DE1908016C3 - Impulsgenerator fur das Mehr stellen Lichtbogenschweißen - Google Patents

Description

erzeugungsteil (I) unterbrochen ist und jede Ka- erzeugungsteil *^{u un}^^

thode dieser Ventile (K 1 ... Vn) an die entspre- dieser Ventile an die «tspj«^, Schweißbögen

chendeSchweißelektrodeiEl ... En)geschaltet ist 40 zu schalten wob« die An^m ° _{d ickl}^_n.

wobei die Anzahl der Schweißbögen in diesem Fall doppe.i so &f™™fS££

doppelt so groß wie die Anzahl der Sekundär- gen des Tranrfonnatore se mkana

wiSungen(S! ... S» des Transformators (1) is, Jm ^^3^^"^ an Hand der

45 Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt ⁴⁵ F i g 1 ein elektrisches Prinzipschaltbild des Impulsgenerators zum Lichtbogen-Impulsschweißen gemäß der Erfindung für 100 Hz,

sowie zum Auftragsschweißen von Metallen benutzt g

werden, wobei das Schweißen mittels abschmelzender F1 g. 3

chen oder MehrstellenSchweißstrq g

ί^ΙΙ Hill. WOlV. - . — -

enthalten. 65 sen.

Der Mangel der bekannten Einrichtungen besteht Jeder Sekundärwicklung S\ ... S₁ sind Thyristor

.darin, daß sie nur einen einzigen Lichtbogen mit ketten mit je zwei Thyristoren Tl, Tl ... Tm, Tn

Stromimpulsen speisen können. parallel geschaltet.

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An jede Thyristorkathode ist au Ji die Anode des entsprechenden Trennventils Vl ... In angeschaltet. Die Anoden jedes zu einer Sekundärwicklung Sj ... S" gehörenden Thyristorpaares sind zusammeruesehaltet. und jede Thyristorkathode ist entsprechend mit Anfang oder Ende dieser Sekundärwicklungen verbunden. Die Verbindungspunkte von zwei Anoden jedes Thyristorpaares Tl. Tl ... Tm. Tn sind über Induktivitätsspulen Ll ... In mit den Schweißslücken Ul ... Un verbunden, an die der Minuspol der in Fig. 1 und 2 nicht angegebenen Lichtbogen-Schweißstromquelle angeschlossen wird.

Der lieü'ii'h iL's Impulserzeimuniivieils I wird von der Steuereinheit II gesteuert, die einen Abwärtstransformator 6. ein RC-Glied um! einen Differenlialtransformator 7 enthält. Die Primärwicklung P6 des Abwärtstransformators 6 ist parallel zur Primärwicklung P des Netztrarsformators geschaltet. In Reihe mit der Sekundärwicklung S₆ des Abwärtstransformators 6 liegen der Regelkondensator C, die Primärwicklung ΡΊ des Differentialtransformator? 7 und der Regelwiderstand R. Die Wicklungen des Differentialtransformators 7 befinden sich auf einem Magnetleiter mit rechteckiger Hystereseschleife. Die Anzahl der Sekundärwicklungen dieses Transformators 7 entspricht der Anzahl der Thyristoren 71, T2 ... Tm, Tn. In Reihe mit jeweils einem Anschluß jeder Sekundärwicklung S-.. .S" liegen Dioden D1 ... Dn, Regelwiderstände Rl . .. Rn und Schalter 8¹ ... 8". Die Ausgangsklemme jedes Schalters 8¹ ... 8" ist mit der Steuerelektrode des entsprechenden Thyristors T1 ... Tm verbunden. Der zweite Anschluß jeder Sekundärwicklung des Differentialtransformators 7 ist an die Kathode des entsprechenden Thyristors Tl ... Tn geschaltet.

