DE2914535A1

DE2914535A1 - Gleichstromschweissgeraet

Info

Publication number: DE2914535A1
Application number: DE19792914535
Authority: DE
Inventors: Soeren Chr Jensen; Joern Roedbro
Original assignee: Svejsemaskinefabrikken Migatronic AS
Current assignee: Svejsemaskinefabrikken Migatronic AS
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1979-10-25
Also published as: DK152379A; GB2019135A; GB2019135B; IT7921714A0; JPS54136551A; FR2422472A1; NO790942L; FI791112A

Description

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10543/Sch/Vu

SVEJSEMASKINEFABRIKKEN MIGATRONIC A/S Pjerritslev (Dänemark)

Gleichstromschweißgerät

Die Erfindung betrifft Gleichstrom-Lichtbogen-Schweißgeräte, insbesondere solche, die ihren Schweißstrom aus einem Wechselstromnetz oder -generator beziehen.

Der Strom vom Netz oder Generator wird durch einen üblichen gesteuerten Frequenzwandler, der die Frequenz des Wechselstromes wesentlich heraufsetzt, und dann über einen Transformator und einen Gleichrichter zur Erzeugung des Schweißstromes als pulsierender Gleichstrom geführt. Ein Schweißgerät dieser Art hat eine Reihe von Vorteilen wie gute Beeinflussung der Schweißparameter, niedrige Kosten und niedrigen Stromverbrauch und geringes Gewicht. Der einzige ernsthafte Nachteil eines solchen Gerätes besteht darin, daß der den Elektroden zugeführte pulsierende Schweißstrom störende Töne solcher Intensität verursacht, daß derartige Geräte bis heute nur beschränkt in Gebrauch sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verringerung oder Unterbindung derartiger störender Töne beim Schweißen unter Beibehaltung der erwähnten Vorteile.

Diese Aufgabe wird bei einem Gleichstromschweißgerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit der Wechselstromquelle ein Gleichrichter verbunden ist, an den ein Frequenzwandler angeschlossen

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ist. An diesen Frequenzwandler ist ein zweiter Gleichrichter angeschlossen, und an diesen oder einen Ausgang des Frequenzwandlers ist eine Dämpfungseinrichtung angeschlossen, und es ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche den Frequenzwandler in Abhängigkeit von Schweißstrom und -spannung steuert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen.

Das Schweißgerät gemäß Fig. 1 ist an ein Dreiphasen-Wechselstromnetz angeschlossen, das eine Spannung zwischen beispielsweise 3 χ 220 Volt bis 3 χ 500 Volt haben kann. Natürlich sind auch andere Spannungsbereiche möglich, jedoch ist der angegebene Bereich der häufigste und aus diesem Grunde hier angegeben. Ein Gleichrichter 1, beispielsweise ein Dreiphasen-Brückengleichrichter, wandelt die ankommende Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung um, die mittels eines Kondensators 10 geglättet und dann einem Frequenzwandler 2 zugeführt wird. Die wichtigsten Elemente des Frequenzwandlers 2 sind Kondensatoren 11 und 12, Thyristoren 13 bzs. 14 und ein Transformator 3. Die Kondensatoren 11 und 12 bilden eine Oszillatorschaltung mit der Primärwicklung des Transformators 3, welche alternativ durch den ersten oder den zweiten der Thyristoren 13 bzw. 14 aktiviert wird. Auf diese Weise wird der Transformator 3 mit Impulsen abwechselnder Polarität gespeist. Die Sekundärwicklung des Transformators 3 ist an einen weiteren Gleichrichter 4 angeschlossen, der die Impulse in einen pulsierenden Gleichstrom umformt, welcher durch eine Drosselspule 5 geglättet wird und dann der Schweißelektrode zugeführt wird. Die Drosselspule 5 soll einen solchen Wert haben, daß die störenden Lichtbogentöne auf einen akzeptablen Pegel gedämpft werden. Der Strom wird jedoch nicht vollständig geglättet, da ein gewisses Ausmaß der Pulsierung einen günstigen Effekt auf die Schweißeigenschaften ausübt. Bei den normalerweise benutzten Frequenzen in der Größenordnung von 0,1 bis 10 kHz, vorzugsweise 0,2 bis 2 kHz, und Schweißströmen in der Größenordnung von 10 bis 600 A, vorzugsweise 40 bis 400 A, hat sich ein Wert für

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die Drosselspule 5 zwischen 0,5 und 1,5 mH, vorzugsweise 0,8 bis 1 mH, als günstig erwiesen. Unter diesen Bedingungen hat der Kondensator 10 geeigneterweise einen Wert von etwa 50 \iF, und bevorzugte Werte für die Kondensatoren 10 und 11 liegen bei etwa 12 \iF.

Eine Steuereinheit 6 an sich bekannter Konstruktion zur Steuerung der Thyristoren 13 und 14 wird mit Information über Schweißstrom und Schweißspannung versorgt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Shunt-Widerstandes 7 zur Ableitung von Information über den Strom und mit Hilfe eines Spannungsdetektors zum Abfühlen der Spannung zwischen den zu den Elektroden führenden Anschlüssen erfolgen. Die Steuereinheit 6 liefert Steuerimpulse an die Thyristoren 13 und 14 im Sinne einer Aufrechterhaltung der gewünschten Werte von Schweißstrom und Schweißspannung.

