous charge develop on the condenser and the way of its enlargement to the steady state demonstrate,

F i g. 13 ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung der Erfindung, welches die anschließend verwendeten Komponenten und Symbole zeigt,F i g. 13 shows an equivalent circuit diagram to explain the invention, which is used subsequently Components and symbols shows

F i g. 14 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild, bei dem alle Werte in einzelnen Elementen vereinigt sind,F i g. 14 a simplified equivalent circuit diagram in which all values are combined in individual elements,

F i g. 15 ein charakteristischer Satz von Kurven, die die Wirkungsweise des Gerätes nach der Erfindung während der Zeit, in der der Schalter leitend ist, und unter Umständen zeigen, unter denen der später erläuterte Faktor »ÜT« gleich 1,5 ist,F i g. 15 is a characteristic set of curves showing the operation of the device according to the invention during the time in which the switch is conductive, and under circumstances show under which the later explained Factor »ÜT« is equal to 1.5,

F i g. 16 ein Ersatzschaltbild eines typischen Transformators mit Belastung, das die in den später angegebenen Gleichungen verwendeten Symbole erläutert, F i g. 16 is an equivalent circuit diagram of a typical transformer with a load similar to that specified in the later specified The symbols used in equations,

F i g. 17 eine ähnliche Abbildung wie in F i g. 16 mit dem Ersatzschaltbild eines typischen Transformators, das die Magnetisierangsinduktivität, den Ersatzwiderstand und die Streuinduktivität zeigt undF i g. 17 shows a similar illustration as in FIG. 16 with the equivalent circuit diagram of a typical transformer, that is the magnetization inductance, the equivalent resistance and the leakage inductance shows and

F i g. 18 ein Ersatzschaltbild für die Schaltung von F i g. 16 mit weiteren Symbolen, die in den angegebenen Gleichungen verwendet sind.F i g. 18 is an equivalent circuit diagram for the circuit of FIG. 16 with further symbols that are in the specified Equations are used.

AllgemeinesGeneral

Die Erfindung besteht allgemein ausgedrückt darin, daß zunächst Leistung von einer Stromquelle mit sich periodisch umkehrender Spannung, wie z. B. von einem üblichen Wechselstromnetz auf Speichereinrichtungen gegeben wird, daß sodann diese Leistung in kurzen Impulsen von so niedriger Amperezahl abgenommen wird, daß sie durch gewöhnliche Schalteinrichtungen verarbeitet werden kann, jedoch mit genügend hoher Spannung, gewöhnlich ein Mehrfaches der Spannung der Starkstromspeisequelle, daß jeder Impuls eine beträchtliche Spitzenleistung liefert. Diese Leistungsimpulse werden dann in gewünschter Weise verwendet. In der Schweißtechnik werden sie in entsprechende Impulse von niedrigerer Spannung und höherer Amperezahl transformiert und der Schweißzone zugeführt. Die Erfindung sieht deshalb die Energiezufuhr zur Schweißzone in sehr kurzen Energieinkrementen von 1 bis 2 ms Dauer vor, wobei diese Energie eine extrem hohe Spitzenleistung aufweist, damit die Temperatur in der Schweißzone mit so hoher Geschwindigkeit ansteigt, daß verhältnismäßig wenig von dieser Energie und der durch sie bedingten Hitze Zeit hat, während dieser Erhitzungsperiode merklich in das die Schweißzone umgebende Material einzudringen. Somit wird die Erhitzung des Metalls vornehmlich auf das Gebiet in unmittelbarer Nähe der Schweißzone beschränkt, das vermutlich keine monomolekulare Schicht, aber sicherlich eine ziemlich ähnliche Schicht darstellt, und die Verschmelzung des Metalls vollzieht sich, bevor nennenswerte Hitze in das Metall hinter der unmittelbaren Schweißzone und darüber hinaus eindringen kann. Dies ergibt eine Anzahl von Vorteilen, unter denen der augenfälligste und unmittelbarste die Verminderung der zur Ausführung einer einwandfreien Schweißung erforderlichen Leistung ist und die Verringerung'der schädlichen Wirkung übermäßiger Erhitzung des Metalls außerhalb der Zone, die an der Verschmelzung der zu verbindenden Teile unmittelbar beteiligt ist.In general terms, the invention consists in initially carrying power from a power source periodically reversing voltage, e.g. B. from a conventional AC network to storage devices is given that then this power is removed in short pulses of such a low amperage becomes that it can be processed by ordinary switching devices, but with sufficient high voltage, usually a multiple of the voltage of the power supply that each Impuls delivers considerable peak power. These power pulses are then in the desired manner used. In welding technology, they are converted into corresponding pulses of lower voltage and higher amperage transformed and fed to the welding zone. The invention therefore sees the Energy supply to the welding zone in very short energy increments of 1 to 2 ms duration, this energy having an extremely high peak power, so the temperature in the welding zone rises at such a rapid rate that relatively little of this energy and the heat caused by it has time to be appreciably in during this heating period penetrate the material surrounding the welding zone. Thus, the heating of the metal becomes predominant limited to the area in the immediate vicinity of the welding zone, which is presumably not a monomolecular one Layer, but certainly represents a fairly similar layer, and the amalgamation of the Metal takes place before significant heat enters the metal behind the immediate weld zone and can also penetrate. This gives a number of advantages, the most obvious of which is and the most immediate is the reduction in the power required to perform a flawless weld and reducing the harmful effects of excessive heating of the metal outside the Zone that is directly involved in the fusion of the parts to be connected.

Schaltungstechnisch sieht die Erfindung zur Durchführung des Verfahrens im allgemeinen eine Schaltung vor, die aus einem üblichen Starkstromnetz betrieben wird und die Spannungsquelle so mit der Belastung verbindet, daß kurze Impulse mit einer Leistung von hohem Momentanwert in der Belastung erzeugt werden. Dies wird dem Grunde nach mit Hilfe eines geeigneten Schalters erreicht, wobei die Bezeichnung Schalter hier im allgemeinsten Sinne gebraucht ist, und einen geeigneten i?-£-C-Kreis. Der R-L-C-Kreis ist ein solcher, in dem alle drei Elemente eine wesentliche Rolle spielen, so daß bei Vernachlässigung eines derselben der Kreis nicht das gewünschte Ergebnis bringt. Eine Ausführungsform dieses Vorschlages führt zu einem Ersatzstromkreis mit einer Reihenschaltung von Widerstand, Induktivität, Kapazität, eines Schalters und der Starkstromquelle. Um die geforderte Impulsleistung in der Belastung zu erreichen, müssen die verschiedenen Schaltungskomponenten in geeigneter Weise gewählt werden, wie dies anschließend im einzelnen erläutert ist, wobei jedoch eine wichtigeIn terms of circuit technology, the invention generally provides a circuit for carrying out the method which is operated from a conventional high-voltage network and connects the voltage source to the load in such a way that short pulses with a power of high instantaneous value are generated in the load. Basically, this is achieved with the help of a suitable switch, the term switch being used here in the most general sense, and a suitable i? - £ -C circuit. The RLC circuit is one in which all three elements play an essential role, so that if one of them is neglected, the circuit does not bring the desired result. One embodiment of this proposal leads to an equivalent circuit with a series connection of resistance, inductance, capacitance, a switch and the power source. In order to achieve the required pulse power in the load, the various circuit components must be selected in a suitable manner, as will be explained in detail below, but with an important one

609 750/187609 750/187

i 231 803i 231 803

11 1211 12

Beziehung durch die Gleichung ausgedrückt arbeiten können, wohingegen die Stromtorröhren zurRelationship expressed by the equation can work, whereas the current tubes can work for

wird: Verarbeitung einer entsprechenden Energiemenge nichtis: processing a corresponding amount of energy not

_^ ]A[£_ in der Lage sind, wenn diese in Form von hoher_ ^ ] A [£ _ are able if this in the form of high

K = 1 + e~ 2 " L Amperezahl auftritt. K = 1 + e ~ 2 " L amperage occurs.

5 Der solchermaßen in der Induktivität auftretende5 The one occurring in this way in the inductance

worin die Größe von .ST zwischen 1 und 2, vorzugsweise Hochspannungsimpuls wird induktiv in einen Impulswhere the size of .ST is between 1 and 2, preferably high voltage pulse is inductive into a pulse

zwischen etwa 1,33 und 1,8 liegt. von hoher Stromstärke und verhältnismäßig niedrigeris between about 1.33 and 1.8. of high amperage and relatively low

Da die Werte von R, L und C in obiger Gleichung Spannung transformiert und daraufhin der Schweiß-Since the values of R, L and C in the above equation transforms voltage and then the welding

die Größen der Elemente im Ersatzschaltbild dar- zone zugeführt.the sizes of the elements in the equivalent circuit diagram are supplied to darzone.

stellen, ergeben sich in der ausgeführten Schaltung im io Durch genügenden Abstand zwischen den Impulsenresult in the circuit shown in the io by sufficient spacing between the pulses

allgemeinen andere Werte, die jedoch durch Um- kann die Betriebsfrequenz des zur Verarbeitung be-generally other values, which can, however, be influenced by the operating frequency of the

formung der Ersatzschaltung in die ausgeführte Schal- nutzten Gerätes in annehmbaren Grenzen gehaltenFormation of the equivalent circuit in the executed circuit used device kept within acceptable limits

tung ermittelt werden können. werden. Tatsächlich wird es, soweit der Schweißtrans-can be determined. will. In fact, as far as the sweat trans-

Der Fachmann wird erkennen, daß sich eine be- formator betroffen ist, möglich, einen viel kleineren trächtliche Zahl ausführbarer Schaltungen aus der 15 Transformator zu benutzen als es bei bisherigen Annachfolgend erläuterten vereinfachten Ersatzschaltung Ordnungen erforderlich war, wie an anderer Stelle ausableiten läßt, mit denen der Zweck der vorliegenden führlicher angegeben ist.
Erfindung erreicht werden kann. Auf Grund dieser Zuführung einer großen Strom-
The person skilled in the art will recognize that a formator is concerned, possible to use a much smaller substantial number of executable circuits from the transformer than was required in the case of the simplified equivalent circuit arrangements explained below, as can be deduced elsewhere, with which the purpose of the present is stated in more detail.
Invention can be achieved. Due to this supply of a large electricity

Eine Ausführungsform eines Gerätes nach der stärke von z. B. 50 000 Ampere zur Schweißzone wird Erfindung sieht eine Schaltung vor, in der eine Seite 20 durch diese plötzliche und scharfe Stromkonzeneines Kondensators mit einer der Hauptelektroden von tration, wenn auch nur für eine kurze Zeitperiode, in zwei umgekehrt zusammengeschalteten, gasgefüllten der Unterbrechungsstelle der Schweißzone eine extrem Röhren verbunden ist, wobei die genannten Haupt- schnelle Erhitzung des Materials auf den Schweißzuelektroden von entgegengesetzter Polarität sind. Die stand bewirkt. Es wird jedoch durch Begrenzung der anderen Hauptelektroden der gasgefüllten Röhren sind 25 Dauer dieser Energiezufuhr zur Schweißzone sichermit einem Ende der Belastung verbunden, z. B. der gestellt, daß eine Beschädigung des Werkstückes verPrimärwicklung eines Schweißtransformators. Eine mieden wird. Ferner wird die Zone der derartigen ErSeite einer Stromquelle ist mit der anderen Seite des hitzung in einem verhältnismäßig kleinen Bereich in Kondensators und die andere Seite der Quelle mit der unmittelbarer Nähe der Trennstelle zwischen den anderen Seite der Belastung verbunden. Geeignete 30 beiden zu verschweißenden Teilen konzentriert, und Schaltungen, wie Phasendrehkreise, sind zwischen der das diese Zone umgebende Metall bleibt verhältnis-Kathode und Steuerelektrode jeder der gasgefüllten mäßig kühl. Infolgedessen hat nach Aufhören des Im-Röhren eingeschaltet, um den Teil der betreffenden pulses die Hitze das Bestreben, sich schnell von der Halbwelle einer Wechselspannung zu bestimmen und Schweißzone in das umgebende Metall auszubreiten, zu regeln, während dessen die betreffenden Röhren 35 so daß sich eine schnelle Abkühlung der Schweißstelle durchlässig sind. ergibt. Selbst wenn mehrere Energieimpulse derAn embodiment of a device according to the strength of z. B. 50,000 amps becomes the welding zone Invention provides a circuit in which one side 20 is affected by this sudden and sharp concentration of current Capacitor with one of the main electrodes of tration, if only for a short period of time, in two reversed interconnected, gas-filled the interruption point of the welding zone one extreme Tubes are connected, said main- rapid heating of the material on the welding electrodes are of opposite polarity. The stand causes. However, it is by limiting the The other main electrodes of the gas-filled tubes ensure that this energy supply to the welding zone lasts 25 times connected to one end of the load, e.g. B. made that damage to the workpiece verPrimärwickung a welding transformer. One is avoided. Furthermore, the zone becomes the first side of this kind A power source is in with the other side of the heating in a relatively small area Capacitor and the other side of the source with the immediate vicinity of the separation point between the connected to the other side of the burden. Suitable 30 two parts to be welded concentrated, and Circuits, such as rotating phase circles, are between the metal that surrounds this zone and the cathode and control electrode each of the gas-filled moderately cool. As a result, after the Im-bellowing has stopped switched to the part of the pulse concerned the heat tending to move quickly from the To determine the half-wave of an alternating voltage and to spread the welding zone into the surrounding metal, to regulate, during which the relevant tubes 35 so that a rapid cooling of the weld are permeable. results. Even if the

Schweißzone zugeführt werden, tritt diese WirkungThis effect occurs

Einzelbeschreibung ein, was dadurch bewiesen wird, daß sich das Werkstück selten über 40 oder 50° C erwärmt und unmittel-Detailed description of what is proven by the fact that the workpiece rarely heated to over 40 or 50 ° C and

Die Erfindung kann, obwohl sie auf viele verschie- 40 bar nach Beendigung einer derartigen Schweißung mit dene Belastungen anwendbar ist, am besten an Hand der Hand angefaßt werden kann, jedoch steigt innereiner für Zwecke der Erläuterung angenommenen Be- halb weniger Sekunden nach Beendigung der Schweilastung verständlich gemacht werden. Sie wird deshalb ßung die Temperatur des Werkstückes bis zu einem in der Terminologie des Anwendungsfalles der Punkt an, wo es nicht mehr mit der Hand angefaßt Schweißtechnik beschrieben, jedoch geschieht dies 45 werden kann.The invention, although it can be varied in many ways, after such a weld has been completed dene loads is applicable, can best be touched by hand, but increases within one for purposes of explanation assumed half a few seconds after the end of the welding load be made understandable. You will therefore ßung the temperature of the workpiece up to one In the terminology of the application, the point at which it is no longer touched by hand Welding technique described, however, this 45 can be done.

lediglich zur Vereinfachung und besseren Bestimmt- Bei metallurgischer Untersuchung dieses Prozesses heit der Beschreibung. Mit dieser Klarstellung kann ergibt sich, daß eine extrem schnelle Erhitzung und gesagt werden, daß die Erfindung in erster Linie in Abkühlung des geschweißten Materials eine Volleneiner Umformung der von einer Stromquelle geliefer- dung der Schweißung bewirkt, bevor sich merkliche ten Energie besteht und in einer Lieferung derselben 5° Kornvergrößerung in dem Material ausbilden kann, mit mehrfach höherer Spannung als die Speisespan- Die geschweißten Teile werden infolgedessen wirksam nung an die Primärwicklung des Schweißtransfor- und fest verschweißt, wobei sich jedoch eine verhältnismators in Impulsen extrem kurzer Dauer von z. B. mäßig kleine Korngröße in dem Material ergibt, 1 ms. Spezieller ausgedrückt besteht die Erfindung in welches die Schweißnaht unmittelbar umgibt. Beider Anlegung der Spannung einer gewöhnlichen Stark- 55 spielsweise wird bei der Stahlschweißung die Hitze derstromnetzleitung an eine Schalt- und Spannungsver- art schnell der Schweißstelle zugeführt, daß das Metall vielfachungseinrichtung während aufeinanderfolgender in solchen kurzen Zeitperioden, z. B. in den obener-Zeitperioden. Diese Perioden sind jeweils nicht länger wähnten 100 bis 4000 μβ vom ferritischen Zustand in als eine Viertelperiode der Speisespannung, Vorzugs- den austentischen Zustand übergeht, daß das die weise jedoch von viel kürzerer Dauer, z. B. in der 60 Schweißstelle unmittelbar umgebende Metall haupt-Größencrdnung von 100 bis 4000 ^s. Der solcher- sächlich im ferritischen Zustand verbleibt. Die Hitzemaßen über die Spannungsvervielfachungseinrichtung zufuhr wird dann beendet, und die Temperatur sinkt geschickte Stromfluß erzeugt an einer Induktivität eine demgemäß derart schnell, daß nur ein sehr geringes Spannung von mehrfacher Höhe der zugeführten Kornwachstum eintritt. Selbst bei fortlaufender und Spannung. Durch Erzeugung einer sehr hohen Span- 65 wiederholter Anwendung der Starkstromimpulse ernung an dieser Induktivität wird die Anwendung von folgt der schnelle Temperaturanstieg und -abfall ohne Stromtorröhren im Schaltgerät möglich, da diese hohe merkliche Kornvergrößerung. Weiterhin ergibt sich Spannungen von z. B. mehreren tausend Volt ver- anscheinend, obwohl dies experimentell noch nichtonly for the sake of simplicity and better determination - in the case of metallurgical investigation of this process is the name of the description. With this clarification it can be seen that an extremely rapid heating and It can be said that the invention is primarily a full one in cooling the welded material Conversion of the weld supplied by a power source causes it to become noticeable ten energy exists and in a delivery of the same 5 ° grain enlargement can form in the material, with several times higher voltage than the supply chip The welded parts become effective as a result voltage to the primary winding of the welding transformer and firmly welded, but with a ratio in pulses of extremely short duration of z. B. results in a moderately small grain size in the material, 1 ms. Expressed more specifically, the invention consists in which the weld seam immediately surrounds. In the Applying the voltage of an ordinary power line, for example, when welding steel, the heat becomes the power line to a switching and voltage type quickly supplied to the welding point that the metal multiplier during successive in such short periods of time, e.g. B. in the above time periods. These periods are in each case no longer mentioned 100 to 4000 μβ from the ferritic state in than a quarter period of the supply voltage, preferential the austenitic state passes over, that the the wise, however, of much shorter duration, e.g. B. in the 60 welding point immediately surrounding metal main size from 100 to 4000 ^ s. Which actually remains in the ferritic state. The heat measurements Supply via the voltage multiplier is then stopped and the temperature drops A skillful flow of current generates an inductance so quickly that only a very small one Stress of several times the height of the supplied grain growth occurs. Even with ongoing and Tension. By generating a very high voltage, 65 repeated application of the high-voltage impulse generation the application of rapid temperature rise and fall without follows on this inductance Current torches in the switchgear possible because of this high, noticeable grain size increase. Furthermore it results Tensions of e.g. B. apparently several thousand volts, although this has not yet been done experimentally

