DE2713045C3 - Schweißstromquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speisequelle mit einer Anzahl von Speicherkondensatoren, deren einer Pol jeweils an den einen Pol der beiden Pole einer Stromquelle sowie an die eine der beiden Ausgangsklemmen der Schweißstromquelle angeschlossen ist, während deren anderer Pol jeweils über ein Gleichrichterelement an den anderen Pol der Stromquelle sowie jeweils Ober einen Entladethyristor und eine Induktivität an die andere Ausgangsklemme angeschlossen ist, und mit einer Steuereinheit, welche die Entladethyristoren derart schaltet daß durch eine aufeinanderfolgende Entladung bestimmte Kondensatoren der Schweißstrom erzeugt wird.

Eine Schweißstromquelle der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 21 35 947 bekannt.

Vorzugsweise Anwendungsgebiete sind Gerätebau, Flugzeugbau, Elektronik, Maschinenbau und andere Bereiche, wo eine Mikroplasmaschweißung von dünnwandigen Werkstücken und Präzisionsteilen aus verschiedenen Fe- und Buntmetallen und deren Legierungen (Stahl, Kupfer, Nickel, Titan, Zinn, Kovar u.a.)

erforderlich ist

Die Vielfalt der Abmessungen und wärmephysikalischen Eigenschaften der in der Industrie zu verarbeitenden Werkstücke erfordern Schweißanlagen, die weitge-

ϊ hende technologische Möglichkeiten haben, welche im wesentlichen Maße von den Regelungsmöglichkeiten der Schweißstromparameter abhängen. Die Vervollkommnung der Schweißstromquelle in dieser Richtung ist in der Regel mit einer Zunahme drr in den

in zugehörigen Schaltungen verwendeten Elemente verbunden, was zu einer Vergrößerung der Abmessungen und der Kompliziertheit der Konstruktion und Verringerung der Zuverlässigkeit der Schweißstromquelle führt

r> Andererseits erfordert die Automatisierung von Schweißprozessen die Schaffung von Kleinschweißstromqiiellen, die leicht in automatische Taktstraßen und Aggregate eingebaut werden können.

Das Laden der Kondensatoren erfolgt bei der

eingangs genannten Schweißstromquelle bei Anschluß an Wechselstrom in der negativen Halbperiode der Speisespannung. Das Entladen der Kondensatoren über die Lichtbogenstrecke findet abwechselnd bei Änderung der Polarität der Speisespannung statt.

Die Schweißstromquelle stellt einen Schweißimpulsstrom sicher und läßt die Regelung der Frequenz, Dauer des Impuls-Pause-Verhältnisses und der Impulsform zu. Jedoch ist bei dieser Schweißstromquelle die obere Grenze der Impulsfrequenz durch die Frequenz des

jn Wechselstroms des Speisenetzes, das die Funktion einer Stromquelle erfüilt, begrenzt Hierbei ist die Impulsdauer durch die Halbperiode der Netzspannung begrenzt, während das Impuls-Pause-Verhältnis nicht mehr als zwei betragen kann. Indessen sind zum Schweißen von dünnwandigen und hochwärmeleitenden Metallen Impulse von größerer Dauer bei einem in weiten Grenzen veränderlichen Impuls-Verhältnis zweckmäßig.

Die Gewinnung einiger Impulse komplizierter Form, beispielsweise Stufen- bzw. Trapezimpulse, die die

•»o Regelung der Wärmeverhäftnisse während der Wirkung des Schweißstromimpulses ermöglichen, ist mit einer Vergrößerung der Zahl der Lade- und Entladekreispaa-.re verbunden, was zu einer Verringerung der Betriebssicherheit und einer Zunahme der Abmessungen und der

Masse der Speisequelle führt.

