DE2357196C3

DE2357196C3 - Power source for pulse arc welding

Info

Publication number: DE2357196C3
Application number: DE19732357196
Authority: DE
Inventors: Jurij Andreevič Deminskij; Jurij Viktorovič Leningrad Zygankov
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ I TECHNOLOGICESKIJ INSTITUT ELEKTROSVAROCNOGO OBORUDOVANIJA LENINGRAD SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ I TECHNOLOGICESKIJ INSTITUT ELEKTROSVAROCNOGO OBORUDOVANIJA LENINGRAD SU
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1973-11-16
Publication date: 1981-12-24
Also published as: DE2357196A1; DE2357196B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Speisequelle für das Impuls-Lichtbogenschweißen mit einem Gleichrichter und einer zwischen dessen Ausgang und der Lichtbogenstrecke liegenden, einen induktiven Anteil aufweisenden Impedanz und einem in einem parallel zu diener Impedanz liegenden Zweig angeordneten gesteuerten Ventil. Eine solche Speisequelle ist ausderGB-PS 10 69511 bekannt.The present invention relates to a power source for pulse arc welding with a rectifier and one between its output and the arc gap, an inductive one Component having impedance and one arranged in a branch lying parallel to the impedance controlled valve. Such a supply source is known from GB-PS 10 69511.

Der genannten Literaturstelle ist zwar zu entnehmsn, daß das gesteuerte Ventil mit einem Mehrfachen oder einem Teil der Netzfrequenz oder auch mit der Netzfrequenz selbst oder einer nahe bei dieser liegenden Frequenz angesteuert werden kann, ohne daß jedoch gesagt wäre, wie die Wahl getroffen werden soll, um bestimmte Wirkungen zu erzielen.The cited reference can be taken from that the controlled valve with a multiple or part of the mains frequency or with the Mains frequency itself or a frequency close to this can be controlled without what would be said, however, is how the choice should be made in order to achieve certain effects.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speisequelle für das Impuls-Lichtbogenschweißen der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln einen genau definierten, sauberen Schweißstromverlauf zu erzielen gestattet.The object of the present invention is to provide a supply source for pulse arc welding of the type mentioned to create a precisely defined, clean with simple means To achieve welding current curve permitted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gleichrichter eine pulsierende und dabei bis auf Null abfallende Spannung liefert, daß die Impedanz eine zur Glättung des gleichgerichteten Stroms dienende Drossel ist und daß das gesteuerte Ventil so angeordnet und gesteuert ist, daß eine Überbrückung der Drossel jeweils mit Verzögerung in bezug auf den Beginn der Pulsationsperiode der pulsierenden Spannung erfolgt.This object is achieved according to the invention in that the rectifier has a pulsating and thereby up to Zero dropping voltage provides that the impedance is used to smooth the rectified current Throttle is and that the controlled valve is arranged and controlled so that a bypass of the throttle takes place in each case with a delay with respect to the beginning of the pulsation period of the pulsating voltage.

Bei einer solchen Ausbildung wird ein Schweißstromverlauf erhalten, wie er sonst nur unter Verwendung von zwei Speisequellen erzielbar ist, nämlich einer Gleichstromquelle zur Erzeugung eines konstanten Basisstroms und einer Impulsstromquelle zur Überlagerung von Stromimpulsen. Bei erfindungsgemäßen Speisequellen ist die bei manchen bekannten Speisequellen auftretende Einsattelung des SchweiOstromverlaufs nach jedem Stromimpuls vermieden.With such a design, a welding current curve is obtained that would otherwise only be obtained using two supply sources can be achieved, namely a direct current source for generating a constant base current and a pulse current source for superimposing current pulses. With food sources according to the invention is the dip in the course of the welding current that occurs with some known supply sources avoided after each current pulse.

