DE2741315C2

DE2741315C2 - Power source for arc welding with alternating current of higher frequency

Info

Publication number: DE2741315C2
Application number: DE2741315A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 8132 Tutzing Röhm
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1977-09-14
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1983-03-24
Also published as: SE7809642L; DE2741315A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromquelle für das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom höherer Frequenz mit einem als Einphasentransformator ausgebildeten Schweißtransformator, der primärseitig über einen direkten Frequenzumrichter unmittelbar aus einem Drehstromnetz gespeist ist. Eine solche Stromquelle ist aus der DE-OS 23 25 793 bekannt.The present invention relates to a power source for arc welding with alternating currents Frequency with a welding transformer designed as a single-phase transformer, the primary side is fed directly from a three-phase network via a direct frequency converter. Such a power source is known from DE-OS 23 25 793.

Bei dieser wird der Umrichter dazu benutzt, um durch eine Frequenzumformung bis zu 25 000 Hz das Gewicht der Stromquelle zu verringern. Um eine für das Wechselstromschweißen günstige Schweißstromfrequenz zu erreichen, ist dort ein zweiter Frequenzumrichter vorgesehen.In this case, the converter is used to convert the weight up to 25,000 Hz by converting the frequency the power source. A welding current frequency that is favorable for AC welding a second frequency converter is provided there.

Aus »Linde Berichte aus Technik und Wissenschaft«, Heft 10, 1960, Seiten 28 bis 38, insbesondere Seite 37, Untertitel »Schweißwandler« ist es bekannt, daß sich gute Schweißeigenschaften und eine gute Stabilisierung des Lichtbogens durch die Verwendung eines Spezialtrafos erreichen lassen, der einen 3-phasigen Netzanschluß aufweist und dessen Schweißstrom die doppelte Netzfrequenz besitzt.From "Linde Reports from Technology and Science", Issue 10, 1960, pages 28 to 38, especially page 37, Subtitle »welding converter« it is known that there are good welding properties and good stabilization of the arc can be achieved by using a special transformer that has a 3-phase mains connection and whose welding current has twice the line frequency.

Ferner ist aus der CH-PS 4 52 679 ein Quadrantenantrieb für Drehstrommaschinen bekannt, mit einem Direktumrichter, der zwei Drehstrombrückengleichrichter in Antiparallelschaltung und eine Steuereinrichtung für die in jedem Brückenzweig angeordneten Schalter aufweist.Furthermore, from CH-PS 4 52 679 a quadrant drive known for three-phase machines, with a direct converter, the two three-phase bridge rectifiers in anti-parallel connection and a control device for the arranged in each bridge branch Has switch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromquelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit möglichst geringem Aufwand einen Schweißwechselstrom mit günstiger Frequenz liefert.The object of the present invention is to create a power source of the type mentioned at the beginning, which supplies an alternating welding current with a favorable frequency with as little effort as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umrichter 2 Drehstrombrückengleichrichter in Antiparallelschaltung aufweist und daß in jedem Zweig der Brückengleichrichter Schalter vorgesehen sind, welche mittels einer Steuereinrichtung derart schaltbar sind, daß dem Schweißtransformator bei symmetrischer Drehstromnetzbelastung ein Einphasenstrom mit einer der dreifachen oder 1'^fachen Netzfrequenz entsprechenden Frequenz zugeführt wird. Dies wird durch einfache Ansteuerung der vorgesehenen Schalter möglich, so daß zu vorbestimmten Zeiten gewisse Schalter derart offen bzw. geschlossen sind, daß sich die obengenannte Frequenz des Einphasen-Schweißwechselstroms ergibt Durch die höhere Frequenz werden bessere Schweißeigenschaften bezüglich Zündung, Stabilität des Lichtbogens sowie Qualität der Schweißung durch intensivere Badbewegung erreicht, was insbesondere zu besseren Schweißergebnissen beim Wechselstromschweißen von Aluminium führtAccording to the invention, this object is achieved in that the converter has 2 three-phase bridge rectifiers in Has anti-parallel connection and that switches are provided in each branch of the bridge rectifier, which can be switched by means of a control device in such a way that the welding transformer is symmetrical Three-phase network load a single-phase current with a three-fold or 1 '^ times the network frequency corresponding Frequency is fed. This is done by simply activating the switches provided possible, so that certain switches are open or closed at predetermined times that the The above-mentioned frequency of the single-phase welding alternating current results from the higher frequency better welding properties in terms of ignition, stability of the arc and quality of the weld achieved by more intensive bath movement, which in particular leads to better welding results in AC welding of aluminum leads