Auf die Abmessungen der Schweißstromquelle hat auch der Umstand Einfluß, daß infolge der gleichzeitigen Ladung der Kondensatoren der Ladestromimpuls eine relativ groß* Amplitude hat, so daß die Elemente des Ladeteils der Schaltung für einen hohen Strom ausgelegt werden müssen. Dies ist mit einer Vergrößerung der Abmessungen, Erhöhung der Wärmeverluste und Verringerung des Wirkungsgrades der Schweißstromquelle verbunden. Darüber hinaus bedingt die große Amplitude des Ladestromimpulses einen relativ hohen Störpegel der Schweißstromquelle.

Der Anschluß der beschriebenen Schweißstromquelle an Gleichstrom gestattet es, den Regelungsbereich der Frequenz und Dauer des Schweißstromes zu erweitern.

Da aber hierbei in die Schaltung Gleichrichterelemente, insbesondere ein Filter, das aus den oben erwähnten Gründen für einen hohen Strom ausgelegt ist, eingeführt werden müssen, nehmen die Abmessungen und die Masse dieser Schweißstromquelle wesentlich zu. Dar über hinaus kann in diesem Falle, wie auch beim Speisen mit Wechselstrom, am Ausgang der Schweißstromquelle nur ein Impulsstrom erhalten werden. Die Gewinnung eines stetigen Schweißstroms, der

oft, ζ. B. beim Schweißen von dünnwandigen Werkstükken, benötigt wird, ist nur durch Benutzung einer fast doppelten Menge von Elementen in der Schaltung möglich, was entsprechend die Abmessungen und die Maße der Schweißstromquelle vergrößert

Zu den aufgezählten Nachteilen ist noch ein erhöhter Elektrodenverschleiß zu zählen, der bei Wechselstrombetrieb einerseits durch die kurzen Schweißstromimpulse von großer Amplitude bei großem Impuls-Pause-Verhältnis und andererseits durch die große Pulsation in innerhalb jedes Impulses, bedingt durch die praktisch annehmbare relativ geringe Zahl der Lade- und Entladekreispaare, hervorgerufen wird. Dies kann zur Verschlechterung der Stabilität und Güte des Schweißvorganges führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schweißstromquelle der eingangs genannten Art die Einsetzungsmöglichkeit zu vergrößern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleichrichterelemente durch die Steuereinheit steuerbar sind und über einen gemeinsamen induktiven Eingangswiderstand an der Stromquelle liegen und die Steuereinheit die Gleichrichter derart schaltet daß jeder Entladethyristor nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Einschalten des entsprechenden Gleichrichters eingeschaltet wird.

Als Folge dieser Ausbildung ist es möglich, die Speisequelle derart auszuführen, daß eine gesteuerte abwechselnde Ladung der Speicherkondensatoren mit geregelten Zeitabständen zwischen der Aufladung so zweier abwechselnd sich entladender Kondensatoren und zwischen der Aufladung und Entladung jedes Speicherkondensators sichergestellt ist

Die Verwendung von gesteuerten Gleichrichterelementen im Ladekreis von Kondensatoren in Schweiß- r> Stromquellen für Schweißanlagen ist bereits aus der US-PS 23 83 492 bekannt

Eine derartige Ausführung der Speisequelle gestattet es, bei Anschluß an eine Gleichstromquelle die Schweißstromparameter in einem weiten Bereich zu w regeln unu folgende Vorteile zu erhalten:

— praktisch beliebige Impulsformen und Werte, der Impulsdauer und des Impuls-Pause-Verhältnisses, darunter Impulse von großer Dauer sowie insbesondere anstelle des Impulsstromes einen stetigen ⁴⁾ Stfroeißstrom, auch bei stetigem Schweißstrom einen weiten Bereich von Pulsationsfrequenzwerten (mehrere 10 kHz), darunter am meisten gewünschte große Frequenzwerte, bei welchen die Welligkeit verschwindend klen wird, und damit die Möglichkeit den Elektrodenverschleiß zu vermindern:

— ferner die Möglichkeit, die Zahl der nötigen Lade- und Entladekreispaare zu vermindern.

