DE3506371A1 - Einrichtung zur erzeugung elektrischer impulse mittels eines drei-phasen wechselstromnetzteiles - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung
• elektrischer Impulse mittels eines Drei-Phasen Wechselstromnetzteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Impulssitzen- oder Impulsschweißsysteme werden für viele Anwendungsfälle benutzt, wo es auf die Abgabe kurzer Impulse.hoher Stromstärke an das zu schweißende Werkstück ankommt.
• Um einen zusätzlichen Strom an das Werkstück abzugeben, wird bei manchen Anwendungen ein Drei-Phasen Wechselstromnetzteil zur Erhöhung der Frequenz der Schweißimpulse benutzt.
• Bei diesen oben erwähnten Systemen werden die Wechselstromimpulse von einem Drei-Phasennetzteil an individuelle Spulenwindungen eines Abwärtsspannungstrans formators abgegeben.
• Die resultierenden Stromimpulse im Sekundärkreis des Transformators wurden dann gleichgerichtet bevor sie an die Schweißelektroden abgegeben werden.
• Bisher war es notwendig separate primäre Windungen im Spannungstransformator vorzusehen, da die Verwendung einer einzelnen Windung eine Uberlappung der Wellenformen des Stromes in der Phase erlauben würde, wodurch sich kurze Schaltungen zwischen den Phasen ergeben.
• Es ist bekannt einen Kondensator im Primärkreis des Abwärtstransformators vorzusehen, um die Impulsbreite zu verringern und die Impulsamplitude zu erhöhen.
• Die US-PS 3 143 698 offenbart beispielsweise eine Impulserzeugungsschaltung, die mit einem Drei-Phasen Wechselstromteil benutzt werden kann. Nach diesem Patent sind für jede Phase Zündkreise vorgesehen, die jeweils#mit entsprechenden, individuellen Spulen des Abwärtstransformators verbunden sind. Jeder Zündkreis ist mit einem Kondensator versehen, um die Impulse zu komprimieren und einer Zündvorrichtung wie einem Ignitron zum Laden und Entladen des Kondensators.
• Die Verwendung separater Primärspulen -wie sie in dem oben genannten Patent erwähnt wurden - sowie bestimmte Kondensatoren für jeden Zündkreis erhöhen sowohl die Kosten wie auch die Größe des Systems. Außerdem kann die Verwendung einer Mehrzahl von Spulen und Kreisen zu ungewünschten magnetischen Überlagerungen zwischen den Kreisen führen.
• Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Impulsteiles für Schweißsysteme mit einem Drei-Phasen-Netzteil, das sich durch eine Verringerung der Größe und der Anzahl der Komponenten für die Kreise auszeichnet.
• Ferner soll lediglich eine einzige Primärspule vorgesehen sein, an die alle drei Phasen des Wechselstromteiles angeschlossen sind, ohne daß es zu magnetischen Überlagerungen kommt.
• Außerdem soll gemäß eines weiteren Teiles der Aufgabe die Einrichtung so ausgestaltet sein, daß jede Phase unabhängig von der anderen Phase in bezug auf eine neutrale Linie gezündet wird.
• Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
• Weitere vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben werden.
• Dabei zeigt: Fig. 1 das Blockschaltbild des Drei-Phasen Netzteiles, das eine bevorzugte Ausführung der Erfindung darstellt und Fig. 2 graphisch die Form der Spannungswelle, die mit der Schaltung nach Fig. 1 erzeugt worden ist.
• Unter Bezug auf die Zeichnungen zeigt die Erfindung eine Impulserzeugungseinrichtung für Stromimpulse mit hoher Amplitude, wie sie bei dem Impulsspitzen- oder Impulsschweißen benutzt werden.
• Der Impulsgenerator ist zwischen einer Drei-Phasen Wechselstromquelle 10 und einem Paar Schweißelektroden 80 angeordnet, die Stromimpulse an ein nicht gezeigtes, zu schweißendes Werkstück liefern.
