DE2119135A1

DE2119135A1 - Schweisstromquelle

Info

Publication number: DE2119135A1
Application number: DE2119135A
Authority: DE
Inventors: Erwin Koelbl; Franz Tajbl
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1971-04-20
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1973-01-18
Also published as: US3803382A; AT313426B; FR2133609A1; NL171676B; ZA722358B; DE2119135C3; DE2119135B2; NL171676C; CH533486A; FR2133609B1; SE373007B; NL7205256A; IT952707B; JPS5243774B1; GB1338187A

Description

LINDE AKfIENGESELLSCHAFT

(T 019) T 71/031

Schn/bd 20.4.1971

Schwelustromquelle

Die Erfindung betrifft eine SchweiSstromquelle zum Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom, insbesondere zum Gehweißen in en^en Räumen, mit einem Schweißstromtransformator und einem an dessen Sekundärwicklung angeschlossenem ochweißstromkreis.

Beim Wechselstrom-Lichtbogenschweißen,seien os

Schutzgas- oder Plasma-Schweißverfahren, darf bei nicht brennendem Lichtbogen die Leerlauf-Wechselspannung, die zwischen berührbaren Teilen, beispielsweise zwischen Schweißelektrode und Werkstück, anliegt und zum Zünden verwendet wird, aus Sicherheitsgründen einen Effektivwert von 70 V nicht überschreiten.

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Beim Schweißen in engen Räumen, beispielsweise in Kesseln oder Rohrleitungen, sind die Sicherheitsvorschriften noch enger. In diesem Falle darf bei nicht brennendem Lichtbogen eine Effektivspannung von 42 V nicht überschritten werden. Eine eventuell auftretende höhere Spannung muß in einem Zeitraum von 0,2 see. auf eine effektive Spannung von 42 V herabgesetzt werden. Die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften ist einerseits zum Schutz des Schweißers unbedingt erforderlich, hat aber andererseits den Nachtei 1, daß ein sicheres, berührungsloses Zünden des Lichtbogens nur sehr schwer möglich ist. In besonders hohem Maße tritt dieser Nachteil beim Schweißen mit niedrigen Schweißströmen, beispielsweise unter 25 A, und/oder bei Verwendung von Pilterkondensatoren im Schweißstromkreis auf.

Eg sind schon zur Vuit.i idung dieser Nachtdle verschiedenartige Schwfcißstronjquellen entwickelt worden, die aber immer noch nicht die gewünschte Zuverlässigkeit bei einem für eine billige Serienherstellung erforderlichen einfachen Aufbau aufweisen. So sind z.B. Schweißstromquellen bekannt, die eine Wechselspannung zum Schweißen und eine Gleichspannung zum Zünden liefern, wobei von einer Spannung auf die andere umgeschaltet werden muß. Das Umschalten hat Jedoch den für ein einwandfreies Schweißen schwerwiegenden Nachteil, daß iabei jedes Mal für kurze Zeit keine Spannung an der Liehtbogenstrtiokt! /<ur

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Verfügung steht und der Lichtbogen in dieser Zeit somit nicht brennen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißstromquelle zu entwickeln, bei der die obengenannten Nachteile vermieden sind und die insbesondere als besonders einfache und zuverlässig wirkende Schutzschaltung ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Schweißstromkreis zwei antiparallel geschaltete Gleichrichter angeordnet sind, von denen ein;r bei Leerlauf des Schweißstromkreises abschaltbar ist.