Ferner verringern sich durch die erfindungsgemäße Schaltung die Baugröße der Induktivitäten (Eisenkemdrosseln, Luftdrosseln, Transduktoren), die für die schweißverfahrensbedingte Neigung der Strom-Spannungskennlinien oder zur Stromeinstellung erforderlich sind, bei gleicher Wirkung auf ein Drittel.Furthermore, the circuit according to the invention reduces the size of the inductances (iron core chokes, Air chokes, transducers), which are responsible for the inclination of the current-voltage characteristics caused by the welding process or are required to adjust the current, with the same effect to a third.

Bevorzugt sind die Schalter der beiden Brücken als steuerbare Gleichrichter, vorzugsweise als Thyristoren, ausgebildet Diese statisch ruhenden Bauteile haben gegenüber dem eingangs genannten Umformer Vorteile bezüglich Geräusch, Abnutzung, Pflege, Wartung sowie der Reaktionszeiten beim Ein- und Ausschalten, bzw. beim Ansteuern.The switches of the two bridges are preferred as controllable rectifiers, preferably as thyristors, These statically stationary components have advantages over the converter mentioned at the beginning regarding noise, wear and tear, care, maintenance as well as the reaction times when switching on and off, or when driving.

Im nachfolgenden wird eine erfindungsgemäße Stromquelle unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher beschrieben. Es veranschaulicht
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Stromquelle zum Lichtbogenschweißen,
F i g. 2 und 3 Stromdiagramme.
Die Stromquelle weist eine unmittelbar an das speisende Drehstromnetz 10 angeschlossene Phasensteuerung 11 auf, die zwei Drehstrombrückengleichrichter 12, 13 mit je der halben Gesamtleistung in Antiparallelschaltung enthält In jedem Zweig 14 bis 25 der Gleichrichter 12,13 ist ein mittels einer Steuereinrichtung 26 betätigbarer Schalter 27 bis 38 vorgesehen. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Schalter 27 bis 38 als steuerbare Gleichrichter ausgebildet sind. Bevorzugt sind deshalb die Schalter als Thyristoren ausgebildet.In the following, a power source according to the invention is described in more detail with reference to the drawings and with reference to further advantageous features. It illustrates
F i g. 1 is a block diagram of a power source for arc welding,
F i g. 2 and 3 current diagrams.
The power source has a phase control 11 which is directly connected to the feeding three-phase network 10 and which contains two three-phase bridge rectifiers 12, 13 each with half the total power in anti-parallel connection 38 provided. It is particularly advantageous if the switches 27 to 38 are designed as controllable rectifiers. The switches are therefore preferably designed as thyristors.

Die Steuereinrichtung 26 weist einen Programmgeber 39 auf, der den Steuerelektroden der Thyristoren zugeordnet ist und mit dem die Öffnungs- bzw. Schließzeiten der Thyristoren 27 bis 38 einstellbar (programmierbar) sind, und zwar derart, daß entsprechend der Erfindung der Schweißstrom einphasig ist und eine Frequenz der dreifachen bzw. eineinhalbfachen Netzfrequenz aufweist Dabei werden im Falle der dreifachen Netzfrequenz die Thyristoren entsprechend F i g. 2 und bei eineinhalbfacher Netzfrequenz gemäß F i g. 3 geöffnet, wobei die in den Halbwellen der F i g. 2 bzw. 3 angegebenen Zahlen die durchgeschalteten Thyristoren kennzeichnen. Bevorzugt ist der Programmgeber als an sich bekannter Taktgeber zur Ansteuerung von Thyristorschaltungen ausgebildet.The control device 26 has a programmer 39, which the control electrodes of the thyristors is assigned and with which the opening and closing times of the thyristors 27 to 38 can be set (programmable) in such a way that, according to the invention, the welding current is single-phase and has a frequency three times or one and a half times the network frequency three times the network frequency the thyristors according to F i g. 2 and at one and a half times the mains frequency according to F i g. 3 opened, with the in the half waves of F i g. 2 and 3 respectively indicate the connected numbers Mark thyristors. The programmer is preferably used as a clock generator known per se Control of thyristor circuits formed.

Der Ausgang 43,44 der Phasensteuerung 11 steht mit der Primärseite 45 eines Einphasentransformators 46 in Verbindung, dessen Sekundärseite 47 an das Werkstück 40 bzw. den Schweiß- und/oder Schneidbrenner 41 angeschlossen ist.The output 43,44 of the phase control 11 is with the primary side 45 of a single-phase transformer 46 in connection, the secondary side 47 of which is connected to the workpiece 40 or the welding and / or cutting torch 41 is connected.

