DE2340335A1

DE2340335A1 - Tungsten inert gas welding machine - with auxiliary current source for arc striking parallel to triac controlled main source

Info

Publication number: DE2340335A1
Application number: DE19732340335
Authority: DE
Inventors: Erich Ensikat; Horst Dipl Ing Keller
Original assignee: Union Carbide Deutschland GmbH
Current assignee: Union Carbide Deutschland GmbH
Priority date: 1973-08-09
Filing date: 1973-08-09
Publication date: 1975-03-20

Abstract

A d.c. arc welding machine for inert-gas welding method using a non-consumable tungsten electrode (TIG-process) has an auxiliary current source to supply the additional arc striking energy at the start, and a main current source. The latter supplies the power required for quasistationary operation by absorbing from a transformer just the current to be fed into the arc. This current is adjusted by a triac on the primary side of the welding transformer or by antiparallel thyristors. This machine has a lower power rating for the same energy supplied to the welding arc than conventional machines. The reactive power load on the mains is lower and no additional power factor compensation by capacitors is required.

Description

PATENTANWALT DIPL.-INC GERHARD SCHWANPATENT Attorney DIPL.-INC GERHARD SCHWAN

BÜRO: 8000 MÜNCHEN 83 · ELFENSTRASSE 32 ? ^ Λ Π ^ *3 ROFFICE: 8000 MUNICH 83 · ELFENSTRASSE 32? ^ Λ Π ^ * 3 R

8, Aug. 1973Aug. 8, 1973

UNION CARBIDE DEUTSCHLAND GMBH 4COO Düsseldorf, Mörsenbroicher Weg 2OOUNION CARBIDE DEUTSCHLAND GMBH 4COO Düsseldorf, Mörsenbroicher Weg 2OO

Gerät zum Gleichstromschweißen unter Schutzgas mit nichtabschmelzender Elektrode (WIG-Schweißen)Device for direct current welding under shielding gas with non-consumable electrode (TIG welding)

Zum Verschweißen von Stählen höherer Güteklassen, vor allem auch der chemisch resistenten Art mit hohen Legierungsbestandteilen, wird häufig die als WIG-Verfahren bekannte Schweißmethode verwendet, bei der ein elektrischer Lichtbogen zwischen einer nichtabschmelzenden Elektrode (im allgemeinen einer Wolframelektrode) und dem metallischen Werkstück gehalten ist, während der gesamte Bogenraum von einem nichtreagierenden Gas (Argon, Helium ode'· dergleichen) umspült wird, um die Metalle vor unerwünschten atmosphärischen Einflüssen zu schützen.For welding of steels of higher quality classes, especially also of the chemically resistant type with high alloy components, the welding method known as the TIG process is often used, where there is an electric arc between a non-consumable Electrode (generally a tungsten electrode) and the metallic workpiece is held during the entire Arc space from a non-reacting gas (argon, helium or the like) is washed around to protect the metals from undesirable atmospheric influences.

Das WIG-Verfahren erfreut sich steigender Beliebtheit, weil es zum einen Schweißqualitäten höchster Güte erlaubt und weil zum anderen die Verwendung nichtrostender Materialien (wie z. B. Edelstahl) auch im Handwerk und in der Mittelindustrie im Vordringen ist. Preis und mechanische Festigkeit dieser Materialien legen es dabei nahe, die Stärke des Materials möglichst gering zu halten. Infolgedessen kann die erforderliche Schweißstromstärke in der Regel relativ niedrig, nämlich etwa 50 bis 150 A, gewählt werden. Gera-The TIG process is enjoying increasing popularity because it is used for allows welding of the highest quality and because, on the other hand, the use of non-rusting materials (such as stainless steel) is also advancing in craft and medium-sized industries. The price and mechanical strength of these materials are at the fore close to keeping the strength of the material as low as possible. As a result, the required welding amperage can usually relatively low, namely about 50 to 150 A, can be selected. Straight

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FtHNSfMCHER: OiH/«011039 · KABEL: ELtCTH-ICFATINT MÜNCHENFtHNSfMCHER: OiH / «011039 · CABLE: ELtCTH-ICFATINT MUNICH

te dieser Art sind in vielen Varianten im Gebrauch. Besonders gefragt sind dabei die Ausführungen, die sich an eine gewöhnliche Lichtsteckdose (220 bzw. 11O V) anschließen lassen, wobei es für Montagezwecke überdies hoch willkommen ist, wenn die Geräte klein und handlich sind.Te of this kind are in use in many variants. Particularly in demand are the versions that can be connected to a normal light socket (220 or 11O V), whereby it is for Assembly purposes are also very welcome if the devices are small and handy.

