Anordnung zum ylj'iderstandssehweißen mit zwei antiparallelgeschalteten
Ignitronu. Beim Vliderstandsschweißen wird der Schweißstrom gewöhnlich mit Hilfe
von zwei antiparallelgeschalteten Ignitrons gesteuert. Die erforderlichen Zündimpulse
können dabei von besonderen Steuereinheiten erzeugt werden. In der Regel wird der
verhältnismäßig hohe Zündstrom der Ignitrons mit Thyratrons gesteuert. .Bei einer
besonders einfachen bekannten Anordnung ist 'sogar für die Steuerung der beiden
Ignitrons nur ein einziges Thyratron erforderlich. Dieses ist einerseits über_je
eine Diode mit den Zündstiften,
andererseits über je eine weitere
Diode mit den Anoden und Kathoden der Ignitrons verbunden. Die Polarität der Dioden
des brückenähnlichen Diodennetzwerkes und des Thyratrons ist so gewählt daß die
an den Ignitrons liegende Sperrspannung bei gezündetem Thyratron einen Zündstrom
über die Zündstrecke eines Ignitrons treiben kann. Zur Steuerung des Thyratrons
wird von der an den Ignitrons liegenden ';lechselspai-:nung je Halbwe_le ein Zündimpuls
abge-i eitet, dessen Phasenlage-relativ zu der Speisewechselsrannung verändert werden
kann. Wesentlich für die Arbeitsweise dieser bekennten Anordnung ist der Umstand,
daß die Brennspannung des Ignitrons kleiner als die Brennspannung des Thyratroris
ist. Nur in diesem l geht nämlich das Thyratron nach dem Zünden eines Ignitrons
wieder in den S; err@lustai-:d über. Diese Voraussetzung ist verhältni sr:iäi3i
ü leicht zu erfüllen, `da die Brennspannung eines Ignitrons von Haus nus niedriger,
z.-3. bei etwa 12V liegt, wc-ihrerid dip rirennsharinung eines Thyr".tronc größer
ist. Die Erfindung bezieht sich ebenf. a-! 1.^- auf eine :inordrung zum standsschweißen
rlit zwei antiparallelpescha-I teten I[;r@i trons zur Steuerung des Schweißstromes
und mit einem die Zündzeitpunkte bestimmenden Steuerscha'ter, der einerseits über
eine Diode tnit den Zündstiften, andererseits über je eine Diode mit den Anoden
und Kathoden der Ignitrons derart verbunden ist, daß die an den Ignitrons liegende
Sperrspannung beim Schließen des Steuerschalters einen Zündstrom über die
Zündstrecke eines Ignitrons treiben kann.
Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, als Steuerschalter einen Thyristo r, also einen steuerbaren Halbleitergleichrichter
zu verwenden. Ein blosser Ersatz des Thyratrons in den bekannten Schaltungen durch
einen Thyristor ist nicht möglich, da ein Thyristor nur dann in den Sperrzustand
übergeht, wenn der über ihn fließende Strom einen nahe bei Mull gelegenen Grenzwert
unterschreitet. Dieser Grenzwert würde mit Rücksicht auf die Brennspannung; der
Ignitrons nicht erreicht. Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet,
daß als Steuerschalter ein Thyristor dient, der mit einem Schwellwertglied in Reihe
geschaltet ist. Als Schwellwertglied können dabei nichtlineare Widerstände,-z.B..
eine Zenerdiode oder ein gewöhnliches Gleichrichterventil oder Reihenschaltungen
dieser Bauelelsente dienen. Eine weitere wesentliche Verbesserung besteht darin,
an das Schwellwertglied eine Vorspannung anzulegen, die - bei Verwendung von Ventilen
- so gepolt ist, daß diese in Durchlaßrichtung beansprucht werden. Bei Verwendung
von Zenerdioden ist diese Spannung in Sperrrichtung anzulegen. Diese Vorspannung
soll etwa so groß sein,!wie die Schwellwertspannüng des Schweilwertgliedes. Diese
ist aber insbesondere bei Verwendung von Dioden nicht eindeutig definiert, sondern
vielmehr abhängig von dem "andstrom. Es ist daher zweckmäßig, eine Hilfsspannungsquelle
$u verwenden, deren Klemmenspannung erlieblich, z.B. zwei--bis dreimal größer als
der kleinste Wert der Schwellwertellannuni- ist und diese Spannungsquelle über einen
verhältnismäßig hochohmigen, der'Strombegrensung dienenden Widerstand an das Schwellwertglied
anzuschließen.' Bei .Anwendung solcher Maßnahmen löscht der Thyrictor bei einer
genau definierten Spannung.