Beim Verlöschen des Lichtbogens wird, da der Schw >ißstromkreis dann leerläuft, der abschaltbare Gleichrichter automatisch abgeschaltet, wodurch Je nach Polung dieees Gleichrichters entweder die positiven oder die negativen Halbwellen der 3chweißwechse1spannung abgeschaltet werden und eine Güchspannung erzeugt wird. Der 'übergang von Wechselspannung auf Gleichspannung erfolgt kontinuierlich, es gibt dabei nicht mehr wie bisher eine kurze Zeit, in der keine Spannung von der Schweißstromquelle an die Lichtbogenstrecke geliefert wird. Somit steht zum Zünden des Lichtbogens prompt eine Gleichspannung zur Verfügung, wodurch in vorteilhafter Weise ein im Vergleich zur Leerlauf-Wechselspannung sichereres berührungsloeee Zünden als bisher möglich ist. Die Zündung des Lichtbogens er-

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folgt umso einfacher und zuverlässiger, je höher die Gleichspannung ist. Da die Sicherheitsvorschriften eine Leerlauf-Gleichspannung beim Schweißen,«auch beim Schweißen in engen Räumen, von maximal 100 V erlauben, ist durch die erfindungsgemäße Schweißstromquelle der besondere Vorteil gegeben, daß beim Wechselstrom-Schweißen eine höhere Zündspannung als die bisher maximal zulässige ohne Verletzung der Sicherheitsvorschriften verwendet werden kann. Den beiden antiparallel geschalteten Gleichrichtern kommt in diesem Sinne die Funktion einer Schutzschaltung zu. Beim Schutzgasschweißen braucht dazu nur der Schweißstromtransformator nur so ausgerichtet zu werden, daß er eine Leerlauf-Wechselspannung von 70 V bzw. 42 V eff. an die Lichtbogenstrecke abgibt.

Beim Plasmaschweißen unter Verwendung eines Widerstandes zur Erzeugung eines Hilfslichtbogens zwischen Schweißelektrode und einer diese· umgebenden Gasdüse kann der Schweißstromtransformator so eingerichtet werden, daß er im Leerlauf eine höhere Spannung als 70 V eff. abgibt. Beim Plasmaschweißverfahren ist, im Gegensatz zum Schutzgaslichtbogenschweißen, die Schweißelektrode nicht berührbar, da die Gasdüse ein j sehr kleine Öffnung, beispielsweise von 1,6 mm Durchmesser, aufweist. Hingegen ist infolge des an der Gasdüse angeschlossenen Widerstandes zur Erzeugung des Hilfslichtbogens der Schweißer bei Berührung der Gasdüse gefährdet. Es darf also die Spannung zwi-

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sehen Gasdtlse und Werkstück die vorgeschriebenen Werte 70 V bzw. 42 V eff. Wechselspannung und 100 V Gleichspannung nicht überschreiten. Dies kann durch passende Bemessung des Widerstandes erreicht werden.

In besonders hohem Maße fällt der Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzschaltung beim Wechselstromschweißen in engen Räumen ins Gewicht, da der Unterschied zwischen der bisher zulässigen maximalen Leerlauf-Wechselspannung von 42 V eff. zur erfindungsgemäß nunmehr verwendbaren Leerlauf-Gleichspannung von 100 V (Scheltelwert) besonders groß ist; dies gilt auch dann noch, wenn berücksichtigt wird, daß eine Effektivspannung von 42 V einer Scheitelspannung von 59 V entspricht, da trotzdem die Zündspannung beim erfindungsgemäßen Verfahren noch um 41 V, d.h. um rund 70 % gegenüber der bisher zulässigen Scheltelspannung von 59 V höher ist.

Die erfindungsgemäße Schweißstromquelle ist iisbesondere zum Wechseletrom-Plasmaschweißen vorteilhaft verwendbar.

Die Zündung des Lichtbogens wird zusätzlich günstig beeinflußt, wenn das positive Potential der Gleichspannung auf die Schweißelektrode geschaltet wird. Dies gilt insbesondere, wenn Argon als Schutzgas verwendet wird. Auch kann mit der erfindungsgemäßen Schweißstromquelle das Schweißen mit kalkbasischen Schweißelektroden verbessert werden.

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Ein weiterer Vorteil der Schweißstromquelle besteht darin, daß beim Verlöschen des Lichtbogens entweder die positiven oder die negativen Halbwellen der Schweißwechselspannung selbstätig abgeschaltet und nach Zündung des Lichtbogens wieder eingeschaltet werden. Somit wird bei jeder Unterbrechung des Lichtbogens eine pulsierende Gleichspannung zum Zünden hergestellt. Nach dem Zünden steht wieder die Wechselspannung zum Schweißen zur Verfügung.