Da die oben erwähnte Drosselspule 5 der Glättung der Stromimpulse vom Frequenzwandler in einen gleichmäßigeren Gleichstrom dient, welcher den Schweißelektroden zugeführt wird, ergibt diese Maßnahme auch eine Dämpfung des Lichtbogentones. Es hat sich jedoch als wesentlich herausgestellt, daß der Strom nicht völlig geglättet wird, sondern einen Rest hochfrequenter Stromimpulse behält. Das Prinzip des pulsierenden Stromes ist bereits bekannt von vorhandenen SchweißStromquellen, und die Vorteile hängen damit zusammen, daß bei kurzzeitigen Stromerhöhungen die Tropfenabschnürung der Elektroden ermöglicht wird, während die zugeführte Hitzeenergie sich durch einen niedrigen Grundstrom relativ niedrig halten läßt. Weiterhin hält die Drosselspule 5 über den gesamten erwähnten Strombereich die Stromimpulse in einem konstanten Verhältnis zum Grundstrom.

Eine andere wesentliche Eigenschaft des Drosselausgangs bei der hier beschriebenen Erfindung besteht darin, daß der Strom schnell auf Zustandsänderungen des Lichtbogens (beispielsweise bei Kurzschlüssen) reagiert, so daß sich die dynamischen Eigenschaften über die Steuereinheit 6 kontrollieren lassen. Das bedeutet auch, daß man eine SchweißStromquelle sehr universellen Charakters mit

variablen Eigenschaften (sowohl statisch als auch dynamisch) erhält.

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Es ist empfehlenswert, wenn die Drosselspule 5 nicht notwendigerweise einen festen Wert hat, sondern sich hinsichtlich ihres Induktivitätswertes einstellen läßt. Auf diese Weise kann die Wirkung der Drossel auf den Geräuschpegel und/oder den Lichtbogen optimiert werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Schweißgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1, und entsprechende Teile sind daher auch mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Zwischen dem Mittelabgriff des Transformators 3 auf dessen Sekundärseite und einer der Schweißelektroden ist eine Drosselspule 5 angeordnet, die entweder zwischen dem Transformator und dem Widerstand 7 oder zwischen dem Widerstand 7 und der Elektrode liegen kann. Der,Wert der Drossel 5 ist so gewählt, daß die störenden Lichtbogentöne auf einen akzeptablen Pegel gedämpft werden. Jedoch wird der Strom nicht völlig geglättet, da ein gewisses Ausmaß des Pulsierens eine günstige Wirkung auf die Schweißeigenschaften hat. Die normalerweise verwendeten Frequenzen liegen in der Größenordnung von 0,1 bis 10 kHz, vorzugsweise 0,2 bis 2 kHz, und die Schweißströme liegen in der Größenordnung von 10 bis 600 A, vorzugsweise 40 bis 400 A, und es hat sich gezeigt, daß ein geeigneter Wert für die Drosselspule 5 zwischen 0,5 und 1,5 mH, vorzugsweise 0,8 bis 1 mH, liegt. Unter diesen Bedingungen ist ein geeigneter Wert für den Kondensator 10 etwa 50 uF, und ein geeigneter Wert für die Kondensatoren 10 bis 12 etwa 12 iiF.

Es hat sich gezeigt, daß die Drossel 5 nicht notwendigerweise einen festen Wert haben muß, sondern variabel sein kann, ihr Wert also einstellbar ist. Auf diese Weise läßt sich die Wirkung der Drossel auf den Geräuschpegel und/oder den Lichtbogen optimieren.

Die Erfindung kann in verschiedener Weise innerhalb des Erfindungsgedankens abgewandelt werden, und sämtliche beschriebenen Elemente können durch andere technische Äquivalente ersetzt wer-

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den. Weiterhin versteht es sich, daß die erwähnten Werte der Elemente und Parameter (Strom, Spannung, Frequenz usw.) nur als Beispiel, nicht jedoch in beschränkendem Sinne für die Erfindung angeführt sind: Dies gilt für die erwähnten Werte oder Bereiche,
und die Erfindung läßt sich auch mit anderen Parameterwerten realisieren, wenn die Werte der verschiedenen Elemente diesen anderen
Parameterwerten angepaßt werden.

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Claims

IV¹S. BIETER V. BEZOiB

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

BIPL. ING. WOLFGANG HISUSLER

StARIA-THERESIA-STRASSB 22

POSTFACH SeoeeS
D-8OOO MtJEKTCHEN 86

TELEFON OSO/47 89 Οβ 47 ÖS 19

TELEX 022838 TELEGRAMM SOMBEZ

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Schwed. Anm. Nr. 78 04157-1

vom 12. April 1978

Schwed. Anm. Nr. 78 06286-6

vom 30. Mai 1978

SVEJSEMASKINEFABRIKKEN MIGATRONIC A/S Fjerritslev (Dänemark)

Patentansprüche

I 1)JGleichstromschweißgerät, gekennzeichnet durch einen an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Gleichrichter (1), einen an den Gleichrichter angeschlossenen Frequenzwandler (2,3), einen an den Frequenzwandler angeschlossenen zweiten Gleichrichter (4), eine an den zweiten Gleichrichter oder einen Ausgang des Frequenzwandlers (3) angeschlossene Dämpfungseinrichtung (5) und eine Steuereinheit (6) zur Steuerung des Frequenzwandlers in Abhängigkeit von Schweißstrom und Schweißspannung.

POSTSCHECK MÜNCHEN NR. 691 IS-SO« - BANKKONTO HITPOBANEi MÜNCHEN (BLZ 7002OO4O) KTO. 61)80257878
2) Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (3) einen Transformator aufweist und daß die Dämpfungseinrichtung zwischen den Mittelanschluß der Sekundärwicklung des Transformators und eine der Schweißelektroden eingeschaltet ist.
3) Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (5) zwischen den zweiten Gleichrichter und eine der Schweißelektroden des Gerätes eingefügt ist.
4) Schweißgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule (5) eine Induktivität zwischen 0,5 bis 1,5 mH, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1 mH, hat.
5) Schweißgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung eine Drosselspule (5) aufweist.

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