Mitunter kann es ferner zweckmäßig sein,
parallel zum Schwellwert glied einen Kondensator zu legen. Bei entsprechender Bemessung
fließt dann über diesen ein wesentlicher Anteil des Zündstromes., Das Schwellwertglied
hat dann nur die Funktion, die Spannung am Kondensator zu begrenzen und kann dementsprechend
für einen geringe ren Strom bemessen werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung
werden im Zusammenhang mit dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel
beschrieben. Figur 1 zeigt zunächst die Schaltung einer bekannten Anordnung zum
Widerstandsschweißen mit zwei antiparallelgeschalteten Ignitrons, die dort mit 21
und 22 bezeichnet sind. Die Primärwicklung 11 eines Schweißtransformators 1 ist
über diese Parallelschaltung an die. Klemmen ß und S eines Dreiphasenwechselspannungsnetzes
ap.geschlossen. 1n Stelle des bisher im Steuerkreis verwendeten Thyratrons ist symbolisch
ein Steuerschalter 5 dargestellt. Seine beiden Anschlüsse sind mit 51 und 52 bezeichnet.
Der eine (51) iet über Ventile 31 und 41 mit den Verbindungspunkten d r Anoden und
Kathoden der Parallelschaltung der beiden lgnitröns verbunden. Die andere Klemme
(52) ist über Dioden 32 und 42 an die Zündstifte der Ignitrons angeschlossen. Solange
der Steuerschalter 5 geöffnet ist, sperren beide Ignitrons. An ihnen liegt dank
die volle Netzwechselspannung. Wird der Steuer-Schalter 5 in einem Zeitpunkt geschlossen,
wo die Anode des Igni-, trons 21 gerade positiv gegenüber der Kathode ist, dann
fließt ein Zündstrom von Klemme 52 über die Primärwicklung 11, das Ventil 31,, den
Schalter 5, das Ventil 32 und die Steuerstrecke des Ignitrons
21
zur@Klemme S. Dadurch wird das Ignitron gezündet und die Spannung zwischen Anode
und Kathode sinkt schlagartig auf den Wert der Brennspannung ab, die etwa 12V beträgt.
Bei Verwendung eines Thyratrons als Steuerschalter 5 wird dieses in den Sperrzustand
übergehen-. Am Ende der über das Ignitron 21 fließenden Halbwelle sperrt letzteres,
sodaß an den Ignitrons wieder die volle Netz-Spannung liegt, die jetzt aber so gewählt
ist, daß das Ignitron 2-1 in Sperrichtung und das Ignitron 22 in Durchlaßrichtung
beansprucht wird. Bei erneutem Schließen des Steuerschalters 5 fließt daher ein
Zündstrom von der Klemme S über Ventil 41, Steuerschalter 5, Ventil 42 und die Steuerstrecke
des Ignitrons 22. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuerschalters 5 mit den
Klemmen 51 und 52 sowie die zugehörige Schaltung zur Erzeugung derlSteuersignale
für die Betätigung dieses Steuerschalters ist in Pigur 2 dargestellt. Der Steuerschalter
besteht im wesentlichen aus einem Thyristor 53, der mit einem Schwellwertglied hier
mit einigen Dioden 54 in Reihe geschaltet zwischen den Klemmen 51 und 52 liegt.
Die Reihenschaltung der Dioden 54 ist über ein Sperrventil 62 und einen Widerstand
63 an einen Gleichrichter 61 angeschlossen, der von einer Sekundärwicklung 93 eines
Transformators 9 gespeist wird, dessen Primärwicklung 91 ebenfalls an die Klemmen
R und S des Speisenetzes liegt. Die Größe der von dieser, gesamten Gleichrichtereinheit
6 gelieferten Spannung ist so bemessen, daß sie mindestens so groß ist wie die Summe
der Schwellwerte der Ventile 54. Das Sperrventil 62 dient als Schutz für den Gleichrichter
61 und den darin enthaltenen Elektrolytkondensator vor Überspannung. Im ersten Augenblick
nach dem Zünden der Ignitrons liegt nämlich nahezu die gesamte Netzspannung'-an
dem Schwellwertglied 54. Es braucht dann nur
der Gleichrichter 62
für diese Maximalspannung bemessen zu werden. Der Gleichrichter 61 wird dagegen
nur für die von ihm zu liefernde Spannung ausgelegt. Die Zündimpulse für den Thyristor
53 werden von zwei Übertragern 7 und 7' geliefert, deren Sekundärwicklung über je
eine Entkopplungsdiode 71 bzw. 71-' an'die Steuerstrecke des Thyristors 53 angeschlossen
sind. Die beiden Primärwicklungen der beiden Übertrager sind einerseits über je
einen Widerstand 72 und 721 sowie über je eine Diode 74 und 741 an die äußeren
Kletrmen einer weiteren Sekundärwicklung 92 des Transformators 9 angeschlossen (Tiittel
punktschal_-tung) . Diese Wicklung ist mit einer Mittelatfzapfung versehen, die
über einen Hilfsthyristor 82-und mehrere in :seihe geschaltete Ventile 81 mit den
anderen noch freien Enden der Primärwicklung der Übertrager verbunden ist. Der Reihenschaltung,
bestehend aus je einer Primärwicklung und einem Widerstand ist jeweils eine Nullanode
73 bzw. 73' parallelirescial.tet. An die Stelle der Mittelpunktschaltung kann auch
eine I3rückensclialtung treten. In diesem fall wird der Hilfsthyristor 82 nicht
an
eine Mittelanzapfung, sondern über je ein zusätzliches Ventil an die beiden
äußeren Klemmen der Sekundärwicklung 92 angeschlossen. Wenn dem Iiilfsthyristor
82 je Halbwelle der Spei^ewechsels-annung ein Zündimpuls mit bestimmter veränderbarer
Phasenlage zugeführt wird, darin erhält der Thyristor 53 abwechselnd von den Sekundär-Icklungen
der beiden Übertrager 7 und 7' Zündimpulse. Diese Anordriung arbeitet nur dann einwandfrei,