Besonders wichtig ist, daß die durch die nicht abgeschalteten Halbwellen gebildete pulsierende Gleichspannung in eine annähernd konstante Gleichspannung umgewandelt wird." Durch diese Maßnahme wird infolge der im Vergleich zu einer schwach oder gar stark pulsierenden Gleichspannung höheren, in die Lichtbogenstrecke eingespeisten Energie eine bessere Ionisierung der Lichtbogenstrecke und damit Zündung des Lichtbogens erreicht. Das 1st insbesondere auch von Wichtigkeit beim Schweißen mit kleinen Strömen, insbesondere unter 25 A.

Die Herstellung einer annähernd konstanten Gleichspannung wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die Ausgangspole der Schweißstromquelle durch ein Glättungsglied, vorzugsweise bestehend aus einem Glättungswiderstand und einem zu diesem in Serie geschalteten Glattungskondensator, verbunden sind. Dem GlättungskondeBator wird unmittelbar bei der Zün-

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dung des Lichtbogens ein leistungsfähiger Zündimpuls entnommen, welcher die Zündung zusätzlich begünstigt.

Zweckmäßigerweise ist der abschaltbare Gleichrichter ein steuerbarer Gleichrichter, vorzugsweise ein Thyristor. Der steuerbare Gleichrichter kann beispielsweise in Röhren- oder Halbleiterbauweise ausgeführt sein. Bei Verwendung eines Thyristors muß dafür gesorgt werden, daß diesem bei Unterschreiten seines Haltestromes, insbesondere nach jedem Nulldurchgang des Schweißwechselstromes, Zündimpulse zugeführt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schweißstromquelle besteht darin, daß die Zündelektrode des Thyristors mit einem Thyristor-Ansteuergerät verbunden ist, welches eingangsseitig mit einer im Schweißstromkreis angeordneten Drossel, vorzugsweise einer Stelldroseel, zusammengeschaltet ist. Somit wird in einfacher Weise die beim Fließen des Schweißstromes über der Stelldrossel abfallende Spannung zur Steuerung des Thyristor-Ansteuergerätes ausgenützt. Erlischt der Lichtbogen, so sinkt die Spannung über der Stelldrossel auf den Wert 0, da kein Schweißstrom mehr fließt. Dann geht der Thyristor in den nicht leitenden Zustand über und an der Lichtbogensirecke liegt erfinöungsgemäß die Gleichspannung. Nach Zündung des Lichtbogens fließt ein Strom im Schweißstrt;rnkreis, der an der Drossel einen Spannungsabfall hervorruft. Dieser Spannungsabfall bewirkt,

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daß das Thyristor-Ansteuergerät einen ZUndimpuls an den Thyristor· gibt, der dadurch leitend wird« Sodann fließt der Schweißwechselstrom im SchweißStromkreis. Anstelle der Abnahme der Spannung über der Drossel kann das Ansteuergerät auch mit Hilfe eines im Schweißstromkreis angeordneten Stromrelais zu dem gleichen Zweck gesteuert werden.

Die Verwendung steuerbarer Gleichrichter hat gegenüber rein mechanisch abschaltbaren Gleichrichtern den Vorteil geringerer Zeitkonstanten. Beim übergang vom Schweißbetrieb zum Leerlaufbetrieb muß die eine Halbwelle der Wechselspannung wegen der eingangs erwähnten Sicherheitsvorrschriften so schnell unterbrochen werden, daß im Leerlauf des Schweißstromkreises eine Wechselspannung höchstens 0,2 see, lang, vorteilhafterweise jedoch nur einige Halbwellen lang bei einer Frequenz von 50 Hz auftritt. Außerdem unterliegen die steuerbaren Gleichrichter im Gegensatz zu mechanischen Schaltern keiner Abnutzung.