In den F i g. 2 und 3 sind die positiven bzw. negativen Halbwellen des Einphasenwechselstromes flächengleich. Es ist selbstverständlich aber auch vorteilhaft möglich, durch verschieden große Ansteuerung der Thyristoren (Phasenanschnitt) die Flächen unterschiedlich groß einzustellen, was insbesondere beim Schwei-Ben von Leichtmetallen beispielsweise zur Beeinflussung des Gleichrichtereffektes von Vorteil ist. Über die Phasenanschnittsteuerung ist darüber hinaus eine Strom- bzw. Spannungseinstellung erreichbar.In the F i g. 2 and 3, the positive and negative half-waves of the single-phase alternating current have the same area. It is of course also advantageously possible by controlling the different sizes Thyristors (phase control) adjust the surfaces to different sizes, which is especially important when welding of light metals, for example, to influence the rectifier effect is advantageous. About the Phase control can also be used to adjust the current or voltage.

Mit Hilfe der Drosseln 42 kann durch Überbrückung der bei Phasenanschnitt entstehenden stromlosen Pausen vorteilhaft eine wesentliche Verbesserung der Schweißeigenschaften erreicht werden.With the help of the chokes 42 can be bridged by the de-energized during phase control Breaks can advantageously achieve a significant improvement in the welding properties.

Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft möglich, im Leerlauf durch entsprechenden Phasenanschnitt die Leerlaufspannung auf den für den ScI;weißbetrieb unter erhöhter elektrischer Gefährdung, z.B. in engen Räumen, vorgeschriebenen herabgesetzten Leerlaufspannungswert herunterzuschalten. Nach dem Zfiiiden wird dann in bekannter Weise in Abhängigkeit von den bei Leerlauf und Last unterschiedlichen Strom- und Spannungsbedingungen im primären und sekundären Leistungsstromkreis der Stromquelle selbsttätig auf den eingestellten Strcmwert umgeschaltet.In addition, it is also advantageously possible in No-load operation by appropriate phase control adjust the no-load voltage to that for the ScI; white operation under increased electrical hazard, e.g. in narrow spaces, to switch down the prescribed reduced no-load voltage value. After Zfiiiden is then in a known manner depending on the different current and load at idle and load Voltage conditions in the primary and secondary power circuit of the power source automatically on the set current value switched.

Bevorzugt wird die beschriebene Stromquelle zumThe power source described is preferred for

Wolfram-Inertgas-Lichtbogenschweißen (WlG-Tungsten inert gas arc welding (WlG-

Schweißen) verwendet Selbstverständlich ist jedoch auch eine Verwendung in Verbindung mit Unterpulver-Schweißanlagen mit hohen Schweißwechselströaien, mit Metall-Schutzgasschweißaniagen mit abschmelzender Elektrode sowie bei artverwandten Verfahren möglich.Welding) It goes without saying, however, that it can also be used in connection with submerged-arc welding systems with high alternating welding currents, with gas-shielded metal welding systems with a melting electrode and with related processes possible.

Ansteile der als Schalter und Gleichrichter dienenden Thyristoren können selbstverständlich auch andere äquivalente elektrische bzw. elektronische Bauelemente verwendet werden. Auch ist der Einsatz von zwei verschiedenen, je eine der genannten Funtkionen (schalten bzw. gleichrichten) ausübenden Bauteile, wie beispielsweise Diode und Schalttransistor in Reihenschaltung, möglich.Instead of serving as switches and rectifiers Thyristors can of course also have other equivalent electrical or electronic components be used. There is also the use of two different, one of the named functions (switch or rectify) components such as diodes and switching transistors connected in series, possible.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Power source for arc welding with alternating current of higher frequency with a than Single-phase transformer designed welding transformer, the primary side via a direct Frequency converter is fed directly from a three-phase network, characterized in that that the converter has two three-phase bridge rectifiers in anti-parallel connection and that in each branch of the bridge rectifier switches are provided which by means of a control device can be switched in such a way that the welding transformer with symmetrical Three-phase network load a single-phase current with three or 1 times the network frequency corresponding frequency is supplied

2. Power source according to claim 1, characterized in that the switches (27 to 38) in the two Bridges (12, 13) are designed as controllable rectifiers, preferably as thyristors.