DE1908016A1 - Impulsgenerator - Google Patents

Description

ZELLENi ir J u. Li)YKEi?

80Ü0 Miin-Tv.e.i 22

Institut elektrosvarki P 25 610

im. E.O. Patona „_ _ . ^ ^₁.

18. Februar 1969 Kiew/UdSSR, ul. Gor-

kogo 69

IMPULSGENERATOR

Die Erfindung bezieht sich auf Speisequellen und Impulsgeneratoren für !lichtbogenschweißung und kann in der Maschinenbauindustrie zum Lichtbogen-Impulsschweißen sowie zum Auftragsschweißen von Metallen benutzt werden, wobei das Schweißen mittels abschmelzender Elektrode z.B. in einer Schutzgasatmosphäre, unter einem Flußmittel oder ohne Xiichtbogenschutz bei Benutzung von gemeinsam angeordneten gewöhnlichen oder Mehrstellen-Speisegeräten erfolgen kann.

Es sind Einrichtungen zum Lichtbogen-Impulsschweißen und

Auftragsschweißen (z.B. nach der Zeitschrift «Schweißen¹¹, 1966, H 5, Verlag Maschinenbau, Moskau) bekannt, die mit einer eingebauten Lichtbogen-Speisequelle verwendet werden und einen Impulserzeugungsteil mit einem Transformator sowie ein· Steuereinheit enthalten.

Der Mangel der bekannten Einrichtungen besteht daxin, daß sie nur einen Lichtbogen mit Stromimpuleen epeiaen können.

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* . . Außerdem haben die bekannten Einrichtungen große Abmessungen, großes Gewicht und ein kompliziertes Prinzipschaltbild.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgenerator zum Lichtbogenimpulsschweißen und Auftragsschweißen von Metallen zu entwickeln, der die gleichzeitige Arbeit an mehreren Lichtbogen-Schweißstellen ermöglichte sowie kleinere Abmessungen, geringeres Gewicht und ein einfacheres Prinzipschaltbild hat.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Impulsgenerator zum Lichtbogen-Impulsschweißen und Auftragsschweißen von Erzeugnissen, der zusammen mit einer Lichtbogen-Speisequelle benutzt wird und einen Impulserzeugungsteil mit einem Transformator sowie eine Steuereinheit enthält, die Sekundärwicklungen des Transformators, deren Zahl der von Schweißlichtbögen entspricht alt ihrem Anfang und Ende erfindungsgemäß an die Anoden der ihnen zugeordneten Trennventile und an die Kathoden der zu ihrem Stromkreis gehörenden gesteuerten Ventile (Thyristoren) angeschlossen sind, deren Anoden zusammengeschaltet und über eine Induktivitätsspule mit dem Schweiß stück verbunden sind, wobei die Kathoden der Trennventile wenigstens einer Sekundärwicklung ebenfalls zusammengeschaltet und an die entsprechende Schweißelektrode angeschlossen sind, und die Steuereinheit zur Auftastung von Thyristoren einen Abwärtstransformator und einen Differential transformator enthalt, dessen Primärwicklung mit der Sekundärwicklung des erwähnten Abwärtstransformators über ein BC-Glied verbunden ist, wobei wenigstens eine Sekundärwicklung des Differentialtransformator« über in Reihe geschaltete Diode, Regelwiderstand und Schalter alt den Steuerstromkreis eines der erwähnten Thyristoren ia Impaleerzeuguogeteil VextiiBduiig hat.

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Es let zweckmäßig, den Verbindungsdraht zwischen den Kathoden der Trennventile Im Impulserzeugungsteil zu unterbrechen und jede Kathode dieser Ventile an die entsprechende Schweißelektrode zu schalten, wobei die Anzahl der Schweißbögen doppelt so groß als die Anzahl der Sekundärwicklungen des Transformators sein kann.

Im folgenden wird die Erfindung in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 ein elektrischen Prinzipschaltbild des Impulsgenerators zum Llchtbogen-Impulsschweißen gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein elektrisches Prinzipschaltbild des erfindungsgemäß aufgebauten Impulsgenerators zum Lichtbogen-Impulsschweißen mit einer anderen Aueführungsvariante des Impulserzeugungsteiles;

Fig. 3 ZeitdiagraMie zur Erläuterung der Stromiapulaformierung gemäß der Erfindung.