Bei Verwendung mechanisch abschaltbarer Gleichrichter ist es zweckmäßig, wenn unmittelbar mit dem abschaltbaren Gleichrichter ein Schalter verbunden ist, der durch ein vom Schweißstrom gesteuertes Relais schaltbar ist. Bei nicht brennendem Lichtbogen hält das Relais den Schalter offen, so daß an der Lichtbogenstrecke die Gleichspannung liegt. Nach Zünden des Lichtbogens beginnt ein Strom zu fließen, der durch

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das Relais den Schalter schließt und somit den absehaltbaren Gleichrichter und mit ii den Sohweißstromkrois einschaltet. Dadurch kann nun der SchWüißwochselstrom fließen.

Die erfindungsgemäße Schweißstrotnquelle kann auch in solchen Fällen angewendet werden, in denen ein Hochfrequenz- oder Impulszündgerät verwendet wird. Insbesondere ist dies beim Plasmaschweißen der Fall, wo Jie dem Zündgerät entnommene Energie zur Erzeugung eines Pilot-Lichtbogens zwischen der Schweißelektrode und einer Gasdüse verwendet wird. Die Schweißstromquelle weist in einerr. solchen Fall Anschlußklemmen zum Anschluß eines Hochfrequenz- oder Impulszündgerätes auf. Vorteilhafterweise ist mindestens zwischen ein .r eier Anschlußklemmen und dem Zündgerlit ein Trennkondensator geschaltet. Durch den Trennkondensator wird bei nicht brennendem Lichtbogen die Gleichspannung vom Zündgerät f;o trennt. Ohne Verwendung eines Trennkondensators würde das ZUndgerät beschädigt werden.

Zweckmäßigerweise ist die Schweißstromquelle durch einen Schalter abschaltbar, -der durch ein parallel zur Lichtb'ogenstrecke geschaltetes Relais steuerbar ist. Dieser Schalter, der vortdlhafterwelse als Gchaltschütz ausgebildet ist, sorgt dafür, daß im Falle des Versaguns der steuerbarori Gleichrichter die Schweißstromquelle entsprochenJ den Sicherheitsvorschriften innerhalb einer Sekunde abgeschaltet wird.

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Weitere Einzelheiten der lirfinduii£ werden anhand der in den Figuren schematise}! dargestelltem Auafüiifungsbeispiele beschrieben.

Es zeigen:

Die Figuren 1 bis 3 Schaltungsbeispiele einer Schweißstromquelle für das Lichtbogensciwieißerii

Figur 4 ein Schaltunfisbeispiel einer Schweißstromquelle für das Plasmaschweißen;

Figuren 5 bis 7 Strom- und Spanm;n£sverlaufe dor Schw.iißstromquelle nach Figur 4j in diesen Figuren ist auf den Abszissen die Zeit "t" aufgetragen, auf den Qrdinaten Spannungen "U" und Ströme "l". Gleiche Zeitpunkte auf den Abszissen der Figuren 't bis ¹J sind durch senkrocht zu den Abszissen verlaufende gestrichelte Linien bezeichnet.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung besteht aus einem Schweißstromtransformator 4, dessen Primärwicklung über einen zweipoligen, vorteilhaft als Schütz ausgebildeten Netzschalter 3 mit den Polklemmen 1 und 2 eines Wechselstromnetzos verbunden sind. Der Transformator 4 i.it als verstellbarer Streu-Kerntransformator zur Einstellung der gewünschten Schweißstromstärke ausgebildet. Das -sine HnJj der Sekundärwicklung des Transformators 4 ist über ein Relais 10 mit einer Schweißelektrode 14 verbunden. Das andere Ende der