Ein Nachteil der bekannten Geräte ist jedoch, daß sie eine aufwendige und dementsprechend kostspielige Schweißstromquelle benötigen. Um nämlich einen möglichst konstanten, d„ h. von den Lichtbogenlängen unabhängigen, Schweißstrom zu erhalten, ist es erforderlich, eine Stromspannungs-Charakteristik herzustellen, die stark.fallend ist. Zur Verdeutlichung der Verhältnisse ist in Figur 1 schematisch der Verlauf der Lichtbogenspannung in Abhängigkeit vom Lichtbogenstrom (also die Lichtbogenkennlinie) in Form der Kurven 1 und 2 für zwei unterschiedliche Abstände zwischen der nichtabschmelzenden Elektrode und dem Werkstück dargestellt. Dabei gilt die Kurve 1 für einen ersten Abstand L. zwischen Elektrode und Werkstück sowie die Kurve 2 für einen zweiten, größeren Abstand L .A disadvantage of the known devices, however, is that they are a complex and accordingly require an expensive welding power source. In order to achieve a constant as possible, ie. of the Arc length independent to obtain welding current, it is necessary to produce a current-voltage characteristic, which is strong.falling. To clarify the relationships, the curve of the arc voltage is schematically shown in FIG. 1 as a function of the arc current (i.e. the arc characteristic) in the form of curves 1 and 2 for two different distances between the non-consumable electrode and the workpiece. Curve 1 applies to a first distance L. between Electrode and workpiece as well as curve 2 for a second, larger distance L.

Eine ideale Stromquelle hätte die Eigenschaft, daß sich bei willkürlicher Änderung der Lichtbogenlänge von L. auf L„ der Arbeitspunkt vom Punkt A. auf den Punkt A_? bewegen würde,ohne daß es wegen der Annahme des idealen Kennliniengefälles - zu einer Stromänderung kommen würde. Die Kennlinie einer solchen idealen Stromquelle ist in Figur 1 bei 3 angedeutet. Bekannte Stromquellen, die diese Kennliniengüte approximieren, scheiden jedoch ins-An ideal power source would have the property that if the arc length was changed arbitrarily from L. to L., the working point would change from point A. to point A _? would move without there being a change in current due to the assumption of the ideal characteristic gradient. The characteristic curve of such an ideal current source is indicated in FIG. 1 at 3. Known current sources that approximate this characteristic quality, however, are different

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besondere bei einfachen Geräten wegen ihres hohen Preises aus.especially for simple devices because of their high price.

Figur 1 zeigt ferner bei 4 die Charakteristik einer üblicherweise verwendeten Stromquelle. Bei einer solchen Charakteristik hat eine Änderung der Lichtbogenlänge von L. auf L_ eine Verschiebung des Arbeitspunktes von A-. nach A, zur Folge. Auf der Abszisse kann man an den zu den Arbeitspunkten A_, A. gehörigen Stromwerten erkennen, daß sich auch der Schweißstrom erheblich verändert. Man kann theoretisch zeigen, daß eine Kennlinie nach Art der Kurve 4 ein Viertel einer Ellipse darstellt, die (je nach den inneren Verlusten der Stromquelle) um den Koordinatennullpunkt gedreht ist. Alle bekannten praktischen Stromquellen dieser fallenden Charakteristik beruhen auf dem Effekt, daß der Innenwiderstand zu einem wesentlichen Teil aus Blindwiderständen (in der Regel Induktivitäten) besteht, die den Verlauf der Kurve 4 nach Figur 1 hervorrufen.FIG. 1 also shows at 4 the characteristics of a current source that is commonly used. Has such a characteristic a change in the arc length from L. to L_ a shift of the working point of A-. to A, to the sequence. On the abscissa one can see from the current values belonging to the working points A_, A. that the welding current also increases considerably changes. Theoretically, it can be shown that a characteristic curve in the manner of curve 4 represents a quarter of an ellipse which (each after the internal losses of the power source) around the coordinate zero point is rotated. All known practical current sources of this falling characteristic are based on the effect that the Internal resistance consists to a large extent of reactances (usually inductances), which form the course of the curve 4 cause according to FIG.