Der Impulsgenerator zum Lichtbogen-Impuleschweißen und Auftragsschweißen mit Hilfe wenigstens eines Lichtbogens besteht aus einem Impulserzeugungsteil I (Flg. 1) und einer Steuereinheit II zur Steuerung des Generatorbetriebe. Der Iepulserieugungsteil I enthält einen Netztransformator 1 mit einer Primärwicklung V₁ und mehreren Sekundärwicklungen w _TTi ...**; ι Xi _llJL

w"¹ i Der MagnetIelter des Transformators 1* hat einen Luftspalt.

Die Primärwicklung W₁ des Transformators 1 ist an das speisende Wechselspannungsnetz angeschlossen. Jeder Sekundärwicklung

'"⁹IIl ^{sind Tn}y^{ristorlcetteI1 mi}'^b J^{e 8wei} Thyristoren (2 ,2 ) ...(2*~¹}2^m) parallelgeschaltet.

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An jede Thyristorkathode ist auch die Anode des entsprechenden Treniiventils 3 ·*·3^Λ angeschaltet. Die Anoden jedes zu einer Wicklung Wj₁₁ **^aVIIl gehörenden Thyristorpaares sind zusaimengeschaltet und jede Thyristorkathod® ist entsprechend mit Anfang oder Ende dieser Sekundärwicklungen verbunden. Die Ver-

1 2

bindungspunkte von zwei Anoden jedes Thyristorpaares (2 ; 2 ) 2*) sind über Induktivitätsspulen L^,,.L_n mit den

SchwelSstücken 4 ...4* verbunden, an die der Minuspol der in Fig. 1,2 nicht angegebenen Lichtbogen-Speisetuell© angeschlossen wird«

Müssen zur LichtbogenspeisuEg Stromimpulse mit der Frequenz von 50 und 100 Hz verwendet w©rd®a₉ so warden die Kathoden jedes Trennventilpaares (3¹J 3^m)._e. (J*"¹! 3^m) von jeder Sekundärwicklung "jj^ ""^iil ^eteinfalle miteinander verbunden.und jeder Verbindungspunkt wird an die entsprechende Schweiß β X skt ro« de 5 ...5^M geschaltet, die von Pluspolen der Lichtbogen-Speisequellen (oder einer Speisequelle) gespeist werden. Die Zahl der Elektroden entspricht der Anzahl der Sekundärwicklungen W-J₁...

'"ill* ^⁶** ^{der Lic}k*k°S^ensP^eisun6 ^i^" Stromimpulsen von 50 Hz werden die Kathoden nicht miteinander verbunden und jede einzelne Kathode schaltet man an die entsprechende Schweißelektrode 5 ...5^Mt deren Anzahl in diesem Fall doppelt so groß als die

_l κ Anzahl von Sekundärwicklungen ^₁₁₁ -^W 1st® Diese Schaltimgsart ist die zweite Ausführungsvariante d@r vorliegenden Erfindung« Wie oben erwähnt wurde, speist eine Sekundärwicklung des Transformators 1 in diesem Falle zwei Sciiweißbögen.

Der Betrieb des Impulserzeugungsteils 1 wird von der Steuereinheit II gesteuert, die einen Abwärtstransformator 6, ein HC-Glied und einen Differentialtransformator 7 enthält.

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6 ist parallel sos i^imä^IeislMig W₁ &©s Kefcstö Die Prhnaxwiekliaog W_T d©S3 Ate&

tet. In Belli® mil; clcs¹ S©kn2a4S^:ii©tel?2Eg W_TT i©@ Afewä*:'ügt3?ans formators 6

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R, Di© Wicklungen i©g Diffsära^iol-ösasisfMSsefe©»® 7 ^@fladen, sich auf äem Msgn#i"leit©r mit s-©e-fet@©kig@r %steragfeacfelaife Die ÄEzaM des- SeküMärs/ielsligsgi© iSi@s©g fessLüf©2sato2?s 7 spriclit

Reih© ait eisQ3? Augfütoassg

Schalter 8-^_βββ ©_me Di© tosgiiagülil©ase ist mit der St©a@r©l©3Efes@i© &®&

2 .. _β 2^m verbimdsa» Bio iweit© Ausfilkeung j©ä®2? Sekondärwiclcluag des Differentielt^aasfopmators 7 ist aß- die Kathode des entsprechenden Shjristors 2 »_oa2^ffl ^eschaiteiä*.