Die nicht gleichzeitige Aufladung der Speicherkondensatoren gestattet es, wegen der Verringerung des Ladestromstoßes die Abmessungen einer Reihe von Elementen der Schaltung zu vermindern, wodurch eine wesentliche Reduzierung der Abmessungen der Schweißstromquelle erreicht werden kann.

Um die Regelung der Verzögerung des Entladebeginns des Speicherkondensators gegenüber seiner Aufladung zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, die Verteilungseinrichtung der Steuereinheit, für die Einschaltimpulse für die Entladethyristoren und Gleichrich- ter über ein Zeitvsrzögerungselement an die Entladethyristoren anzuschließen.

Die äußere Charakreristik der Schweißstromquelle,

50 worunter die Abhängigkeit ihrer Ausgangsspannung von dem Bogenstrom zu verstehen ist, kann bei der erfindungsgemäßen Speisequelle dadurch erzielt werden, daß die Steuereinheit einen Steuergenerator mit einem Rückkopplungskreis enthält, der einen im Bogenkreis liegenden und parallel an den Steuergenerator angeschlossenen Widerstand zur Korrektur des Schweißbetriebes nach dem Bogenstrom enthält

Bei der erfindungsgemäßen Schweißstromquelle kann an die Stromquelle in Reihe mit dem induktiven Eingangswiderstand ein Schaitthyristor angeschlossen werden, der den Schweißstromimpulsbetrieb beim Speisen von einer Gleichstromquelle vorgibt und die Benutzung der Schweißstromquelle für das Arbeiten mit Wechselstrom vom Industrieneu ermöglicht, ohne die Schaltung der Schweißstromquelle komplizierter zu machen. Durch die Einschaltverzögerungswinkel des Schaltthyristors wird hierbei der Wert der Spannung, bis zu welchem die Speicherkondensatoren aufgeladen werden können, und damit die Amplitude des .Schweißstromes bestimmt

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert In der Zeichnung zeigen

F i g. 1 ein elektrisches Funktionsschema der Schweißstromquelle,

F i g. 2 und 3 Funktionsschemata von Ausführungsvarianien der Steuereinheit in der Schweißstromquelle gemäß Fig. 1,

F i g. 4 ein elektrisches Schaltbild oiner Ausführungsvariante der Schweißstromquelle,

Fig.5 ein elektrisches Funktionsschema einer der Ausführungsvarianten der Schweißstromquelle,

Fig.6 ein Funktionsschema einer Ausführungsvariante der Steuereinheit in der Schweißstromquelle gemäß F i g 5,

F i g. 7 ein elektrisches Schaltbild einer anderen Ausführungsvariante der Schweißstromquelle,

Fig.8 ein'Funktionsschema einer Ausführungsvariante der Steuereinheit in der Schweißstromquelle gemäß F i g. 7,

F i g. 9a —k Strom und Spannungswerte am Ausgang einzelner Elemente der Schweißstromquelle sowie des Bogenstromes,

Fig. 10a, b Steuergenerator-Spannungsimpuls U_!2 und Schweißstrom I₁, die die Funktion des Schaltthyristors in der Speisequelle veranschaulichen,

Fig. lla —d Steuergenerator-Spannungsimpulse Un und Impulsformen des Schweißstromes /* die die Abhängigkeit des mittleren Schweißstromes von der Frequenz der Spannungsimpulse Un veranschaulichen,

Fig. 12a, b Steuergenerator-Spannungsimpulse U₁₂ und Impulsformen des Schweißstromes /* wobei

¹⁷ig. 13 einen Impulsschweißbetrieb mit von Null verschiedenem Schweißstrom in der Pause veranschaulicht.

Impulsschweißbetrieb mit von Null verschiedenem Schweißstrom in der Pause veranschaulicht.