Für das eigentliche Schweißen wird nur ein relativ kleiner Teil Wirkleistung gebraucht, nämlich der Anteil, der sich aus dem Produkt von Schweißstrom und Schweißspannung ergibt. Für den Arbeitspunkt A. mit dem Schweißstrom I₁ und der Schweißspannung V. ist dieser Anteil dannOnly a relatively small part of the real power is required for the actual welding, namely the part that results from the product of welding current and welding voltage. For the working point A. with the welding current I ₁ and the welding voltage V. this component is then

P = V₁ - A₁ (1)P = V ₁ - A ₁ (1)

Beim Schweißen nach dem WIG-Verfahren liegen Schweißspannung und Schweißstrom typischerweise in der Größenordnung von 20 V bzw,When welding using the TIG process, the welding voltage and Welding current typically in the order of 20 V or

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1CO A. In Gleichung (1) eingesetzt, ergibt dies1CO A. Inserted into equation (1), this gives

P = 2 kW. (2)P = 2 kW. (2)

Herkömmliche Stromquellen benötigen zur Erreichung einer im Bereich des Arbeitspunktes möglichst steilen Kennlinie eine Leerlaufspannung (in Figur 1 mit V_n1 bezeichnet), die wesentlich höher als die Schweißspannung (z. B. V₁) ist. Als Faustregel wird in der Praxis davon ausgegangen, daß die Leerlaufspannung der Stromquelle (d. h. die Spannung bei einem Ausgangsstrom Null) etwa zwei- bis dreimal so hoch wie die maximale Arbeitsspannung sein soll .To achieve a characteristic that is as steep as possible in the area of the operating point, conventional power sources require an open circuit voltage ( _{denoted by V n1} in FIG. 1) which is significantly higher than the welding _{voltage (e.g. V 1} ). As a rule of thumb, it is assumed in practice that the open circuit voltage of the power source (ie the voltage with an output current of zero) should be about two to three times as high as the maximum working voltage.

Damit ist die Baugröße des elektromagnetischen Teils der Schweißstromquelle festgelegt. Sie ergibt sich aus dem Produkt von Leerlaufspannung und Maximalstrom, In dem vorgenannten Beispiel wäre die Baugröße der Maschine (die Typenleistung)This is the size of the electromagnetic part of the welding power source set. It results from the product of the open circuit voltage and the maximum current, in the above example it would be the size of the machine (the type output)

B - V₀₁ - A₁ (3)B - V ₀₁ - A ₁ (3)

= 5O V · 1OOA = 5 kVA (4)= 50 V 1OOA = 5 kVA (4)

Aus einem Vergleich der vorstehenden Gleichungen (2) und (4) folgt, daß nur 40 % der aus dem Netz entzogenen Leistung dem Schweißlichtbogen zugeführt wird. Der Rest (in diesem Falle 6O %) belastet das Netz mit Blindleistung oder muß durch zusätzliche Maßnahmen (z. B. Kondensatoren) wegkompensiert werden, was denA comparison of the above equations (2) and (4) shows that only 40 % of the power drawn from the network is fed to the welding arc. The rest (in this case 6O %) loads the network with reactive power or has to be compensated away by additional measures (e.g. capacitors), which leads to the