• Der Impulsgenerator weist einen Sterndreck-Abwärtsspannungstransformator 12 auf, der die Spannung der Drei-Phasenquelle 10 beispielsweise von 460 auf 220 Volt reduziert. Der Transformator 12 enthält einen Primärkreis mit den Spulen 14a, 14b und 14c, die deltaförmig an die Leitungen der Quelle 10 angeschlossen sind, sowie den Sekundärstern 16. Der sekundäre Kreis 16 enthält Spulen 16a, 16b und 16c, die sternförmig an einen gemeinsamen oder neutralen Pol angeschlossen sind. Jede Spule 16a, 16b und 16c bildet einen Teil des Zündkreises, der die entsprechenden Leitungen 20, 22 und 24 enthält.
• Die Leitungen 20-24 sind in Serie mit entsprechenden Paaren parallel verbundener Ignitrons 26-30 verbunden.
• Jedes Ignitron, in jedem Paar 26-30 wird jeweils während der Halbperiode der entsprechenden Phase, die von den Spulen 16a - 16c kommt, gezündet. So werden - wie die Figur 2 zeigt - die Ignitrons 26 während der positiven und negativen Halbperiode der Phase A von der Spule 16a gezündet.
• Entsprechend werden die Ignitrons 28 während der positiven und negativen Halbperiode der Phase B und die Ignitrons 30 während der positiven und negativen Halbperiode der Phase C gezündet.
• Die Ignitrons 26-30 werden von entsprechenden Zündkreisen 40-44, die herkömmlich ausgebildet sind und die so arbeiten, daß sie geeignet abgestimmte Zünd- oder Zeitimpulse für die Ignitrons 26-30 erzeugen, gesteuert.
• Diese Zündsignale werden abwechselnd an die Leitungen 34-38 abgegeben. Die Zündkreise 40-44 werden ihrerseits von einem Mikrocomputer 50 gesteuert, der so vorprogrammiert ist, daß die Zündkreise 40-44 Impulse geeigneter Dauer erzeugen.
• Die Halbwellenausgänge der Ignitrons 26-30 werden durch die gemeinsame Leitung 32 einer Reihenschaltung zugeführt, die die Leitung 52, den Kondensator 54, eine einfache Primärspule 64 eines Abwärtsspannungstransformators 62 und eine neutrale Leitung 76 enthält, die mit dem neutralen Pol 18 des Transformators 12 verbunden ist.
• Zusätzliche Kondensatoren 56, 58 können einzeln dem Kreis zugeschaltet werden mit dem Kondensator, und zwar durch einen Schalter 60, um die Kapazität in der Serienschaltung zu erhöhen.
• Zusätzlich zu dem Abgriff 72, der die ganze Spule 64 in der Serienschaltung anschließt, können eine Mehrzahl von Abgriffen 66-70 mittels des Schalters 74 eingeschaltet werden um die Kopplung zwischen der Primärseite 64 und der Sekundärseite 78 des Transformators zu verändern.
• Die Halbperiodenwechselausgänge von jedem Zündkreis werden aufeinanderfolgend benutzt um den Kondensator 54 zu laden und zu entladen.
• Wie es sich am besten aus der Figur 2 erkennen läßt, reduziert der Kondensator 54 die Breite der Spannungshalbwelle, die an die Spule 64 gegeben wird, so daß Spitzen A+, B , A-, B- und C- gebildet werden.
• Auf diese Weise überlappen sich die Spannungsspitzen, die der Spule 64 geliefert werden nicht bei 82, wie dies beschrieben wurde, wenn die sinusförmigen Halbwellen (# A, ~ B, ~ C) von den Zündkreisen auf die Spule 64 übertragen werden würden.
• Die Wellen-Überlappung bei 82 würde zu einem Kurzschluß zwischen den Phasen führen und damit zu einer Überlastung und einem möglichen Ausbrennen des Transformators 62.
• Durch Steuerung der Zündung der Ignitrons 26, 28, 30 in richtiger Einstellung durch den Mikrocomputer 50, und durch Benutzung des Kondensators 54 zur Reduzierung der Impulsbreite, können alle Impulse in eine gemeinsame Serienschaltung gezündet werden, die eine einzige Primärspule 64 im Abwärtstransformator enthält.