13 1413 14

klar festgestellt ist, daß durch die abwechselnde Ener- quelle und der Schaltung von F i g. 1, daß ihre Be-it is clearly stated that the alternating energy source and the circuit of F i g. 1 that their

giezufuhr und -entnahme die Neigung entsteht, das nutzung eine gute Vorhersage der Wirkungsweise dercasting supply and removal the tendency arises, the use a good prediction of the effectiveness of the

Kornwachstum zu unterbrechen, sobald es auftritt. wirklichen Schaltung ermöglicht. In Fig. 13 ist dieInterrupt grain growth as soon as it occurs. real switching. In Fig. 13 is the

An Hand der Figuren soll die erfindungsgemäße Speisequelle durch einen ErsatzschaltungsgeneratorWith reference to the figures, the supply source according to the invention is intended to be provided by an equivalent circuit generator

Schaltungsanordnung am Beispiel einiger Ausfüh- 5 V sin st dargestellt, mit einer Serieninduktivität L1 undCircuit arrangement shown using the example of some embodiments 5 V sin st , with a series inductance L 1 and

rungsformen und schematischer Diagramme erläutert einem Serienwiderstand R1. In verschiedenen FällenShapes and schematic diagrams explained a series resistor R 1 . In different cases

werden. kann die Quelle als kapazitiv angesehen werden, oderwill. the source can be viewed as capacitive, or

In F i g. 1 ist eine Wechselstromquelle gezeigt, die sie kann eine vernachlässigbare BlindkomponenteIn Fig. 1, an AC power source is shown, which can have a negligible reactive component

eine Wechselspannung an zwei Leitungen 1 und 2 haben, jedoch wird keiner dieser Fälle die Analyse undhave an alternating voltage on two lines 1 and 2, however, none of these cases will do the analysis and

liefert. Es ist zu erwähnen, daß die Starkstromquelle io das Ergebnis merklich beeinflussen, noch werden sichsupplies. It should be mentioned that the high current source io noticeably influence the result, nor will it be

einen Innenwiderstand besitzt, der berücksichtigt wer- bei gegen Null gehendem R1 irgendwelche Schwierig-has an internal resistance that takes into account any difficulties when R 1 approaches zero.

den muß, obwohl er in verschiedenen Fällen vernach- keiten ergeben. Andererseits kann die Ersatzimpedanzit must, although it is negligible in various cases. On the other hand, the equivalent impedance

lässigt werden kann. Im allgemeinen kann die Strom- der Quelle nicht zu hoch werden, da andernfalls die ge-can be released. In general, the current of the source cannot become too high, otherwise the

quelle durch einen geeigneten Ersatzstromkreis ersetzt wünschte hohe Leistung nicht aus der Quelle ent-source replaced by a suitable backup circuit.

werden, so daß als Wechselspannung, auf die hier 15 nommen werden kann.so that the AC voltage that can be assumed here is 15.

Bezug genommen und die im einzelnen später analy- In Fig. 13 besteht der Leistungsimpulskreis der siert ist, die Wechselspannung im Ersatzschaltbild an- Ersatzschaltung aus einem idealisierten Schalter S in zusetzen ist. Dies macht es möglich, sich auf eine Reihe mit einem Widerstand N2Rt, einer Induktivi-Wechselspannung zu beziehen, die von der Belastung tat N2Lt und einer Kapazität C, die alle mit dem auf den Starkstromleitungen 1 und 2 unabhängig ist. 20 Serienersatzkreis der Stromquelle in Reihe geschaltet Die Leitung 1 ist mit einer Klemme eines Konden- sind. Rt ist der Gesamtwiderstand des Transformators sators 5 geeigneter Größe verbunden, und die andere und der Belastung, transformiert auf die Sekundärseite Klemme des Kondensators ist an einen Verbindungs- des Transformators, Lt ist die Gesamtinduktivität des punkt 3 angeschlossen. Der Verbindungspunkt 3 ist Transformators und der Belastung, transformiert auf mit einer Seite eines geeigneten Schalters verbunden, in 25 die Sekundärseite des Transformators (mit Ausnahme diesem Falle der Kathode einer ersten Gasentladungs- der Magnetisierungsinduktivität), und JV ist das Winröhre, z. B. einer Stromtorröhre mit der Handelsbe- dungsverhältnis des Transformators. Bei Transformiezeichnung Thyratron oder Ignitron, die mit 4 bezeich- rung des Gesamtwiderstandes und der Gesamtinduknet ist, und der Anode einer zweiten entsprechenden tivität auf die Primärseite des Transformators ergeben Gasentladungsröhre 6. Die andere Seite des Schalters, 30 sich für diese die Größen N2Rt und N2Lt. Da die hier die Anode der Röhre 4 und die Kathode der Kapazität des Transformators und der Belastung der Röhre 6, ist mit einem Verbindungspunkt 7 verbunden, Schaltung nach F i g. 1 vernachlässigt werden kann, und dieser Verbindungspunkt steht durch eine Lei- besitzt die Kapazität C in F i g. 13 in Wirklichkeit den tung 8 mit einem Ende einer Induktivität in Verbin- Wert des Kondensators 5 in F i g. 1. Für die Zwecke dung, die hier gleichzeitig die Belastung darstellt und 35 der nachfolgenden Gleichungen ist angenommen, daß durch die Primärwicklung 9 eines Schweißtransf or- der idealisierte Schalter im geschlossenen Zustand den mators 11 gebildet wird. Die Gesamtbelastung umfaßt Widerstand Null und im geöffneten Zustand einen natürlich auch die induktiven und ohmischen Kompo- unendlichen Widerstand besitzt und in jedem genenten der Transformatorprimärwicklung sowie die wünschten Zeitpunkt augenblicklich und ohne Zeitentsprechenden Komponenten des Transformator- 4° verzögerung geöffnet und geschlossen werden kann. Sekundärkreises. Das andere Ende der Wicklung 9 ist Im Betrieb wird sich ein derartiger Schalter in Parallele mit der Leitung 2 verbunden. zur idealen Betriebsweise des oben angegebenen Strom-In Fig. 13, the power pulse circuit consists of which the alternating voltage in the equivalent circuit diagram is to be added to the equivalent circuit from an idealized switch S in. This makes it possible to refer to a series with a resistor N 2 Rt, an inductive AC voltage that is dependent on the load N 2 Lt and a capacitance C all independent of that on power lines 1 and 2. 20 Series equivalent circuit of the power source connected in series. Line 1 is connected to a terminal of a condenser. Rt is connected to the total resistance of the transformer 5 of a suitable size, and the other and the load, transformed to the secondary terminal of the capacitor, is connected to a connection of the transformer, Lt is the total inductance of point 3 connected. The connection point 3 is transformer and the load, transformed to one side of a suitable switch connected to 25 the secondary side of the transformer (with the exception of this case the cathode of a first gas discharge of the magnetizing inductance), and JV is the Winröhre, z. B. a current tube with the commercial service ratio of the transformer. Is at Transformiezeichnung thyratron or Ignitron, the designated with 4 tion of the total resistance and the Gesamtinduknet, and the anode of a second corresponding tivity to the primary side of the transformer give gas discharge tube 6. The other side of the switch 30 for these, the sizes of N 2 Rt and N 2 Lt. Since here the anode of the tube 4 and the cathode of the capacitance of the transformer and the load on the tube 6, is connected to a connection point 7, circuit according to FIG. 1 can be neglected, and this connection point is connected by a line and has the capacitance C in FIG. 13 in reality the device 8 with one end of an inductance in connection with the value of the capacitor 5 in FIG. 1. For the purposes of this, which also represents the load here, and the equations below, it is assumed that the primary winding 9 of a welding transformer forms the idealized switch in the closed state, the mator 11. The total load includes resistance zero and in the open state, of course, the inductive and ohmic components also have infinite resistance and can be opened and closed in every genenten of the transformer primary winding as well as the desired time instantly and without time-related components of the transformer 4 ° delay. Secondary circuit. The other end of the winding 9 is in operation, such a switch is connected in parallel with the line 2. for the ideal mode of operation of the above-mentioned electricity

Zur Betätigung des Schalters zwischen den erwähn- tores in einem gewünschten Zeitpunkt schließen undTo actuate the switch between the mentioned gates at a desired time close and

ten Punkten 3 rnd 7 ist eine Schaltersteuerung erf order- dann geschlossen bleiben, bis der Strom, der mit demth points 3 rnd 7 a switch control is required- then remain closed until the current that comes with the

lieh, um die Schaltung in der gewünschten Weise zum 45 Schließen des Schalters über den Schalter zu fließenloaned to flow the circuit across the switch in the manner desired to close the switch

Arbeiten zu bringen. Da hier Gasentladungsröhren, beginnt, seine Richtung zu ändern versucht, d. h., dieTo bring work. Since gas discharge tubes begin to try to change its direction, d. h., the

insbesondere die obenerwähnten Stromtorröhren be- Öffnungszeit des Schalters ergibt sich dann, wenn derin particular, the above-mentioned power tubes when the switch opens when the

nutzt werden, werden zweckmäßig übliche Phasen- Strom durch den Schalter beim Wechsel von einerare used, are useful usual phase current through the switch when changing from one

drehschaltungen zur Schaltersteuerung benutzt. Hier- Richtung in die andere durch Null geht. Es spielt keinerotary switches used for switch control. This direction goes through zero in the other. It doesn't play

für wird ein geeigneter Phasendrehkreis 12 irgendeiner 50 Rolle, in welcher Richtung der Strom zuerst über denfor a suitable phase rotation circle 12 of any 50 role, in which direction the current flows first through the

üblichen Ausführung aus den Leitungen 1 und 2 ge- Schalter zu fließen beginnt, jedoch kann er sich ohneusual design from the lines 1 and 2 ge switch begins to flow, but it can be without

speist, und seine Ausgangsklemmen werden an die Öffnen des Schalters nicht umkehren, und der Zwi-feeds, and its output terminals will not reverse the opening of the switch, and the intermediate

Kathode und die Steuerelektrode der Röhre 4 ange- schenraum zwischen dem Schließen des Schalters undThe cathode and the control electrode of the tube 4 are connected between the closing of the switch and

schlossen. Ein weiterer Phasendrehkreis 13 wird aus dem Öffnen ist völlig abhängig von der Schaltungclosed. Another phase rotation circuit 13 is made from the opening is completely dependent on the circuit

den Leitungen 1 und 2 gespeist und an die Kathode und 55 außerhalb des Schalters.the lines 1 and 2 and fed to the cathode and 55 outside the switch.

Steuerelektrode der Röhre 6 angeschlossen. Da ein Zur weiteren Untersuchung wird die Schaltung von wesentlicher Teil der Erfindung in dem quantitativen F i g. 13 noch weiter vereinfacht, so daß sich das in Verhältnis zwischen den verschiedenen R-, L- und F i g. 14 gezeigte endgültig vereinfachte Ersatzschalt-C-Komponenten der Schaltung besteht, wie oben kurz bild ergibt. Hier sind alle Widerstände in einem Widerunter den allgemeinen Ausführungen erwähnt wurde, 60 stand R zusammengefaßt, alle Induktivitäten in einer und dieses quantitative Verhältnis am besten an Hand Induktivität L und alle Kapazitäten in einer Kapazides Ersatzschaltbildes einer ausgeführten Schaltung tat C. Weiterhin ist die Wechselstromquelle durch eine verständlich gemacht werden kann, wird die Aufmerk- Gleichstromquelle mit der Spannung V, die jede gesamkeit nunmehr auf ein solches Ersatzschaltbild und wünschte Polarität entsprechend einer ausgewählten die zugehörigen mathematischen Beziehungen gelenkt. 65 Halbwelle der Wechselstromquelle annehmen kann.Control electrode of the tube 6 connected. For further investigation, the circuit is an essential part of the invention in the quantitative FIG. 13 is further simplified, so that the relationship between the various R, L and F i g. 14 finally simplified equivalent circuit C components of the circuit, as shown briefly above. Here all resistances are mentioned in a counter under the general explanations, 60 stood R summarized, all inductances in one and this quantitative ratio best on hand inductance L and all capacities in a capacitive equivalent circuit diagram of an executed circuit did C. Furthermore, the alternating current source is through one can be made understandable, the attention direct current source with the voltage V, which each total is now directed to such an equivalent circuit diagram and the desired polarity according to a selected one of the associated mathematical relationships. 65 half-wave of the alternating current source.

F i g. 13 zeigt das Ersatzschaltbild der Starkstrom- Der Grund, daß die wirkliche Sinusstromquelle fürF i g. 13 shows the equivalent circuit diagram of the heavy current The reason that the real sinusoidal current source for

quelle und der Schaltung von F i g. 1. Die Schaltung Untersuchungszwecke durch eine konstante Quellesource and the circuit of FIG. 1. The circuit investigation by a constant source

enthält eine so weitgehende Darstellung der Strom- wechselnder Polarität ersetzt werden kann, bestehtcontains such an extensive representation of the current alternating polarity can be replaced, exists

darin, daß der idealisierte Schalter 51 in dem vereinfachten Ersatzschaltbild nur für einen sehr kleinen Bruchteil einer Periode der Sinusstromquelle geschlossen wird und infolgedessen für Zwecke der Praxis die Sinusquelle in dem vereinfachten Ersatzschaltbild für die Zeit des Schließens des Schalters S als nahezu konstant in der Höhe angenommen werden kann.in that the idealized switch 5 1 in the simplified equivalent circuit is closed only for a very small fraction of a period of the sinusoidal current source and consequently, for practical purposes, the sinusoidal source in the simplified equivalent circuit is almost constant in height for the time the switch S closes can be accepted.

Bei der Untersuchung des vereinfachten Schaltbildes werden folgende Symbole benutzt:When examining the simplified circuit diagram, the following symbols are used:

Die Momentanspannung über dem Widerstand R wird geschrieben alsThe instantaneous voltage across resistor R is written as

V12 oder v21,V 12 or V 21 ,

worin V12 positiv ist, wenn Punkt 1 positiver als Punkt 2 ist, und V21 positiv ist, wenn Punkt 2 positiver als Punkt 1 ist, und V12 = — V21. Das gleiche gilt für die anderen Spannungen. Der Strom ist positiv, wenn er in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung fließt. Ferner wird die Regel angewendet, daß der Strom positiv ist, wenn er aus der positiven Klemme einer Stromquelle herausfließt.where V 12 is positive when point 1 is more positive than point 2, and V 21 is positive when point 2 is more positive than point 1, and V 12 = - V 21 . The same goes for the other voltages. The current is positive when it flows in the direction indicated by an arrow. Furthermore, the rule is applied that the current is positive when it flows out of the positive terminal of a power source.

Die verschiedenen Spannungen sind wie folgt bezeichnet: The different voltages are designated as follows:

v12 der momentane Spannungsabfall über dem
Widerstand R
v 12 is the instantaneous voltage drop across the
Resistance R

V23 der momentane Spannungsabfall über der
Induktivität L
V 23 is the instantaneous voltage drop across the
Inductance L

V34 der momentane Spannungsabfall über der
Kapazität C
V 34 is the instantaneous voltage drop across the
Capacity C

v41 der momentane Spannungsabfall über der
Quelle F.
v 41 is the instantaneous voltage drop across the
Source F.

Das Bezugszeichen g wird für die Bezeichnung der momentanen Ladung auf der Kapazität C verwendet.The reference character g is used to denote the current charge on the capacitance C.

Die Gleichungen, welche die Wirkungsweise der Schaltung umreißen, sind:The equations that outline the operation of the circuit are:

(D (2)(D (2)

a =a =

YlYl

Dämpfungsfaktor, - damping factor,

R2 R 2

lclc

Normalerweise wirdUsually will

2 4 pounds 2

in β vernachlässigt, so daßneglected in β so that

- y lc- y lc

In anderen Worten, es wird normalerweise ein genügend kleiner Widerstand verwendet, so daß die Vernachlässigung vonIn other words, a sufficiently small resistor is normally used that neglect from

4L*4L *

gute Ergebnisse ergibt.gives good results.

Die obigen Gleichungen und die folgenden Gleichungen sind nur gültig fürThe above equations and the following equations are only valid for

oderor

LCLC

> l. > l.

Dies ist dasselbe, wie wenn gesagt wird, daß nur der unterdämpfte Fall im Ersatzschaltbild untersucht wird. Tatsächlich ist dies der einzige interessierende Betriebsfall. This is the same as when it is said that only the underdamped case is examined in the equivalent circuit diagram. In fact, this is the only operational case of interest.

