DE2455643A1

DE2455643A1 - Erregersteuerung fuer buerstenlose synchron-schweissgeneratoren und umformer

Info

Publication number: DE2455643A1
Application number: DE19742455643
Authority: DE
Inventors: Dieter Beck
Original assignee: KAICK AVK GENERATOREN
Current assignee: KAICK AVK GENERATOREN
Priority date: 1974-11-25
Filing date: 1974-11-25
Publication date: 1976-05-26
Also published as: ATA780375A; US4031455A; AT348069B

Description

DIPL-ING..-PH. EYER''
DIPL.-ING. E. EYER 2455643

PATENTANWÄLTE - " -

Anmelderin

* Firma

A. van Kaick

. A.ν.K.-Generatoren- und

Motorenwerke oHG

6078 Heu Isenburg Frankfurter Straße 233

Erregersteuerung für bürstenlose Synchr on-S chw e ißgener at or en und Umformer

Die Erfindung betrifft eine Erregersteuerung für bürstenlose Synchron-Schweißgeneratoren bzw. Umformer mit Aüßenpolerregermaschine.

Die Regelung bürstenloser Synchron-Schweißgeneratoren erfolgt bisher mit Hilfe einer fremd beaufschlagten Drehstromerregermaschine mit ständerfester Erregerwicklung und umlaufender Drehstromwicklung mit nachgeschaltetem Gleichrichter. Der· sich bei dieser bekannten Art der Erregersteuerung ergebende Nachteil besteht darin, daß infolge der Abhängigkeit des Schweißstromes von der eingestellten leerlaufspannung einerseits und der aus Sicherheitsgründen erforderlichen Begrenzung der Leeiaufspannung auf maxima. 100 Volt andererseits die Maschine

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zur Gewährleistung einer genügend hohen Leistung im oberen Bereich eine an die Sättigungsgrenze des Eisens der Haupt- . maschine heranreichende elektrische Auslegung erhalten mußv Die Folge hiervon ist ein dynamisch schlechtes Verhalten der Maschine im maximalen Schweißbereich, das in einem großen Strom-Zeit-Integral bei Kurzschluß sowie einer sehr tragen Wiederkehr der Spannung nach dem Öffnen des Kurzschlusses zum Ausdruck kommt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines bürstenlosen Synchron-Schweißgenerators, der bei Begrenzung der Zündspannung auf den vorgeschriebenen Maximalwert, ein Arbeiten außerhalb des Sättigungsbereiches auch bei Schweißbetrieb unter hoher Leistung ermöglicht. Die Erfindung besteht darin, daß im Erregerkreis der Erregermaschine parallel zueinander zwei Leistungstransistoren mit je einer vorgeschalteten Potentiometerschaltung im Basiskreis vorgesehen sind, die mittels eines Umschalters im Basiskreis derart miteinander verbunden sind, daß die Basen der Transistoren wechselweise bei Leerlauf bzw. Schweißbetrieb durchgesteuert werden.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht die Regelung des' Schweißgenerators nach unterschiedlichen Kennungen für Leerlauf und Lastbetrieb nach den jeweiligen Erfordernissen derart, daß der Regelbereich "bei Leerlaufspannung auf 40 bis 100 Volt und bei Schweißbetrieb der Schweißstrom trotz dieser Begrenzung der Leerlaufspannung bis in Bereiche erhöht werden kann, die bei herkömmlichen Maschinen einer Leerlaufspannung bis zu I50 Volt entsprechen wurden. Infolgedessen wird auch eine Auslegung ermöglicht, die ein Arbeiten außerhalb des Sättigungsbereiches und damit einwandfreie dynamische Eigenschaften gewährleistet.

Zweckmäßig ist als Umschalter ein Paar parallel magnetbetätigter Reedkontakte vorgesehen, von denen der eine direkt im Basiskreis des der Schweißstromsteuerung dienenden Transistors und der andere in einer Abzweigung liegt, die vom Basiskreis des der Zündspannungssteuerung dienenden Transistors ausgeht und an Minuspotential anliegt. Es hat sich gezeigt, daß diese Schalteinrichtung allen Anforderungen in ausgezeichneter Veise zu folgen vermag und daß trotz ständiger Umschaltung des Erregerstromes von Leerlauf in Lasterregung, bedingt durch die Schweißintervalle,

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keine schädlichen Spannungsspitzen auftreten. Die außerordentlich kurzen Schaltzeiten der Reed-Kontakte von 0,2 bis 0,5 msec, werden durch die Maschinenzeitkonstanten vollständig überbrückt. Bei der oszilligraphischen Messung werden weder Abrisse noch Sprünge sichtbar.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen

Pig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Steuerung Pig. 2 ein Kennlinienschaubild eines herkömmlichen Schweißgenerators

Pig. 3 das Kennlinienbild eines Schweißgenerators mit Erregersteuerung gemäß Erfindung.