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Maschinenaufwand entsprechend erhöht. Hinzu kommt, daß die aus dem Netz entziehbare Leistung aus sicherheitstechnischen Gründen (VDE) auf etwa 4 kVA begrenzt ist. Auch aus diesem Grunde muß bei bekannten Stromquellen durch Kompensations-Kondensatoren die Blindleistung reduziert oder die Einschaltdauer des Gerätes begrenzt werden. So haben z. B. zahlreiche bekannte Geräte bei 13OA Schweißstrom nur etwa 35 % Einschaltdauer.Machine expenditure increased accordingly. In addition, the power that can be withdrawn from the network for safety reasons (VDE) is limited to around 4 kVA. For this reason, too, in known current sources, compensation capacitors must be used Reactive power reduced or the duty cycle of the device limited will. So have z. B. numerous well-known devices with 13OA welding current only about 35% duty cycle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein WIG-Schweißgerät zu schaffen, das mit einem vergleichsweise geringen Aufwand auskommt. Insbesondere soll dafür gesorgt sein, daß die Typenleistung bezogen auf die dem Schweißlichtbogen zugeführte Leistung kleiner als bei bekannten Maschinen ist. Die Belastung des Netzes mit Blindleistung soll klein sein, ohne daß es zusätzlicher Kompensations-Kondensatoren oder dergleichen bedarf.The invention is based on the object of a TIG welding device to create that gets by with comparatively little effort. In particular, it should be ensured that the type performance based on the power supplied to the welding arc is smaller than in known machines. The load on the network with Reactive power should be small without the need for additional compensation capacitors or the like.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Haupt™ und eine Hilfsstromquelle vorgesehen sind, von denen die Hilfsstromquelle nur die zum Schweißbeginn erforderliche Zündenergie liefert, während die Hauptstromquelle die für den quasistationären Betrieb erforderliche Schweißleistung dadurch beistellt, daß sie aus einem Transformator nur so viel Strom entnimmt, wie dem Lichtbogen zur Verfügung gestellt werden soll, wobei der Strom mittels einer elektronischen Schalteinrichtung in an sich bekannter Weise durch Anschnittsteuerung verstellt wird.This object is achieved according to the invention in that a main ™ and an auxiliary power source are provided, of which the auxiliary power source only supplies the ignition energy required to start welding, while the main power source supplies that for the quasi-stationary Operation required welding power provided by the fact that it only takes as much current from a transformer as that Arc is to be made available, the current by means of an electronic switching device in a per se known Way is adjusted by gate control.

Bei dem Schweißgerät nach der Erfindung wird dem Netz im wesent-In the welding device according to the invention, the network is essentially

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lichen nur Wirkleistung entzogen, ohne daß für eine besondere Blindleistungskompensation gesorgt werden muß. Die Schweißstromquelle kommt insgesamt mit einer verhältnismäßig geringen Typenleistung aus,lichen only real power withdrawn, without any special Reactive power compensation must be provided. Overall, the welding power source comes with a relatively low type output the end,

Als elektronische Schalteinrichtung eignet sich_insbesondere ein unter der Bezeichnung TRIAC bekanntgewordenes Zweirichtungsventil auf Halbleiterbasis« Statt dessen können auch in Antiparallelschaltung betriebene Thyristoren benutzt werden.A particularly suitable electronic switching device is Semiconductor-based bidirectional valve known under the name TRIAC «Instead of this, you can also use an anti-parallel connection operated thyristors are used.

Bei einem TRIAC handelt es sich um ein Dreielektrodenelement, dessen eine Elektrode zur Ansteuerung verwendet wird. Wenn zwischen die beiden anderen Elektroden (die Hauptelektroden) eine Spannung beliebiger Polarität angelegt wird, fließt zunächst noch kein Strom. Erst wenn die Steuerelektrode - auch nur kurzfristig mit einem Steuerimpuls hinreichender Energie gespeist wird, bricht der Widerstand der bisher gesperrten Hauptstrecke zusammen und es kann ein Strom fließen, der nur durch die äußere Beschaltung und einen kleinen Bahnwiderstand des Bauelements selbst begrenzt ist,A TRIAC is a three-electrode element whose an electrode is used for control. When there is a voltage between the other two electrodes (the main electrodes) of any polarity is applied, no current initially flows. Only when the control electrode - even for a short time a control pulse of sufficient energy is fed, the resistance of the previously blocked main line collapses and it a current can flow that is only limited by the external circuitry and a small path resistance of the component itself,