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Sekundärwicklung des Transformators 4 ist über zwei antiparallel geschaltete Gleichrichter 6 und 7 mit einem Werkstück 15 verbunden. In den Stromkreis des Gleichrichters 7 ist ein Schalter 9 geschaltet, durch den der Gleichrichter 7 abschaltbar ist. Der Schalter 9 wird von einem Relais 8 geschaltet, das mit einem weiteren Schalter 11 und einer Spannungsquelle 5 einen Stromkreis bildet. Die Spannungsquelle 5 besteht a-is einer besonderen Primärwicklung des Schweißstromtransformators 4. Der Schalter wird durch das Relais 10 im Schweißstromkreis geschaltet. Parallel zur Lichtbogenstrecke, die zwischen der Schweißelektrode 14 und dem Werkstück 15 liegt, ist ein Glättungsglied angeordnet. Dieses besteht aus einem Glättungswiderstand 12 und einem dazu in Serie geschalteten Glattungskondensator 13·

Wird der zweipolige Netzschalter 3 geschlossen, so liegt an der Sekundärwicklung des Transformators 4 eine Wechselspannung, beispielsweise 70 V eff. Da bei nicht brennendem Lichtbogen zwischen der Elektrode 14 und dein Werkstück 15 der Schalter 9 geöffnet ist, liegt an der Lichtbogenstrecke eine geglättete Gleichspannung von rd. 93 V zur Zündung des Lichtbogens. Die V/erte des Glattungswiderstandes 12 und des Glättungskondensators 13 sind so zu bemessen, daß die von beiden Werten gebildete Zeitkonstante groß gegen die Schwingungsdauer der an den Polklemmen 1 und 2 abgenommenen Netzspannung ist. Nach Zündung des Lichtbogens fließt im Schweißstromkreis ein Strom, der

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Über die Relais 10 und 8 den Schalter 9 schließt. Somit kann Jetzt im SchweißstromkrOte ein Schweißwechselstrom fließen.

Bei diesem speziellen Schaltungsbeispiel wird der Gleichrichter 7 mit Hilfe zweier Relais 10 und 8 und zweier Schalter 9 und 11 nach Zündung des Lichtbogens eingeschaltet. Es ist auch möglich, insbesondere bei kleinen Schweißströmen, unter Fortlasiung der Spanraungsquelle 5> des Schalters 11 und des Relais 8 den Schalter 9 direkt durch das Relais 10 im Schweißstromkreis zu schalten.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein Schweißstromtransformator 4 dargestellt, dessen Primärwicklung über einen zweipoligen Netzschalter JJ mit den Polklemmen 1 und 2 eines Stromnetzes verbunden 1st. Die Sekundärwicklung des Transformators 4 ist einerseits über eine Stelldrossel 16 zur Regelung des Schweißstromes und elin Relais 20 mit der Schweißelektrode 14 und andererseits über zwei antipar&Ilel geschaltete Halbleitergleichrichter 6 und 17 mit dem Werkstück 15 verbunden. Der Gleichrichter 17 ist ein Thyristor, dessen Zündelektroden an ein Thyrietor-Ansteuergerät l8 angeschlossen sind. Das Werkstück ist über einen Gl&ttungskondensator Ij5 und einen dazu in Serie geschalteten Glättungswiderstand 12 an das Ende der Sekundärwicklung des Transformators 4 angeschlossen, das «einerseits mit der Stelldrossel 16 verbunden ist. Durch das Relais 20 wird ein Schalter 1.9 geschaltet, das in einer von dem Thyristor-An-

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steuergerät zu demjenigen Ende der Sekundärwicklung des Transformators 4, das mit den beiden antiparallel geschalteten Gleichrichtern 6 und 17 verbunden ist, liegt.