Zweckmäßigerweise werden zusätzliche gesteuerte Ventile am Eingang der Speisequelle vorgesehen, die so geschaltet sind, daß die Ausgangsspannung des Gleichrichters durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines zu dessen Speisung dienenden Transformators jeweils, während die Drossel überbrückt ist, erhöht wird. Dabei kann es weiter zweckmäßig sein, ein eine Verzögerung der Einschaltung bezüglich der Überbrükkung der Drossel bewirkendes Verzögerungselement in der Steuerleitung der zusätzlicher, gesteuerten Ventüe vorzusehen.Appropriately, additional controlled valves are provided at the input of the supply source, the so are connected that the output voltage of the rectifier by changing the gear ratio a transformer serving to supply it is increased while the choke is bridged. It can also be expedient to delay the activation with regard to the bridging The delay element causing the throttle in the control line of the additional controlled valves to be provided.

is Mit erfindungsgemäßen Speisequellen kann wegen des Fehlens von Einsattelungen der Schweißstromkurve nach jedem Stromimpuls eine hohe Stabilität des Schweißvorgangs und Qualität der Nahtbildung erzielt werden, und es ist eine getrennte Regelung der Hauptparameter des Schweißvorgangs, nämlich der Stärke des Basisstroms sowie der Amplitude und der Dauer der Siromimpulse in weiten Grenzen möglich. Dadurch können die Speisequellen zum Schweißen verschiedener Stahlsorten und Buntmetalle besonders mit kleine, ^r Dicke von 1 bis 3 mm mit Hilfe von Abschmelzelektroden verwendet werden. Auch kann eine Verminderung des Gewichts, der Abmessungen und der Kosten erzielt werden.is With food sources according to the invention can because of the absence of dips in the welding current curve after each current pulse ensures high stability of the The welding process and the quality of the seam formation are achieved, and there is a separate regulation of the Main parameters of the welding process, namely the strength of the base current as well as the amplitude and the Duration of the Sirom impulses possible within wide limits. This allows the power sources to be used for welding different types of steel and non-ferrous metals especially with small, ^ r thickness of 1 to 3 mm with the help of Consumable electrodes can be used. A reduction in weight and dimensions can also be achieved and the cost to be achieved.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below by the description of exemplary embodiments further explained with reference to the drawings. It shows

F i g. 1 das Schaltbild einer ersten Ausbildungsform der Speisequelle für das Impuls-Lichtbogenschweißen;F i g. 1 shows the circuit diagram of a first embodiment of the supply source for pulse arc welding;

F i g. 2 das Schaltbild einer zweiten Ausbildungsform der Speisequelle;F i g. 2 shows the circuit diagram of a second embodiment of the supply source;

F i g. 3 das Schaltbild einer dritten Ausbildungsform der Speisequelle;F i g. 3 shows the circuit diagram of a third embodiment of the supply source;

F i g. 4 den Verlauf der gleichgerichteten pulsierenden und dabei bis auf Null abfallenden Spannung;
F i g. 5 den Verlauf des Schweifcatroms;F i g. 4 shows the course of the rectified, pulsating voltage that drops to zero;
F i g. 5 the course of the tail catrome;

F i g. 6 den Verlauf dor gleichgerichteten Spannung bei Änderung des Übersetzungsverhältnisses des den Gleichrichter speisenden Transformators jeweils gleichzeitig mit der Drosselüberbrückung;
F i g. 7 den Verlauf des Schweißstroms im Falle von Fig. 6;F i g. 6 shows the course of the rectified voltage when the transformation ratio of the transformer feeding the rectifier changes, in each case simultaneously with the throttle bridging;
F i g. 7 shows the course of the welding current in the case of FIG. 6;

F i g. 8 den Verlauf der gleichgerichteten SpannungF i g. 8 shows the course of the rectified voltage

bei Änderung des Übersetzungsverhältnisses des den Gleichrichter speisenden Transformators jeweils mit Verzögerung in bezug auf den Zeitpunkt, in dem die Drossel überbrückt wird;when changing the transformation ratio of the transformer feeding the rectifier Delay in relation to when the throttle is bypassed;

F i g. 9 den Verlauf des Schweißstroms im Falle von Fig.8;F i g. 9 shows the course of the welding current in the case of FIG. 8;

F i g. 10 das Schaltbild einer vierten Ausbildungsform der Speisequelle.F i g. 10 the circuit diagram of a fourth embodiment of the supply source.