In dem vereinfachten Ersatzschaltbild öffnet derThe opens in the simplified equivalent circuit diagram

Schalter S im ersten Stromnull, welches auf das Schließen folgt. Es ist infolgedessen aus Gleichung (2) ersichtlich, daß die Größe von T, für welche der Schalter öffnet, ist, wennSwitch S in the first current zero, which follows the closing. It can thus be seen from equation (2) that the magnitude of T for which the switch opens is when

ß ■
Somit ist der Zeitbereich für alle Gleichungen
ß ■
Thus is the time domain for all equations

Jetzt können die verschiedenen Momentanspannungen ausgedrückt werden alsNow the various instantaneous voltages can be expressed as

V12 =V 12 =

Let

Re-** sin β tRe - ** sin β t

(10)(10)

Darin bedeuten:
β = w = 2 π /
Therein mean:
β = w = 2 π /

/ = Resonanzfrequenz des if-L-C-Kreises
i = Momentanstrom in der Schleife
v14 = Speisespannung
/ = Resonance frequency of the if-LC circuit
i = instantaneous current in the loop
v 14 = supply voltage

F34 = Anfangsspannung auf der Kapazität, bevor der Schalter geschlossen wird, z. B. wennF 34 = initial voltage on the capacitance before the switch is closed, e.g. B. if

F34 = Vc = Größe der Anfangsspannung auf der Kapazität, (3)F 34 = Vc = size of the initial voltage on the capacitance, (3)

V23 = (v14 - F34) e-·* \wsßt--ä-sinßt\ (11)V 23 = (v 14 - F 34 ) e- * \ wsst - ä-sinusst \ (11)

v34 = ^34 + (v14 - F34) fl - e-·* (cosßt + j sin/8rJl.v 34 = ^ 34 + (v 14 - F 34 ) fl - e- * (cos t + j sin / 8rJl.

(12)(12)

Diese Gleichungen geben an, was in der Zeit vorgeht, während der Schalter geschlossen ist. Wenn der Schalter offen ist, fließt kein Strom, so daß der Spannungsabfall am Widerstand Null ist, und da sich außerdem keine Stromänderung in der Induktivität ergibt, ist der Spannungsabfall an dieser ebenfalls Null. Nur die Kapazität behält im allgemeinen ihre Ladung, so daß ein Spannungsabfall auf ihr bestehen bleibt. Die Leistungsimpulsschaltung arbeitet derart, daß sich die Spannungsquelle für jede Schalterbetätigung umkehrt. Wenn deshalb V14 für Schließung 1 des Schalters positiv ist, so ist dann V34 positiv, wenn der Schalter öffnet. F34 ist für Schalterschließung 2 gleich V34 im Zeitpunkt, wenn der Schalter anschließend an die Schließung 1 öffnet. Für Schließung 2 ist die Quellenspannung V14 negativ, so daß sich beide Spannungen vI4 und F34 addieren. Somit hat in Gleichung (12) die Größe (V14 - F34) den Wert (-F- Vn), worin Vn These equations tell what is going on in time while the switch is closed. When the switch is open, no current flows, so the voltage drop across the resistor is zero, and since there is also no current change in the inductance, the voltage drop across it is also zero. Only the capacitance generally retains its charge, so that a voltage drop remains on it. The power pulse circuit operates in such a way that the voltage source is reversed for each actuation of the switch. Therefore, if V 14 is positive for closure 1 of the switch, then V 34 is positive when the switch opens. For switch closure 2, F 34 is equal to V 34 at the point in time when the switch opens after closure 1. For closure 2, the source voltage V 14 is negative, so that the two voltages v I4 and F 34 add up. Thus, in equation (12), the quantity (V 14 - F 34 ) has the value (-F- V n ), where V n

17 1817 18

die Größe der Anfangsspannung auf der Kapazität in lastung gewöhnlich einen Ersatzkreis mit einem geZeitpunkt t = 0 für Schließung 2 ist, entsprechend wie wissen Wiederstand aufweisen, da der einzige Weg zur bei den anderen Gleichungen. Dieser Vorgang setzt Umwandlung der zugeführten Energie in Wärme oder sich bei jeder weiteren Schalterbetätigung fort. Arbeit darin besteht, daß die Belastung eine Wider-the magnitude of the initial voltage on the capacitance in load is usually an equivalent circuit with a time t = 0 for closure 2, accordingly, as we know, resistance is the only way to get to the other equations. This process continues converting the supplied energy into heat or continues with every further switch actuation. Work consists in making the load an adverse

Es ist darauf hinzuweisen, daß erat ein wichtiger 5 Standskomponente aufweist.It should be noted that he has at an important component 5 Stand.

Faktor in allen Gleichungen ist. Um verschiedene In einigen Anwendungsfällen kann die vorhandeneIs a factor in all equations. In some use cases, the existing

Vorgänge in der Impulsschaltung in üblicher Weise Belastung rein ohmisch sein, jedoch kann der Widerbeschreiben zu können, ist ein auf dieser exponentiellen stand nicht die richtige Größe haben, um in optimaler Beziehung basierender Faktor nützlich. Er wird in Weise in der Schaltung zu arbeiten, und es kann ein der folgenden Erläuterung abgeleitet. Im Zeitpunkt, io Transformator benutzt werden, um die Größe der wenn der Schalter abgeschaltet wird, erreicht der Widerstandskomponente zu ändern. Ferner kann die Strom sein erstes Null. Aus Gleichung (2) ist leicht Belastung ohmisch und kapazitiv oder ohmisch und ersichtlich, daß dies bei induktiv sein, oder es können alle drei KomponentenProcesses in the pulse circuit in the usual way load can be purely ohmic, but the rewriting can Being able to stand on this exponential is not the right size to be in optimal Relationship based factor useful. He will work in way in the circuit and it can be a derived from the following explanation. At the time io transformer used to increase the size of the when the switch is turned off, the resistance component reaches to change. Furthermore, the Electricity its first zero. From equation (2), light load is ohmic and capacitive or ohmic and it can be seen that this can be inductive, or all three components

die Belastung bilden. Wiederum kann die Impedanzmake up the burden. Again, the impedance can

t — J7L. 15 nicht passend sein für die Schaltung und ein Trans- t - J 7 L. 15 not be suitable for the circuit and a trans-

ß formator erforderlich werden. Aus diesem Grunde ß formator may be required. For this reason

eintritt. erscheint eine kurze Abhandlung über den Transfor-entry. a short treatise on transforming

Um zu finden, welche Spannung zu dieser Zeit auf mator, das Ersatzschaltbild und die Transformation der Kapazität vorhanden ist, ist auf Gleichung (12) des Lastwiderstandes für das Verständnis der Erfindung Bezug zu nehmen, welche die Kondensatorspannung 20 wichtig, und zwar wird hierzu folgendes ausgeführt: angibt und einen Sinus- und einen Cosinusausdruck In F i g. 16 ist die Schaltung eines TransformatorsTo find what voltage at that time on mator, the equivalent circuit and the transformation of the capacitance is present, is based on equation (12) of the load resistance for an understanding of the invention To refer to which the capacitor voltage 20 is important, the following is done: indicates and a sine and a cosine expression in FIG. 16 is the circuit of a transformer

enthält. In der Zeit, wenn der Schalter öffnet, ist mit einer charakteristischen Belastung gezeigt, wobei ersichtlich, daß nur der Cosinusausdruck nicht Null die Belastung ohmische (R£), kapazitive (Ci) und ist, tatsächlich ist er —1. Deshalb ergibt sich ein induktive (L£) Komponenten besitzt. Der gezeigte Multiplizierfaktor 25 Transformator ist kein idealer Transformator undcontains. The time when the switch opens is shown with a characteristic load, whereby it can be seen that only the cosine term is not zero, the load is ohmic (R £), capacitive (Ci) and, in fact, it is -1. Therefore it has an inductive (L £) component. The shown multiplier factor 25 transformer is not an ideal transformer and

__a7E weist deshalb sowohl ohmische als auch kapazitive__ a 7E is therefore both ohmic and capacitive

~*~ e ~~ß~' . '^ und induktive Komponenten in seinem Ersatzschalt ~ * ~ e ~~ ß ~ '. '^ and inductive components in its replacement circuit

bild auf.picture on.

Dies kann mit den Ausdrücken R, L, C ausgedrückt Jedoch sind für Zwecke der folgenden AbhandlungThis can be expressed using the expressions R, L, C However, are for purposes of the following discussion

werden als 30 die im Ersatzschaltbild angegebenen Transformator30 are the transformers specified in the equivalent circuit diagram

wirkungen auf die ohmische und induktive Komponente beschränkt. Dies ist möglich, da in den meisteneffects are limited to the ohmic and inductive components. This is possible as in most

K— 1 + e V c * (14) Fällen die kapazitive Wirkung klein ist und die Voraus K— 1 + e V c * (14) cases the capacitive effect is small and the advance

bestimmung gleich gut ohne Berücksichtigung derdetermination equally good without taking into account the

und angenähert als (in den meisten Fällenvonlnteresse) 35 kapazitiven Komponenten ist. Ein charakteristischerand approximated as (in most cases of interest) 35 capacitive components. A characteristic one

,— und geeigneter Ersatzstromlauf eines üblichen Transit— 1 1 q~^r \/~jr (15) formators, bei dem die gesamte Streuinduktivität und , - and suitable equivalent current run of a usual transit— 1 1 q ~ ^ r \ / ~ jr (15) transformer, in which the total leakage inductance and

der Transformatorwirkwiderstand auf die Sekundär-the transformer resistance to the secondary

Da K lediglich eine Funktion der KonstantenR, seite transformiert sind, ist in Fig. 17 gezeigt, und L, C ist, ist er für ein gegebenes Gerät ebenfalls 40 zwar handelt es sich um einen idealen Transformator konstant. Dennoch ist er ein Parameter, der so einge- mit einem Serienwiderstand Rs und einer Serienstellt wird, daß die gewünschte Wirkung in einem induktivitätskomponente Ls, die die vorhandene Streugegebenen Fall erreicht wird. Bei gegebener Größe induktivität darstellt. Since K is merely a function of the constants R, page transformed, is shown in FIG. 17, and L, C is, it is also constant for a given device, although it is an ideal transformer. Nevertheless, it is a parameter which is set with a series resistance R s and a series in such a way that the desired effect is achieved in an inductance component L s , which is the given scatter case. For a given size represents inductance.

von K kann nunmehr die Spannung auf der Kapazität Eine weitere induktive Komponente, die in vielenfrom K can now the voltage on the capacitance Another inductive component, which in many

am Ende eines Stromimpulses berechnet werden in 45 Schaltungen von Bedeutung ist, ist die Magnetisierungsden Ausdrucken der Speisespannung und der Anfangs- induktanz (F i g. 17), die hier auf die Sekundärseite spannung auf der Kapazität zu Beginn des Strom- transformiert und parallel zur Sekundärwicklung des impulses im Zeitpunkt des Schalterschließens. Es ist Transformators dargestellt ist.At the end of a current pulse, what matters in 45 circuits is the magnetization den Print out the supply voltage and the initial inductance (Fig. 17), which are here on the secondary side voltage on the capacitance at the beginning of the current- transformed and parallel to the secondary winding of the impulse at the time the switch closes. It's transformer is shown.

In dem hier benutzten Ersatzschaltbild ist dieIn the equivalent circuit diagram used here is

V34 (bei t = —) = F34 + (v14 — F34) K (16) 5° Magnetisierungsinduktivität vernachlässigt, da sie eineV 34 (at t = -) = F 34 + (v 14 - F 34 ) K (16) 5 ° magnetizing inductance neglected because it is a

\ ß I vernachlässigbare Wirkung hat, während die Streu- \ ß I has a negligible effect, while the scatter

_Y \ f_\ γ _ y \ ν (γη induktivität und der Serienwiderstand die hauptsäch-_Y \ f_ \ γ _ y \ ν (γη inductance and the series resistance are the main

34 3i lichste Wirkung in der Sekundärwicklung ausüben. 34 3i most effective effect in the secondary winding.

Das Plus und Minus werden durch die jeweilige Da der ideale Transformator eine Einrichtung ist, Schalterschließperiode bestimmt. Auf Grund der 55 die keine Verluste hat und Spannungen mit N, Ströme Eigenart der Impulsschaltung wird immer gefunden 1 „r., , ,,.,,.. . „TO .The plus and minus are determined by the respective switch closing period. Due to the 55 that has no losses and voltages with N, currents peculiarity of the pulse circuit is always found 1 " r .,, ,,. ,, ... " TO .

werden, daß die Vorzeichen so sind, daß sich die mit ^, Widerstände und Induktivitäten mit N\ undthat the signs are such that those with ^, resistances and inductances with N \ and

Größe von F und die Größe von F34 in der Klammer Kapazitäten mit 1 transformiert, kann der wirkliche von Gleichung (17) addieren. N2 The size of F and the size of F 34 in the brackets, capacitances transformed by 1, can add the real one from equation (17). N 2

An dieser Stelle erscheint es wünschenswert, das 60 Transformator und seine Belastung für Zwecke der Ersatzschaltbild mit der wirklichen Schaltung in Be- Untersuchung durch einen Ersatzstromlauf ersetzt Ziehung zu setzen. Für diesen Zweck ist zunächst zu werden, der keinen Transformator enthält. Das Ersatzdefinieren, was unter Belastung zu verstehen ist, schaltbild für die Schaltung von F i g. 16 ist in F i g. 18 nämlich ein oder mehrere Elemente (R, L oder C), dargestellt. Dieses Ersatzschaltbild zeigt einen Blick in oder an denen der gewünschte Ausgangswert auf- 65 auf die zwei Klemmen auf der Primärseite und geht tritt. Allgemein ausgedrückt ist es das Ziel der Er- von den oben gemachten Annahmen aus, nämlich, findung, die Energie von einer Energiequelle in eine daß die Transformatorkapazitätswirkung und die Belastung zu überführen. Weiterhin wird die Be- Magnetisierungsinduktivität vernachlässigt sind. DasAt this point it appears to be desirable to draw the transformer and its load for the purpose of the equivalent circuit diagram with the real circuit under investigation replaced by an equivalent current run. For this purpose the first thing is to be one that does not contain a transformer. The substitute definition of what is to be understood by load is the circuit diagram for the circuit of FIG. 16 is in FIG. 18 namely one or more elements (R, L or C) are shown. This equivalent circuit diagram shows a glimpse into or at which the desired output value appears on the two terminals on the primary side and exits. Generally speaking, it is the aim of the invention based on the assumptions made above, namely to find to convert the energy from an energy source into one that the transformer capacitance effect and the load. Furthermore, the magnetizing inductance is neglected. That

entsprechende Ersatzschaltbild der Schaltung nach F i g. 17 ist das gleiche, mit der Ausnahme, daß der Widerstand die Größe N2RS und die Induktivität die Größe N2L8 besitzt. Beispielsweise enthält die Schaltung in F i g. 1 eine Belastung, die durch einen Schweißtransformator mit Widerstand und Induktivität auf der Sekundärseite gebildet wird. Dies ergibt ein Ersatzschaltbild, das nur aus einem Widerstand und einer Induktivität besteht. Es werden somit bei der Ableitung eines Ersatzschaltbildes für die Schaltung der F i g. 1 die in F i g. 16 und 17 gezeigten Ersatzschaltungen für eine Belastung und einen Transformator benutzt, um zu der in Fig. 13 gezeigten Schaltung zu gelangen, wobei Rt gleich der Summe von Rl und Rs — und Lt gleich der Summe von Ll und Ls ist.corresponding equivalent circuit diagram of the circuit according to FIG. 17 is the same, except that the resistor is of size N 2 R S and the inductance is of size N 2 L 8 . For example, the circuit in FIG. 1 a load that is formed by a welding transformer with resistance and inductance on the secondary side. This results in an equivalent circuit that only consists of a resistor and an inductance. When deriving an equivalent circuit diagram for the circuit of FIG. 1 the in F i g. 16 and 17 are used for a load and a transformer equivalent circuits to arrive at the circuit shown in Fig. 13, where Rt is equal to the sum of Rl and Rs - and Lt is equal to the sum of Ll and Ls.

Nach Rückkehr zu der Abhandlung der Belastung und des Ersatzschaltbildes im Vergleich zum wirklichen Stromlauf ist im Fall einer Schweißschaltung festzustellen, daß die tatsächliche Belastung (die Stelle, in der Energie in Hitze verwandelt wird) einen Bruchteil der Widerstandsbelastung auf der Transformatorsekundärseite darstellt. Dieser Belastungswiderstand ist ein Teil des Widerstandes im Ersatzstromkreis. Bei Berechnung der wirklichen Belastungsenergie oder Leistung darf nur der Ersatzwiderstand benutzt werden, der dem wirklichen Belastungswiderstand entspricht.After returning to the discussion of the load and the equivalent circuit diagram in comparison to the real one In the case of a welding circuit, the current flow must be determined that the actual load (the point in the energy is converted into heat) a fraction of the resistance load on the transformer secondary side represents. This load resistance is part of the resistance in the equivalent circuit. When calculating the real load energy or power, only the equivalent resistor may be used which corresponds to the real load resistance.