TRIACs unterscheiden sich insofern von den schon seit einigen Jahren gebräuchlichen Thyristoren, daß sie in beiden Richtungen durch einen Steuerimpuls leitfähig gemacht werden können, während dies bei Thyristoren nur durch eine Antiparallelschaltung möglich ist« Der über ein TRIAC fließende Strom kann nur durch Umpolen der am TRIAC anliegenden Spannung unterbrochen werden. Wenn an den TRIAC Wechselspannung angelegt wird, kann nur dann Strom fließen, wennIn this respect, TRIACs differ from those that have been in place for a number of years common thyristors that they can be made conductive in both directions by a control pulse during this with thyristors this is only possible through an anti-parallel connection «The current flowing through a TRIAC can only be reduced by reversing the polarity of the am TRIAC voltage present can be interrupted. If AC voltage is applied to the TRIAC, current can only flow if

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der Steuerelektrode während der betreffenden Halbwelle ein Impuls zugeführt wird. Die folgende Halbwelle umgekehrter Polarität löscht den bis dahin fließenden Strom, wenn nicht wiederum ein Zündimpuls das Ventil leitend macht.the control electrode a pulse during the relevant half-wave is fed. The following half-wave of reversed polarity cancels the current flowing up to then, if not again an ignition pulse makes the valve conductive.

Die elektronische Schalteinrichtung befindet sich zweckmäßigerweise auf der Primärseite des Schweißtransformators,The electronic switching device is expediently located on the primary side of the welding transformer,

Vorzugsweise ist die Hilfsstromquelle mit einer Leerlaufspannung größer als 5O V WS und weniger als 10 A WS sowie die Hauptstromquelle mit einer Leerlaufspannung von weniger als 4O V WS und einer Kennlinienneigung von weniger als 3 V/100 A versehen.The auxiliary power source is preferably with an open circuit voltage greater than 50 VAC and less than 10 AAC and the main power source with an open circuit voltage of less than 40 VAC and one Characteristic curve slope of less than 3 V / 100 A provided.

Die Hauptstromquelle ist vorzugsweise mit einer Regeleinrichtung zur Konstanthaltung des Stromes ausgestattet.The main power source is preferably equipped with a control device for keeping the current constant.

Zweckmäßigerweise ist die Hauptstromquelle durch ein Stromrelais erst nach Zünden des Hilfsstromes zuschaltbar.The main power source can expediently only be switched on by a power relay after the auxiliary power has been ignited.

Die Stromistwertermittlung erfolgt vorzugsweise sekundärseitig im Wechselstrompfad , obwohl es grundsätzlich auch möglich ist, den Stromistwert sekundärseitig im Gleichstrompfad oder primärseitig im Wechselstrompfad zu ermitteln.The current actual value is preferably determined on the secondary side in AC path, although it is also possible in principle, the current actual value on the secondary side in the DC path or on the primary side to be determined in the alternating current path.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich nicht nur für aus dem Lichtnetz gespeiste Gleichstromschweißgeräte, sondern auch für Schweißgeräte, die zum Anschluß an ein dreiphasiges DrehstromnetzThe solution according to the invention is not only suitable for from the Lighting network fed direct current welding devices, but also for welding devices that are connected to a three-phase three-phase network

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bestimmt sind.are determined.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it:

Figur 1 die vorstehend erläuterten Kurven sowie zusätzlich die Kennlinien von Haupt- und Hilfsstromquelle, Figure 1 the curves explained above as well as the characteristics of the main and auxiliary power source,

Figur 2 ein Prinzipschaltbild der Hauptstromquelle ohne Gleichrichter,Figure 2 is a block diagram of the main power source without Rectifier,

Figur 3 . zwei Lichtbogenkennlinien für unterschiedlicheFigure 3. two arc characteristics for different

