DE2435442A1 - Schweisstromquelle - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

BÜRO: 8000 MÜNC HEN 83 · ELFENSTAASSE 32 2 A 3 5 A 4

L-S394-S 2 3. Juli 1974

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N,Y. 1OO17, V.St.A.

Schweißstromquelle

Die Erfindung befaßt sich mit Schweißstromquellen und betrifft insbesondere eine Schweißstromquelle mit einem Festkörperschaltkreis zum Einschalten und Abschalten der Stromquelle.

Bei bekannten Gleichstromschweißquellen ist auf der Primärseite des Schweißtransformators ein elektromagnetisches Schütz vorgesehen, um die Netzspannung an die Stromquelle anzuschalten bzw. von der Stromquelle abzutrennen. Bei gewissen Schweißanwendungen, insbesondere beim Punktschweißen, wo die Stromquelle in einer verhältnismäßig raschen Folge ständig ein- und abgeschaltet wird, nützen sich jedoch das mechanische Schütz und insbesondere die Schützenkontakte unter der schweren Beanspruchung innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeitdauer ab. Seit langem wird nach einem Ersatz für das elektromechanische Schütz gesucht; diese Alternativlösung soll ein wiederholtes Arbeiten über eine lange Zeitdauer hinweg ohne Abnutzung erlauben. Außerdem.muß eine derartige Alternative mit der vorgesehenen Schweißleistung kompatibel sein.

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FERNSPRECHER: 0811/6012039 · KABEL: ELECTJUCPATENT MÜNCHEN

Es wurde gefunden, daß die Funktion des elektromechanischen Schützes von einem Festkörperschaltkreis übernommen werden kann der sich, außerdem derart auslegen läßt, daß er als Teil der Gleichrichterbrücke der Stromquelle dient.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde₅ eine Schweißstromquelle zu schaffen, die mit einem Festkörperschaltkreis ausgestattet ist, über den Netzspannung an die Stromquelle angelegt und von der Stromquelle abgetrennt wird. Der Festkörperschaltkreis soll die Gleichrichterfunktion zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung auf der Sekundärseite des Schweißtransformators übernehmen und darüberhinaus für das Entaktivieren und Reaktivieren der Stromquelle aufgrund eines Steuersignals sorgen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hqnd eines Ausführungsbeispiels näher erläutört. Die einzige Figur der beiliegenden Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemaß ausgelegten Stromquelle.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform wird die Schweißleistung einer dreiphasigen 440 V-Leitung entnommen, doch kann grundsätzlich mit jeder beliebigen herkömmlichen Netzspannung gearbeitet werden, wenn die Schaltungsanordnung entsprechend modifiziert wird. Die Netzspannung wird mit Hilfe eines Leistungstransformators 12, der in einer üblichen Delta-Delta-Auslegung dargestellt ist, heruntergespannt, um für eine zweckentsprechende

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Ausgangsspannung im Bereich von ungefähr IO bis 50 V und einen Ausgangsstrom im Bereich von ungefähr O bis 400 A zu sorgen, Werte, wie sie normalerweise für Punktschweißungen erforderlich sind.

Die Sekundärseite 14 des Leistungstransformators 12 ist mit einer Dreiphasen-Vollwegbrückengleichrichterschaltung 16 gekoppelt, die drei Dioden 18, 20 und 22 sowie drei Schaltelemente, vorzugsweise Silizium-Thyristoren 24, 26 und 28, aufweist. Die Thyristoren 24, 26, 28 liefern, solange sie stromführend sind, in Verbindung mit den Dioden 18, 20 und 22 in üblicher Weise einen Vollweg-Ausgangsgleichstrom an Leitungen 30 und 32 der Stromquelle.

Außerdem haben die Thyristoren 24, 26 und 28 die Aufgabe, in der im folgenden noch näher erläuterten Weise die Stromquelle auf einen Befehl hin zu entaktivieren und zu reaktivieren, wodurch die in der Schweißtechnik üblichen mechanischen Schaltschütze ersetzt werden.

Die Thyristoren werden jeweils durch eigene, vorzugsweise aber identische Schaltkreise 34 gesteuert, die ihrerseits mit Hilfe einer gemeinsamen Schaltvorrichtung 36 gesteuert werden, die der Einfachheit halber als handbetätigter Schalter dargestellt ist. Da die Schaltkreise 34 untereinander gleich sind und jeweils den gleichen Zweck erfüllen, ist im folgenden nur der Schaltkreis 34 näher erläutert, mittels dessen der Thyristor 26 aufgesteuert und gesperrt wird.