Müssen zur Lichtbogenspeisung Stromimpulse mit der Frequenz 100 Hz verwendet werden, so werden die Kathoden jedes Trennventilpaares Vl, Vl ... Vm, Vn jeder Sekundärwicklung Sl " ebenfalls miteinander verbunden, und jeder Verbindungspunkt wird an die entsprechende Schweißelektrode El ... En geschaltet, an die der Pluspol der Lichtbogen-Schweißstromquelle (oder mehrere Stromquellen) angeschlossen wird. Die Zahl der Elektroden entspricht der Anzahl der Sekundärwicklungen 5} ... S".

Bei der Lichtbogenspeisung mit Stromimpulsen'von 50 Hz (F i g. 2) werden die Kathoden nicht miteinander verbunden, sondern jede einzelne Kathode schaltet man an die entsprechende Schweißelektrode £1 ... En, deren Anzahl in diesem Fall doppelt so groß wie die Anzahl von Sekundärwicklungen Sj ... S" ist. Diese Schaltungsart ist die Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung. In diesem Falle speist eine Sekundärwicklung des Transformators I zwei Schweißbögen.

Die Arbeit des Generators soll nun am Beispiel der Impulsformung für einen Lichtbogen betrachtet werden, wobei die Arbeitsweise des Generators für eine Zahl μ von Lichtbogen analog ist.

Die Stromimpulse werden durch die phasenrichtige Ansteuerung von Thyristoren Tl, Tl ... Tm, Tn während jeder Spannungshalbwelle U₁ (Fig. 3) an den Sekundärwicklungen Sj ... S" des Transformators 1 erzeugt.

Während der positiven Halbwelle ab der Sinusspannung U₁ am Anfang der Wicklung Sj (Fig. 1) wird diese positive Spannung U₁ der Sinusoidenhalbwelle an den Stromkreis: Trenn ventil — Lichtbogen - Induktivitätsspule Ll --TInristor T2 angelegt.

In einem Zeitpunkt r, der Halbwelle (F i g. 3) wird auf die Steuerelektrode des Thyristors T 2 von der Steuereinheit II ein positives Steuersignal U₂ gegeben. Der Thyristor T2 (Fig. I) wird leitend, und der Lichtbogenstrecke wird über den Stromkreis: Anfang'S} — Trennventil Vl — Lichtbogen — Induktivitätsspule Ll — Thyristor T2 — Ende der Wick-

lung Sj im Zeitpunkt J₁ (Fig. 3) ein starker Stromimpuls als Sinusoidenabs, hnitt (in der Regel ein Teil der Sinuskurve nach 90 bzw. 270") zugeführt.

In der nächsten Halbperiode der an der Wicklung Sj entstehenden Sinusspannung U₁ wird die

Spannungshalbwelle (bc) vom Ende der Wicklung S) über das Trenn ventil Vl und den Lichtbogen an den zweiten Thyristor Tl gelegt. Das Steuersignal U₂. dessen Erzeugungsmoment r, während der Sinusoidenhalbwellc (bc) in der Steuereinheit II bestimmt wird, entsperrt den Thyristor T1, und -oer den Stromkreis: Ende S{ — Trennventil Vl — Lieh'bogen — Induktivitätsspule Ll — Thyristor Tl — Wicklungsanfang Sj wird dem Lichtbogen der zweite starke Stromimpuls zugeführt. Ähnlich und zu gleichen

Zeitpunkten werden die Stromimpulse an alle übrigen Lichtbogen angelegt. Danach wiederholt sich dieser Vorgang.

Die Dauer und die Amplitude der an den Lichtbogen angelegten Stromimpulse werden in der Steuerein-

heit II durch Änderung des Zeitpunktes t_x, in dem das Steuersignal U₂ zu den Steuerelektroden der Thyristoren T1 ... Tn gelangt, bestimmt. Die Spannung an der Sekundärwicklung S₆ des Abwärtstransformators 6 ist mit der Spannung an den Sekundärwicklungen Sj ... S" des Transformators 1 in Phase.