Lichtbogenlängen und die Kennlinie der Hauptstromquelle ,Arc lengths and the characteristic of the main power source ,

Figur 4 ein Blockschaltbild des vollständigen Gleichstromschweißgerätes bei Betrieb aus einem Einphasennetz, undFIG. 4 is a block diagram of the complete DC welding device when operating from a single-phase network, and

Figur 5 den Ausgangsstrom des TRIACs der Hauptstromquelle«Figure 5 shows the output current of the TRIAC of the main power source «

Entsprechend dem Prinzipschaltbild gemäß Figur 2 weist die insgesamt mit SQ₁ bezeichnete Hauptstromquelle einen TRIAC 8 auf, über den ein mit Primärwicklung 9 und Sekundärwicklung 10 versehener Schweißtransformator 11 aus einer Wechselspannungsquelle, vorzugsweise dem Lichtnetz, gespeist wird. Der eigentliche Schweißstromkreis ist in Figur 2 durch einen Widerstand 12 symbolisiert. InAccording to the basic circuit diagram according to FIG. 2, the _{main power source, generally designated SQ 1} , has a TRIAC 8, via which a welding transformer 11 provided with primary winding 9 and secondary winding 10 is fed from an alternating voltage source, preferably the lighting network. The actual welding circuit is symbolized in FIG. 2 by a resistor 12. In

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Reihe mit dem Widerstand 12 liegt die Primärseite eines Stromwandlers 13. Fließt in der Sekundärwicklung 1O über den Widerstand 12 ein Strom, so wird dieser über den Stromwandler 13 in eine diesem Strom proportionale Größe I (Istgröße) umgewandelt,Series with the resistor 12 is the primary side of a current transformer 13. Flows in the secondary winding 1O over the resistor 12 a current, it is fed into the current transformer 13 in a quantity I (actual quantity) proportional to this current is converted,

An die Sekundärseite des Stromwandlers 13 ist ein Komparator 14 angeschlossen, der den Istwert mit einem an einem Sollwertstellglied 15 einstellbaren Sollwert S vergleicht» Das vom Komparator 14 auf Grund dieses Vergleichs abgegebene Differenzsignal geht über einen Verstärker 16 an einen Impulsgenerator 17» An den Ausgang des Impulsgenerators ist die Primärseite eines Impulsübertragers 18 angeschlossen, dessen Primärseite mit der Steuerelektrode des TRIACs 8 verbunden ist= Der Impulsgenerator 17 liefert auf Grund des Soll-Istwert-Vergleichs über den Impulsübertrager 18 geeignete Zündimpulse an den TRIAC 8.A comparator 14 is connected to the secondary side of the current transformer 13, which compares the actual value with a setpoint actuator 15 adjustable setpoint value S compares »The difference signal emitted by the comparator 14 on the basis of this comparison goes via an amplifier 16 to a pulse generator 17 »to the output of the pulse generator, the primary side of a pulse transmitter 18 is connected, the primary side of which is connected to the control electrode of the TRIAC 8 is connected = the pulse generator 17 delivers on the basis of the set-actual value comparison via the pulse transmitter 18 suitable ignition pulses to the TRIAC 8.

Die beschriebene Anordnung stellt eine typische Regeleinrichtung dar, die bewirkt, daß der Istwert des Schweißstroms durch Verstellen des Zündzeitpunktes des TRIACs 8 auf einem konstanten Wert gehalten wird, der dem am Sollwertstellglied 15 eingestellten Sollwert S entspricht.The arrangement described represents a typical control device which causes the actual value of the welding current to be adjusted of the ignition point of the TRIAC 8 is kept at a constant value that corresponds to that set on the setpoint control element 15 Setpoint S corresponds to.

Die Einrichtung wirkt als selbsttätiger Regler, der so lange funktioniert, wie der TRIAC 8 nicht voll ausgelastet ist. Ist der TRIAC in beiden Richtungen voll durchlässig, kann sich wegen der dann fehlenden Verstellmöglichkeit keine Regelung mehr ergeben; der Regler ist aus seinem Regelbereich herausgefahren.The device acts as an automatic controller that works as long as the TRIAC 8 is not fully utilized. is the TRIAC is fully permeable in both directions and can no longer be regulated due to the lack of adjustment options; the controller has moved out of its control range.