Die erste Ausbildungsform der vorgeschlagenen Speisequelle für das Impuls-Lichtbogenschweißen weist ein Stromversorgungsteil 1 mit einem Netztransformator 2 aus einer Primärwicklung 3 und einer Sekundär-&o wicklung 4 mit Nullpunktabgriff auf. Die Anfänge der Wicklungen 3 und 4 sind in F i g, 1 mit Punkten markiert, Zum Stromversorgungsteil gehört weiter ein Gleichrichter aus zwei nichtgesteuerten Ventilen 5 und 6. Dieser ist somit nach der Einphasen-Gleichrichterschaltung mit Nullpunkt aufgebaut, der eine pulsierende und dabei periodisch bis auf Null abfallende Gleichspannung liefert.The first embodiment of the proposed supply source for pulse arc welding has a power supply part 1 with a mains transformer 2 composed of a primary winding 3 and a secondary winding 4 with a zero point tap. The beginnings of windings 3 and 4 are marked with dots in FIG supplies direct voltage which drops to zero.

Am Ausgang des Stromversorgungsteils 1 liegt eineAt the output of the power supply part 1 is a

Glättungsdrossel 7, die zur Glättung der Pulsationen des gleichgerichteten Stromes dient Parallel zur Glättungsdrossel 7 liegt ein gesteuertes Ventil 8, vorliegend ein Thyristor. Auf den Steueranschluß 9 des Thyristors 8 werden Steuerimpulse von einer Steuerschaltung 10 gegeben. Als Steuerschaltung 10 kann jede beliebige bekannte Steuerimpulsquelie mit einem Phasenschieber dienen.Smoothing throttle 7, which is used to smooth the pulsations of the rectified current is used. Parallel to the smoothing throttle 7 there is a controlled valve 8, in the present case a Thyristor. Control pulses from a control circuit 10 are sent to the control connection 9 of the thyristor 8 given. Any known control pulse source with a phase shifter can be used as the control circuit 10 to serve.

Der die Belastung darstellende Schweißlichtbcgen ist als Reihenschaltung eine? Widerstandes 11 und einer Gegen-EMK. 12 dargestellt und an den Ausgang der Speisequelle angeschlossen.The welding arc representing the load is as a series connection? Resistance 11 and a back EMF. 12 and to the output of the Supply source connected.

Die in Fig.2 dargestellte zweite Ausbildungsform der Speisequelle für das Impuls-Lichtbogenschweißen besteht aus im wesentlichen denselben Elementen wie die Speisequelle nach Fig. 1. Die Funktionen der Gleichrichtung und der Regelung sind aber getrennt. Die Gleichrichtung erfolgt wie bei der ersten Ausbildungsform durch nichtgesteuerte Ventile 5 und 6, und zur Phasenregelung sind gesteuerte Ventile (Thyristoren) 13 und 14 vorhanden, die gegenparallel zueinander geschaltet sind und am Anfang der Primärwicklung 3 liegen.The second embodiment shown in Figure 2 the supply source for pulse arc welding consists essentially of the same elements as the supply source according to FIG. 1. The functions of rectification and regulation are, however, separate. The rectification takes place as in the first embodiment by non-controlled valves 5 and 6, and Controlled valves (thyristors) 13 and 14 are provided for phase control, which are parallel to each other are connected and are located at the beginning of the primary winding 3.

Die Primärwicklung 3 weist eine Anzapfung auf, die es ermöglicht, den Übersetzungsfaktor des Transformators 2 zur Erhöhung der gleichgerichteten Spannung stufenweise zu ändern. Dies geschieht mittels zusätzlicher gesteuerter Ventile (Thyristoren) 15 und 16, die ebenfalls gegenparallel zueinander sowie parallel zu den Thyristoren 13 und 14 geschaltet und mit der Anzapfung der Primärwicklung 3 verbunden sind. Die Steueranschlüsse 17 und 18 der Thyristoren 13 und 14 sowie die Steueranschlüsse 19 und 20 der Thyristoren 15 und 16 sind an die Steuerschaltung 10 angeschlossen.The primary winding 3 has a tap which enables the transformation factor of the transformer 2 to change in steps to increase the rectified voltage. This is done using additional controlled valves (thyristors) 15 and 16, which are also opposite-parallel to each other and parallel to the Thyristors 13 and 14 are connected and connected to the tap of the primary winding 3. The control connections 17 and 18 of the thyristors 13 and 14 and the control connections 19 and 20 of the thyristors 15 and 16 are connected to the control circuit 10.