• Diese Anordnung verbessert nicht nur die Bedienbarkeit des Systems, sondern reduziert auch wesentlich die Kosten.
• Die Verwendung der Deltasternschaltung des Transformators 12 schafft eine gemeinsame oder neutrale Leitung, die die Anzahl der Ignitrons 26-30 verringert.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Impulse mittels eines Drei-Phasen Wechselstromnetzteiles Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Impulse mittels eines Drei-Phasen Wechselstromnetzteiles, gekennzeichnet, durch erste, zweite und dritte Kreise, die mit den drei Phasen der Tßrei-Phasen-Quelle (10) verbunden sind und die jeder elektrisch steuerbare Schalter enthalten; einen vierten Kreis, der in Reihe mit jedem der ersten, zweiten und dritten Kreise gekoppelt ist, wobei der zweite Kreis einen Kondensator (54) zur Speicherung einer Anzahl von Impulsen aus dem ersten, zweiten und dritten Kreis beinhaltet; einen Transformator (62) der eine Primärspule (64) enthält, die mit dem vierten Kreis verbunden ist, zur Aufnahme elektrischer Impulse vom Kondensator und einen Steuerkreis zum Steuern der Schalter, um aufeinanderfolgend Stromimpulse vom ersten, zweiten und dritten Kreis durch die Primärspule zu zünden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Schalter einen ersten und einen zweiten Schaltabschnitt enthält, die parallel miteinander verbunden sind, um abwechselnd die entsprechende Phase mit dem vierten Kreis zu verbinden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis einen ersten, zweiten und dritten Zündkreis enthält, die jeweils mit den Schaltern des ersten, zweiten und dritten Kreises verbunden sind, um die ersten und zweiten Schaltabschnitte zu steuern und daß ein Programmierbarer Computer vorgesehen ist, der die Zündkreise steuert.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Pol vorgesehen ist, daß der erste, zweite und dritte Kreis mit dem gemeinsamen Pol verbunden ist, daß der vierte Kreis und die Primärspule in Reihe miteinander zwischen dem gemeinsamen Pol und dem ersten, zweiten und dritten Kreis verbunden sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Abgriffen (66-70), die mit unterschiedlichen Punkten entlang der Länge der Primärspule (64) verbunden sind und durch Schalter zum selektiven Verbinden der Abgriffe im Kreis mit dem gemeinsamen Pol.
6. 6. Drei-Phasen-Impulserzeuger gekennzeichnet durch einen Abwärtsspannungstransformator (62) mit deltaförmigem Primärteil, der mit einer Drei-Phasen quelle koppelbar ist und einem sternförmigen Sekundärteil, der eine erste, eine zweite und eine dritte Spule enthält, mit einem gemeinsamen Pol; drei Zündkreise, die parallel miteinander gekoPpelt sind und die jeweils mit den Spulen (16) des Sekundärteils verbunden sind und ein Impulskreis, der wenigstens einen Kondensator (54) und einen Transformator (62) enthält, mit einer einzelnen Primärspule (64), die in Reihe mit dem Kondensator (54) geschaltet ist und wobei die Primärspule und der Kondensator zwischen dem ersten Zündkreis und dem gemeinsamen Pol angeordnet sind.
7. 7. Impulserzeuger nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl Kondensatoren im Impuls bildenden Kreis und durch Mittel zum selektiven Koppeln der Kondensatoren im Kreis mit der Primärspule, um eine Mehrzahl von Auswahlen für kapazitive Werte im Impuls bildenden Kreis zu schaffen.
8. 8. Impulserzeuger nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen programmierbaren Computer (50) zvr Steuerung der Zündkreise.
9. 9. Impulserzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zündkreis ein Paar elektrisch steuerbare Schalter enthält, die parallel miteinander verbunden sind und die alternativ steuerbar sind, um alternierende Halbperioden der korrespondierenden Phasen mit dem. Impuls bildenden Kreis zu schalten.