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Die Verhältnisse sind in ihrer statischen Charakteristik in Figur 3 dargestellt= Dabei sind typische Lichtbogenkennlinien entsprechend den Kennlinien 1, 2 der Figur 1 eingetragen, die erkennen lassen, wie der Schweißbetrieb den interessierenden Regelbereich abgrenzt« Die statische Charakteristik der ungeregelten Stromquelle ist dabei durch die Kennliniengerade 20 dargestellt, die die Ordinatenachse am Punkt V_n? (Leerlaufspannung) und die Abszissenachse im Punkt I. (Kurzschlußstrom) schneidet. An dem Schnittpunkt der Geraden 2O mit der Lichtbogenkennlinie 1 bzw, 2 (für die maximale Lichtbogenlänge) ist die maximale Ergiebigkeit I der Stromquelle erreicht.The relationships are shown in their static characteristics in Figure 3 = typical arc characteristics are entered according to the characteristics 1, 2 of Figure 1, which show how the welding company delimits the control range of interest 20 shown, which is the ordinate axis at point V _n? (Open circuit voltage) and the abscissa axis at point I. (short circuit current) intersects. At the intersection of the straight line 2O with the arc characteristic 1 or 2 (for the maximum arc length), the maximum yield I of the power source is reached.

(I IQ Λ(I IQ Λ

Die in Figur 2 dargestellte Hauptstromquelle SQ kann mithin alle Punkte des in Figur 3 schraffiert dargestellten Bereiches meistern_P The main power source SQ shown in Figure 2 may therefore all points of the region shown by hatching in Figure 3 master _P

Die Hauptstromquelle SQ kann wegen des vorgesehenen selbsttätigen Reglers eine sehr flache Kennlinienneigung haben» Bei sorgfältiger Dimensionierung des Schweißtransformators 11 kann man eine Neigung von etwa 2 V/1OO A erreichen. Im Falle des eingangs erläuterten praktischen Beispiels bedeutet dies, daß die Leerlaufspannung V_Q2 bei 100 A Schweißstrom nur 2 V bis 5 V über der maximalen Schweißspannung liegen kann. Damit ergibt sich eine Typenleistung des Schweißtransformators 11 vonThe main power source SQ can have a very flat characteristic curve slope due to the automatic regulator provided. With careful dimensioning of the welding transformer 11, a slope of about 2 V / 100 A can be achieved. In the case of the practical example explained at the beginning, this means that the open circuit voltage V _Q2 at 100 A welding current can only be 2 V to 5 V above the maximum welding voltage. This results in a type output of the welding transformer 11 of

^B1 ^B 1 == ^VO2 ^V O2 • A• A 11 AA. == 25 V25 V ■■ 100100 99 2,52.5 kVAkVA 44th 5050 812812 /0/ 0 4141

(5)(5)

Entsprechend den Lichtbogenkennlinien 1, 2 der Figur 1 steigt die Lichtbogenspannung bei niedrigen Strömen, in der Praxis bei Strömen von ungefähr 10 A, wieder an= Bei dem Zündvorgang muß der Strom vom Wert Null auf seinen endgültigen Wert anwachsen; er durchläuft dabei alle in Figur 1 dargestellten Werte,Um dies zu ermöglichen, ist der Hauptstromquelle SGL entsprechend Figur die Hilfsstromquelle SGU parallelgeschaltet, die durch eine höhere Leerlauf spannung (V_n>) ) und eine niedrigere Stromergiebigkeit (beispielsweise in der Größenordnung von 10 A) charakterisiert ist. Die entsprechende Kennliniengerade ist in Figur 1 bei 21 veranschaulicht. Die Baugröße der Hilfsstromquelle SQ ist beispielsweise Corresponding to the arc characteristics 1, 2 in FIG. 1, the arc voltage rises again at low currents, in practice at currents of approximately 10 A = during the ignition process, the current must increase from zero to its final value; it runs through all the values shown in Figure 1, in order to make this possible, the main power source SGL is corresponding to FIG parallel connected the auxiliary power source SGU, which by a higher open-circuit voltage (V _n>)) and a lower current yield (for example in the order of 10 A ) is characterized. The corresponding straight line of the characteristic curve is illustrated at 21 in FIG. The size of the auxiliary power source SQ is for example