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Der Schaltkreis 34 weist ein Schaltelement, vorzugsweise einen Thyristor 46, auf. Wie veranschaulicht, sind die Anode 48 und die Kathode 50 des Thyristors 46 parallel zur Anode 4O und zur Steuerelektrode 44 des Thyristors 26 gelegt. Die Kathode 5O des Thyristors 46 steht ferner über einen Widerstand R mit der Kathode 42 des Thyristors 26 in Verbindung. Das Potential an der Kathode 42 des Thyristors 26 ist näherungsweise gleich dem Steuerpotential an der Steuerelektrode 44. Die Steuerelektrode 52 des Thyristors 46 nimmt ein Zündsignal von einer Triggerschaltung auf, wenn die Schaltvorrichtung 36 geschlossen wird. Obwohl grundsätzlich für diesen Zweck jede beliebige Triggerschaltung verwendet werden kann, wird vorzugsweise der herkömmliche 110 V-Wechselspannungseingang ausgenutzt, der bei allen Schweißstromquellen zur Verfügung steht. Der 11O V-Netzanschluß ist von dem übrigen Teil der Stromquelle mittels eines Trenntransformators 54 getrennt. An einer Klemme 6O der Triggerschaltung 53 liegt eine Vollweg-Ausgangsgleichspannung an, die mittels einer Siebschaltung, bestehend aus einem Widerstand R. und einem Kondensator C₁ geglättet wird, so daß an einer Leitung 62 ein verhältnismäßig konstantes Potential anliegt. An die Leitung 62 sind die Steuerelektroden aller Treiberthyristoren der Schaltkreise 34 angeschlossen.

Wird im Betrieb die Schaltvorrichtung 36, bei der es sich auch um eine selbsttätig gesteuerte und/oder ferngesteuerte Schaltvorrichtung handeln kann, geschlossen, wird an die Leitung 62 ein konstantes Potential angelegt, das an der Steuerelektrode des

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Thyristors 46 als Zündsignal wirkt. Da der Thyristor 46 parallel zum Thyristor 26 liegt, muß, sobald die Anode 40 des Thyristors 26 positiv wird, auch die Anode 48 des Thyristors 46 positiv werden, wodurch der Thyristor 46 stromführend wird. Gleichzeitig mit dem Ansprechen des Thyristors 46 wird der Steuerelektrode 44 des Thyristors 26 ein Triggersignal zugeführt. Sobald der Thyristor 26 einmal stromführend geworden ist, stellt er praktisch einen parallel zum Thyristor 46 liegenden Kurzschluß dar; durch den Thyristor 46 fließt, wenn überhaupt, nur noch ein sehr geringer Strom. Obwohl zunächst ein hoher Strom über den Thyristor 46 geht, tritt dieser Betriebszustand nur sehr kurzzeitig auf; bei dem Thyristor 46 kann es sich infolgedessen um ein vergleichsweise billiges Bauelement handeln, das gleichwohl eine sichere Steuerung des Thyristors 26 gewährleistet.

Solange die Schaltvorrichtung 36 geschlossen bleibt, ist der Thyristor 26 während jeder Wechselspannungsperiode stromführend, wenn die Anoden-Kathoden-Strecke in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Solange daher die Schaltvorrichtung 36 geschlossen bleibt, tritt an den Leitungen 3O und 32 ein Vollweg-Ausgangsgleichstrom auf. .

Nach Öffnen der Schaltvorrichtung 36 wird das Zündsignal an der Steuerelektrode 52 des Thyristors 46 abgeschaltet, wodurch der Thyristor 46 gesperrt wird, wenn seine Anoden-Kathoden-Strecke 48, 5O in Sperrichtung vorgespannt wird. Dies verhindert das Auftreten eines Triggersignals an der Steuerelektrode 44 des Thyri-

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stors 26, der daraufhin ebenfalls sperrt, wodurch die Bruckenschaltung 16 abgeschaltet und die Stromquelle stromlos gemacht wird. Es versteht sich, daß die Thyristoren 24 und 28 bei Öffnen der Schaltvorrichtung 36 in entsprechender Weise gesperrt
werden.

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Claims (3)

Ansprüche

1./Schweißstromquelle mit einem Transformator zur Umwandlung einer angelegten hohen Wechselspannung in einen niedriggespannten Wechselstrom mit einem Strombereich von bis zu ungefähr 4OO A₁ sowie mit einer Vollwegbrückengleichrichterschaltung zum Umwandeln des niedriggespannten Wechselstromes in einen Ausgangsgleichstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollwegbrückengleichrichterschaltung (16) mindestens zwei Thyristorstufen (24, 26, 28) zum Steuern der Stromführung der Vollwegbrückengleichrichterschaltung und zum gleichzeitigen Gleichrichten des niedriggespannten Wechselstromes aufweist, sowie daß eine Treiberanordnung (34) vorgesehen ist, die auf ein Steuersignal hin jede der Thyristorstufen während jeder Wechselstromperiode aufsteuert und die Thyristorstufen nach Verschwinden des Steuersignals sperrt.

2. Schweißstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Thyristorstufen (24, 26, 28) eine Anode, eine Kathode und eine Steuerelektrode aufweist und die Treiberanordnung (34) mit einem weiteren Thyristor (46) für jede der Thyristorstufen versehen ist, wobei Anode und Kathode des weiteren Thyristors parallel zur Anode und Kathode der Thyristorstufe geschaltet sind und die Kathode des weiteren Thyristors mit der Steuerelektrode der Thyristorstufe ver-

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bunden ist.

3. Schweißstromquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der angelegte Wechselstrom ein Dreiphasenstrom ist und die Vollwegbrückengleichrichterschaltung (16) drei Thyristoren (24, 26, 28) aufweist.

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