Wird der zweipolige Netzschalter 3 geschlossen, so Ils gt an der Sekundärwicklung des Transformators 4 eine Leerlaufwechsel spannung von beispielsweise 70 Veff. Bei nicht brennendem Lichtbogen fließt kein Strom im Schweißstromkreis und der Thyristor 17 ist gesperrt. Somit liegt zwischen der Schweißelektrode 14 und Werkstück 15 eine Leerlaufgleichspannung von beispielsweise rd. 100 V an, die den Lichtbogen zwischen Schweißelektrode 14 und Werkstück 15 zündet. Nach Zündung des Lichtbogens wird der Schalter 19 durch das im Schweißstromkreis angeordnete Relais 20 geschlossen, wodurch das Thyristor-Ansteuergerät 18 ZUndimpulse an die beiden ZUndelektroden des Thyristors 17 gibt. Durch diese ZUndimpulse wird der Thyristor 17 gezündet. Danach fließt ein Schweißwechselstrom und an der Lichtbogenstrecke liegt die Schweißwechselspannung an. Bei einem zufälligen Erlöschen des Lichtbogens hört der Schweißwechselstrom auf zu fließen und der Thyristor 17 sperrt. Als Folge davon liegt wieder die Gleichspannung zum Zünden des Lichtbogens zwischen Schweißelektrode 14 und Werkstück 15. Um xu verhindern, daß der Thyristor 17 bei jedem Nulldurchgang des Schweiflwechseletromes sperrt, gibt das Thyristor-Ansteuergerät 18 bei Jedem Nulldurchgtng d·· SchweiÄwechieletrofflee

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automatisch Zündimpulse an die Zündelektroden des Thyristors 17 ab.

Das in Fig. 3 dargestellte Schaltbeispiel stimmt mit den in der Fig. 2 dargestellten Schaltungsbeispicl weitgehend überein. Jedoch ist der eine, dem Glättungskonclensator 13 abgewandte Schaltpunkt des Glättun^swlderstandes 12 zwischen die Stelldrossel Io und die Schweißelektrode 14 in den 3chw.ilßstrümkreis gelegt.

Zusätzlich ist zwischen dem Relais 20 und dem Glättungsglied 12-13 ein zweipoliger Umschalter 24 in den Schweißstromkreis geschaltet. Die beiden Umschaltpole des zweipoligen Umschalters 24 sind mit den beiden Ausgangspolen eines Brückengleichrichters 23 verbindbar. Ein Ein^angspol des Brückengleichrichters 23 ist zwischen der Stelldrossel 16 und dem Relais 20 und der zweite Eingangspol des Brückengleichrichters 23 ist zwischen den zweipoligen Umschalter 24 und die beiden antiparallel geschalteten Gleichrichter 6 und 17 in den Schweißstromkreis geschaltet. Zwischen dem Schaltpunkt des zweiten Eingangspoles des Brückengleichrichters 23 im Schweißstromkreis und dem einen im Schweißstromkreis befindlichen Pol des zweipoligen Umschalters 24 ist eine Diode 21 eingeschaltet, die durch einen Filterkondensator 22 überbrückt ist. Der Filterkondensator 22 dient zur Unterdrückung einer unerwünschten Gleichstromkomponente im Schweißwecheeletrom. Di* Diode 21

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dient der Verbesserung der Zündung bei kalter Schweißelektrode 14 und kaltem Werkstück 15 und ist so gepolt, daß die erfindungsgemäß hergestellte Gleichspannung bei nicht brennendem Lichtbogen durchgelassen wird. Desweiteren sind im Schweißstromkreis zwischen dem Glättungsglied 12-13 und der Schweißelektrode 14 bzw. dem Werkstück 15 Anschlußklemmen 28 und 29 zum Anschluß eines Hochfrequenz- oder Impulszündgerätes parallel zur Lichtbogenstrecke angeordnet. An den beide;. Anschlußklemmen 28 und 29 ist ein Impuls-Zündgerät 26 angeschaltet, wobei zwischen der Anschlußklemme 29 und dem Zündgerät ?6 ein Trennkondensator 27 geschaltet int. Der Trennkondensator 27 verhindert, daß bei nicht brennendem Lichtbogen Gleichspannung in das Zündgerät 26 gelangen kann. Eine Hochfrequenzdrossei 25 im Schweiß-Stromkreis sorgt dafür, daß die Hochfraquenü aus dem ZÜndgerät 26 nur in die Lichtbogenstrecke und nicht in die übrige Schaltung eingespeist wird.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 eignet sich aufgrund des Filterkondensators 22 besonders gut zum Schutzgasschweißen mit nichtabschmelzender Elektrode, insbesondere mit einer Wolframelektrode. Außerdem ist diese Schaltungsanordnung universell verwendbar, da sie mit Hilfe des zweipoligen Umschalters 24 vom Schweiß.-n mit Wechselstrom auch auf Schweißen mit Gleichstrom umgeschaltet werden kann.