In obigen Ausführungen über das Ersatzschaltbild wurden die Spannungen für die verschiedenen Elemente berechnet. Diese beziehen sich auf den Gesamtwiderstand, die Gesamtinduktivität und die Gesamtkapazität. In der wirklichen Schaltung können diese Elemente verteilt sein, und ein Teil kann sich in der Stromquelle und etwas in der Belastung befinden usw. Infolgedessen kann man nicht unmittelbar sagen, daß beispielsweise v12 + V23 die Spannung über der Primärwicklung des Schweißtransformators ist, da bei manchen Ersatzschaltbildern die Induktivität und der Widerstand mit der Stromquelle vereinigt sein können. Die tatsächliche Transformatorprimärspannung kann also manchmal etwas kleiner als v12 + V23 sein. Da jedoch bei den meisten Anwendungen die Impedanz der Stromquelle klein im Vergleich zur Belastung ist, wird man finden, daß die in den obigen Gleichungen berechneten Spannungen als gute Annäherungen an die Spannungen der tatsächlichen Schaltungen ohne eine Unterteilung der Spannungen benutzt werden können.In the above explanations about the equivalent circuit diagram, the voltages for the various elements were calculated. These relate to the total resistance, the total inductance and the total capacitance. In the real circuit these elements may be distributed and some may be in the power source and some in the load, etc. As a result, one cannot immediately say that, for example, v 12 + V 23 is the voltage across the primary winding of the welding transformer, since In some equivalent circuit diagrams, the inductance and the resistance can be combined with the current source. The actual transformer primary voltage can therefore sometimes be slightly less than v 12 + V 23 . However, since in most applications the impedance of the current source is small compared to the load, it will be found that the voltages calculated in the above equations can be used as good approximations of the voltages of the actual circuits without any division of the voltages.

Der wie oben berechnete Strom ist natürlich ein Reihenstrom und fließt durch jede Komponente der vereinfachten Ersatzschaltung und ist deshalb in jeder gleich.The current calculated as above is of course a series current and flows through each component of the simplified equivalent circuit and is therefore the same in each.

In Fortsetzung der quantitativen Untersuchung der Schaltung ergeben sich einige weitere Gleichungen, die mit geeigneten Annahmen abgeleitet werden können und Informationen darüber liefern, welche Wirkung jede Komponente in der Schaltung auf die Leistungsfähigkeit der Schaltung hat. Auf einen Vorbehalt muß jedoch hingewiesen werden, nämlich, daß diese Gleichungen, obwohl sie größere Annäherung ergeben, bei bestimmter Wahl der Parameter keine völlig genauen zahlenmäßigen Lösungen liefern, während bei anderer Wahl der Parameter die zahlenmäßigen Lösungen gute Ergebnisse darstellen. Trotzdem geben die Gleichungen in allen Fällen gute Hinweise darauf, welche Änderungen in der Leistungsfähigkeit auftreten, wenn die verschiedenen Parameter verändert werden, und sie sind deshalb dennoch nützlich. Die Schlüsse, die diese Gleichungen ermöglichen, sind wichtig für die Verwirklichung der experimentellen Entwicklung der Erfindung.In continuation of the quantitative investigation of the circuit, a few more equations result, which can be derived with suitable assumptions and provide information about which Effect every component in the circuit has on the performance of the circuit. On one A caveat must be noted, however, namely that these equations, although they are closer approximation result, with a certain choice of parameters, no completely exact numerical solutions deliver, while if the parameters are chosen differently, the numerical solutions represent good results. Even so, in all cases the equations give a good indication of the changes in performance occur when the various parameters are changed and are therefore still useful. The conclusions that these equations allow are important for the realization of the experimental Development of the invention.

Annahmen: Bei Benutzung der Ersatzschaltung der F i g. 14 wird angenommen, daß eine Daueranfangsspannung erreicht worden ist:Assumptions: When using the equivalent circuit of FIG. 14 it is assumed that a continuous initial voltage has been achieved:

β so ._.jL._. β so ._. jL._.

P~ fTc P ~ fTc

hs Primärspitze = Spitzenstrom in der Transformatorprimärwicklung unter Daueranfangsspannungsbedingungen hs primary peak = peak current in the transformer primary winding under continuous initial voltage conditions

Si V Si V

sinhsinh

(23)(23)

die Größe der Anfangsspannung auf der Kapazität unter Dauerzustandsbedingungen. Dies ist die Kondensatorspitzenspannung.the magnitude of the initial voltage on the capacitance under steady state conditions. This is the capacitor peak voltage.

VV

tanhtanh

(24)(24)

Unter der Annahme, daß ein Transformator vorhanden ist, kann die Wirkungsweise in den Ausdrücken der Sekundärinduktivität und des Sekundärwiderstandes (der einen Schweißvorgang nachbildet) beschrieben werden, wobei folgende weitere Annahmen gemacht werden:Assuming that there is a transformer, the mode of operation can be in the expressions the secondary inductance and the secondary resistance (which simulates a welding process) with the following additional assumptions:

Daß alle ohmischen und induktiven Wirkungen, die mit dem Transformator verknüpft sind, bei Blickrichtung auf die Primärseite des Transformators proportional JV2 sind, wobei JV das Windungsverhältnis ist.That all ohmic and inductive effects associated with the transformer are proportional to JV 2 when looking at the primary side of the transformer, where JV is the turns ratio.

Daß einige Widerstands- und Induktivitätsgrößen in der Schaltung mit der Stromquelle vereinigt sind und deshalb vom Transformatorwindungsverhältnis unabhängig sind.
Daß sämtliche Kapazitätswirkungen auf der Primärseite liegen und vom Transformatorwindungsverhältnis unabhängig sind.
That some resistance and inductance quantities are combined in the circuit with the current source and are therefore independent of the transformer turns ratio.
That all capacitance effects are on the primary side and are independent of the transformer turns ratio.

Iss Primärspitze Eat primary tip

1/ c 1 / c

Iss Sekundärspitze = V · N \ — —775-7— · (^6) Iss secondary peak = V · N \ - —775-7— · (^ 6)

\l L1 + N* Lt\ l L 1 + N * Lt

sinhsinh

vCss m νv Css m ν

tanhtanh

(27)(27)

worin bedeutet:where means:

R1 Widerstand der Stromquelle
L1 Induktivität der Stromquelle
N- Transformatorwindungsverhältnis
R 1 Resistance of the power source
L 1 inductance of the current source
N- transformer turns ratio

Rt Gesamtwiderstand von Transformator und Last übersetzt auf die Sekundärseite Rt total resistance of transformer and load translated to the secondary side

Lt Gesamtinduktivität von Transformator und Belastung, transformiert auf die Sekundärseite, mit Ausnahme der Magnetisierungsinduktivität, die in diesem Fall vernachlässigt ist. Lt total inductance of transformer and load, transformed to the secondary side, with the exception of the magnetizing inductance, which is neglected in this case.

Nunmehr werden folgende weiteren Annahmen gemacht, nämlich:The following further assumptions are now made, namely:

Daß der Widerstand und die Induktivität der Speisequelle vernachlässigt werden können.
Außerdem, daß sinh χ und tanh χ ersetzt werden können durch x. Dies ergibt eine gute Annähetung, wenn χ klein ist (kleiner als 0,1), und eine nicht so gute für größeres x. Beispielsweise ist für K = 1,5 und einer Schalterschließzeit von 1 ms χ etwa 0,15.
That the resistance and the inductance of the supply source can be neglected.
In addition, that sinh χ and tanh χ can be replaced by x. This gives a good approximation when χ is small (less than 0.1) and not so good for larger x. For example, for K = 1.5 and a switch closing time of 1 ms, χ is approximately 0.15.

4
Iss Primärspitze Si F
4th
Eat primary tip Si F

TlTl

Tl JyTl Jy

rs 4 rs 4

*ss Sekundärspitze = " * ss secondary peak = "

π Ν Rtπ Ν Rt

°ss ~ π NRt V Lt ° ss ~ π NRt VL t

(28)(28)

(29)(29)

(30)(30)

Als nächstes wird eine Formel bestimmt, die den numerischen Wert von C für eine gegebene Belastungsinduktivität, Impulsdauer und eingegebenes Windungsverhältnis angibt. Next, a formula is determined that gives the numerical value of C for a given load inductance, pulse duration, and turns ratio entered.

Weitere Annahmen: Die Dauer des Stromimpulses T = eine Konstante.Further assumptions: The duration of the current pulse T = a constant.

wobei L = L1 + N2LT .where L = L 1 + N 2 L T.

(31)(31)

wobei die Größe der Speisequelleninduktivität L1 wie oben vernachlässigt wird.where the size of the supply source inductance L 1 is neglected as above.

(31a)(31a)

Durch Einsetzen von Gleichung (31a) in Gleichung (30) ergibt sichSubstituting equation (31a) into equation (30) gives

Iss Primärspitze S F —-—— , (32) Eat primary peak SF —-——, (32)

Tt JS Kt
4 1
Tt JS Kt
4 1

^SS Sekunflärspitze = F τ-^ζ , (33)^ SS secondary peak = F τ- ^ ζ , (33)

Tt JS RtTt JS Rt

Coo —Coo -

RtRt

(34)(34)

Für viele Anwendungen wird Rt und Lt festgehalten durch die wirkliche Belastung, mit der man arbeiten muß. Wenn dies der Fall ist, dann basiert die Wahl von C auf der Impulsdauer, die man wünscht. Dieses C wird außerdem beeinflußt durch das Transformatorwindungsverhältnis für ein gegebenes T. Diese Beziehung kommt in Gleichung (31 a) zum Ausdruck.For many applications, Rt and Lt are determined by the real load one has to work with. If so, then the choice of C is based on the pulse width that one desires. This C is also influenced by the transformer turns ratio for a given T. This relationship is expressed in equation (31 a).

Die Spitzenspannung auf dem Kondensator (desgleichen die Spitzenspannung auf der Induktivität, annähernd die Transformatorprimärspannung) istThe peak voltage on the capacitor (also the peak voltage on the inductor, is approximately the transformer primary voltage)

i" nur eine Funktion mit erster Annäherung von F, Rt, Lt und T, natürlich wird C sie beeinflussen, jedoch nicht für ein konstantes T. Diese Beziehung ist in den Gleichungen (31 a) und (34) ausgedrückt. Der Sekundärspitzenstrom, wie er sich aus Gleichungi "only a function with first approximation of F, Rt, Lt and T, of course C will influence it, but not for a constant T. This relationship is expressed in equations (31 a) and (34) he himself from equation

(33) ergibt, ist eine Funktion von N, Fund Rt. Er ist in erster Annäherung von L und C unabhängig. Hierdurch ergibt sich, daß durch Einsetzen eines Eisenbleches in den Greifer des Schweißgerätes die Schweißung nicht wesentlich beeinflußt wird. Mit anderen Worten, die Impulsschaltung nach der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung mit konstantem(33) is a function of N, Fund Rt. It is independent of L and C to a first approximation. As a result, the welding is not significantly affected by inserting a sheet of iron into the gripper of the welding device. In other words, the pulse circuit according to the present invention is a constant device

Spitzenstrom in bezug auf Änderungen von L oder C innerhalb der Grenzen der gemachten Annahmen.Peak current with respect to changes in L or C within the limits of the assumptions made.

Während die Schaltungsparameter sich gemäß den oben angegebenen Gleichungen ändern, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die an anderer Stelle hierin beschrieben ist und eine Impulsdauer von einer Millisekunde aufweist, die Geschwindigkeit des Impulsanstieges und Abfalls so gewählt, daß sie gleich einer Welle mit einer Frequenz von 500 Hz sind.While the circuit parameters change according to the equations given above, to certain To meet requirements, in a preferred embodiment of the invention, which is described elsewhere is described herein and has a pulse duration of one millisecond, the rate of pulse rise and decay are chosen to be equal to a wave having a frequency of 500 Hz.

Die Schaltung und der Transformator sind deshalb bei dieser Ausführungsform entsprechend gewählt.The circuit and the transformer are therefore included chosen according to this embodiment.

Wegen dieser Impulse von kurzer Dauer (relativ hohe Frequenz der Schaltung gegenüber üblichen Schweißschaltungen) ist die Größe des Kondensators, der in diesem Fall das Element ist, welches die Impulsdauer bestimmt, klein gegenüber den in bisherigen Schweißschaltungen benutzten Kondensatoren, in denen der Kondensator nicht zur Impulsdauerbestimmung, sondern lediglich zur Korrektur des Leistungsfaktors dient. Für gewöhnliche Impulsschweißanwendungen werden bei der Erfindung bei einer Netzspannung von 230 Volt Kondensatorgrößen in der Größenordnung von 100 bis 1000 μΡ benutzt, und die Spannungshöhe darauf wird wenigstens 2000VoIt betragen. Diese Zahlenwerte sind jedoch lediglich zur weiteren Erläuterung eines speziellen Ausführungsbsispieles der Erfindung angeführt und sind nicht in beschränkendem Sinne aufzufassen.Because of these pulses of short duration (relatively high frequency of the circuit compared to usual Welding Circuits) is the size of the capacitor, which in this case is the element that the Pulse duration determined, small compared to the capacitors used in previous welding circuits, in which the capacitor is not used to determine the pulse duration, but only to correct the Power factor is used. For common pulse welding applications, the invention is at a mains voltage of 230 volts capacitor sizes in the order of 100 to 1000 μΡ are used, and the voltage level on it will be at least 2000VoIt. However, these numerical values are merely to further explain a specific exemplary embodiment of the invention and are not to be construed in a limiting sense.

Im allgemeinen liegt eines der Probleme in einer großen Induktivität im Vergleich zu dem Widerstand und der geforderten Impulsdauer und in bezug auf die Maximalspannung, die der Schalter aushalten muß, und die Maximalspannung, die der Kondensator aushalten muß. Infolgedessen ist es gewöhnlich wünschenswert, einen Transformator mit minimaler Streuinduktivität zu haben. Dies erfordert eine kleine Klarstellung wegen des Vorhandenseins eines veränderbaren Windungsverhältnisses in dem Transformator. Deshalb sind die Transformatoranforderungen folgendermaßen zu formulieren:In general, one of the problems is large inductance compared to resistance and the required pulse duration and in relation to the maximum voltage that the switch must withstand, and the maximum voltage that the capacitor must withstand. As a result, it is usually desirable have a transformer with minimal leakage inductance. This requires a little clarification because of the presence of a variable turns ratio in the transformer. That's why the transformer requirements are to be formulated as follows:

Es ist eine Streuinduktivität des Transformators vorzusehen, daß auf der Sekundärseite die Induktivität im Vergleich zur Belastungsinduktivität so klein wie möglich ist.A leakage inductance of the transformer must be provided, that on the secondary side the inductance compared to the load inductance is as small as is possible.

Gewöhnlich ist es wünschenswert, die Widerstandsverluste im Transformator auf einem Minimum zuIt is usually desirable to keep the resistance losses in the transformer to a minimum

23 2423 24

halten, um das Kühlungsproblem zu vermindern. desselben auf die entgegengesetzte Polarität. In diesemhold to reduce the cooling problem. the same to the opposite polarity. In this

Wenn sich jedoch in einem gegebenen Fall zu viel Zeitpunkt jedoch wird die Ladung auf dem Konden-However, if there is too much time in a given case, the charge on the condenser

Kondensatorspannung ergibt, kann man einen äußeren sator, wenn auch nicht arithmetisch, zu dem von derCapacitor voltage, one can add an external sator, albeit not arithmetically, to that of the

Widerstand an einer Stelle einsetzen, wo er leicht zu Stromquelle gelieferten Potential addiert, und der anInsert the resistor at a point where it easily adds to the potential supplied to the current source, and the at

kühlen ist. Dies verringert natürlich den Gesamt- 5 die Belastung gelieferte Impuls wird deshalb durchis cool. This of course reduces the overall impulse delivered by the load

wirkungsgrad. eine Spannung erzeugt, die wesentlich größer ist alsefficiency. generates a voltage that is significantly greater than

Die Sekundärwicklung des Transformators wird die Spannung der Quelle an der Stelle der Sinuswelle,The secondary winding of the transformer becomes the voltage of the source at the point of the sine wave,

größenordnungsmäßig nicht viel anders zu bemessen an der der betreffende Impuls entsteht. Das Leiten derIn terms of magnitude, it cannot be measured differently by which the relevant impulse arises. Directing the

sein als bei bisher benutzten Schweißtransformatoren. Röhre 6 wird in gleicher Weise beendet, wie dies obenthan with previously used welding transformers. Tube 6 is terminated in the same way as above

Der Parameter K ist wichtig, da er die feste An- io an Hand von Röhre 4 erläutert wurde,
fangsspitzenspannung angibt, die an Kondensator und Es soll nunmehr eine weitere Eigenart der Wirkungs-Induktivität der Ersatzschaltung auftritt. Für alle weise behandelt werden. Ein Merkmal dieser Schaltung Werte von K zwischen 1 und 2 ist die Spannung am besteht darin, daß bei einer Anfangsspannung Null auf Kondensator größer als V und die Spitzenspannung dem Kondensator, wenn die Folge der Schalteran der Induktivität größer als 2 V. Dies gilt für die 15 Schließungen in Gang gesetzt wird, die Anfangs-Ersatzschaltung. In den meisten ausgeführten Schweiß- spannung bei den folgenden Schließungen sich in der schaltungen, bei denen die Leitungsimpedanz klein ist, Höhe vergrößert. Schließlich wird ein gewisser bleibenwird man finden, daß diese Werte annähernd den der Zustand der Anfangsspannung erreicht, der der Werten am Kondensator und an der Transformator- Maximalspannung entspricht, die auf dem Kondenprimärwicklung entsprechen. Bei K bis 1,5 ist die 20 sator auftritt. Die Zeit, die gebraucht wird, um diesen Kondensatorspitzenspannung annähernd 3 V und die Zustand zu erreichen, ist eine Funktion der Größen Spitzenspannung über der Induktivität etwa 4 V. Der von L-R-C. Die bleibende Anfangsspannung auf dem bevorzugte Bereich für K liegt gegenwärtig etwa Kondensator kann berechnet werden auf Grund des zwischen 1,33 und 1,8. Umstandes, daß dieser Zustand auftritt, wenn die
The parameter K is important because the fixed anio was explained on the basis of tube 4,
indicates the initial peak voltage that occurs across the capacitor and there should now be another characteristic of the effective inductance of the equivalent circuit. For all to be treated wisely. A feature of this circuit values of K between 1 and 2 is the voltage am is that at an initial voltage of zero on the capacitor is greater than V and the peak voltage of the capacitor when the result of the switch on the inductance is greater than 2 V. This applies to the 15 closings is set in motion, the initial equivalent circuit. In most of the executed welding voltage in the following closings in the circuits where the line impedance is small, height increases. Eventually it will remain to a certain extent that it will be found that these values approximate the state of the initial voltage, which corresponds to the values on the capacitor and on the maximum transformer voltage which correspond to the capacitor primary winding. At K up to 1.5 the 20 sator occurs. The time it takes for this capacitor peak voltage to reach approximately 3 V and the state is a function of the magnitude of the peak voltage across the inductor is approximately 4 V. That of LRC. The initial voltage remaining on the preferred range for K is currently around capacitor can be calculated on the basis of between 1.33 and 1.8. The fact that this condition occurs when the