Soll der Liehtb©g®E, aas tsohaelog&ee^en ßriMea Mit Stromimpulsen von 50 Hs g©sp®is1i üeretag s© ü©sä@a äi@ Kathoden der Tresaventile *><=·$* (FIg₃ 2) aiekfe aiitainsndeE¹ ¥®E%oacfv@n_t sondern wird j ed® lathedQ zum @ntsp^@@hendea Sete@iBb©g«a gefükrt.

Die EinriclitvMs fuiakti©ni©3?i f©lg®aderw®is@_e Sie Lichtbogen-Sp9 is ©quelle be^isk^ ü&m Bs^as^a der Lichtbögen _c Wird. die Lichtbogenspeisiizig mit Stromp^lscm ¥os 50 saä 100 Ei notwendig, so auB die liarichtui^₉ w±® uhm e^ilaf wm?de» nach der zweiten Variante (Fig. 2) ausgeführt w«ffd«a.

Die Arbeit des @3@9^at@rs soll mm ??«. B^lspi©! d«r Ib^ pul of oxmierimg tür einem Lic%t^@f #a b&t^a^t^t W^MeB₁ wobei die Arbeitsweise
analog ist·

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BAe Stromimpulse i@Mii ümp&a. äto pMs©sssl©M;Jig@ steue^isag von. Thyristoren (2¹I 2²) ... C2^a=i§ 2* miisgshaXbwell© U^ (Fig· 3} am ialMm

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Lisiitl»ög@a aasfe deü erf iaclufifgegsstell

der positives. HalteolXa aa iafaEg ier Wicklung lr

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(Fig· 1) wird leitend ua<S. dei^s £de&febogea©i!2?©©2sa wi Stroß)o?@ig Anfang Wt₁-, —Sireassientril 3 «LiöJ&i^sgiS&^Isiiäukfei·=

ateseimitt (Ib der Segel ®ia Stell 4qjf Bimwefenrw© 2?0°) sugeführä. In der üäehf

entstehend@B Eiauaspansu^g ü-p wird dl® (be) vom Itad* ier Wicklung WJ₁^ Hbe2? des fesim^Gffifeil 3 den Liehtbßgen «a, dem swsitem'Saj^iffäes? g* geisgiic lan Bfe^sog·= signal ü„, dessen halbwelle (bc) in der sperrt den Thyristor 2 <mä -Srennventll 3² - stör 2 - Wieklungsanf an§ f starke Stromimpuls sugeftibrt

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Zeltpunkten «erden die Stromimpuls« an alle übrigen Lichtbögen angelegt. Danach wiederholt sich dieser Vorgang·

Die Dauer und die Amplitude der an den Lichtbogen angelegt on Stromimpulse «erden in der Steuereinheit II durch £nderung des Zeitpunktes t^, in den das Steuersignal U₂ su den Steuerelektroden der Thyristoren 2·.·£* gelangt, geregelt.

Die Spannung an der Sekundärwicklung W₁₁ des Abwärtstrane-

6 formators 6 ist mit der Spannung an den Sekundärwicklungen W¹J₁₁ •••'jji des Transformators 1 in Phase.

Der gemeinsame Widerstand d@s Stromkreisess Widerstand R - Primärwicklung dee Differentl&ltransformators 7 - Kondensator G ist kapazitiv. Do<? im iiisüam Kreis fließende Strom und folglich die Spannung @n «te I^iB^wioklimg W₁₇ des Differentialtransformators 7 eilen der Spermung an der Sekundärwicklung ^₁J₁ des Transfoiaiators 1 um einen Winkel λ vor. Beim HiiXldurchgang der Stroakmr?e entstehen an den Sekundärwicklungen W¹J₁ •••Wjj deg Differentialtraneforaators 7 die

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Spannungsimpulse U₀ (?ig» 1), die im Vergleich mit der Sinuskurve der Spannung U₁ ⁸^ ^äen Sekandärwicklüßgeö W|J₁I zeitlich verschoben sind.