Die dritte Ausbildungsform der Speisequelle für das Impuls-Lichtbogenschweißen unterscheidet sich von der beschriebenen zweiten Ausbildungsform dadurch, daß zwischen der Steuerschaltung 10 und den Steueranschlüssen 19 und 20 der Thyristoren 15 und 16 ein Verzögerungselement 21 eingeschaltet ist. In der vierten Ausbildungsform gemäß Fig. 10 dienen zur Entlastung der Dioden 5 und 6 Thyristoren 22 und 23 kleinerer Leistung, von denen jeder die Drosselspule 7 zusammen mit den Dioden S und 6 der entsprechenden Phase überbrückt, so daß die Impulskomponente des Stroms die Dioden 5 und 6 nicht durchfließt.The third embodiment of the supply source for pulse arc welding differs from the described second embodiment in that between the control circuit 10 and the Control terminals 19 and 20 of the thyristors 15 and 16, a delay element 21 is switched on. In the fourth embodiment according to FIG. 10 are used to relieve the diodes 5 and 6 thyristors 22 and 23 smaller power, each of which has the choke coil 7 together with the diodes S and 6 of the corresponding Phase bridged so that the pulse component of the current does not flow through the diodes 5 and 6.

Die beschriebenen Speisequellen haben folgende Wirkungsweise:The food sources described have the following mode of action:

Solange der Thyristor 8 gesperrt ist, fließt im Schweißstromkreis unter der Wirkung der pulsierenden so Spannung U(P i g. 4) ein durch die Drossel 7 geglätteter Gleichstrom. Bei Anlegung eines von der Steuerschaltung 10 gelieferten Impulses an den Steueranschluß 9 des Thyristors 8 im Zeitpunkt fi wird der letztere leitend und überbrückt die Drossel 7 mit Verzögerung in bezug auf den Beginn der Pulsationsperiode der gleichgerichteten Spannung U. Infolgedessen wird im Schweißstromkreis unter der Wirkung der durch den Gleichrichter 1 gleichgerichteten pulsierenden Spannung U (F i g. 4) ein Stromimpuls /(F i g. 5) formiertAs long as the thyristor 8 is blocked, a direct current smoothed by the choke 7 flows in the welding circuit under the effect of the pulsating voltage U (P i g. 4). When a pulse supplied by the control circuit 10 is applied to the control terminal 9 of the thyristor 8 at the time fi, the latter becomes conductive and bypasses the choke 7 with a delay in relation to the beginning of the pulsation period of the rectified voltage U. As a result, the welding circuit under the effect of The pulsating voltage U (FIG. 4) rectified by the rectifier 1 forms a current pulse / (FIG. 5)

Bei der Überbrückung der Drossel 7 durch den Thyristor 8 durchfließt den letzteren ein Strom, der von dem vom Gleichrichter gelieferten Strom und von einem durch Energieabgabe der Drossel 7 über den Stromkreis Drossel 7, Thyristor 8 erzeugten Strom gebildet wird. Die Dämpfung in diesem Stromkreis ist sehr gering, und der von der Drossel 7 gelieferte Strom ändert sich während des Impulsstromdurchganges praktisch nicht, sondern bleibt der Grundstromgröße vor dem Impulsdurchgang gleich. Am Ende der Pulsationsperiode der Spannung vom Gleichrichter 1 wird der durch den Thyristor 8 fließende Strom gleich Null, wobei der Thyristor 8 sperrt, und durch die Last fließt der von der Drossel 7 aufrechterhaltene Grundstrom.When the throttle 7 is bridged by the thyristor 8, a current flows through the latter, which is from the current supplied by the rectifier and from one by energy output of the choke 7 via the Circuit choke 7, thyristor 8 generated current is formed. The attenuation in this circuit is very low, and the current supplied by the choke 7 changes during the passage of the pulse current practically not, but the basic current value remains the same before the pulse passage. At the end of The pulsation period of the voltage from the rectifier 1 becomes the same as the current flowing through the thyristor 8 Zero, with the thyristor 8 blocking, and that maintained by the choke 7 flows through the load Basic current.

Die Stromimpulsfolgefrequenz hängt von der Frequenz der Drosselüberbrückung durch den Thyristor 8 ab und ist der Pulsationsfrequenz 'ir gleichgerichteten Spannung glei-ih oder ein ganzzah!^:ger Teil dieser Frequenz.The current pulse repetition frequency depends on the frequency of the throttle bridging by the thyristor 8 and is equal to the pulsation frequency in the rectified voltage or an integer! ^: ger part of this frequency.