Die Schweißstromquelle für Anlagen zum Schweißen von Werkstücken enthält Ladekreise It, I₂... 1„ (Fig. 1), die parallel zu einer Gleichstromquelle, die in der Zeichnung durch die positive Klemme .4 und die negative Klemme B dargestellt ist, geschaltet sind, und Entladekreise 2_U 2₂... 2_Λ die an die Elektroden 3 und 4 der Schweißanlage angeschlossen sind. Zu den Ladekreisen Ii-I_n gehören Speicherkondensatoren 5|, 52... S_n, die elektrische Energie speichern, welche für das Brennen des Lichtbogens zwischen den Elektroden

3 und 4 der Schweißanlage verbraucht wird. Zur Entkopplung der Kondensatoren 5i-5„ sind in den Ladekreisen steuerbare Trennelemente vorgesehen, die in dem konkreten Ausführungsbeispiel Ladethyristoren 6|, 6>... 6„ darsteilen. Die Katoden sämtlicher Ladethyristoren 6i-6„ sind miteinander verbunden. Deren gemeinsamer Punkt M ist an die Klemme B der Gleichstromquelle über einen induktiven Eingangswiderstand 7, der den Strom begrenzt und das Schalten der Ladekreise 11 - 1 „ ermöglicht, angeschlossen. Zu den Entladekreisen 2i. 2₂... I_n. gehören neben den mit den entsprechenden Ladekreisen li. I>... 1„ gemeinsamen Kondensatoren 5|, 5;... 5„ Elemente zum Umschalten der Entladung der Speicherkondensatoren, die als Entladethyristoren 8i. 82... 8„ ausgeführt sind. Die Anoden der Ladethyristoren 6 und Entladethyristoren 8 jedes Paars der Ladekreise 1 und Entladekreise 2 sind miteinander und mit einem der Beläge der Kondensatoren 5 verbunden.

Die Anoden sämtlicher Entladethyristoren 81 — 8„sind über den gemeinsamen Punkt Λ/an die Elektrode 3 der Schweißanlage über einen induktiven Widerstand 9 angeschlossen, der zur Glättung der Pulsation des Entladestroms und Einhaltung des Stromes in dem Bogenkreis mit Hilfe einer Diode 10 in der Zeit zwischen dem Ende der Entladung eines Speicherkondensators und dem Beginn der Entladung des nächsten Speicherkondensators bestimmt ist.

Die Speisequelle enthält eine Steuereinheit 11, die die abwechselnde Zündung der Ladethyristoren 61 -6„ mit vorgegebenem Zeitintervall und die Zündung jedes Entladethyristors 8 nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit nach der Zündung des entsprechenden Ladethyristors 6 bewirkt. Die Steuereinheit 11 enthält einen Steuergenerator 12. der einen spannungsgesteuerten Generator von beliebigem Typ darstellt, und eine Verteilungseinrichtung 13. die an den Steuergenerator 12 angeschlossen ist und eine Triggerschaltung bzw. einen Impulszähler, beispielsweise einen Ringzähler, darstellt.

Mit dem Steuergenerator 12 (F i g. 12) ist über einen Schalter Hein Rechteckimpulsgenerator 15 verbunden, der die Frequenz der Schweißstromimpulse im Impulsschweißbetrieb bestimmt.

Die andere Stellung des Schalters 14 verbindet den Steuergenerator 12 unmittelbar mit der Gleichstrom-Speisequelle, die in F i g. 2 durch die Klemme C dargestellt ist und den stetigen Schweißbetrieb bestimmt.

Die Ausgänge 13;. 13?...13„ der Verteilungseinrichtung 13 sind jeweils an die Ladethyristoren 6t. 6_:. 6, und über ein Zeitverzögerungselement 16 ar, die Entladethyristoren 8], 82... 8, angeschlossen. Das Zeitverzögerungselement 16 stellt einen monostabilen Multivibrator dar und dient zur Vorgabe der Zeitverzögerung des Beginns der Entladung jedes Kondensators 5 gegenüber dem Beginn seiner Aufladung.

In dem Fall, daß dieser Wert gleich dem Zeitintervall zwischen dem Beginn zweier abwechselnd sich entladender Kondensatoren 5 gewählt wird, ist jeder Ausgang 13,, der Verteilungseinrichtung 13 mit einem Entladethyristor 8„_; und mit einem Ladethyristor 6„ zu verbinden, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist

Bei der Betrachtung der F i g. 4 bis 8 ist zu berücksichtigen, daß die Schaltungselemente, die mit der. in F i g. ! bis 3 gezeigten identisch sind, die gleichen Bezugszeichen aufweisen.