Die wirksame Spannung zwischen den Schweißelek- 25 Anfangsspannung auf dem Kondensator zu BeginnThe effective voltage between the welding electrodes 25 initial voltage on the capacitor at the beginning

troden ist eine Funktion der Transformatorspitzen- einer Schalterschließperiode gleich, aber von entgegen-trode is a function of the transformer peaks - the same as a switch closing period, but of the opposite

spannung, dem Transformatorwindungsverhältnis und gesetzter Polarität wie die Spannung ist, die auf demvoltage, the transformer turns ratio and set polarity such as the voltage that is on the

der Verteilung von Widerstand und Induktivität Kondensator am Ende der Schalterschließperiodethe distribution of resistance and inductance capacitor at the end of the switch closing period

zwischen Transformator und Belastung. Es müssen herrscht. Durch Benutzung von Gleichung (17) kannbetween transformer and load. It must prevail. Using equation (17),

geeignete Werte gewählt werden, um unschädliche 30 man die Kondensatorspitzenspannung Vep (bleibenderSuitable values can be chosen to keep the capacitor peak voltage V e p (permanent

Spannungen an den Elektroden zu erhalten. Zustand der Anfangsspannung) auflösen und gelangtTo maintain voltages on the electrodes. State of the initial voltage) and arrives

Experimentelle Ergebnisse haben gezeigt, daß bei zu folgendem Ergebnis:
hohen Werten von K, z. B. von 1,8 oder 1,9, gerade
Experimental results have shown that with the following result:
high values of K, e.g. B. of 1.8 or 1.9, straight

eindrucksvollere und wünschenswertere Ergebnisse — Vc = V0 + (— V — Vc ) K, (18)more impressive and desirable results - V c = V 0 + (- V - V c ) K , (18)

erzielt wurden hinsichtlich der oben hervorgehobenen 35 ρ ρ were achieved with regard to the 35 ρ ρ highlighted above

Vorteile, als sie insoweit mit kleineren Werten von K, 2 VCp = KV + KVCp, (19)
z. B. 1,4 oder 1,5, erreicht wurden, die zum Zwecke
Advantages, as they can be used with smaller values of K, 2 V Cp = KV + KV Cp , (19)
z. B. 1.4 or 1.5, were achieved for the purpose

des gefahrlosen Betriebes angewendet wurden. Weiter- (2 — K) VCp = KV, (20)of safe operation have been applied. Next- (2 - K) V Cp = KV, (20)

hin haben solche Versuche auch gezeigt, daß mit K g such experiments have also shown that with K g

gleich 1,5 Schaltungsparameter erreicht werden, bei 40 Vcp = -^ ^- V. (21)equal to 1.5 circuit parameters can be achieved at 40 Vc p = - ^ ^ - V. (21)

denen die angegebenen Vorteile der vorliegenden ~
Schaltungstechnik mit einem hohen Grad der Zufriedenheit eintreten, ohne daß die Bedienungsperson Die Spitzenspannung auf der Induktivität ist gleich Gefahren ausgesetzt wird, die, wenn überhaupt vor- der Quellenspannung plus der Kondensatorspitzenhanden, über denen liegen, die den für die Praxis 45 spannung. Dies kann auch durch K ausgedrückt zugelassenen elektrischen Schweißgeräten üblicher werden, wie dies unten angegeben ist:
which the stated advantages of the present ~
Enter circuit technology with a high degree of satisfaction, without the operator being exposed to the peak voltage on the inductor, which, if at all, precedes the source voltage plus the capacitor peaks, is greater than the practical voltage. This can also become more common in terms of K approved electrical welding equipment as indicated below:

Ausführung anhaften. Tr „ . .., , . . ,Cling to execution. Tr ". ..,,. . ,

Vlp = Spitzenspannung über der (gesamten) Vl p = peak voltage over the (entire)

Wirkungsweise Induktivität,Mode of operation inductance,

In der Schaltung nach F i g. 1 wird zu verschie- 50 yL = vc + V, In the circuit according to FIG. 1 becomes different 50 y L = v c + V,

denen Zeiten während jeder Halbperiode der Strom- v v which times during each half period of the current vv

quelle, und zwar werden diese Zeiten durch die Phasen- _ 2 ,„.source, namely these times are represented by the phases - _ 2, ".

drehkreise bestimmt, die eine oder andere Gasent- ~ 2 — K '
ladungsröhre, z. B. die Röhre 4, leitend und bewirkt
rotating circles determined, one or the other gas discharge ~ 2 - K '
charge tube, e.g. B. the tube 4, conductive and effected

die Aufladung des Kondensators 5, und dieser 55 Eine charakteristische Schar von Kurven, diethe charge of the capacitor 5, and this 55 A characteristic family of curves that

leitende Zustand hält an, bis der Kondensator 5 eine zeigen, was sich während der Zeit ergibt, in der derconductive state lasts until the capacitor 5 show a, which occurs during the time in which the

derartige Spannung erreicht, daß sich der Stromfiuß Schalter leitend ist, sind in Fig. 15 dargestellt,such a voltage that the current flow switch is conductive are shown in Fig. 15,

in der gasgefüllten Röhre umzukehren versucht, so daß Gleichung (21) kann auch geschrieben werden:
die Röhre aufhört, leitend zu sein. An diesem Punkt
tries to reverse in the gas-filled tube, so that equation (21) can also be written:
the tube ceases to be conductive. At this point

löschen sich die über die Röhre 4 aufgeprägte Spannung 60 _ t \, π R
und die am Kondensator 5 auftretende entgegen- cp ~~ *» 4
gesetzte Spannung aus, und die Röhre hört auf zu
leiten. Dies tritt ein, selbst wenn der Impuls am Hieraus ist ersichtlich, daß die Wirkung einer Veraufsteigenden Ast der Sinuskurve entsteht, wie in änderung von R auf VCp größer ist als die Wirkung Fig. 2. Wenn eine Halbwelle von entgegengesetzter 65 einer gleichen Änderung entweder vonL oder C. Dies Polarität auf die Röhren gegeben wird, so wird die ergibt sich deshalb, weil der Widerstand der Primär-Röhre 6 leitend und bewirkt zuerst eine Entladung des wicklung des Transformators sehr niedriggehalten Kondensators 5 und anschließend eine Aufladung wird.
the voltage 60 _ t \, π R applied across the tube 4 is canceled
and the opposite occurring at the capacitor 5 c p ~~ * »4
set voltage and the tube stops
conduct. This occurs even if the pulse is on. It can be seen from this that the effect of an ascending branch of the sinusoid arises, as in the change from R to V Cp is greater than the effect of FIG from L or C. This polarity is given to the tubes, so the result is because the resistance of the primary tube 6 is conductive and first causes a discharge of the winding of the transformer, capacitor 5 is kept very low and then a charge.

25 2625 26

Es ist erkennbar, daß durch geeignete Einstellung Durch richtigen Abgleich der Phasendrehkreise der Phasendrehglieder die Röhren 4 bzw. 6 an jeder kann erreicht werden, daß die Impulse entweder im gewünschten Stelle der Halbwellen entgegengesetzter oder hinter dem Scheitelwert der zugeführten Sinus-Polarität der Stromquelle in bekannter Weise leitend welle oder vor dem Scheitelwert auftreten. Die sich an gemacht werden können. Es ist jedoch insofern eine 5 der Belastung ergebenden zugehörigen Spannungen gewisse Phasenverschiebung für das einwandfreie sind in Fig. 3a, 3b und 3c dargestellt.
Arbeiten der vorliegenden Schaltung erforderlich, als Es wurde vorher bereits festgestellt, daß die Größe die Spannung am Kondensator 5 und der Primär- der an der Belastung auftretenden Impulse wesentlich wicklung 9 sofort beim Leitendwerden der Röhren 4 größer als die der Anordnung zugeführte Spannung und 6 verfügbar sein muß. Dies ergibt sich weiterhin io ist. Dies ergibt sich, da die Spannung auf dem Kondenaus der F i g. 2 und der zugehörigen Beschreibung sator zu der zugeführten Spannung addiert wird, wenn im folgenden Absatz. auch nicht notwendigerweise arithmetisch. Beispiels-
It can be seen that by appropriate adjustment by correct balancing of the phase rotation circles of the phase rotation elements the tubes 4 or 6 at each can be achieved that the pulses either in the desired position of the half-waves opposite or behind the peak value of the sine polarity supplied to the current source in known Wise conductive wave or occur before the peak value. Which can be turned on. However, to the extent that an associated voltages resulting from the load, a certain phase shift is necessary for the correct one. They are shown in FIGS. 3a, 3b and 3c.
Work of the present circuit required than it was previously determined that the size of the voltage across the capacitor 5 and the primary of the impulses occurring at the load winding 9 immediately when the tubes 4 become conductive greater than the voltage supplied to the arrangement and 6 available have to be. This continues to be io. This is because the voltage on the condenser is shown in FIG. 2 and the associated description is added to the supplied voltage if in the following paragraph. also not necessarily arithmetically. Example

In Fig. 2 zeigt die Linie 14 die durch die Wechsel- weise haben bei Bildung der Belastung zum Teil durch stromquelle gelieferte Spannung, und die Linien 16, die Primärwicklung eines Schweißtransformators sorg-17 und 18 zeigen den Strom, der durch die entsprechen- 15 fältige Messungen am Ausgang des Transformators in den Röhren 4 und 6 fließt. Die Linie 16 zeigt beispiels- vielen Beispielen eine Spannung an der Primärwickweise, daß der durch eine der Röhren, zum Zwecke lung gezeigt, die viele Male größer ist als die Quellender Erläuterung ist angenommen auch die Röhre 4, spannung; beispielsweise ergaben sich bei einer Speisefließende Strom an einem Punkt annähernd 60° hinter spannung von 240 Volt unter der Annahme einer dem Anfang der durch den Teil 14« der Linie 14 20 Anordnung mit K — 1,5 Spannungen von 1000 Volt, angedeuteten Halbwelle beginnt und fortdauert, bis 1400 Volt oder noch viel höher. Entsprechende die Ladung auf dem Kondensator 5 derart ist, daß Messungen am Kondensator zeigten Ladungen auf sich der Strom in der Röhre 4 umzukehren versucht. diesem Kondensator, die erheblich größer als die von An diesem Punkt hört der Stromfluß durch die Röhre der Speisequelle zugeführten Spannungen waren. So auf, selbst wenn die Spannung der Quelle weiter 25 ergaben sich z. B. in dem oben angeführten Fall, bei ansteigt, und zwar auf Grund des Verschwindens dem die Speisespannung 240 Volt betrug und K = 1,5 der Spannungsdifferenz zwischen den Hauptelek- war, Spannungen am Kondensator von 900 bis troden. 1200 Volt.In FIG. 2, the line 14 shows the voltage that is partly supplied by the power source when the load is formed, and the lines 16, the primary winding of a welding transformer, 17 and 18 show the current flowing through the corresponding Wrong measurements at the output of the transformer in the tubes 4 and 6 flows. The line 16 shows, by way of example, many examples of a voltage at the primary winding that the voltage through one of the tubes, shown for the purpose of being many times greater than the source of the explanation, is also assumed to be the tube 4; For example, with a supply current at a point approximately 60 ° behind the voltage of 240 volts, assuming a half-wave beginning with the beginning of the part 14 "of the line 14 20 arrangement with K - 1.5 voltages of 1000 volts, indicated half-wave continues up to 1400 volts or much higher. Corresponding the charge on the capacitor 5 is such that measurements on the capacitor showed charges on itself as the current in the tube 4 tries to reverse. this capacitor, which was considerably larger than that of the voltages supplied to the supply source, stops the current flowing through the tube at this point. So on, even if the voltage of the source continued to result, e.g. B. in the above case, when increases, due to the disappearance of the supply voltage was 240 volts and K = 1.5 of the voltage difference between the Hauptelek- was, voltages on the capacitor from 900 to troden. 1200 volts.

Wenn sich jedoch die Spannung umkehrt und der Die Länge der von der erfindungsgemäßen Schaltung Phasendrehkreis 13 die Röhre 6 leitend macht, wobei 30 gelieferten Impulse kann nach den Erfordernissen der angenommen ist, daß diese Röhre 6 ebenfalls 60° jeweiligen Belastung innerhalb eines begrenzten Bereihinter dem Anfang der Halbwelle leitend wird, so ches geändert werden. Somit können die Impulse, wird die Spannung auf dem Kondensator 5 zu der von wenn das Arbeiten mit extrem kurzen Impulsen der Quelle an die Röhre 6 gelieferten Spannung undurchführbar ist, leicht verlängert werden, um die addiert, und der Strom über den Schweißtransformator 35 erforderliche Energiemenge dem Werkstück zuzuist deshalb eine Funktion der Summe der Spannungen führen, jedoch erscheint etwa ein Viertel der Periodendes Kondensators und der Quelle, wie dies durch die dauer eines 60-Hz-Netzes die maximale Impulsdauer, Linie 19 in Fi g. 3 c angedeutet ist. Wenn sich der die wirkungsvoll ist. Die bevorzugte Impulsdauer für Kondensator 5 über die Röhre 6 entlädt und eine die vorliegende Benutzung für Schweißzwecke ist Spannung entgegengesetzten Sinnes aufbaut, fällt der 40 etwa 1 ms, jedoch besitzen Impulse von noch kürzerer Strom über den Schweißtransformator sehr plötzlich Dauer als 1 ms, z. B. von 100 \>.s, einige weitere ab und erreicht Null im wesentlichen sofort. Somit vorteilhaften Eigenschaften für wenigstens einige erreicht der Strom durch den Schweißtransformator, Anwendungsgebiete gegenüber den Impulsen von wie er durch Linie I in F i g. 4 dargestellt ist, sein 1 ms Dauer. Infolgedessen sollen die Impulse, obwohl Maximum sehr schnell nach Leitendwerden der 45 die Parameter der Schaltung verändert werden können, Röhre 6 und fällt darauf sehr schnell ab, so daß er daß Impulslängen innerhalb eines Bereiches von etwa unmittelbar anschließend zu Null wird. Dies entspricht 100 \ls bis etwa 4 ms einstellbar sind, dennoch vorteilder Stelle, wo der Kondensator 5 im entgegengesetzten haft, wenigstens für die Schweißanwendungsgebiete, Sinne völlig geladen wird und den weiteren Stromfluß eine Dauer in der Größenordnung von etwa 1 ms durch die Röhre 6 unterbricht in derselben Weise, wie 50 besitzen,
dies oben in bezug auf die Röhre 4 erläutert ist. se U = ^ amch
If, however, the voltage is reversed and the length of the phase rotation circuit 13 of the circuit according to the invention makes the tube 6 conductive, whereby 30 pulses supplied can be assumed according to the requirements of the assumption that this tube 6 is also 60 ° respective load within a limited range behind the beginning the half-wave is conductive, so ches can be changed. Thus, the pulses, the voltage on the capacitor 5 becomes the voltage supplied to the tube 6 when working with extremely short pulses from the source is impracticable, can be easily lengthened by the amount of energy required, and the current through the welding transformer 35 the workpiece is therefore a function of the sum of the voltages, but approximately a quarter of the periods of the capacitor and the source appear, as is the maximum pulse duration, line 19 in FIG. 3 c is indicated. When that is the most effective. The preferred pulse duration for capacitor 5 discharges through the tube 6 and a voltage of the opposite sense builds up the present use for welding purposes, the 40 falls about 1 ms, but pulses of even shorter current through the welding transformer very suddenly have duration than 1 ms, e.g. B. from 100 \>. S, a few more and reaches zero essentially immediately. Thus, the current through the welding transformer achieves advantageous properties for at least some, areas of application compared to the pulses of as indicated by line I in FIG. 4 is shown to be 1 ms in duration. As a result, although the maximum number of pulses can be changed very quickly after the circuit 45 becomes conductive, tube 6 and drops very quickly thereon, so that the pulse lengths within a range of approximately immediately thereafter become zero. This corresponds to 100 \ ls up to about 4 ms, which is an advantage, however, where the capacitor 5 is completely charged in the opposite sense, at least for the welding application areas, and the further current flow has a duration in the order of magnitude of about 1 ms through the tube 6 interrupts in the same way as 50 own,
this is explained above with reference to the tube 4. se U = ^ amch

Durch die folgenden Polantatsumkehrungen der b \ t J Through the following inversions of the polarity of the b \ t J

Wechselstromquelle wird die Erzeugung scharfer das Verhältnis von Induktivität zu Kapazität. DieAC power source is generating sharper the ratio of inductance to capacitance. the

Leistungsimpulse fortgesetzt, von denen jeder wesent- folgende Gleichung gibt dies an:Continued power impulses, each of which is essential- the following equation indicates this:

lieh über die Höhe hinausgeht, die durch die Spannung 55 γ~λ ,^rborrowed beyond the height determined by the voltage 55 γ ~ λ , ^ r

der Quelle allein erzeugt werden könnte, und wobei /? = 1' 'the source alone could be generated, and where /? = 1 ''

jeder Impuls eine extrem kurze Dauer besitzt. Die γ LC 4L2 each pulse has an extremely short duration. The γ LC 4L 2

m f0lgenden Bei sehr kleinem R kann -^ vernachlässigt werden, m following If R is very small, - ^ can be neglected,