Der gemeinsame Widerstand des Stromkreises: Widerstand R — Primärwicklung des DiTerentialtransformators 7 — Kondensator C ist kapazitiv. Der in diesem Kreis fließende Strom und folglich die Spannung an der Primärwicklung Pl des Differentialtransformators 7 eilen der Spannung an der Sekundärwicklung Sj des Transformators 1 um einen Winkel y vor. Beim Nulldurchgang der Stromkurve entstehen an den Sekundärwicklungen S\ ... S" des Diffcrentialtransformator 7 die Spannungsimpulse CZ₂ (Fig. 1), die im Vergleich mit der Sinuskurve der Spannung U₁ an den Sekundärwicklungen Sj ... S" zeitlich verschoben sind.

Die Steuerimpulse U₂ werden über die Dioden D1 ... Dn, die Regelwiderstände R1 ... Rm und die Schalter 8' ... 8^m den Steuerelektroden derjenigen Thyristoren zugeführt, an denen zu dieser Zeit die positive Spannungshalbwelle U₁ liegt. Die zsitliche Verschiebung dieser Steuerimpulse U₂ während der positiven Halbperioden (ab) der Spannung U_z an den Thyristoren T1 ... Tn erfolgt durch eine Änderung der Kapazität Γ und des Widerstandes R. Dadurch werden die Dauer und die Amplitude der an den Lichtböden anliegenden starken Stromimpulse geregelt.

Die Regelung der Amplitude dieser Impulse kann auch durch Änderung der sinusförmigen Spannung U₁ der Sekundärwicklungen Sj ... S" erfolgen. Zu diesem Zweck sind sie als Regelwicklungen ausgeführt. Das Anlegen der Impulse an die Lichtbogen erfolgt mittels der Schalter 8' ... 8". Je nach Bedarf können mit Hilfe dieser Schalter die starken Stromimpulse an einen oder mehreren Lichtbögen angelegt werden.

Die Induktivitätsspulen L1 ... Ln sind zur Begrenzung der vorderen Anstiegsflanke der starken Stromimpulse vorgesehen.

Bei der Lichtbogenspeisung durch Stromimpulse mit der Frequenz von 50 Hz funktioniert die Einrichtung, wie oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß der zur Lichtbogenspeisung bestimmte und aus der positiven Halbwelle (ab) gebildete Stromimpuls im Zeitpunkt f, über den obenerwähnten Stromkreis und einen Lichtbogen läuft, während der aus der negativen Halbwelle (bc) erzeugte Stromimpuls einem anderen Lichtbogen zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung ist die Zahl der Schweißbögen doppelt so groß wie die Anzahl der Sekundärwicklungen S' ... S" des Netztransformators 1 (F i g. 2).

Der Impulsgenerator kann nach der einen oder nach der anderen Ausfüh rungs Variante der Erfindung für die Arbeit mit einem Lichtbogen oder mit mehreren Lichtbogen gebaut werden. Bei der Arbeit mit mehreren Lichtbogen kann ihre beliebige Anzahl aus- oder eingeschaltet werden, ohne den Betrieb mit anderen Lichtbogen zu stören.

Der Vorteil des erfindungsgemäß aufgebauten Impulsgenerators besteht darin, daß er das Verbindungsschweißen und das Auftragsschweißen mit mehreren Lichtbogen ermöglicht, wobei er mehrere, im Raum verschiedene Lagen einnehmende Lichtbogen gleichzeitig mit Stromimpulsen speisen kann. Das ergibt eine bedeutende Steigerung der Arbeitsproduktivität beim Schweißen und Aufschmelzen von Metallen.

Vorher wurde für alle erwähnten Fälle 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

ίο und nicht immer möglich, da manchmal die entsprechende Anzahl von Impulsgeneratoren fehlte. Die Schweißeinrichtungen wurden dabei teuer, erforderten große Arbeitsflächen und hatten großes Gewicht.

■ S Der erfindungsgemäß aufgebaute Impulsgenerator ermöglicht ein Lichtbogen-Verbindungsschweißen und Auftragsschweißen, z. B. einer Kurbelwelle mit mehreren Lichtbögen nebeneinander oder ein mehrlagiges Schweißen mit mehreren einander folgenden Licht-

bögen, z. B. nicht drehbarer Rohrstoßstellen, in beliebiger räumlicher Lage.