In F i g. 4 ist eine erste Ausführungsvariante der

Schweißstroniquelle gezeigt, deren Besonderheit darin besteht, daß zur Verminderung der Abmessungen und bequemen Bauart der Einrichtung die Entladekreise 2ι-2_Λ eigene induktive Widerstände 9,, 9₂...9„ und ihnen entsprechende Dioden 10,, 1O₂... 10„haben.

Es ist auch eine nicht dargestellte Variante möglich, bei der die Entladekreise 2|-2„ in mehrere Gruppen eingeteilt sind, von denen jede einen gemeinsamen induktiven Widerstand und eine gemeinsame Diode hat.

Bei einer anderen Ausfuhrungsvariante enthält die Schweißstromquelle einen Rückkopplungskreis 17, der die Vorgabe der äußeren Charakteristik der Speisequel-Ie ermöglicht. Je nach der Art der Rückkopplung (Stromrückkopplung, Spannungsrückkopplung, lineare und nichtlineare Rückkopplung, positive oder negative Rückkopplung) können verschiedene Typen der äußeren Charakteristik erhalten werden. Gegebenenfalls enthält der Rückkopplungskreis zur Einhaltung der vorgegebenen fallenden Stromcharakteristik, die bei der Lichtbogenschweißung mit nichtschmeizbarer Elektrode, insbesondere bei der Plasmaschweißung erforderlich ist, einen in dem Bogenkreis liegenden und parallel zum Steuergenerator 12 über ein Vergleichselement 19geschaltenen Widerstand 18(F ig. 6).

Bei der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung gemäß F i g. 7 ist an die Stromquelle in Reihe mit dem induktiven Eingangswiderstand 7 ein Schaltthyristor 20 angeschlossenen, der den Schweißimpulsstrom vorgibt und es, wie weiter unten gezeigt, gestattet, die erfindungsgemäße Schweißstromquelle beim Arbeiten mit Wechselstrom des industriellen Netzes zu benutzen, indem er die Amplitude des Schweißstroms durch Änderung der Ladespannung der Speicherkondensatoren regelt. Der Steuergenerator 12 der Steuereinheit 11 hat in diesem Falle keine elektrische Kopplung mit dem Rechteckimpulsgenerator 15 (Fig.8), an dessen Ausgang die Steuerelektrode des Schaitthyristors 20 angeschlossen ist.

Die Schweißstromquelle funktioniert wie folgt.

Wird ein stetiger Bogenstrom mit Hilfe der Schweißstromquelle gemäß F i g. 1 benötigt, so wird der Steuergenerator 12 (F i g. 2) mit dem Schalter 14 an die Klemme C der Gleichstromquelle gelegt Der Auslöseimpuls U_n (F ig. 9a) des Steuergenerators 12 (F ig. 2) wird über den Ausgang I3i der Verteilungseinrichtung 13 auf den Ladethyristor 61 (Fig. 1) gegeben, der sich hierbei öffnet und den Ladestrom /6,(Fi g. 9e) von der Gleichstromquelle (Fig. 1) über den induktiven Eingangswiderstand 7 zum Kondensator 5, des Ladekreises I, durchläßt Der Kondensator 5t beginnt sich zu laden (Fig.9b). Von dem gleichen Ausgang 13, (Fig.2) der Verteilungseinrichtung 13 wird ein Auslöseimpuls auf das Zeitverzögerungselement 16 gegeben, welches nach einer vorgegebenen Zeit Δτ (Fig.9b und 9h) einen Impuls liefert, der den Entladethyristor 8_t (Fig. 1) des Entladekreises 2_t öffnet Bei einer Deuer der Zeitverzögerung Δτ, die kleiner als die Ladezeit rs (F i g. 9b) des Kondensators 5| (Fig. 1) ist wird ein Kreis für ein Hießen des Stromes von der Gleichstromquelle über den induktiven Eingangswiderstand 7, den Ladethyristor 61, den Entladethyristor 81, den induktiven Widerstand 9 im Ausgang und den zwischen den Elektroden 3 und 4 der Schweißanlage entstehenden Bogen gebildet Der Strom im Bogenkreis (Fig.9k) steigt bis zur vollen Aufladung des Kondensators 5i an (F i g. 9bl wo seine Spannung den maximalen Wert Umu erreicht der die Spannung Ue der Gleichstromquelle infolge der Resonanzladung des Kondensators 5i