Obwohl die Phasendrehkreise 12 und 13 im breiteren 60 so daß als praktische Form folgende Beziehung ange-Umfang der Erfindung nicht unbedingt so eingestellt wendet werden kann:
werden müssen, daß sie die gleiche Phasenverschiebung -. r~-r
Although the phase rotation circles 12 and 13 in the broader 60 so that the following relationship can be applied as a practical form, the scope of the invention can not necessarily be set so:
must be that they have the same phase shift -. r ~ -r

erzeugen, und deshalb die Impulse nicht die gleiche β ggenerate, and therefore the pulses are not the same β g

Größe in den betreffenden entgegengesetzten Richtun- ^
gen haben müssen, werden bei der gewöhnlichen 65 Da die Größe der durch die Anordnung gelieferten Benutzung des Gerätes vorzugsweise die gleiche Impulse zum Teil eine Funktion der Kondensator-Phasenverschiebung in den Kreisen 12 und 13 und ladung im Zeitpunkt des Impulsbeginns ist, ist leicht daher gleiche Impulse angewendet. ersichtlich, daß eine progressive Vergrößerung der
Size in the relevant opposite directions- ^
Since the magnitude of the use of the device provided by the arrangement, preferably the same pulses, is partly a function of the capacitor phase shift in circuits 12 and 13 and charge at the time of the start of the pulse, is therefore slightly the same Impulses applied. can be seen that a progressive increase in the

27 2827 28

Ausgangsimpulse der Anordnung erzielbar ist, in einer Impulsdauer beeinflußt und nicht die Größen derOutput pulses of the arrangement can be achieved, influenced in a pulse duration and not the sizes of the

Weise, daß eine ansteigende Schweißregelung erreicht Impulse, die in jedem Fall allein durch die zugeführteWay that an increasing sweat control achieved impulses, which in each case alone by the supplied

wird, und zwar auf wenigstens zwei Wegen: Spannung und durch die Stelle auf der Sinuskurve, anin at least two ways: voltage and by location on the sinusoid

der der Impuls entsteht, bestimmt werden.that the impulse arises can be determined.

a) Beim ersten ist angenommen, daß der Wert von 5 Die an Hand von F ig. 6 bis 9 erläuterten Schaltungs- »K« relativ hoch ist, z. B. 1,7 oder noch höher. beispiele sind für Mehrphasenstromquellen geeignet. Somit addiert sich die Kondensatorspannung Bei der zuerst beschriebenen Schaltung in F i g. 6 über mehrere Impulse zur Speisespannung, und' ist ein Dreiphaseneingang mit drei Zuführungsdie Spitzenspannungen erhöhen sich daraufhin leitungen 31, 32 und 33 vorgesehen. Für Zwecke der fortlaufend. Dieser Vorgang ist in Fig. 12 io folgenden Beschreibung liegt zwischen den Leitungen dargestellt, wo gezeigt ist, wie sich die Spitzen der 31 und 32 die Phase A, zwischen den Leitungen 32 Impulse fortschreitend vergrößern, bis sie einen und 33 die Phase B und zwischen den Leitungen 31 bleibenden Zustand erreichen, den sie nicht mehr und 33 die Phase C. Ein Schweißtransformator 34 unterschreiten. Dies ist jedoch normalerweise besitzt eine Sekundärwicklung 36, die auf irgendeine lediglich mehr ein Anfangszustand, wenn das 15 übliche Weise mit den bei 37 angedeuteten Elektroden Schweißgerät neu eingeschaltet wird, als ein Vor- verbunden ist. Der Transformator weist außerdem gang, der für Regelzwecke ausgenutzt werden Primärwicklungen 38, 39 und 41 üblicher Form auf. könnte. Durch teilweise Entladung des Konden- Das obere Ende (in der Zeichnungsdarstellung) der sators zwischen den Arbeitsgängen und Verändern Primärwicklung 38 ist mit einer Seite eines Leistungsder Geschwindigkeit, mit der der Ladungsaufbau 20 kondensator 42 verbunden, dessen andere Seite mit auf dem Kondensator zugelassen wird, kann einem Verbindungspunkt 43 verbunden ist. Eine gasjedoch diese Funktion wie angegeben zur Rege- gefüllte Entladungsröhre 44, für die zweckmäßig ein lung ausgenutzt werden. Thyratron oder ein Ignitron benutzt wird, ist mit ihrera) For the first, it is assumed that the value of 5 Die on the basis of Fig. 6 to 9 explained circuit "K" is relatively high, z. B. 1.7 or higher. examples are suitable for multiphase power sources. Thus, the capacitor voltage adds up in the circuit in FIG. 1 described first. 6 over several pulses to the supply voltage, and 'is a three-phase input with three feeds, the peak voltages increase as a result, lines 31, 32 and 33 are provided. For ongoing purposes. This process is illustrated in the description below in FIG. 12, where it is shown how the peaks of 31 and 32 phase A, between lines 32 pulses progressively increase until they reach one and 33 phase B and between the lines 31 reach the permanent state that they no longer and 33 the phase C. A welding transformer 34 falls below. However, this normally has a secondary winding 36 which is in some way only more of an initial state when the usual manner with the electrode welding device indicated at 37 is switched on again as a pre-connected. The transformer also has primary windings 38, 39 and 41 of the usual shape, which are used for regulating purposes. could. By partially discharging the capacitor, the upper end (in the drawing view) of the sators between operations and changing primary winding 38 is connected to one side of a power of the rate at which the charge build-up 20 is connected to capacitor 42, the other side of which is allowed to be on the capacitor, can be connected to a connection point 43. However, this function, as indicated, for the discharge tube 44 filled with gas, for which a position is expediently used. Thyratron or an ignitron is used with theirs

b) Die unmittelbarere und einfachere Methode der Anode an den Verbindungspunkt 43, mit ihrer Kathode Regelung, die sowohl zur Impulserhöhung als 25 über eine Leitung 46 an einen Verbindungspunkt 47 auch zur Erniedrigung benutzt werden kann, und mit ihrer Steuerelektrode durch eine Leitung 48 besteht jedoch in der Phasenregelung. Da der an den Ausgang eines Phasendrehkreises 49 ange-Ausgangsimpuls wenigstens teilweise eine Funk- schlossen. Dieser Phasendrehkreis besitzt eine übliche tion der Netzspannung im Zeitpunkt der Impuls- Form, so daß Einzelheiten der Schaltung nicht anentstehung ist, kann durch Regelung der Phasen- 30 gegeben zu werden brauchen. Eine weitere Gasverschiebung ein ansteigender oder ein abfallender entladungsröhre 51, für die zweckmäßig ebenfalls Impulsverlauf erzeugt werden. Für einen anstei- ein Thyratron oder ein Ignitron verwendet wird, ist genden Verlauf wird der Zeitpunkt der Impuls- mit ihrer Anode an den Verbindungspunkt 47, mit erzeugung von einer Stelle in der Nähe des Null- ihrer Kathode über eine Leitung 52 an den Verdurchganges der Sinusspeisespannung, jedoch 35 bindungspunkt 43, und mit ihrer Steuerelektrode nicht direkt in diesem, bis zum Scheitelwert ver- durch eine Leitung 53 an den anderen Ausgangspunkt schoben. Ein abfallender Gang wird durch ent- des Phasendrehkreises 49 angeschlossen. Der Eingang gegengesetzte Verschiebung erreicht. Auf diese des Phasendrehkreises 49 steht durch eine Leitung 54 Weise wird eine genaue Impulsregelung allein mit einem Eingang, z. B. der Zuführungsleitung 31, durch die Phasenregelkreise ermöglicht, ohne daß 4° in Verbindung, und die andere Leitung 56 des Phasenandere Größen des Gerätes verändert werden. drehkreises 49 ist mit der anderen Zuführungsleitung, b) The more immediate and simpler method of the anode to the connection point 43, with its cathode Regulation that is used both for increasing the pulse rate and 25 via a line 46 to a connection point 47 can also be used for lowering, and with its control electrode through a line 48 however, there is phase control. Since the at the output of a phase turning circle 49-output pulse at least partially a radio control. This phase turning circle has a common one tion of the mains voltage at the time of the pulse shape, so that details of the circuit do not arise can be given by regulating the phase 30. Another gas shift a rising or a falling discharge tube 51, for which also expedient Pulse waveform can be generated. For a steep a thyratron or an ignitron is used The time of the impulse with its anode at the connection point 47 is the same as the curve generation from a point near the zero of its cathode via a line 52 to the passage the sinusoidal supply voltage, but 35 tie point 43, and with its control electrode not directly in this, up to the peak value through a line 53 to the other starting point pushed. A falling gear is connected by ent of the phase turning circle 49. The entrance opposite shift reached. This of the phase rotation circle 49 is available through a line 54 Way is a precise pulse control with only one input, z. B. the supply line 31, made possible by the phase-locked loops without 4 ° in connection, and the other line 56 of the phase, other quantities of the device are changed. turning circle 49 is with the other supply line,

z. B. der Leitung 32, verbunden. Das untere Endez. B. the line 32 connected. The lower end

F i g. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, der Primärwicklung 38 ist an eine Leitung 57 an-F i g. 5 shows a modified embodiment, the primary winding 38 is connected to a line 57

die zur Erzeugung einer Mehrzahl von Impulsen aus geschlossen, die mit der Zuführungsleitung 32 anwhich is used to generate a plurality of pulses from being closed to the supply line 32

einer einzigen Sinusspeisespannung geeignet ist. Hier 45 geeigneter Stelle, z. B. am Verbindungspunkt 58, ina single sinusoidal supply voltage is suitable. Here 45 suitable place, z. B. at junction 58, in

ist eine Mehrzahl von Kreisen, von denen jeder aus Verbindung steht.is a plurality of circles, each of which is connected.

einem Paar entgegengesetzt verbundener Gasent- Die zweite Primärwicklung 39 ist in entsprechendera pair of oppositely connected gases. The second primary winding 39 is in a corresponding manner

ladungsröhren in Reihe mit jeweils einem Kondensator Weise wie die Wicklung 38 mit GasentladungsröhrenCharge tubes in series, each with a capacitor, in the same way as the winding 38 with gas discharge tubes

besteht, unter sich parallel und mit der Belastung in und einem Phasendrehkreis zusammengeschaltet. Dasexists, interconnected in parallel with each other and with the load in and a phase rotation circle. That

Serie geschaltet. Die mit der Schaltung in F i g. 1 5° obere Ende der Primärwicklung 39 ist mit einer SeiteSwitched in series. The with the circuit in F i g. 1 5 ° upper end of the primary winding 39 is with one side

übereinstimmenden Teile sind in F i g. 5 mit den eines Kondensators 59 verbunden, dessen andereMatching parts are shown in FIG. 5 connected to that of a capacitor 59, the other

gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In den neu hinzu- Seite an einen Verbindungspunkt 61 angeschlossen ist.the same reference numerals. In the newly added side is connected to a connection point 61.

gekommenen Kreisen sind die Bezugszeichen der ent- Die Gasentladungsröhre 62 ist mit ihrer Anode an denThe circles inside are the reference numerals of the discharge tube 62 is with its anode on the

sprechenden Teile jeweils mit den Indizes »α« und »Z>« Verbindungspunkt 61, mit ihrer Kathode an denspeaking parts with the indices "α" and "Z>" connection point 61, with their cathode to the

versehen. Jeder dieser getrennten Kondensator- 55 Verbindungspunkt 58 und mit ihrer SteuerelektrodeMistake. Each of these separate capacitor 55 connection point 58 and with its control electrode

Röhrenkreise arbeitet unabhängig von den anderen, an einen Ausgangspunkt des Phasendrehgliedes 64Tube circles work independently of the others, at a starting point of the phase shift element 64

und jeder erzeugt einen Impuls in der Belastung in angeschlossen, das von irgendeiner bekannten Aus-and each creates a pulse in the load connected to it, which is of some known origin

einem Zeitpunkt, der durch die Phaseneinstellung an führung sein kann. Eine Gasentladungsröhre 63 ista point in time that can be guided by the phase setting. A gas discharge tube 63 is

den Steuerelektroden des in den Kreisen benutzten mit ihrer Anode an den Verbindungspunkt 58, mitthe control electrodes of the one used in the circles with their anode to the connection point 58, with

Röhrenpaares bestimmt wird. Auf diese Weise kann 60 ihrer Kathode an den Verbindungspunkt 61 und mitTube pair is determined. In this way, 60 of its cathode can be connected to the connection point 61 and with

durch geeignete Einstellung der Phasendrehkreise ihrer Steuerelektrode an den anderen Ausgangspunktby suitably setting the phase rotation circles of your control electrode at the other starting point

erreicht werden, daß mehrere Impulse, hier drei, von des Phasendrehgliedes 64 angeschlossen. Die Eingangs-be achieved that several pulses, here three, connected by the phase shift member 64. The entrance

denen jeder durch einen Kondensator-Röhrenkreis leitungen 65 und 66 des Phasendrehgliedes 64 sindeach of which lines 65 and 66 of the phase shifter 64 through a condenser tube circuit

geliefert wird, an der Belastung auftreten, wobei diese entsprechend mit den Speiseleitungen 32 und 33is supplied, occur at the load, this corresponding to the feed lines 32 and 33

Impulse zweckmäßig extrem nahe beieinanderliegen. 65 verbunden. Die Gasentladungsröhren 62 und 63 sindImpulses are expediently extremely close together. 65 connected. The gas discharge tubes 62 and 63 are

Es ist ersichtlich, daß die Anzahl derartiger Parallel- zweckmäßig entsprechende Röhren wie die Röhren 44It can be seen that the number of such parallel appropriately corresponding tubes such as tubes 44

röhrenkreise und die Größen der in diesen Kreisen und 51 und können ebenfalls als Tyratron- odertube circles and the sizes of these circles and 51 and can also be called Tyratron or

vorgesehenen Kapazitäten und Induktivitäten nur die Ignitronröhren ausgebildet sein. Das andere Ende derprovided capacitances and inductances only the ignitron tubes can be formed. The other end of the

29 3029 30

Primärwicklung 39 ist mit der Speiseleitung 33 ver- Diese Wirkungsweise setzt sich so lange foil, wiePrimary winding 39 is connected to feed line 33. This mode of operation continues as long as foil

bunc en. Wechselstromimpulse an den Klemmen der Phase A bunc en. AC pulses at the phase A terminals

Die dritte Primärwicklung 41 ist über einen Lei- auftreten.The third primary winding 41 has a lead.

stungskondensator 67 mit einem Verbindungspunkt 68 Durch das Auftreten von Wechselstromimpulsen verbunden. Eine Gasentladungsröhre 69 ist mit ihrer 5 in Phase B, d. h. zwischen den Speiseleitungen 32stungskondensator 67 connected to a connection point 68 by the appearance of alternating current pulses. A gas discharge tube 69 is in phase B with its 5, ie between the feed lines 32

Ancdeanden Verbindungspunkt 68, mitihrerKathode und 33, wird der Kondensator 59 in entsprechenderAt the junction 68, with its cathode and 33, the capacitor 59 becomes in a corresponding manner

an einen Verbindungspunkt 71 und mit ihrer Steuer- Weise in wechselnden Richtungen unter Steuerungto a connection point 71 and with their control mode in alternating directions under control

elektrode an einen Ausgangspunkt eines üblichen durch den Phasendrehkreis 64 aufgeladen, und eselectrode charged to a starting point of a usual through the phase rotation circuit 64, and it

Phasendrehgliedes 72 angeschlossen. Eine weitere Gas- entstehen hierdurch Impulse wechselnder Richtung entladungsröhre 73 ist mit ihrer Anode an den Ver- io in der Primärwicklung 39. Jeder dieser Impulse besitztPhase rotating member 72 connected. Another gas- impulses of alternating direction are created by this The anode of the discharge tube 73 is connected to the verio in the primary winding 39. Each of these has pulses

bindungspunkt 71, mit ihrer Kathode an den Ver- eine wesentlich größere Amplitude als die Maximal-connection point 71, with its cathode at the association a significantly larger amplitude than the maximum

bindungspunkt 68 und mit ihrer Steuerelektrode an spannung in Phase B, wobei angenommen ist, daßtie point 68 and with its control electrode on voltage in phase B, it being assumed that

den anderen Ausgangspunkt des Phasendrehgliedes 72 der Phasendrehkreis 64 ebenfalls so eingestellt ist,the other starting point of the phase rotation element 72 of the phase rotation circle 64 is also set so that

angeschlossen. Der Verbindungspunkt 71 ist durch daß die Röhren 62 und 63 angenähert 90° auf den eine Leitung 74 mit der Speiseleitung 33 verbunden. 15 Impulsanfang in Phase B zünden und die Dauer derconnected. The connection point 71 is connected by the tubes 62 and 63 approximately 90 ° on the one line 74 to the feed line 33. 15 start of impulse in phase B and the duration of the

Die Eingangsleitung 76 des Phasendrehgliedes ist mit Impulse ebenfalls durch die Kapazität des Konden-The input line 76 of the phase shifter is also pulsed through the capacitance of the condenser

der Speiseleitung 33 und die Eingangsleitung 77 mit sators 59 einstellbar ist.the feed line 33 and the input line 77 with sators 59 is adjustable.

dem Verbindungspunkt 78 verbunden. Das andere Ferner werden in gleicher Weise durch Impulseconnected to connection point 78. The other farther are similarly by impulses

Ende der Primärwicklung 41 ist durch eine Leitung 79 in der Phase C Impulse wechselnder Richtung und an den Verbindungspunkt 78 angeschlossen, der über 20 wesentlich größerer Amplitude als die Impulse in derThe end of the primary winding 41 is connected by a line 79 in the phase C pulses of alternating direction and to the connection point 78, which has a significantly greater amplitude than the pulses in the over 20

eine weitere Leitung 81 mit der Speiseleitung 31 in Phase C in der Primärwicklung 41 erzeugt, wobeianother line 81 is generated with the feed line 31 in phase C in the primary winding 41, wherein

Verbindung steht. wiederum angenommen ist, daß durch entsprechendeConnection. again it is assumed that by corresponding

Es sei angenommen, daß ein positiver Impuls auf Phaseneinstellung am Phasendrehglied 72 die RöhrenAssume that a positive phase adjustment pulse on phase rotator 72 causes the tubes

der Speiseleitung 31 auftritt und daß der Phasendreh- 69 und 73 angenähert 90° nach dem Impulsanfang in kreis 49 so eingestellt ist, daß ein positiver Impuls 25 Phase C zünden.the feed line 31 occurs and that the phase rotation 69 and 73 is set approximately 90 ° after the start of the pulse in circle 49 so that a positive pulse 25 phase C ignites.

an der Steuerelektrode der Röhre 51 an einem Punkt In F i g. 8 sind Lage und Größe der Impulse in denat the control electrode of the tube 51 at a point in FIG. 8 are the position and size of the impulses in the

90° nach Beginn des positiven Impulses auf der Speise- Phasen A, B und C dargestellt, und zwar sowohl der90 ° after the start of the positive pulse on the feed phases A, B and C shown, both the

leitung 31 entsteht. In diesem Fall wird die Röhre 51 Impulse zueinander als auch in bezug auf die Sinus-line 31 is created. In this case the tube 51 pulses to each other as well as to the sinus

an dem erwähnten 90°-Punkt leitend, und der Impuls spannungen in den einzelnen Phasen,
fließt über die Röhre 51 und über den Kondensator 42 3° Im unteren Teil von F i g. 8 sind sämtliche Impulse
conductive at the mentioned 90 ° point, and the pulse voltages in the individual phases,
flows through the tube 51 and through the condenser 42 3 ° in the lower part of FIG. 8 are all impulses

und dann über die erste Primärwicklung 38 auf die zusammen in einer einzigen Zeile dargestellt, um denand then across the first primary winding 38 to the shown together in a single line to the

andere Seite der Phase A zur Speiseleitung 32. Sobald gegenseitigen zeitlichen Abstand der verschiedenenother side of phase A to feed line 32. As soon as mutual time interval of the different

der Kondensator 42 auf die Maximalspannung der Impulse zu zeigen.the capacitor 42 to point to the maximum voltage of the pulses.

