DE1438238A1 - Verfahren zur Spannungsregelung,insbesondere an Dreiphasen-Schweissmaschinen und Schaltung zur Ausfuehrung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Spannungsregelung,insbesondere an Dreiphasen-Schweissmaschinen und Schaltung zur Ausfuehrung des VerfahrensInfo
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Description
- Verfahren zur Spannungsregelung, insbesondere an Dreiphasen-Sehweisemasehinen und Schaltung zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Spannungskompensatoren für in Dreiphasen-Wechselspannungssohaltungen liegende Phasenschiebersteuerungen4 Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltung, die selbsttätig Spannungsschwankungen im Netz, das eine Schweissmaschine speist, kompensiert, so dass der Schweisstrom einen konstanten Wert bei jeder Jeweiligen Einstellung behält.
- Es sind Phasenschiebersteuerungen bekannt, mit denen eine bestimmte St=arke eines Schweisstroms dadurch erhalten wird, dass sie die Zündwinkel von Ignitrons, die den Fluss des Primärstroms eines Schweisstransformators steuern, in ihrer Phase einstellbar festlegen. Diese Phasenschieber müssen in der Regel von Hand eingestellt werden. Es sind aber auch schon Schweissmaschinen vorgeschlagen worden, in denen Phasenschieber vorgesehen sind, die den Schweisstrom selbsttätig steuern, indem sie die Zündwinkel von Ignitrons in Abhängigkeit von der Netzspannung oder des erzeugten Schweisstromes einstellen* Nach der Zehre der vorliegenden Erfindung werden Schwankungen in der Speisespannung selbsttätig mittels eines aus der Speisespannung synthetisierten Spannungsverlaufs kompensiert' dessen Höhe proportional zur höhe dex Ausgangsspannung der Schweissmaschine bei jedem Zündwinkel der Maschine ist. Mit diesem s,rnthetisierten Spannungsverlauf wird in jedem Zyklus ein Zündimpuls zu dem Zeitpunkt erzeugt, zu dem der- Spannungsverlauf eine vorgegebene Hohe erreicht. Wird diese vorgegebene Höhe durch eine mittels einer Spannungsregelröhre (Stabilisatorröhre) konstant gehaltenen, aber einstellbaren Bezugsspannung definiert, so bewirkt bei Überlagerung der Bezugsspannung mit dem synthetisierten Spannungsverlauf urfiter passenden Vorzeichen ein Abfall der Speisespannung eine Vorverschiebung des 9iindwinkels, Steigt umgekehrt die Speisespannung an, so erfolgt eine Rückverlegung des Zündwinkels. Auf diese Weise wird der sekundäre Schweisstrom der Maschine im wesentlichen konstant gehalten.
- 0 Die Erfindung liefert demnach eine Spannungskomperlsationssehaltung für drei Phasen, die Zündimpulse für jede Phase unter solchen Phasenwinkeln liefert, dass mit ihnen Schwankungen in der Speisespannung kompensiert werden können. Insbesondere werden nach der Zehre der Erfindung die einzelnen Wechselspannungen des Dreiphasennetzes einem primärseitig in Dreieckschaltung liegenden Transformator zugeführt und die dadurch an in Sechsphasen-Sternschaltung liegenden Sekundgrwieklungen des Transformators entstehenden Spannungen an Widerstands-Kapazitäts-Filter gelegt, dann mittels Gegentaktkathodenverstärkern verstärkt und wieder vereinigt. Den Ausgangsspannungen, die von aufgeteilten Sekundärwicklungen von Kathadenverstärkertransformatoren abgenommen werden, wird eine variable Gleichspannung überlagert, die durch Gleichrichtung der Speisespannung gewonnen wird. Die sich durch die Überlagerung ergebenden Spannungsverläufe sind die "synthetisierten" Spannungsverläufe, von denen eingangs die Rede war. Die Erfindung lierfert insbesondere eine Spannungskompensationsschaltung für eine Dreiphasen-Schweisamaschine, in der die Zündwinkel durch eine einstellbare Bezugsspannung eingestellt werden, welche jeweils die Höhe der synthetisierten Spannuni -sverläufe festeleirt, bei der die Zündimpulse erzeugt werden.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden B=eschreibung eines lius.f;ihrungsbeisniel9 an Hand der beigefügten Figuren.