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 A r k i tsproduktivität bei Schweiß- und Aufschmelzarbcikn.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. lunuen

   ---■ ■ -j-j , i'^iit die Aui°abe zugrunde, einer

   ι impulsaenerator zum Lichtbogen-Impuls- Der Ldmdunü l y^bJ^cn-Impulsschwei!!,,:

   schweißen von Metallen, der zusammen mit einer 5 lmpulsgcneraioi _{m der die} gleichzeitig-.-

   Lichtboeen-Schweißstromquelle benutzt wird und von Metallen /.u _boaen._Schweißstellen erni»;·-

   einen Impulserzeugungsteil mit einem Transforma- Arbcn anmcnru cn ^ _ssf _n_ _ein geringere·.; ι k-

   tor sowie eine Steuereinheit enthält, dadurch licht sowie klu.v.u. . ^ "j_nschaubild hat.

   β e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Sekundärwicklun- wicht und ein lηΚκ^α ^ .^..^ _daß ._{m lmpu},

   gen (S! ... SD des Transformators (1). deren Zahl _I0 Diese AU'gab«. * ,,^„.impulsschweißen von M-,-

   der Anzahl von Schweißlichtbögen entspricht, nut generator /um Lu..11 , ^ _Lichtbogen.Schv^:<-

   ihrem Anfang und Ende an die Anoden der ihnen lallen, usr zusai π ^ Impulserzcugup. - -

   zugeordneten Trennventile (Kl ... Kh) und an die stromquei.ebena t/t jd -^ _{dne Sleuerejni} .

   Kathoden der zu ihrem Stromkreis gehörenden teil mn oinern Tran, ™ Transformau .,

   Thyristoren (Tl ... Tn) angeschlossen sind, deren _I5 enthalt, die ^f^,,on Schweißlichtbögen cy,

   Anoden zusammengeschaltet und über Induktivi- deren Za.;. ü^r -u _ _{die Anoü}, ,

   tätsspulen (Ll... Ln) mit Schweißstücken spricht, m.tih,«™ An^™_nventile und an d,-

   (L' 1 ... Un) verbunden sind, wobei die Kathoden der m.cn ^^r^ⁿ _Stromkreis gehörenden μ,-

   der Trennventile _vl 1 ...Vn) wenigstens einer Kathoden d«.r /u ^iJ¹" , _angeSchlossen sind

   Sekundärwicklung (Sl ... SJ) ebenfalls miteinander 20 steuerten Ventil. 11 _m>^ _naUef _und über en,,

   verbunden und an die entsprechende Schweiß- deren Anoden ^™^_hweißstück verbunden

   elektrode (E 1 ... En) angeschlossen sind und die ^»^P^JX^ Trennventile wenigsten-

   Steuereinheit (II) zur Auftastung der Thyristoren sind, wobei ^S„„ ebenfalls zusammengescha!-

   (Tl ... Tn) einen Abwärtstransformator (6) und einer Sekundär»u.k "J ^schweißelektrode anu,-

   einen DifTeien.-altransformator (7) enthält, dessen ₂₅ teit und an f'. ^^s't Seit zur Auftastun,

   Primärwicklung (P7) mit der Sekundärwick- ^¹⁰^"^^"^^ Abwärtstransformator und

   lung (S₆) des Abwärtstransformators (6) über em der Thyristoren eine, α ^^ _ρπ

   RC-Ghed verbunden ist, wobei jede Sekundär- einen D fferental "^η^™³^_Γν,_{ίΛ1ιιη8 d es} erwähn-

   wicklune (Si .. W) des Differentialtransfor- marwicklung mit der ^s'^kun<£™^ICK.^lu |_c._Glied ver-

   mators ^g(7 über in Reihe geschaltete Dioden 30 ter A^^f^^e^u^mTklung

   (Dl ... Dn), Regelwiderstände (Al . .. Ä«) und Runden iswobu wen gsten^je^^ ^ ^.^ ^^_