übersteigt. Hierbei wird der l.adethyristor 6| (I'ig. 9c) durch die an diesem entstehende Sperrspannung gesperrt. Zu dieser Zeit beginnt sich der Kondensator 5. (Fig. I und 9b) über den Entladethyristor 8,, den induktiven Widerstand 9 und den Bogen /u entladen. Der Strom la im Bogenkreis (Fig. 9k) nimmt ab. Die Abnahmegeschwindigkeit des Stromes in dem Bogenkreis wird durch den Wert des induktiven Widerstands 9 bestimmt. Nach der Zeit Ti, die durch die Frequenz des (teuergenerators 12 bestimmt wird, gelangt dessen nächster Impuls U\i (Fig. 9a) über die Verteilungseinrichtung 13 (Fig. 2) zum Ladethyristor 6? (Fig. 9) des nächstfolgenden Ladekreises l>.

Der Kondensator 5.> des Ladekreises I? beginnt sich aufzuladen (Fig. 9c), während der Kondensator 5i sich weiter entlädt (Fig. 9b). Nach Abschluß der Entladung des Kondensators 5i (Fig. I) wird der Thyristor 8| gesperrt, während der Strom im Bogenkruis noch einige Zeit über die Diode 10 durch die von dem induktiven Widerstand 9(F i g. 9k) gespeicherte Energie fließt.

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erfolgt ähnlich wie bei dem Kondensator 5| (s. F i g. 9l - j). Nach der Entladung des Kondensators 5„ des Entladckrciscs 2 wiederholt sich der beschriebene Zyklus.

In dem beschriebenen Falle reguliert der Bcdienungsmann die Freque/iz des Sleuergenerators 12 in solchen Grenzen, daß der Schweißstrom bei den vorgegebenen Parametern der Schaltung nicht unterbrochen wird.

Wird ein Impulsschweißbetrieb benötigt, so wird der Steuergenerator 12 (F ig. 2) über den Schalter 14 an den Rechteckimpulsgenerator 15, der Impulse von vorgege bener Frequenz erzeugt, gelegt. Die Arbeitsweise der Schweißstromquclle gemäß Fig. 1 ist in diesem Falle der oben beschriebenen gleich. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß die Auslöseimpulse von der Steuereinheit 11 nicht stetig sondern als Impulsfolge auf die Ladethyristoren 6 gegeben werden.

Bei der Ausführung der Steuereinheit 11 gemäß Fig. 3 löst die Verteilungseinrichtung 13 gleichzeitig den Ladethyristor 6,_; und den Entladethyristor 8„ -1 aus, wobei ein zeitliches Zusammenfallen des Ladebeginns des Kondensators 5„ mit dem Entladebeginn des Kondensators 5„-i sichergestellt wird. Hierbei ist die Verzögerungszeit Δτ (F i g. 9) gleich der Periode Tdes Steuergenerators 12. Im Prinzip ist eine andere Verschaltung der Verteilungseinrichtung 13 mit den Thyristoren 6 und 8 möglich. Zum Beispiel kann jeder Ausgang 13„ mit dem Ladethyristor 6„ und dem Entladethyristor 8„_2 bzw. 6„ und 8„_3 usw. (nicht gezeichnet) verbunden werden. In diesem Falle ergibt sich eine Verzögerungszeit Δτ, die ein Mehrfaches der Periode Fdarstellt und jeweils 2 Γ, 3 Tusw. beträgt.