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Das Impuls-Zündgerät 26 dient zur Unterstützung des Zündvorganges, insbesondere beim Gleichstromschweißen. Es wird dann, wenn der Lichtbogen erlöscht, automatisch eingeschaltet und liegt dann mit der Gleichspannung an der Lichtbogeristrecke. Nach Zünden des Lichtbogens wird es automatisch wieder abgeschaltet. Die übrige Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 3 entspricht der bei Pis· 2 beschriebenen Funktionsweise.

In Fig. 4 ist eine Schaltungsanordnung zum Plasmaschweißen mit Wechselstrom dargestellt. Diese Schaltungsanordnung stimmt bis auf einige zusätzliche Schaltelemente mit der in Fig. 2 beschriebenen Schaltungsanordnung überein. Die zusätzlichen Schaltelemente bestehen in folgendem: An die Schweißelektrode 14 und eine diese umgebende Gasdüse 30 für die Zufuhr des Arbeitsgases ist mit Hilfe zweier Anschlußklemmen 28 und 29 ein Impuls-Zündgerät 26 angeschlossen. Zwischen der Anschlußklemme 28 und dem Impuls-ZUndgerät 26 ist ein Trennkondensator 27 geschaltet. Weiterhin ist die Gasdüse 30 in bekannter Weise zur Erzeugung eines Hilfslichtbogens über einen niederohmigen Widerstand J>1 mit dem Werkstück 15 verbunden. Der Widerstand 31 ist durch ein Relais 32 überbrückt, das einen Schalter 33 schaltet. Der eine Pol des Schalters 33 ist mit der Polklemme 1 des Stromnetzes verbunden und der zweite Pol des Schalters 33 ist über ein Relais 34 mit der Polklemme des Stromnetzes verbunden. Das Relais 34 schaltet den zweipol!-

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gen Netzschalter 3. Zwischen der Anschlußklemme 29 und dem Relais 20 ist im Schweiß st romkreis eine Ilochfrequenzdrossel 2 f. eingeschaltet. Der Widerstand J51 ist so bemessen, daß, wenn der SohwoiSstromtransforrnator k eine Leerlauf-WechselKpsnnurit; von l50 Ve ff. liefert, zwischen der Gasdüs-.; 30 und den; Werkstück 1:" eine Leerlauf-Gleichspannung von höchstens 100 V liegt. Ein weiterer Teil der Spannung fällt über dein Widerstand 31 und dem Hilfslichtbogen ab.

Die Schaltungsanordnung nach Fi;;,. h funktioniert wie unter Fig. 2 angegeben. Zusätzlich wird jedoch ciann, wenn aufgrund eines Defektes, beispielsweise eines 7er'sa£er..s des Thyristors 17» die durch die oicherheitsvorsuhri:ten zugelassenen maximalen Gleich- od«r Wechselspannungea überschritten werden, der Netzschalter 3 über die Relais 32 und 3^ abgeschaltet. Das Abschalten des Netzschcilters 3 erfolgt innerhalb der erlaubten Zeit von einer Sekunde.

In Fig. 5 ist der zeitliche Verlauf eiriur Spannung Ul dargestellt, die in der Schaltung nach Fig. 4 an den Meßpunkten 3f5 und J)G abgenommen wird. Der Meßpunkt 3j liegt zwischen dem Relais 20 und. der Huuhfrequenzdrossel 2^lj im Schweißstromkreis und der Meßpunkt 3<~> liegt zwischen den Anschlußpunkten des Glättungskonderisators 13 u^ci des Relais 32 im o kreis.