wenn der Hilfsthyristor 82 apätestens
arl Ende einer jeden Halbwelle
der Speisewechselspannung sperrt. Um dies sicherzustellen, liegen in Reihe mit dem
Thyristor einige Ventile 81. i1it Rücksicht auf den ausnutzbaren Steuerbereich dürfen
aber nicht beliebig viele Venti-le in Reihe geschaltet werden. Andererseits ist
zur Lrzielung einer möglichst kurzen Rückmagnetisierungszeit der Übertrager in den
rlullanodenzweigein verhältnismäßig großer Widerstand zu schalten. An diesen fällt
dann eine Si:annung ab, die ebenfalls einen Strom über den Hilfsthyristor 82 zu
treiben sucht und danit die Löschung dieses Hilfsthyris tors erschwert Dieser Machteil
der üblichen Plullanodenschaltungen tritt jedoch bei dem in 2igur 24 dargestellten
Ausführungsbeispiel nicht auf, da hier die Spannung an dem Widerstand und an der
Primärwicklung des Übertragers durch die TTullanode überbrückt sind, sodaß nur die
Ochwellwertspannung dieser Nullanode als treibende Spannung in den Stromkreis des
Hilfsthyristors 82 wirksam ist. 2 Figuren 8 AnsprücheArrangement for resistance welding with two anti-parallel connected Ignitronu. In non-resistance welding, the welding current is usually controlled with the help of two ignitrons connected in anti-parallel. The necessary ignition pulses can be generated by special control units. As a rule, the relatively high ignition current of the ignitrons is controlled with thyratons. In a particularly simple known arrangement, only a single thyratron is required to control the two ignitrons. This is connected on the one hand to the ignition pins via a diode and on the other hand to the anodes and cathodes of the ignitrons via a further diode. The polarity of the diodes of the bridge-like diode network and the thyratron is chosen so that the reverse voltage applied to the ignitrons can drive an ignition current over the ignition path of an ignitrons when the thyratron is ignited. To control the thyratron, an ignition pulse is diverted from the alternating voltage applied to the ignitrons, the phase position of which can be changed relative to the alternating supply voltage. The fact that the operating voltage of the ignitrone is lower than the operating voltage of the thyrator is essential for the operation of this well-known arrangement. Only in this 1 does the thyratron go back into the S after igniting an ignitron; err @ lustai-: d about. This requirement is relatively easy to meet, since the burning voltage of an ignitron is inherently lower, e.g. -3. is at about 12V, where the dip in racing hardening of a thyr "tronc is greater. The invention also relates to an arrangement for standing welding with two antiparallelpescha-I [; r @ i trons for controlling the welding current and with a control switch which determines the ignition times and which is connected on the one hand via a diode to the ignition pins and on the other hand via a diode each to the anodes and cathodes of the ignitrons in such a way that the reverse voltage applied to the ignitrons when the control switch is closed may drive a firing current through the ignition gap of a ignitrons. the invention is based on the object as a control switch to use a Thyristo r, that a controllable semiconductor rectifier. a mere replacement of the thyratrons in the known circuits by a thyristor is not possible, since a thyristor only then goes into the blocking state when the current flowing through it falls below a limit value close to Mull This limit value would take into account the operating voltage; the Ignitrons not reached. The solution according to the invention is characterized in that a thyristor, which is connected in series with a threshold value element, serves as the control switch. As a threshold value element, non-linear resistances, for example. a Zener diode or an ordinary rectifier valve or series connections of these components are used. Another essential improvement is to apply a bias voltage to the threshold value element, which - when using valves - is polarized in such a way that they are stressed in the forward direction. When using Zener diodes, this voltage must be applied in reverse direction. This prestress should be about as great as the threshold voltage of the welding value element. However, this is not clearly defined, especially when using diodes, but rather depends on the current. It is therefore advisable to use an auxiliary voltage source $ u whose terminal voltage is available, for example two to three times greater than the smallest value of the threshold value and to connect this voltage source to the threshold value element via a relatively high resistance, which serves to limit the current. When such measures are used, the thyrictor extinguishes at a precisely defined voltage. Sometimes it can also be useful to place a capacitor parallel to the threshold value element. With the appropriate dimensioning, a substantial proportion of the ignition current then flows through this., The threshold value element then only has the Function of