Die Amplitude und die Dauer des Impulses sind von der Öffnungsphase des die Drossel 7 überbrückenden Thyristors 8 bezüglich des Pulsationsbeginns der gleichgerichteten Spannung abhängig.The amplitude and duration of the pulse depend on the opening phase of the throttle 7 bridging Thyristor 8 dependent on the start of pulsation of the rectified voltage.

Bei der Ausbildung gemäß F i g. 2 kann die Stromstärke durch die Öffnungsphase der Thyristoren 13 und 14 bestimmt werden.In the training according to FIG. 2 the current intensity through the opening phase of the thyristors 13 and 14 to be determined.

Um größere Amplituden der Stromimpulse bei geringen Werten des Grundstromes zu erhalten, wird die pulsierende Spannung des Gleichrichters 1 gleichzeitig mit der Überbrückung der Drossel 7 durch den Thyristor 8 durch öffnung der Thyristoren 15 oder 16 mittels von der Steuerschaltung 10 gelieferter Impulse erhöht Dabei erscheint an den Thyristoren 13 oder 14 eine Spannung entgegengesetzter Polarität die diese Thyristoren sperrt. Unter Wirkung der erhöhten gleichgerichteten pulsierenden Spannung LJ (Fig.6) wird ein Stromimpuls / (Fig.7) großer Amplitude formiert.In order to obtain larger amplitudes of the current pulses at low values of the basic current, the pulsating voltage of the rectifier 1 is increased simultaneously with the bridging of the throttle 7 by the thyristor 8 by opening the thyristors 15 or 16 by means of pulses supplied by the control circuit 10 Thyristors 13 or 14 have a voltage of opposite polarity that blocks these thyristors. Under the effect of the increased rectified pulsating voltage LJ (Fig. 6), a current pulse / (Fig. 7) of large amplitude is formed.

Gemäß F i g. 3 ist eine Regelung der Amplitude des Stromimpulses unabhängig von dessen Dauer durch Einschaltung des Verzögerungselementes 21 möglich. Dabei wird die Drossel 7 durch Anlegung eines Impulses von der Steuerschaltung an den Steueranschluß 9 des Thyristors 8, wie oben beschrieben, überbrückt, worauf mit einer vom Verzögerungselement 21 bewirkten Verzögerung in bezug auf den Zeitpunkt ii der Drosselüberbrückung der Thyristor 15 bzw. 16 im Zeitpunkt h geöffnet wird und dadurch die gleichgerichtete pulsierende Spannung t/(Fig. 8) einen höheren We't erreicht. Bei Einwirkung dieser erhöhten pulsierenden Spannung U wird im Schweißstromkreis der Stromimpuls /(F i g. 9) formiertAccording to FIG. 3, the amplitude of the current pulse can be regulated independently of its duration by switching on the delay element 21. The throttle 7 is bridged by applying a pulse from the control circuit to the control terminal 9 of the thyristor 8, as described above, whereupon with a delay caused by the delay element 21 with respect to the time ii of the throttle bridging of the thyristor 15 or 16 at the time h is opened and thereby the rectified pulsating voltage t / (Fig. 8) reaches a higher value. When this increased pulsating voltage U acts, the current pulse / (FIG. 9) is formed in the welding circuit

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

t. Power source for pulse arc welding with one rectifier and one between its output and the arc gap lying, an inductive component having impedance and a controlled valve arranged in a branch parallel to this impedance, characterized in that the rectifier (5, 6) is pulsating and down to zero falling voltage provides that the impedance is used to smooth the rectified current Throttle (7) and that the controlled valve (8; 22, 23) is arranged and controlled so that a Bridging the throttle (7) with a delay in relation to the beginning of the pulsation period the pulsating voltage takes place

2. Feed source according to claim 1, characterized by additional controlled valves (13 to 16) on the Input of the supply source, which are switched so that the output voltage of the rectifier (5, 6) by changing the transformation ratio of a transformer used to supply it (2) is increased in each case while the throttle (7) is bridged.

3. Supply source according to claim 2, characterized by a delay in switching on delay element (21) in the control line which effects the bridging of the throttle the additional controlled valves (13 to 16).