B₂ - V₀₁ · 1O A
= 50 V - 1O A
= 500 W (6)B ₂ - V ₀₁ · 10 A
= 50 V - 10 A
= 500 W (6)

Vereinfachend läßt sich in Anlehnung an Figur 4 sagen, daß die Hauptstromquelle SQ₁ den Schweißstrom bzw= die Schweißleistung und die Hilfsstromquelle SQ_ die zum Zünden notwendige Schweißspannung beistellt.To simplify matters, based on FIG. 4, it can be said that the main power _{source SQ 1} provides the welding current or the welding power and the auxiliary power source SQ_ provides the welding voltage required for ignition.

Die Gesamttypenleistung der Anlage istThe total type output of the plant is

^Bges - ^B1 ^{+ B}2 ^B tot - ^B 1 ^{+ B} 2

Ein Vergleich mit Gleichung (4) läßt erkennen, daß die Gesamt-A comparison with equation (4) shows that the total

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leistung erheblich unter der von konventionellen Schweißstromquellen liegt.performance significantly below that of conventional welding power sources lies.

Die Schaltungsanordnung nach den Figuren 2 und 4 läßt sich sinngemäß ohne weiteres auch für einen Betrieb aus einem dreiphasigen Drehstromnetz auslegen.The circuit arrangement according to Figures 2 and 4 can be analogously easily designed for operation from a three-phase three-phase network.

Die vorliegend ausgenutzte Methode der Anschnittsteuerung ist jedoch in dieser einfachen Form für Wechselstromschweißungen nicht brauchbar, da der vom Schweißtransformator 11 gelieferte Strom die in Figur 5 dargestellte lückende Form aufweist. Bei Gleichstromschweißungen stört diese Schweißstromform nicht, da auf den Stromquellen SQ₁ und SQ„ nachgeschaltete Gleichrichter 22, 23 (Figur 4) eine Drossel 24 folgt, die den welligen Strom glättet.However, the method of gate control used in the present case cannot be used in this simple form for alternating current welding, since the current supplied by the welding transformer 11 has the discontinuous form shown in FIG. This welding current form does not interfere with direct current welding, since _{rectifiers 22, 23 (FIG. 4) connected downstream of the current sources SQ 1} and SQ are followed by a choke 24 which smooths the undulating current.

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Claims

Expectations

,, - DC welding device for welding with a non-consumable electrode (TIG), characterized by a main and an auxiliary power source (SQ. Or SQ ₂ ), of which the auxiliary power source (SQp) supplies the ignition energy required to start welding, while the main power source (SQ ₁ ) provides the welding power required for quasi-stationary operation by drawing only as much current from a transformer (11) as is to be made available to the arc, with the current by means of an electronic switching device (β) in a manner known per se Gate control is adjusted.

2. DC welding device according to claim 1, characterized in that that as the electronic switching device (8) a bidirectional valve (TRIAC) or operated in anti-parallel connection Thyristors are provided.

3. DC welding device according to claim 1 or 2, characterized in that that the electronic switching device (8) is on the primary side of the welding transformer (11).

4; DC welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary power source (SQ)

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with an open circuit voltage greater than 50 VAC and less than 10 A AC and the main power source (SQ.) with an open circuit voltage of less than 4O V AC and a slope of the characteristic curve of less than 3 V / 100 A.

5. DC welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the main power source (SQ.) with a control device (13 to 18) to keep the Stromes is provided.

6. DC welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the main current source (SQ.) can only be switched on by a current relay after the auxiliary current has been ignited is.

7. DC welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the current actual value is determined on the secondary side in the alternating current path.

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