Phase A aufgeladen ist, hört der Strom auf zu fließen. Bei den in F i g. 2 und 3 dargestellten Impulsen Wenn die Parameter der Schaltung so gewählt sind, 35 ergeben sich keine Überlappungen der Impulse, und daß dies sehr schnell eintritt, so ist ersichtlich, daß ein es besteht damit keine Möglichkeit, daß ein leitender einziger scharfer Impuls in der ersten Primärwicklung Zustand in einer Phase auftritt, bei dem die in einer 38 entsteht und dann der Strom darin zu fließen anderen Phase erzeugten Impulse ausgelöscht oder aufhört. Beim Auftreten einer umgekehrten Spannung anderweitigbeeinflußtwerdenkönnen.Diebeschriebene in der Phased fließt der Strom in umgekehrter 4° Schaltung liefert infolgedessen einzelne Impulse, bei Richtung, und zwar dieses Mal über die Röhre 44, denen, wie dargestellt, jeder Impuls von allen anderen sobald der Strcmfluß durch den auf die Steuerelektrode Impulsen getrennt ist und bei denen jeder Ausgangsder Röhre 44wirkendenPhasendrehkreis 49freigegeben impuls angenähert die doppelte Amplitude der Speisewird. Wenn angenommen wird, daß dieser Phasen- quelle im Augenblick der Entstehung des Impulses drehkreis so eingestellt ist, daß ein positiver Impuls 45 besitzt, wobei in der Schaltung keinerlei bewegte an der letztgenannten Steuerelektrode angenähert Teile erforderlich sind.Phase A is charged, the current stops flowing. With the in F i g. Pulses shown in FIGS. 2 and 3 If the parameters of the circuit are chosen so that there are no overlaps of the pulses, and that this occurs very quickly, it can be seen that there is no possibility that a single conductive pulse in the first Primary winding condition occurs in a phase where the pulses generated in a 38 arises and then the current flowing in it in another phase is extinguished or ceases to flow. When an inverted voltage occurs, it can be influenced in some other way. As described in the phased circuit, the current flows in the reverse 4 ° circuit as a result of which delivers individual pulses, at direction, this time via the tube 44, which, as shown, every pulse from all the others as soon as the current flows through The pulses on the control electrode are separated and in which each output of the tube 44 acting phase rotation circle 49 is released pulse approximately twice the amplitude of the feed. If it is assumed that this phase source is set at the moment the pulse arises so that a positive pulse has 45, and no moving parts of the last-mentioned control electrode are required in the circuit.

90° nach Beginn des umgekehrten Impulses entsteht, _ . Cj_ ,. „^ , ._. „ .
so ist ersichtlich, daß dieser Impuls im wesentlichen Gemeinsame angezapfte im Stern geschaltete)
bei der Maximalspannung der Phase A anfängt, und bpeiseschaltung
ferner, daß er sich zur Spannung auf dem Kondensator 50 Obwohl die oben angegebenen Schaltungen zuaddiert. Infolgedessen ergibt sich zwischen den Speise- friedenstellend arbeiten und die gestellten Anforleitungen 31 und 32 eine wesentlich höhere Spannung derungen erfüllen, besitzen sie den Nachteil, daß sie als die Maximalspannung der Phase A. einen Schweißtransformator mit mehreren Primär-Am Ende des Impulses bleibt der Kondensator 42 wicklungen erfordern, der Aufwand und Kosten vermit entgegengesetzter Polarität gegenüber der durch 55 ursacht, deren weitestgehende Verminderung ohne den letztgenannten Impuls zwischen den Speise- Beeinträchtigung der Wirkungsweise erwünscht ist. leitungen 31 und 32 erzeugten Polarität aufgeladen, so Die folgende abgewandelte Schaltung ist deshalb daß bei Auftreten des nächsten Impulses in der erst- entwickelt worden, um eine einzige, in der Mitte genannten Richtung die Ladung auf dem Kondensator angezapfte Primärwicklung benutzen zu können, wiederum die Spannung zwischen den Speiseleitungen 60 mit der ebenfalls alle im Zusammenhang mit der 31 und 32 in dem Augenblick steigert, in dem die Erfindung gestellten Anforderungen erfüllt werden Gasentladungsröhre leitend zu werden beginnt. An- können, sofern eine im Stern geschaltete Vierdrahtgencmmen, c'er Punkt des Leitendwerdens der stromquelle zur Verfügung steht oder in bekannter Röhre 51 bleibt bei etwa 90°, so wird der Impuls Weise durch Transformatorumformung geschaffen durch die erste Primärwicklung 38 wiederum wesent- 65 werden kann.
90 ° after the start of the reverse impulse arises, _. Cj _,. "^, ._. ".
so it can be seen that this pulse is essentially common tapped star-connected)
starts at the maximum voltage of phase A , and bfeiseschaltung
also that it adds to the voltage on the capacitor 50 although the circuits noted above. Consequently, one gets work satisfactorily and satisfy 31 and 32 changes substantially higher voltage, the Anforleitungen provided between the table salt, they have the disadvantage that it remains as the maximum voltage of the phase A. a welding transformer having a plurality of primary At the end of the pulse, the capacitor 42 windings require the effort and costs caused by opposite polarity compared to that caused by 55, the greatest possible reduction of which is desired without the last-mentioned impulse between the feeds. Impairment of the mode of operation. lines 31 and 32 generated polarity, so the following modified circuit has therefore been developed so that when the next pulse occurs in the first, in order to be able to use a single primary winding tapped in the middle, the charge on the capacitor, again the Voltage between the feed lines 60 with which likewise all in connection with FIGS. 31 and 32 increases at the moment in which the requirements set out in the invention are met, the gas discharge tube begins to become conductive. As long as a star-connected four-wire generator is available at the point at which the power source becomes conductive, or in the known tube 51 remains at about 90 °, the impulse is again essentially created by transformer conversion through the first primary winding 38 can be.

lieh größer als die Größe der Maximalspannung in In F i g. 7 sind vier Speiseleitungen 101, 102, 103borrowed greater than the size of the maximum stress in In F i g. 7 are four feed lines 101, 102, 103

der Phase A, und er besitzt wiederum eine sehr kurze und 104 dargestellt. Die Leitung 104 ist der gemein-of phase A, and it again has a very short and 104 shown. Line 104 is the common

Dauer. same Null-Leiter, und die Leitungen 101, 102 und 103Duration. same neutral wire, and lines 101, 102 and 103

31 3231 32

sind die Phasenleiter der Phasen A, B, C gegenüber 131 und 132 vorgesehen, die in entsprechender Weise der Leitung 104. Ein Schweißtransformator 105 besitzt wie die betreffenden Teile in F i g. 1 arbeiten,
eine Sekundärwicklung 106, die in üblicher Weise mit Die Phasendrehglieder 116, 117 und 118 werden den bei 107 angedeuteten Schweißelektroden ver- zweckmäßig so eingestellt, daß ein Impuls an einer bunden ist. Der Schweißtransformator besitzt eine 5 bestimmten Stelle der Sinusspannung der Speiseeinzige Primärwicklung 108, die in der Mitte eine quelle, z. B. unter 90° entsteht, und die Phasendreh-Anzapfung 109 aufweist, durch die sie in zwei Hälften glieder 116 a, 117 «und 118 a werden derart eingestellt, geteilt wird. Das Ende der einen Hälfte, in der Zeich- daß Impulse an einer anderen Stelle der Sinusnung der oberen Hälfte, ist parallel an die einen spannung, z. B. uater 130°, erzeugt werden. Die Seiten der Kondensatorpaare 111, lila, 112, 112a, io Phasendrehglieder 129, 131 und 132 werden zweck- 113 und 113 a angeschlossen. Die anderen Seiten der mäßig so eingestellt, daß die von den Kondensatoren Kondensatoren stehen jeweils mit zwei entgegengesetzt 121, 122 und 123 abgenommenen Impulse jeweils verbundenen Gasentladungsröhren in Verbindung. zwischen den Impulsen von den Kondensatorpaaren Auf diese Weise ist der Kondensator 111 mit den 111,lila, 112,112a, 113,113aauftreten,z.B.bei 110°. Röhren 114 und 115 verbunden und von diesen mit 15 In F i g. 9 sind auf den mit den Phasen A, B und C der Leitung 101 und der Kondensator lila ent- bezeichneten Achsen die auf den verschiedenen Konsprechend mit den Röhren 114 a und 115 a und von densatoren entstehenden Impulse dargestellt. Der bei hier mit der Leitung 101. Die andere Seite des Kon- 90° auftretende Impuls 141 geht vom Kondensator 111 densators 112 ist entsprechnd über zwei Röhren mit aus, der bei 130° entstehende Impuls 142 vom Konder Leitung 102 und die andere Seite des Konden- 20 densator lila und der von Kondensator 123 aussators 113 über zwei Röhren mit der Leitung 103 gehende Impuls 143 entsteht bei 110°. Die Impulse verbunden. Die andere Seite des Kondensators 112a 141a, 142a, 143a gehen von den Kondensatoren 111, steht über zwei Röhren mit der Leitung 102 und die lila und 123 während der entgegengesetzten Halbandere Seite des Kondensators 113 a über zwei Röhren welle von der Phase A aus.
the phase conductors of phases A, B, C are provided opposite 131 and 132 , which in a corresponding manner to line 104. A welding transformer 105 , like the parts in question in FIG. 1 work,
a secondary winding 106, which is connected in the usual manner to the welding electrodes indicated at 107. The phase rotating elements 116, 117 and 118 are expediently set in such a way that a pulse is bound to one. The welding transformer has a 5 specific point of the sinusoidal voltage of the feed single primary winding 108, which has a source in the middle, e.g. B. arises at 90 °, and the phase rotation tap 109 has, through which it is divided into two halves members 116 a, 117 ″ and 118 a are set in such a way. The end of one half, in the drawing that pulses at a different point in the sine of the upper half, is parallel to one voltage, e.g. B. uater 130 °, are generated. The sides of the capacitor pairs 111, lilac, 112, 112a, io phase rotating elements 129, 131 and 132 are connected for the purpose 113 and 113a . The other sides of the moderately adjusted so that the capacitors capacitors are each connected to two oppositely connected gas discharge tubes 121, 122 and 123 picked up pulses. In this way the capacitor 111 with the 111, purple, 112,112a, 113,113a occurs, e.g. at 110 °. Tubes 114 and 115 connected and of these with 15 in F i g. 9, the axes denoted by the phases A, B and C of the line 101 and the capacitor lilac represent the impulses arising on the various correspondence with the tubes 114 a and 115 a and from the capacitors. The pulse 141 occurring here with the line 101. The other side of the 90 ° cone emanates from the capacitor 111 , the capacitor 112 is correspondingly via two tubes, the pulse 142 arising at 130 ° from the cone line 102 and the other side of the condenser - 20 capacitor purple and the pulse 143 going from capacitor 123 to 113 via two tubes with line 103 occurs at 110 °. The impulses connected. The other side of capacitor 112a 141a, 142a, 143a move from the capacitors 111, is connected via two tubes with the line 102 and the purple and 123 during the opposite half other side of capacitor 113 a over two tubes wave of the phase A from.

mit der Leitung 103 in Verbindung. Die Steuerelektro- In gleicher Weise geht der Impuls 144 vom Konden der Gasentladungsröhrenpaare sind jeweils mit densator 112, der Impuls 145 vom Kondensator 112a den Ausgangspunkten von zugehörigen Phasendreh- und der Impuls 146 vom Kondensator 122 aus, die gliedern 116, 116 a, 117, 117 a, 118 und 118 a ver- alle mit der Phase B verbunden sind, während die bunden. umgekehrten Impulse 144a, 145a,146avonden gleichenwith the line 103 in connection. In the same way, the pulse 144 comes from the condensation of the gas discharge tube pairs are each with a capacitor 112, the pulse 145 from the capacitor 112a the starting points of the associated phase rotation and the pulse 146 from the capacitor 122 , which subdivide 116, 116 a, 117, 117 a, 118 and 118 a are all connected to phase B , while the connected. inverted pulses 144a, 145a, 146a are similar

Die Wirkungsweise ist dem Grunde nach die gleiche, Kondensatoren durch die entgegengesetzte Halbwelle wie sie an Hand von F i g. 1 erläutert ist. Beim Auf- von der speisenden Phass B erzeugt werden,
treten von Impulsen in den entsprechenden Phasen A, Außerdem geht entsprechend der Impuls 147 vom B und C wird eine Spannung an die zugehörigen Kondensator 113, der Impuls 148 vom Kondensator Kondensatoren 111, lila, 112, 112a, 113, 113a 113a und der Impuls 149 vom Kondensator 121 aus. gelegt, und es entstehen demzufolge in gleicher Weise, Die umgekehrten Impulse 147 a, 148 a, 149 a entstehen wie an Hand von F i g. 1 erläutert, Impulse von auf den gleichen Kondensatoren durch die entgegenwesentlich größerer Amplitude als die Maximal- gesetzte Halbwelle der Phase C.
amplitude der Speisequelle in der oberen Hälfte der Die unterste Achse in F i g. 9 zeigt die Ausgangs-Primärwicklung 108. impulse, die in der Sekundärwicklung 106 entstehen.
The principle of operation is basically the same, capacitors through the opposite half-wave as shown in FIG. 1 is explained. When the feeding phase B is generated,
occur of pulses in the corresponding phases A, In addition, correspondingly the pulse 147 from B and C is a voltage to the associated capacitor 113, the pulse 148 from the capacitor capacitors 111, purple, 112, 112a, 113, 113a, 113a and the pulse 149 from the capacitor 121 . placed, and consequently arise in the same way, The reverse pulses 147 a, 148 a, 149 a arise as on the basis of FIG. 1 explains, impulses from the same capacitors due to the opposite significantly larger amplitude than the maximum set half-wave of phase C.
amplitude of the supply source in the upper half of the The lowest axis in F i g. 9 shows the output primary winding 108. pulses that arise in the secondary winding 106.

Die Mittelanzapfung der Primärwicklung 108 ist 4° Hieraus ist ersichtlich, daß die von den Kondenmit der Leitung 104 verbunden. Bis hierher ist die satoren 123, 122, 121 ausgehenden Impulse 143, 146, Beschreibung der Schaltung in F i g. 7 auf den mit der 149 durch die Wirkung der unteren Hälfte der Primäroberen Hälfte des Transformators 105 verbundenen wicklung 108 umgekehrt werden, so daß sich am Schaltungsteil beschränkt, der völlig ausreichend ist, Ausgang des Transformators wie gezeigt eine Verwenn einseitig gerichtete Impulse gewünscht werden. 45 vielfachung der wechselnden Impulse ergibt. Mit der Wenn jedoch mehrfache Impulse wechselnder Richtung hier gezeigten Anordnung können bei 50 Hz am Eingefordert sind, insbesondere wenn solche Impulse mit gang ausgangsseitig 1080 Impulse pro Sekunde erhöherer Frequenz für Schweißzwecke geliefert werden zeugt werden.The center tap of the primary winding 108 is 4 °. From this it can be seen that the one from the condensers is connected to the line 104 . Up to this point is the generator 123, 122, 121 outgoing pulses 143, 146, description of the circuit in FIG. 7 can be reversed to the winding 108 connected to 149 by the action of the lower half of the primary upper half of the transformer 105 , so that at the circuit part which is completely sufficient, output of the transformer as shown, a use of unidirectional pulses is desired. 45 multiplication of the alternating impulses results. With the arrangement shown here, however, multiple pulses in alternating directions can be demanded at 50 Hz, especially if such pulses are delivered on the output side with 1080 pulses per second higher frequency for welding purposes.

sollen, so kann dies durch Hinzufügen weiterer Eine weitere Abwandlung kann bei einem drei-this can be done by adding more.