In der Zeichnung sind mit 11 eine Premdspannungsquelle und mit 12 die ständerfeste Erregerwicklung einer im übrigen aus der Drehstromwicklung 13 mit nachgeschaltetem G-leichrichter bestehende Erregermaschine bezeichnet . Der Generator trägt als Ganzes die Bezeichnung 15. Der Erregerwicklung 12 sind

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auf dem Weg über die Abgriffe (+),(1),(2), (-) der Klemmleiste parallel zueinander zwei Leistungstransistoren 16,17 mit je einer vorgeschalteten Potentiometerschaltung 18,19 im Basiskreis vorgesehen sind, die mittels eines Umschalters im Basiskreis derart miteinander verbunden sind, daß die Basen der Transistoren 16,17 wechselweise bei Leerlauf bzw. Schweißbetrieb an Pluspotentiäl bzw. Minuspotential anliegen. Als Umschalter ist ein Paar parallel mittels Magnet 20 betätigter Reedkontakte 21,22 vorgesehen, von denen der eine Kontakt 22 direkt im Basiskreis des der Schweißstromsteuerung dienenden Transistors 17 und der andere Kontakt 21 in einer Abzweigung liegt, die vom Basiskreis des der Zündspannungssteuerung dienenden Transistors 16 ausgeht und an Minuspotential anliegt. Den Potentiometern 18,19 ist zur Leerlaufspannung bzw. Leistungsbegrenzung je ein Basisvorwiderstand 23 bzw. 24 vorgeschaltet. Weiterhin ist zum Schutz der Transistoren vor induktiven Spitzen parallel zur Erregerwicklung eine Freilaufdiode 25 eingeschaltet. Die Verknüpfung der Basis des Leistungstran-

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sistors 17 mit dem Potential erfolgt auf dem Wege der Abgriffe bzw. Schaltelemente (3), (24), (4), (19), (5), (22), (6), (17), während die Basis des Transistors 16 direkt über (7), (23), (8), (18) und (9) erfolgt und der Reedkontakt (21) in einer von Abgriff (9) ausgehenden und über (10) zu Minuspotential (-) führenden Abzweigung liegt.

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Die in der Zeichnung dargestellte Stellung entspricht der Leerlaufstellung, in der die Kontakte 21 und 22 geöffnet sind. In dieser Stellung liegt die Basis des Transistors 16 über (7), (23), (8), (18) und 9, infolge offener Stellung des Schalters 21 an Pluspotential. Die Basis des Transistors 17 ist infolge offener Stellung des Schalters 22 unbeaufschlagt, der Transistor entsprechend gesperrt. Infolgedessen kann mittels des Potentiometers 19 über den Transistor 16 innerhalb des durch den Basisvorwxderstand 23 vorgegebenen Regelbereiches die Leerlauf- bzw. Zündspannung geregelt werden.

Bei Schließen des Schweißstromkreises durch Aufsetzen der Elektroden werden infolge des hierdurch einsetzenden Stromflusses in der Magnetspule die Reedkontakte 21 und 22 geschlossen, wodurch einerseits die Basis des Transistors 16 über (9)i (21) und (10) an Minuspotential angelegt und der Transistor entsprechend gesperrt wird, während die Basis des Transistors 17 infolge der Schließung des Reedkontaktes 22 an Pluspotential liegt und die Erregermaschine infolgedessen mittels des Potentiometers 19 über den Transistor 17 innerhalb des durch den Basisvorwxderstand 24 vorgegebenen Regelbereiches auf den gewünschten Schweißstrom geregelt werden kann.

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Die Fig. 2 und 3 zeigen Leerlauf- Kurzschluß -Leerlauf diagramme eines erfindungsgemäßen Generators (Fig. 3) im Vergleich zu einem herkömmlichen Generator. Fig. zeigt die schlechten dynamischen Eigenschaften des herkömmlichen Generators, dokumentiert in einem hohen Kurzschluß-Strom I_KSm und entsprechend hohem Strom -

sowie Zeit-Integral bei Kurzschluß im Bereich χ /einer sehr tragen Wiederkehr der Spannung nach dem Offnen des Kurzschlusses im Bereich y. Demgegenüber weist die Kennlinie für den erfindungsgemäßen Generator gemäß Fig. 3 einen niedrigen Kurzschlußstrom und eine nahezu augenblickliche WMerkehr der Spannung nach Öffnen des Kurzschlusses bis auf nahezu Ausgangswert aus.

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Claims

PATEITASSPfiÜCHE

.jErregersteuerung für bürstenlose Synchron-Schweißgeneratoren bzw. Umformer mit einer fremd beaufschlagten Drehstrom-Außenpol-Erregermaschine mit ständerfester Erregerwicklung und umlaufender Drehstromwicklung mit nachgeschaltetem Gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregerkreis (12) parallel zueinander zwei Leistungstransistoren (16,17) mit je einer vorgeschalteten Potentiometerschaltung (18,19) im Basiskreis vorgesehen sind, die mittels eines Umschalters im Basiskreis derart miteinander verbunden sind, daß die Basen der Transistoren (16,17) wechselweise bei Leerlauf bzw. Schweißbetrieb an Pluspotential bzw. Minuspotential anliegen.
2. Erregersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umschalter ein Paar parallel mittels Magnet (20) betätigter Reedkontakte (21,22) vorgesehen ist, von denen der eine Kontakt (22) direkt im Basiskreis des der ßchweißstromsteuerung dienenden Transistors (17) und der andere Kontakt (21) in einer Abzweigung liegt, die vom Basiskreis des

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der Zündspannungssteuerung dienenden Transistors (16). ausgeht und an Minuspotential anliegt.
3. Erregersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß den Potentiometern (18,19) zur Spannungs- bzw. Leistungsbegrenzung je ein Basisvorwiderstand (23,24) vorgeschaltet ist.
4. Erregersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet

(16,17) daß zum Schutz der Transistoren/vor induktiven Spitzen parallel zur Erregerwicklung (12) eine Freilaufdiode (25) eingeschaltet ist.

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