Die beschriebene Ausführung der Steuereinheit 11 erweitert den Stromregelbereich, da eine solche Schaltung weniger kritisch zur Auswahl der Parameter hinsichtlich der Kommutierung großer Ströme ist

Die Arbeitsweise der Schweißstromquelle nach der ersten Variante (F i g. 4) hat keine Besonderheiten im Vergleich zur beschriebenen.

Bei der zweiten Ausführungsform der Schweißstromquelle gemäß F i g. 5 wird auf das Vergleichselement 19 der Steuereinheit 11 von dem Widerstand 18 des Rückkopplungskreises 17 ein Signal gegeben. Bei einer Abweichung des Bogenstromes vom Sollwert erscheint am Ausgang des Vergleichselementes 19 eine Spannung, die die Frequenz des Steuergenerators 12 in dem zur Pinhaitune des Soiibogenstromes nötigen Sinne ändert Die Erzeugung eines stetigen Schweißstromes bei der vorzugsweisen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Schweißstromquellc nach Fig. 7 erfolgt wie bei den oben beschriebenen Ausführungsvarianten gemäß F i g. t und 5.

Auf die Steuerelektrode des Schaltthyristors 20 wird hierbei eine Gleichspannung gegeben und der Schaltthyristor 20 befindet sich in offenem Zustand.

Zur Sicherstellung eines Impulsschweißbetriebes werden bei dieser Ausführungsvariante Auslöseimpiilse vom Rechteckimpulsgenerator 15 (Fig. 8) auf die Steuerelektrode des Schaltthyristors 20 gegeben. Der Schaltthyristor 20 wird von einem Auslöseimpiils geöffnet und arbeitet wie oben beschrieben. In der Pause zwischen den Impulsen von dem Rechteckimpuls generator 15 ist der Schalt thyristor 20 gesperrt und es fließt kein Schweißstrom.

In F ig. 10a sind die Impulse der Auslösespanniing f Ί an der Steuerelektrode des Schaltthyristors 20. in Fig. lOb die entsprechenden Schweißstromimpulsc rwn »s>ir*« \X/io r»iic rl»ni FVairramm in V i (τ 1Π hprwArtrpht

wird der Schweißimpulsstrom, der am Ausgang der gemäß F i g. 7 ausgeführten Schweißstromquelle erhalten wird, durch das Zeitintervall Tm (Fig. 10) das der Öffnungsfrequenz des Schaltthyristors 20 (Fig. 7) entspricht, gekennzeichnet. Das Zeitintervall Γι2, das der Frequenz des Steuergenerators 12 (Fig. 7) entspricht, bestimmt die Pulsation des Schweißstromes innerhalb des Impulses.

Die in F i g. 7 gezeigte Schwcißstromqueile kann zum Arbeiten mit Wechselstrom benutzt werden, wobei der Spannungswert, auf welchen die Kondensatoren 5 aufgeladen werden, und damit die Amplitude des Schweißstromes durch Regelung der Öffnungsphase des Schaltthyristors 20 vorgegeben wird.

Im Prinzip kann jede der beschriebenen Ausführungsvarianten der Speisequelle mit Wechselstrom arbeiten. Jedoch muß beim Fehlen eines Schaltthyristors zum Erzielen einer vorgegebenen Schweißstromamplitude ein gleicher öffnungswinkel für sämtliche Ladethyristoren 6 sichergestellt werden, was praktisch sehr schwer zu verwirklichen ist.

Die Regelung der Schweißstromparameter wird bei der erfindungsgemäßen Schweißstromquelle wie folgt realisiert.

Wie schon erwähnt, ermöglicht der Rechteckimpulsgenerator 15 (F i g. 2, 3, 8) eine Regelung der Impulsfrequenz, die die Frequenz der Schweißstromimpulse bestimmt.