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Die Fig. 5 zeigt im linken Teil die zwischen Schweißelektrode 14 und Werkstück 15 liegende geglättete Gleichspannung mit ein-^r Frequenz von 50 Hz bei nicht brenn ndem Lichtbogen und im rechten Teil dis verzerrte Schweißwechselspannung nach Zündung des Lichtbogens. Im linken Teil ist der Verlauf der gleichgerichteten Leerlauf-Wechselspannung,aus der die geglättete Gleichspannung hergestellt wird, gestrichelt darge- _ stellt.

In Fig. 6 ist der zeitliche Verlauf der über dem Widerstand 31 abgenommenen Spannung U2 dargestellt. Im linken Toil ist der Verlauf dieser Spannung bei nicht brennendem Lichtbogen, aber brennendem Hilfslichtbogen zwischen der Schweißelektrode 14 und der G-sdüse >0 dargestellt. Im rechten Teil der Fig. 6 ist die am Widerstand 31 gemessene Spannung dargestellt, die nach Zündung des Lichtbogens entsteht.

Wird mit übertragenem Lichtbogen geschweißt und der

^ Hilfslichtbogen abgeschaltet, so sinkt die Spannung U2 auf aen Wert Null. -

In Fig. 7 ist der Verlauf des Schweißstromes I dargestellt. Im linken Teil dieser Figur, dessen zeitliche D iuer der zeitlichen Dauer der in Fig. 5 dargestellten geglätteten Gleichspannung entspricht, hat der Schweißstrom den Wert Null, während er nach Zündung des Lichtbogens einen etwa sinusförmigen Verlauf aufweist. Dieser Verlauf ist im rechten Teil der Fig. 7 dargestellt.

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Die in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1
bis 4 verwendeten Gleichrichter 6, 7» 17 und 21 sind Leistungstypen, die zur Schaltung hoher Schweißströme geeignet sind.
Außerdem sind die Gleichrichter 6, J, 17 und 21 so gepolt, daß
bei nicht brennendem Lichtbogen, also bei Leerlauf des Schweißstromkreises, das positive Potential der Gleichspannung auf die Schweißelektrode 14 geschaltet wird.

7 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche

Schweiß stromquelle zum Liehtbogenschweißen mit Wechselstrom, insbesondere zum Schweißen in engen Räumen, mit einem Schweißstromtransformator und einem an dessen Sekundärwicklung angeschlossenen Schweißstromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß im Schweißstromkreis zwei antiparallel geschaltete Gleichrichter (6, 7) angeordnet sind, von denen einer (7) bei Leerlauf des Schweißstromkreises abschaltbar ist.
2. Schweißstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangspole der Schweißstromquelle durch ein Glättungsglied, vorzugsweise bestehend aus einem Glättungswiderstand (12) und.einem zu diesem in Serie geschalteten Glattungskondensator (15), verbunden sind.
3· Schweißstromquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abschaltbare Gl ichrichter (7) ein steuerbarer Gleichrichter, vorzugsweise ein Thyristor (17),ist.

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4. Schweißstromquelle nach Anspruch J5> dadurch gekennzeichnet, da.i die Zündelektrode des Thyristors (17) mit einem Thyristor-Ansteuergerät (13) verbunden ist, welches eingangsseitig mit einer im ochweißstromkreiß angeordneten Drossel (16), vorzugsweise einer Stelldrossel, zusar.:mengeschaltet ist.
5. Schweißstromquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar mit dem abschaltbaren Gleichrichter (7) ein Schalter (9) verbunden ist, der durch ein vom Gehweißstrom gesteuertes Relais (10) schaltbar i:.t.
6. Schweißstromquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, mit Anschlußklemmen zum Anschluß eines Hochfrequenzoder Impuls-ZUndgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen einer der Anschlußklemmen (28, 29) und dem Zündgerät (26) ein Trennkondensator (27) geschaltet ist.
7. Schw -ißstromquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwoißstromquelle durch einen Schalter (3) abschaltbar ist, der durch ein parallel zur Lichtbogenstrecke geschaltetes Relais (32) steuerbar 1st.

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