limiting the voltage on the capacitor and can accordingly be dimensioned for a lower current. Further details of the invention are described in connection with the embodiment shown in the figures which are designated there by 21 and 22. The primary winding 11 of a welding transformer 1 is connected via this parallel connection to the terminals β and S of a three-phase alternating voltage network A. The symbol for the thyratron previously used in the control circuit is a control panel ter 5 shown. Its two connections are labeled 51 and 52. One (51) is connected via valves 31 and 41 to the connection points of the anodes and cathodes of the parallel connection of the two igniters. The other terminal (52) is connected via diodes 32 and 42 to the ignition pins of the Ignitrons. As long as the control switch 5 is open, both ignitrons block. Thanks to them, the full AC voltage is due to them. If the control switch 5 is closed at a point in time when the anode of the igniter 21 is just positive with respect to the cathode, then an ignition current flows from terminal 52 via the primary winding 11, the valve 31, the switch 5, the valve 32 and the control path of the ignitron 21 to @ terminal S. This ignites the ignitron and the voltage between anode and cathode suddenly drops to the value of the burning voltage, which is around 12V. When using a thyratron as control switch 5, this will go into the locked state. At the end of the half-wave flowing over the ignitron 21, the latter blocks, so that the ignitrons are again supplied with the full mains voltage, which is now selected so that the ignitron 2-1 is stressed in the blocking direction and the ignitron 22 in the forward direction. When the control switch 5 is closed again, an ignition current flows from the terminal S via valve 41, control switch 5, valve 42 and the control path of the Ignitron 22 the operation of this control switch is shown in Pigur 2. The control switch consists essentially of a thyristor 53, which is connected in series with a threshold value element here with some diodes 54 between terminals 51 and 52. The series connection of the diodes 54 is connected via a shut-off valve 62 and a resistor 63 to a rectifier 61 which is fed by a secondary winding 93 of a transformer 9, the primary winding 91 of which is also connected to the terminals R and S of the supply network. The size of the voltage supplied by this entire rectifier unit 6 is such that it is at least as large as the sum of the threshold values of the valves 54. The shut-off valve 62 serves as protection for the rectifier 61 and the electrolytic capacitor contained therein from overvoltage. In the first moment after the ignition of the ignitrons, almost the entire line voltage is applied to the threshold value element 54. Then only the rectifier 62 needs to be dimensioned for this maximum voltage. The rectifier 61, on the other hand, is designed only for the voltage to be supplied by it. The ignition pulses for the thyristor 53 are supplied by two transformers 7 and 7 ', the secondary windings of which are connected to the control path of the thyristor 53 via a decoupling diode 71 or 71-'. The two primary windings of the two transformers are connected to the outer terminals of a further secondary winding 92 of the transformer 9 via a resistor 72 and 721 each and a diode 74 and 741 each (central point circuit). This winding is provided with a central tap which is connected to the other still free ends of the primary winding of the transformer via an auxiliary thyristor 82 and several valves 81 connected in its own. The series circuit, each consisting of a primary winding and a resistor, is each a neutral anode 73 or 73 'parallelirescial.tet. A back connection can also take the place of the mid-point connection. In this case, the auxiliary thyristor 82 is not connected to a center tap, but rather to the two outer terminals of the secondary winding 92 via an additional valve each. If the auxiliary thyristor 82 is supplied with an ignition pulse with a specific variable phase position for each half-wave of the storage change, the thyristor 53 receives alternating ignition pulses from the secondary lapses of the two transformers 7 and 7 '. This arrangement only works properly when the auxiliary thyristor 82 blocks at the latest at the end of each half-wave of the AC supply voltage. In order to ensure this, a few valves 81 are in series with the thyristor. In view of the usable control range, however, it is not allowed to connect any number of valves in series. On the other hand, in order to achieve the shortest possible reverse magnetization time, the transformer must be connected to a relatively high resistance in the empty anode branches. A safety warning then falls on these, which also seeks to drive a current through the auxiliary thyristor 82 and thus makes it difficult to extinguish this auxiliary thyristor at the resistor and at the primary winding of the transformer are bridged by the T 2 figures 8 claims