Kondensatoren 121, 122 und 123 erreicht werden. 5° phasigen Eingang mit drei Leitungen gemäß Fig. 10Capacitors 121, 122 and 123 can be achieved. 5 ° phase input with three lines according to Fig. 10

Eine solche Umkehr der Impulse ist häufig aus ver- vorgenommen werden. Hier sind drei getrennteSuch a reversal of the impulses is often made from. Here are three separate ones

schiedenen Gründen wünschenswert, z. B. um eine Transformatoren an Stelle eines einzigen Transfor-desirable for various reasons, e.g. B. to use a transformer instead of a single transformer

Sättigung des Transformators zu verhindern. Diese mators mit drei Primärwicklungen wie in F i g. 6To prevent saturation of the transformer. These mators with three primary windings as in FIG. 6th

Kondensatoren sind mit jeweils zwei Gasentladungs- benutzt. Die Primärwicklungen 38 a, 39 a und 41a Capacitors are used with two gas discharges each. The primary windings 38 a, 39 a and 41 a

röhren verbunden, die mit 126, 127 und 128 be- 55 sind in gleicher Weise wie die Wicklungen 38,39 und 41 Tubes connected to 126, 127 and 128 are 55 in the same way as windings 38, 39 and 41

zeichnet sind. Die Kondensatoren und die Gas- in F i g. 6 geschaltet. Die Sekundärwicklungen sindare drawn. The capacitors and the gas in FIG. 6 switched. The secondary windings are

entladungsröhren sind mit den Speiseleitungen 101, wie in Fig. 6 mit einer Belastung 107a, z.B. zweiDischarge tubes are connected to the feed lines 101, as in FIG. 6, with a load 107a, for example two

102 und 103 in gleicher Weise verbunden, wie dies Schweißelektroden, verbunden und dabei parallel 102 and 103 connected in the same way as welding electrodes, connected and in parallel

oben im einzelnen für die Kondensatoren 111, 112 geschaltet, so daß ohne Rücksicht darauf, welcheconnected above in detail for the capacitors 111, 112 , so that regardless of which

und 113 sowie die zugehörigen Röhren erläutert 60 Primärwicklung in einem gegebenen Moment erregtand 113 and the associated tubes illustrated 60 primary winding energized at a given moment

wurde. Infolgedessen werden die Kondensatoren 121, wird, immer Strom an die Belastung durch einebecame. As a result, the capacitors 121, will always be fed to the load by a

122 und 123 in gleicher Weise, wie an Hand von F i g. 1 Sekundärwicklung geliefert wird. Dies macht die 122 and 123 in the same way as with reference to FIG. 1 secondary winding is supplied. This makes the

erläutert, durch die auf den Leitungen 101,102 und 103 Benutzung von normalen Transformatoren möglich,explained that the use of normal transformers on lines 101, 102 and 103 is possible,

zugeführten Impulse aufgeladen, so daß eine weitere was unter Umständen wirtschaftlicher ist als der insupplied pulses are charged, so that another which is possibly more economical than the one in

Folge von Impulsen an die untere Hälfte der Primär- 65 F i g. 6 gezeigte Spezialtransformator.Sequence of pulses to the lower half of the primary 65 F i g. 6 special transformer shown.

wicklung des Schweißtransformators geliefert wird. Sofern nur einseitig gerichtete Impulse erforderlichwinding of the welding transformer is supplied. If only unidirectional impulses are required

Zur Steuerung des Zündeinsatzpunktes der Röhren- sind, ist es völlig ausreichend, wenn die Sekundärpaare 126, 127 und 128 sind Phasendrehglieder 129, wicklung der vorstehend beschriebenen SchaltungenTo control the ignition point of the tubes, it is completely sufficient if the secondary pairs 126, 127 and 128 are phase rotors 129, winding the circuits described above

mit einer Gleichrichteranordnung verbunden wird und diese mit den Ausgangsklemmen. In Fig. 11 ist die Sekundärwicklung S, die die Sekundärwicklung eines der Transformatoren in den F i g. 1, 5, 6 oder 7 sein kann, oder deren Ausgangsleitungen durch die Leitungen 138 und 139 in Fig. 10 gebildet werden kann, über eine geeignete Gleichrichteranordnung, z. B. die gezeigte Gleichrichterbrücke R, mit den Ausgangsleitungen 151 und 152 verbunden. Diese Ausführungsform der Erfindung kann in vielen Fällen Anwendung finden, z. B. bei der Plattierung, wobei einseitig gerichtete Impulse hoher Frequenz und beträchtlicher Leistungsfähigkeit benötigt werden.is connected to a rectifier arrangement and this to the output terminals. In FIG. 11, the secondary winding S, which is the secondary winding of one of the transformers in FIGS. 1, 5, 6 or 7, or the output lines of which can be formed by lines 138 and 139 in FIG. B. the shown rectifier bridge R connected to the output lines 151 and 152 . This embodiment of the invention can find application in many cases, e.g. In plating, which requires unidirectional pulses of high frequency and considerable power.

Bei allen erläuterten Schaltungsausführungsformen ist zu beobachten, daß die größte Hitze dann erzielt wird, wenn dafür gesorgt wird, daß die Impulse im Scheitelwert der von der Speisequelle gelieferten Sinusspannung entstehen. Somit wird, anders als bei der üblichen Hitzeregelung durch Phasenregelung, die größte Hitze bei 90° Phasenverschiebung zwischen dem Zeitpunkt des Leitendwerdens der Stromtorröhren und dem Anfang der Sinusspeisespannung erzeilt, und die Hitze verringert sich durch Phasenverschiebung in beiden Richtungen vom Scheitelwert der Speisespannungen.In all of the circuit embodiments discussed, it can be observed that the greatest heat then achieved if it is ensured that the pulses are in the peak value of those supplied by the supply source Sinus voltage arise. Thus, unlike the usual heat control by phase control, the Greatest heat at 90 ° phase shift between the time when the current tubes became conductive and the beginning of the sinusoidal supply voltage, and the heat is reduced by the phase shift in both directions from the peak value of the supply voltages.

Außer den bereits erläuterten Vorteilen des Verfahrens und der Vorrichtungen nach der Erfindung besitzen diese unter anderen viele weitere Vorteile, deren Erwähnung das volle Verständnis der Erfindung weiter unterstützen wird:In addition to the advantages of the method and the devices according to the invention already explained these have many other advantages, the mention of which provides a full understanding of the invention will continue to support:

Kupferlegierte Metalle wurden miteinander und sowohl mit Aluminium als auch mit Stahl verschweißt. Vorhandene Schweißanordnungen bisheriger Ausführungen, die nur für Stahl- und Eisenschweißung geeignet sind, können durch eine Umformeranordnung nach der vorliegenden Erfindung leicht auf Aluminiumschweißung, einschließlich einer solchen für relativ dünne Aluminiumbleche, erweitert werden.Copper alloy metals have been welded to one another and to both aluminum and steel. Existing welding arrangements of previous designs that are only for steel and iron welding are suitable can easily be welded to aluminum by a converter arrangement according to the present invention, including one for relatively thin aluminum sheets.

Durch Veränderung der Lage oder der Größe eines Werkstückes im Greifer einer Schweißmaschine wird der Stromfluß zwischen den Elektroden nicht verändert. Eine Stromkompensation ist infolgedessen nicht erforderlich.By changing the position or the size of a workpiece in the gripper of a welding machine the current flow between the electrodes does not change. A current compensation is as a result not mandatory.

Die vorliegende Anordnung stellt vornehmlich eine ohmsche Belastung an der Netzleitung dar und vermindert weiterhin Ausgleichsvorgänge, die anderweitig die Neigung haben, auf die Netzleitung zurückzuwirken. The present arrangement primarily represents an ohmic load on the power line and furthermore reduces equalization processes that otherwise have the tendency to have an effect on the power line.

Durch die Verminderung der erforderlichen Gesamthitze, die sich aus der genauen Konzentration an der Verbraucherstelle ergibt, wird die Schweißung von verhältnismäßig empfindlichen Teilen ohne Gefahr für diese möglich, z. B. von Transistorteilen.By reducing the total heat required, resulting from the precise concentration of the Consumers result, the welding of relatively sensitive parts is safe for this possible, e.g. B. of transistor parts.

Durch diese Konzentration der Schweißhitze an der Ausnutzungsstelle wird es zusammen mit der ohmschen Charakteristik der Schweißschaltung möglich gemacht, erfolgreich aus Netzleitungen kleinerer Leistungskapazität zu schweißen, als dies bisher möglich war. Die Schaltungen eignen sich für die Benutzung eines Isoliertransfcnratcrs zwischen der Starkstromleitung und der Schweißschaltung, durch den die Wahrscheinlichkeit der Erdung der Schweißschaltung und die sich für den Benutzer hierdurch häufig ergebenden Gefahren vermieden werden.Due to this concentration of the welding heat at the point of use, it becomes ohmic together with the Characteristic of the welding circuit made it possible to weld successfully from power lines of lower power capacity than was previously possible. The circuits are suitable for the use of an insulating transfer crater between the power line and the welding circuit, through which the probability of grounding the welding circuit and the dangers that often arise for the user as a result are avoided.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die angegebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen der angeführten Erfindungsgedanken abgewandelt und in anderer Form realisiert werden.The invention is of course not limited to the specified specific exemplary embodiments, but rather can be modified within the scope of the inventive concept and implemented in a different form.

Claims (11)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung zur Impulserzeugung aus einer Wechselstromquelle für die Speisung einer Belastung, insbesondere für Schweißeinrichtungen mit einem ohmschen Widerstand, einem kapazitiven sowie induktiven Energiespeicherelement, die untereinander in Reihe geschaltet und mit der Wechselstromquelle über einen Schalter verbunden sind, der in bestimmtem Verhältnis zur Polaritätsumkehr der Wechselstromquelle geschlossen und, kurz nachdem der hindurchfließende Strom sein Minimum erreicht hat, geöffnet wird, dadurchgekennzeichnet, daß die Größen der Schaltung durch die Formel1. Circuit arrangement for generating pulses from an alternating current source for the supply a load, especially for welding equipment with an ohmic resistance, a capacitive and inductive energy storage element connected in series and are connected to the AC power source through a switch which is in certain Relation to the polarity reversal of the alternating current source closed and shortly after the one flowing through it Current has reached its minimum, is opened, characterized that the sizes of the circuit by the formula bestimmt sind, worin K eine Konstante von einer Größe zwischen 1 und 2, e die Basis des natürlichen Logarithmus, J? gleich dem ohmschen Gesamtwiderstand der Schaltung einschließlich des Widerstandes der Speicherelemente und des Schalters, C gleich der Gesamtkapazität der Schaltung einschließlich der Kapazität des kapazitiven Speicherelementes und L gleich der Gesamtinduktivität der Schaltung einschließlich der Induktivität des induktiven Speicherelementes ist.where K is a constant between 1 and 2, e is the base of the natural logarithm, J? is equal to the total ohmic resistance of the circuit including the resistance of the storage elements and the switch, C is equal to the total capacitance of the circuit including the capacitance of the capacitive storage element and L is equal to the total inductance of the circuit including the inductance of the inductive storage element. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß K einen Wert zwischen 1,33 und 1,8 besitzt.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that K has a value between 1.33 and 1.8. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch Ioder2, dadurch gekennzeichnet, daß als induktives Energiespeicherelement die Primärwicklung eines Transformators verwendet ist, dessen Sekundärwicklung mit der Belastung verbunden ist, wobei die Größe von R in die Formel den Widerstand des Sekundärkreises des Transformators, und die Größe von L in der Formel die Streuinduktivität des Transformators mit einschließt.3. Circuit arrangement according to claim Ioder2, characterized in that the primary winding of a transformer is used as the inductive energy storage element, the secondary winding of which is connected to the load, the size of R in the formula being the resistance of the secondary circuit of the transformer, and the size of L in the formula includes the leakage inductance of the transformer. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter aus zwei abwechselnd leitenden elektrischen Röhren (4, 6) besteht, deren Hauptelektroden entgegengesetzt untereinander verbunden und zwischen die Wechselstromquelle und das kapazitive Speicherelement (5) derart eingeschaltet sind, daß die jeweils leitende Röhre nichtleitend wird, wenn das kapazitive Speicherelement während jeder Halbwelle der Speisestromquelle geladen wird.4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the switch consists of two alternately conductive electrical tubes (4, 6), the main electrodes of which oppositely connected to one another and between the alternating current source and the capacitive storage element (5) in such a way are switched on so that the respective conductive tube becomes non-conductive when the capacitive storage element during each half-wave the supply current source is charged. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Röhren (4, 6) Gasentladungsröhren, z. B. Ignitrons oder Thyratrons, verwendet sind, und Phasendrehglieder (12, 13) mit den Steuerelektroden der Röhren verbunden sind, so daß der Zeitpunkt, zu dem die Röhren in bezug auf den Spannungsverlauf der Wechselstromquelle leitend gemacht werden, eingestellt werden kann.5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the tubes (4, 6) are gas discharge tubes, for. B. Ignitrons or Thyratrons are used, and phase rotators (12, 13) are connected to the control electrodes of the tubes, so that the point in time at which the tubes are made conductive with respect to the voltage curve of the AC source can be set. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Nebenkreisen vorgesehen ist, von denen jeder eine Schalteinrichtung (4, 6, 4 α, 6ß, 4b, 6b) und ein kapazitives Element (5, 5a, 5b) enthält, und daß diese Nebenkreise parallel zueinander zwischen die Wechselstromquelle und das induktive Element (11) eingeschaltet sind, so6. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of secondary circuits is provided, each of which has a switching device (4, 6, 4 α, 6β, 4b, 6b) and a capacitive element (5, 5a, 5b ) contains, and that these secondary circuits are connected in parallel between the AC power source and the inductive element (11), so 609 750/187609 750/187 daß während jeder Halbwelle der Stromquelle dem induktiven Element (11) eine Vielzahl von Impulsen zugeführt wird, wobei die Größen jedes Nebenkreises nach der angegebenen Formel bestimmt sind (F i g. 5).that during each half cycle of the power source the inductive element (11) a plurality of Pulses is supplied, the sizes of each secondary circle determined according to the formula given are (Fig. 5). 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Dreieck geschaltete Mehrphasen-Wechselstromquelle vorgesehen ist und Kreise mit einem ohmschen Widerstand und einem kapazitiven und einem induktiven Energierspeicherelement so angeordnet sind, daß sie von jeder Phase der Wechselstromquelle Energie zugeführt erhalten, wobei ein Energieimpuls während jeder Halbwelle jeder Phase der Wechselstromquelle geliefert wird, und wobei die Größen jedes dieser Kreise nach der angegebenen Formel bestimmt sind.7. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that one delta-connected polyphase alternating current source is provided and circles with a Ohmic resistance and a capacitive and an inductive energy storage element so arranged are that they receive power from each phase of the AC power source, where a Energy pulse is delivered during each half cycle of each phase of the AC power source, and where the sizes of each of these circles are determined according to the formula given. 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges, in der Mitte angezapftes induktives Speicherelement (108) vorgesehen ist und eine im Stern geschaltete Wechselstromquelle sowie ein Nebenkreis, der einen Schalter und ein kapazitives Element enthält und so angeschlossen ist, daß er Energie von jeder Phase der Wechselstromquelle erhält und dem induktiven Element zuführt, wobei die Größen jedes dieser Kreise und die mit ihnen verbundenen Teile der induktiven Elemente nach der angegebenen Formel bestimmt sind (F i g. 7).8. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that a single, tapped in the center inductive storage element (108) is provided and a star-connected AC power source and a secondary circuit which contains a switch and a capacitive element and is connected in this way is that it receives energy from each phase of the alternating current source and supplies it to the inductive element, the sizes of each of these circles and the parts of the inductive elements connected to them being determined according to the formula given (FIG. 7). 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Nebenkreise so geschaltet sind, daß sie Energie von jeder Phase der Stromquelle erhalten, so daß während jeder Halbwelle in jeder Phase zwei Impulse geliefert werden.9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that two secondary circuits so are connected to receive energy from each phase of the power source, so that during each Half-wave two pulses are delivered in each phase. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 ίο oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Nebenkreis so geschaltet ist, daß er Energie von jeder Phase der Stromquelle erhält, und so mit dem induktiven Element (108) verbunden ist, daß er diesem während jeder Halbwelle einen Impuls entgegengesetzter Polarität zuführt.10. Circuit arrangement according to claim 8 ίο or 9, characterized in that a further secondary circuit is connected so that it receives energy from each phase of the power source, and is connected to the inductive element (108) that it has one during each half-wave Impulse of opposite polarity supplies. 11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Belastung zwei Schweißelektroden vorgesehen sind.11. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that two welding electrodes are provided as a load. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 894 582;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 058 615;
deutsche Patentanmeldung A12370 VIIId/21h (bekanntgemacht am 18. 3.1954);
Considered publications:
German Patent No. 894 582;
German interpretative document No. 1 058 615;
German patent application A12370 VIIId / 21h (published on 3.18.1954);
USA.-Patentschrift Nr. 2 440 309;
Electrical Engng. (1934), S. 1366 ff.
U.S. Patent No. 2,440,309;
Electrical Engng. (1934), p. 1366 ff.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenIn addition 3 sheets of drawings 609 750/187 12.66 © Bundesdruckerei Berlin609 750/187 12.66 © Bundesdruckerei Berlin
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