Der mittlere Schweißstrom /_o im stetigen Betrieb wird durch die Impulsfrequenz des Steuergenerators 12 bestimmt. In Fi g. 11b und 1 Id ist ein Schweißstrom mit einer Pulsationsfrequenz gezeigt, die der Frequenz der in Fig. 1 la und 11c gezeigten Impulse des Steuergenerators 12 entspricht

Wie aus dem Vergleich der Diagramme hervorgeht ist der Wert 4 des mittleren Stromes umso größer, je höher die Frequenz des Steuergenerators 12 ist Die erwähnte Frequenz wird durch die Rückkopplungsschaltung gehalten und ist insbesondere durch die Bezugsspannung des Vergleichselementes 19 vorgegeben. Der maximale Frequenzwert ist durch die Ladezeit rs des Kondensators 5 begrenzt

Durch Änderung der Frequenz-—und der Verzöge-

'2

rungszeit Δτ nach einem bestimmten Gesetz, kann man Impulse von verschiedener Form erhalten: Stufenimpulse (Fig.! 2a), Trapeziinpü'ise (F i g. 12b) usw. sowie such

im Impulsbetrieb mil einem von Null verschiedenen Strom arbeiten, was die Stabilität des Prozesses im Impiilsbetrieb erhöht und die Einhaltung der vorgegebenen Wärmebedingungen gestattet.

Eine Verminderung der Pulsationsamplitude, die hinsichtlich der Stabilität des Prozesses erwünscht ist, eine Verbesserung der Schweißgüte und eine Verminderung des E|pk:rodenverschleißes läßt sich durch Erhöhung der Frequenz des Steuergenerators 12 sowie durch die Wahl der Kapazität der Kondensatoren 5 und des Wertes des induktiven Widerstandes 9 im Ausgang

10

erreichen.

Die Möglichkeit, die Bogenstromparamcter in weiten Grenzen zu regeln, gestattet es, die beschriebene Speisequelle zum Schweißen von Teilen verschiedener Dicke zu benutzen. Die erfindungsgcmäße Speisequelle ist einfach im Aufbais. kompakt und wirtschaftlich und stellt eine hohe Schweißgüte sicher. Die geringen Abmessungen und die Masse ermöglichen den Einbau der Speisequelle in automatische Taktstraßen und Aggregate.

llicr/u Λ Blatt Zeichniiiiiu-ii

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schweißstromquelle mit einer Anzahl von Speicherkondensatoren, deren einer Pol jeweils an den einen Pol der beiden Pole einer Stromquelle sowie an die eine der beiden Ausgangsklemmen der Schweißstromquelle angeschlossen ist, während deren anderer Pol jeweils über ein Gleichrichterelement an den anderen Pol der Stromquelle sowie jeweils über einen Entladethyristor und eine Induktivität an die andere Ausgangsklemme angeschlossen ist, und mit einer Steuereinheit, weiche die Entladethyristoren derart schaltet, daß durch eine aufeinanderfolgende Entladung bestimmte Kondensatoren der Schweißstrom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterelemente (6|_6„) durch die Steuereinheit (11) steuerbar sind und über einen gemeinsamen induktiven Eingangs^iderstand (7) an der Stromquelle liegen und die Steuereinheit die Gleichrichter derart schaltet, daß jeder Entladethyristor (8i_₈„) nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Einschalten des entsprechenden Gleichrichters eingeschaltet wird.

2. Schweißstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungseinrichtung der Steuereinheit für die Einschaltimpulse für die Entladethyristoren und Gleichrichter über ein Zeitverzögerungselement (16) an die Entladethyristoren (8) angeschlossen ist

3. Schweißstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daö die Steuereinheit (11) einen Steuergenerator (12) mit einem Rückkopplungskreis enthält, der einen im Schweif"Stromkreis liegenden und parallel an den Steuergenerator (12) angeschlossenen Widerstand (18) zur Korrektur des Schweißbetriebes nach dem Schweißstrom enthält

4. Schweißstromquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stromquelle in Reihe mit dem induktiven Eingangswiderstand (7) ein Schaltthyristor (20) angeschlossen ist