Die Steuerimpulse U₂ werden über die Diesen 1^...D_n, Regelwiderstände %·^^ und die Behälter &*„»<»δ den Steuerelsktroden derjenigen Täyristorea sugeführt, an denen zu dieser Zeit die positive SpannongshaLbwell® U^ liegt. Die zeltliche Verschiebung dieser Steuerimpulse Ug ^äSsreaä der positiven Halbperioden (ab) der Spenaang U- aa den Stoyristoren 2 ··· Qec.2³⁵ erfolgt durch ©ine Änderung der Kapazität C und des Wi- ^erständes R. Dadurch werden die Bauer und die Amplitude der es &e& Lichtbogen anliegenden starken iStromimpalse geregelt.

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zeitig mit Stromimpulsen speisen kann«

Das ergibt eine bedeutende Steigerung der Arbeitsproduktivität beim Schweißen und Aufschmelzen von Metallen.

Vorher wurde für alle erwähnten lalle eine entsprechende Anzahl von Impulsgeneratoren (also ein Generator für einen Lichtbogen) benötigt, da Impulsgeneratoren für mehrere Lichtbogen bis jetzt nicht vorhanden waren. Das war äußerst unwirtschaftlich und nicht immer möglich, da manchmal die entsprechende Anzahl von Impulsgeneratoren fehlte. Si« Schweißeinrichtungen wurden dabei teuer, erforderten große Arbeitsflächen und hatten großes Gewicht.

Der erfindungsgemäS aufgebaute Impulsgenerator ermöglicht ein Lichtbogen-Impulsschweißen und Aufschweißen z.B. einer Kurbelwelle mit mehreren Lichtbögen oder ein mehrgängiges Schweißen mit mehreren einander folgenden Lichtbogen, z.B. nicht drehbarer Rohrstoßstellen in beliebiger räumlicher Lag··

Der Aufbau des Generators nach der Erfindung gewährleistet eine bedeutende Senkung der Kosten von Schweißeinrichtungen und Verminderung ihrer Abmessungen sowie erforderlicher Arbeitsflächen. Die Verwendung dieses Generators steigert die Arbeitsproduktivität bei Schweiß- und Aufschmelzarbeiten.

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Claims (1)

1. -»η ι CKiTiKl c 1 Γ K^¹ " *-d? ΟΊΟ

   ZELLENTIM & L-..ν- _ _ _{18#2# 1969}

   8000 Munch»" .ι Tt

   tweibrüdcet"».·· *

   PATESMHSFBÜCHE I₉₀₈016

   / 1.) Impulsgenerator zum Lichtbogen-Impulsschweißen und Auftragsschweißen von Erzeugnissen, der zusammen mit einer Lichtbogen-Speisequelle benutzt wird und einen Impulserzeugungeteil mit einem Transformator sowie eine Steuereinheit enthält, dadurch gekennzeichnet^ daß die

   Sekundärwicklungen (W¹ _TT ...W* ) dee Branefesaefto&e (I)₂

   ^{1 11}I

   deren Zahl der Anzahl von Sch»eielichtbögen entspricht, ihrem Anfang und Ende an die Anoden der ihnen Trennventile (3 ..·3 ) und an die Kathoden der zu ihrem Stromkreis gehörenden Thyristoren (2.·· 2*) abgeschlossen sind,.deren Anoden zusaBaengeschaltet und über XMuktlvita^espulen (L₁ ·..L_n) mit Schwelfietucken (^¹*..^) verbunden sind, wobei die Kathoden der Trennventile (3 *»·3 ) wenigstens einer Sekundärwicklung (»tu* """ilt ^ ebenfalls miteinander verbunden und an die entsprechende Sciro© iß elektrode (5¹*..5^m) angeschlossen sind, und die Steuereinheit (II) zur Auftastung von Thyristoren (Z¹...^) einen Abwärtetransformator (6) und einen Differentialtransformator (7) enthält, dessen Primärwicklung (V¹T ) mit der Sekundärwicklung (W ) des erwähnten Abwärts-

   transformatore (6) über ein HC-Glled verbunden, ist, wobei wenigstens eine Sekundärwicklung (V^₇- ...W* ) des Differen-

   ^{7 U}? tialtransformators (7) über in ßeihe geschaltete Diode (D^), Regelwideretand (S₁) und Sehalten (S₁) mit dem Steuerstromkreis dee erwähnten Thyristors (2¹) im Impul (I) Verbindung hat·

   2· Impulsgenerator nach Anepmsk l_s#a k e η η ι e i c h η e t, daß dl·

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