- ,Figur 1 zeigt schematisch den Amplitudenverlauf eines halben Zyklusses einer üblichen Wechselspannung im Vergleich mit einem synthetisierten Spannungsverlauf 9 Figur 2 zeigt eine Dreiecksschaltung für die Primärwicklung eines Dreiphasen-Transformators, der für die Kompensationsschaltung nach Figuren@3 und 4 verwendet wird, Figur 3 und Figur 4 zeigen aneinandergesetzt eine bevorzugte Ausführungsform einer Dreiphasen-Spannungskompensationsschaltung nach der Erfindung, Figur 5 zeigt eine bevorzugte Schaltung zur Lieferung von Zündimpulsen an eine Dreiphasen-Schweissmaschine, Die Kompensationsschaltung nach der Erfindung verwendet einen Dreiphasen-Transformator 160 in Dreieeksschaltung. Dieser Transformator weist für jede Primärwicklung wenigstens zwei Gruppen von Sekundärwicklungen auf. Diese Sekundärwicklungen sind an mit ihnen zusammenarbeitenden Schaltmitteln angeschlossen, die synthetisierte Spannungsverläufe erzeugen, welche Wechselspannungs- und Gleichspannungs-Komponenten enthalten und damit einen Gleichspannungspegel liefern können, der die in ihrer Phase zu verschiebenden Zündwinkel für die Zgnitrons der Schweissm=schine bestimmt.
- Vor allem ist es notwendig, dass die Amplitudenhöhe der zu synthetisierenden Spannungsverläufe proportional zur Ausgangsspannung der Schweissmaschine für jeden Phasenwinkel im Bereich der Zündwinkel der Maschine sind. Ein solcher synthetisierter Spannungsverlauf ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Obwohl es schwierig ist, theoretisch die erforderlichen Spannungsverläufe für Dreiphasen-Schweissmaschinen wegen der nichtlinearen Charakteristik des Eisens im Transformator zu bestimmen, so kann doch erreicht werden, dass ein konstanter mittlerer Strom durch die last unabhängig von Schwankungen der Speisespannung fliesst. Hierzu ist es notwendig, die Zündwinkel so zu legen, dass die Fläche unter der Spannungskurve der Speisespannung konstant ist. Der Dreiphasen-Transformator 160 nach Figur 2 weist drei Primärwicklungen 161, 162 und 163 auf, die in Dreieoksschaltung an den drei Phasen där Speisespannungsleitungen L1, L2 und' l3. liegen. Die Sekundärwicklungen des Dreiphasentra,n.sformators bestehen aus zwei Gruppen 165 und 166 von im Dreieck geschalteten Wicklungen und einer Gruppe 167 von im Stern geschalteten Wicklungen, Die Wicklungsgruppe 165 ist aus den im Dreieck geschalteten Sekundärwicklungen 168, 169 und 170 gebildet. An diesen Wicklungen liegen Leitungen 171,. 172 und 173 über geeignete Abgriffe. Hierdurch wird eine Phasenverschiebung der Speisespannung um etwa 15o nach vorn erreicht. Die Wicklungsgruppe 166 besteht aus den im Dreieck geschalteten Wicklun;;en 174, 175 und 176, An diesen Wicklungen liegen die Zeitungen 177, 178 und 179 über geeignete Abgr-fLoea Hierdurch erhält man eine Phasenverzögerung der Speisespannung um etwa
150 nach rückvärtsm Die an den Zeitungen 171, 172, 1739 1779 1789 179 liegenden Span,-ungen werden in einem Gleich- richter 18® gleichgerichtet. Die genannten rbgriffstelleri der Zeitungen an den im Dreieck geschalteten Sekundärwick- lungen sind dabei so gewählt, dass die Ausgangsgleich- spannung des Gleichrichters 18® hochfrequent moduliert is tß Ale Ergebnis dieser Hochfrequenzmodulationi. die beispiele- weise 720 Hz beträgt- wird eine Gleichspanrlu..ng gewonnen, die nur sehr wenig schwankt und sich im Mi'@tel mit der Amplitude der Speisespannung verändert, Dies ist ein wesent- liches Kennzeichen der Erfindung, da dann, wenn sich die gleichgerichtete Spannung ändert, Bier synthetisierte Span- nungsverlauf seine Lage relativ 2u einer Bezugsgleich- spannung verschiebt, :öodurch diej@.nd.kc a @nt@e"derzac vorn oder nach rückwärts verschoben werdena Am Gleichrich ter 180 liegt über Verbindungsleitungen 182, 183 ein poten ' 3 o:e p ur 3.810 Zwischen denn. Verbindungsleitungen liegen Gruppen -T,ron in Reihe 'geschalteten Gleichrichtern, wie etwa die Gleichrichter 185 und- 186, parallel zueinander und ein Kondensator 3.8-o Die Verb f. n°dungsleitung 182 liegt an den negativeng die yerbindrül-geleitung 183 an den posi- ti;ran Enden derrleici@r@.chtrr@ Da die zu den Sekundärwick- lüngen 168, 169 und 170 führende. Leitungen 171, 172 und 173 anal die zu den @etundä,rcllungen 3.749 175 und 176 führenden 1`ez tagen 177, 178 tuid 179 bei 187 zwischen den Gleichrich- tern 185 und 1:6 liegen, liefert der Gleichrichter 180 eine . mzemMerte Ausgangsgleichspannung, dit im nur wen-ig'@9@@t und deren Höhe sich mit der Speise- - Die dritte Gruppe 167 von Sekundärwicklungen des Transformators 160 liegt in 6-phasiger Sternschaltung, die dadurch gewonnen wird, dass man die Mitten von drei Sekundärwicklungen 191, 193, 195 miteinander verbindete Im vorliegenden Fall werden hierdurch diese Wicklungen in Abschnitte 191A, 191B, 193A, 193B, 195A, 195B unterteilt und liegen am gemeinsamen Verbindungspunkt 190. Die Zeitungen 197 und 198 verbinden die Wicklungen 191A und 191B über die Widerstände' 216 und 217 mit den Gittern 200 und 201 einer Elektronenröhre 202, die als Kathodenverstärker arbeitet. Diese Röhre ist eine Doppeltriode und hat eine heisse Kathode, beispiels-weise ist sie vom Typ 6463. Sie ist durch einen geringen inne-ren Spannungsabfall im Zeitzustand gekennzeichnet. Sie hat zwei Anoden 203 und 204 und zwei Kathodön 246 und 207. Die Röhre arbeitet im Mehrtaktbetrieb; ihre Kathoden sind hierzu an die Enden einer Wicklung 208 angeschlossen, deren Mitte über eine Zeitung 210 mit der negativen Leitung 211 einer Gleiehspannungsquelle 320, 321, 324 verbunden ist. Die Dositive Zeitung 2_12 der Gleichspannungsquelle ist über eine Leitung
214 mit den Anoden 203 und 204 der Kathodenversthrkerröhre 202 verbunden. Die Zeitung 210, die an der Mitte der Wicklung 208 liegt, ist ferner über eine Zeitung 215 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt 190 der 6-Phasen-Stern,167 verbunden. Die Spannung, die an der Wicklung 252_ des Kathodenverstärkers 244 erzeugt wird, entspricht der S?iinnun@-, die an die Wicklung 163 des im Dreieck gpscürilteten Transformators 160 gelegt wird. Da die Wicklung ;'h2 in ihrer Bitte an.-ezapft ist, ver- laufen die Spannungen in den Wicklungsabschnitten 252A und 252D entgegengesetzt. An die Wicklung 252 ist die Wicklung 301 gekoppelt. Sie ist in ihrer Mitte angezapft und so in Wick- lungsabschnitte und 301R auf-Ateilt. über Leitungen 302 und 303 ;-elaiigt die Spannung an diesen Wicklungsabschnitten zu den beiden Gittern 304 und 305 einer Elektronenröhre 306. Diese Röhre ent^:'lt zwei Anoden 307 und 308 und zwei Kathoden 309. Ein ,ii ;erst@:r1 ---10 und ein Kondei_sator 311 bilden ein Widerstailds-Kap:=z#'tts-Filter ii.: Kreis der Anode 307; dieser - Es ist-nun noch, wie oben erläutert, erforderlich, eine voreinstellbare Bezugsspannung zu erzeugen und den synthetisierten Spannungsverläufen zu überlagern. Die Einstellung der Bezugsspannung legt die Zündwinkel bei vorgegebener fester Netzspannung zunächst einmal fest. Aus der schematischen Darstellung in Figur 1 ist ersichtlich, dass die Bezugsgleichspannung derart eingestellt werden kann, dass die Zündimpulse zu gewünschten Zeitpunkten auftreten. Obwohl die Bezugsgleichspannung in ihrer Höhe festbleibt, so ändert sich doch die Gleichspannungskomponente des synthetisierten Spannungsverlaufs, das ist die Gleichspannung am Gleichrichter 180 und zwar entsprechend der Netzspannung, d.ie dem in Dreieckschaltung liegenden Dreiphasen-Transformator 160 zugeführt wird. Dementsprechend wird der synthetisierte Spannungsverlauf in Bezug zur Bezugsspannung verschoben und die Zündwinkel werden entweder vorverlegt oder rückverlegt, um Spannungsänderungen in der Netzspannung zu kompensieren. Die Gleichspannung für die Kathodenverstärker 202,.224 und 244 und für die Elektronenröhren 266, 285 und 306 wird von der Wechselspannungsquelle über die Sekundärwicklung 321 eines Transformators 320 gewonnen. Diese Sekundärwicklung 321 ist in ihrer Mitte durch den Leiter 211 angezapft. Die Zeitung 211 liegt dementsprechend am negativen Pol der Gleichspannungsquelle. Gleichrichter 324 liegen im Kreis der Wicklung 32l derart, dass eine Vollweg-Gleichrichtung der Ausgangsspannung an der positiven Zeitung 212 erfolgt. Kondensatoren 323 und 325 liegen parallel zueinander an der Gleichspannungsquelle. Mittels einer Zeitung 326 ist der negative Pol der Gleichspannüngsquelle mit einem eine untere Potentialgrenze definierenden Potentiometer 327 verbunden. Eine Stabilisatorröhre 328 und ein Widerstand 322 liegen in Reihe an der Gleichspannungsquelle. Die Stabilisatorröhre ist gasgefüllt und h=at eine-Kaltkathode, Im Betriebszustand liefert sie eine feste Ausgangsspannung, die unabhängig von Änderungen in ihrer Speisespannung ist und unabhängig von Änderungen in ihrer Belastung. Eine Zeitung 331 verbindet die Röhre mit einem eine obere Potentialgrenze definierenden Potentiometer 3320 Zur Einstellung der Bezugsgleichspannung ist ein Spannungsteiler 334 vorgesehen, der, nach dem Prinzip von Vernier arbeitend, eine lückenfreie Einstellung der Bezugsspannung gestattet. Widerstände 335 des Spannungsteilers sind mit dem Potentiometer 327 verbunden. In ähnlicher Weise sind Widerstände 336 des Spannungsteilers mit dem Potentiometer 332 verbunden. Ein Potentiometer 338 kann wahlweise an Abgriffe 337 zwischen den Widerständen 335 und 336 gelegt werden, Die Abgriffe liegen so, dass, wenn Widerstände 335 hinzugefügt werden, Widerstände 336 abgeschaltet werden.
- Der Abgriff 340 des Potentiometers ist über eine Zeitung 341 mit dem Abgriff 342 des Potentiometers 181 verbunden. Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem Gleichstromkreis an der Stabilisatorröhre 328 und dem Gleichrichter 180 hergestellt. Eine Leitung 344 ist bei 345 mit der negativen Zeitung 182 des 12-Phasen-Gleichrichters 180 verbunden und stellt eine Verbindung mit den Mittelanz4pfungen 346 der Sekundärwicklungen 261, 280 und 301 her. Die Verbindung des Gleichrichters 180 mit den Gitterkreisen der Elektronenröhren 266, 285 und 306 bewirkt, dass die Gleichspannungskomponente des synthetisierten Spannungsverlaufs der Wechselspannungskomponente des synthetisierten Spannungsverlaufs addiert wird. Die Wechselepannungskomponente wird dabei in den aufgeteilten Sekundärwicklungen 261, 280 und 301 durch die beschriebenen Kathodenverstärkerröhren erzeugt. Die Gleichspannungskomponente wird mittels der Stabilisatorröhre 328 gewonnen, in ihrer Höhe mittels des Spannungsteilers 324 und des Potentiometers 338 eingestellt und an die Gitter-Kathoden-Kreise der R7ihren 266, 285 und 306 gelegt. Sie definiert also den Pegel der synthetisierten Spannungsverläufe, daher die Zeitpunkte, zu denen die Rehren leitend werden, und ist daher das Mittel zur Einstellung der gewünschten Zündwinkel.
In Figur 5 ist 'die Transformatorschaltung dargestellt, die die ZÜndimpulse für die Ig::itrons der Dreiphasen-Schweiss- maschine liefert. Die ^rtinsfor^:=:toren 275, 277, 293, 297, 313 und 317 sind mit den Sekundarwicklungen 348, 349, 350, 3519 352, 353 versehen. Ein Widerstand 354 überbrückt die Anschlüsse Jeder Sekund4rwicklunt,. Jeweils ein Ende Jeder Sekundirwiekliin_ i@-t mit einer remeins^:-en Meitung 355 ver- bur.nen urtd dadurci: -:it einen ;-emeinsem-n ausr?n@sa.nsciiluss
Claims (1)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US91107A US3098977A (en) | 1958-12-02 | 1961-02-23 | Automatic voltage compensator for three phase |
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GB36205/66A GB1110916A (en) | 1961-02-23 | 1966-08-12 | Automatic voltage compensator for three phase |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1438238A1 true DE1438238A1 (de) | 1969-11-20 |
DE1438238B2 DE1438238B2 (de) | 1972-06-22 |
DE1438238C DE1438238C (de) | 1973-01-11 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1110916A (en) | 1968-04-24 |
DE1438238B2 (de) | 1972-06-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |