DE677793C - Schaltanordnung zum Schalten von zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen eines Wechselstromes, insbesondere fuer elektrische Widerstandsschweissmaschinen - Google Patents

Description

Es liegt vielfach die Aufgabe vor, einen Wechselstromkreis so ein- und wieder auszuschalten, daß die Einschaltzeit zwei aufeinanderfolgende Halbwellen oder ein Vielfaches davon beträgt. Dies ist von besonderer Wichtigkeit bei solchen Wechselstromverbrauchern, die eine starke, mit Eisen versehene Induktivität enthalten. Letzteres ist beispielsweise bei elektrischen Widerstandsschweißmaschinen der Fall, wo die genannte Induktivität durch den Schweißtransformator gebildet wird. Würden in einem solchen Stromkreis bei wiederholtem Einschalten die Einschaltzeiten ungerade Anzahlen von HaIbwellen enthalten, so würde das dem Auftreten einer dem Wechselstrom überlagerten Gleichstromkomponente gleichkommen, wodurch eine einseitige Vormagnetisierung des induktiven Verbrauchers bewirkt werden würde.

Eine ständige Wiederholung des Einschaltens kann dann dazu führen, daß die Induktivität durch Sättigung allmählich ganz verschwindet und daß der Verbraucher schließlich praktisch einen Kurzschluß darstellt.

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zum Schalten von zwei aufeinanderfolgenden oder einem Vielfachen von zwei Halbwellen eines Wechselstromes, insbesondere für elektrische Widerstandsschweißmaschinen, für" den Fall, daß als Schaltorgan zwei gegensinnig parallel geschaltete Gas- oder Dampfentladungsstrecken dienen. Es ist aus den obengenannten Erwägungen heraus bereits vorgeschlagen worden, die Steuerung der beiden Entladungsstrecken so voneinander abhängig zu machen, daß die eine nur zündet, wenn die andere in der vorangegangenen Halbwelle ebenfalls gezündet hatte. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beim Nulldurchgang des Stromes an der in der Zündung vorangehenden Entladungsstrecke wiederkehrende Spannung als Zündspannung für die nachfolgende Entladungsstrecke dient. Die Schaltanordnung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß sich die nachfolgende Halbwelle an die vorangehende jeweils so anschließt, wie es dem stationären Stromverlauf entspricht. Wesentlich ist dabei, daß dieser Stromveiiauf unabhängig von der jeweiligen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung eingehalten wird, so daß das Auftreten

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einer einseitigen Vormagnetisierung eines induktiven Verbrauchers unter allen Umständen vermieden wird.

Die Erfindung möge an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Es handelt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um die Steuerung einer Schweißmaschine., deren Schweißelektroden 71 über den Schweißtransformator 73 an die Leiter 85 und 91 eines Wechselstromnetzes angeschlossen sind. In der einen Zuleitung zu der Primärwicklung 7 5 des Schweißtransformators; liegen die beiden gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäße 77 und 79, die einander mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschaltet sind.

Um die Zündung des Entladungsgefäßes 77 in einem ganz bestimmten Zeitpunkt der positiven Anodenspannungshalbwelle zu ermöglichen, ist eine Phasendreheinrichtung 97 vorgesehen, die aus der Drosselspule 99 und dem regelbaren Widerstand 101 besteht, die beide in Reihe an die Sekundärwicklung des Transformators 105. angeschlossen sind. Zwisehen dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung 103 und dem Verbindungspunkt zwischen der Drossel und dem Widerstand läßt sich dann eine Spannung einstellbarer Phasenlage gegenüber der Wechselspannung zwischen den Netzleitern 85 und 91 abnehmen. Diese Wechselspannung wird nun zweckmäßig noch unter Zwischenschaltung einer Einrichtung zur Umwandlung der Spannungskurve in eine; spitze Wellenform zur periodischen Zündung eines gas- oder dampfgefüllten Hilfsentladungsgefäßesii7 benutzt. Die Anode 119 dieses Hilfsentladungsgefäßes liegt an dem Netzleiter 85, während die Kathode über den Kondensator 123, die Widerstände 121 und 132 sowie die Batterie 133 mit dem Netzleiter 91 verbunden ist. In dem so gebildeten Stromkreis liegt noch der Umschalter 128, dessen beweglicher Kontakt 127 im normalen Betrieb nach oben, d. h. auf den festen Kontakt 131 umgelegt wird. Dieser Umschalter 127 stellt den eigentlichen Betätigungs- bzw. Zeitschalter der Schweißmaschine dar.

Dem Gitter 113 des Hilfsentladungsgefäßes 117 werden nun fortlaufende Zündspannungsimpulse einer ganz bestimmten Phasenlage gegenüber der Anodenspannung des Entladungsgefäßes j 7 zugeführt. Wenn nun der Kondensator 123 vollkommen entladen ist ujid der Umschalter 128 nach oben gelegt wird, so ist der Anodenstromkreis für die Entladungsstrecke 117 geschlossen. Diese zündet also periodisch und führt dabei dem Gitter 93 der Hauptentlädungsstrecke 77 periodische Zündspannungsimpulse in Form des Spannungs-

60. abfalls an dem Widerstand 132 zu. Dabei wird jedoch der Kondensator 123 allmählich geladen, und zwar mit einem solchen Vorzeichen, daß die Spannung an ihm im Verein mit der Spannung der Sperrspannungsquelle 133 der Anodenspannung des Hilfsentladungsgefäßes 117 entgegenwirkt. Nach Ablauf einer durch den Ladevorgang des Kondensators 123 ^: festgelegten Zeit wird dann die Anodenspannung an der Hilfsentladungsstrecke so weit herabgesetzt worden sein, daß diese Hilfsentladungsstrecke nicht mehr gezündet wird, wodurch dann auch eine weitere Zündung der Hauptentladungsstrecke jy unterbleibt. Bei geeigneter Bemessung des Kondensators bzw. des Ladestromkreises läßt sich aber erreichen, daß die Entladungsstrecke 77 beim Nach-Oben-Legen des Schalters 128 nur ein einziges Mal in einem bestimmten^ Zeitpunkt einer Halbwelle gezündet wird. Bevor die nächste Stromdauer geschaltet werden soll, muß der Kondensator 123 wieder entladen werden. Das geschieht durch Umlegen des Schalters 128 auf den unteren Kontakt 129. Dadurch bildet sich über den Widerstand 125 ein in sich geschlossener Entladestromkreis für den Kondensator 123. Wenn der Schalter 128 so eingestellt wird, daß er selbsttätig beim Loslassen in die untere Lage zurückkehrt, so wird dadurch jede Gefahr, die gegebenenfalls durch die Ladungsspannung des Kondensators 123 bedingt s.ein könnte, beseitigt.

Außer der Entladungsstrecke TJ, deren Steuerung soeben beschrieben wurde, ist noch die Entladungsstrecke 79 vorhanden, die mit der erstgenannten Entladungsstrecke gegensinnig parallel geschaltet ist. Es ist also die Anode 87 des Entladungsgefäßes 79 mit der Kathode des Entladungsgefäßes yj und die Kathode 83 mit der Anode 91 verbunden.

Um übermäßige Stromstöße beim jedesmaligen Einschalten des Schweißtransformators, d.h. also beim jedesmaligen Zünden einer Entladungsstrecke, infolge des Magnetisierungsstromes zu vermeiden, ist es erforderlieh, die Zündung der Entladungsstrecke jeweils im Nulldurchgang^! des stationären Wechselstromes vorzunehmen. Die in der Zeichnung für die Folgeentladungsstrecke 79 verwendete Steuerungsanordnung gewährleistet in jedem Fall ein Zünden der Folgeentladungsstrecke in dem Augenblick des Stroinnulldurchganges, gleichgültig, wie groß dessen Phasenverschiebung gegenüber der Spannung auch sein möge. Diese Steuerungsan-Ordnung besteht im wesentlichen aus zwei " Impedanzen 137 und 139, von denen die erstere zwischen Anode 87 und Steuergitter 95, die andere zwischen Steuergitter 95 und Kathode 83 der Entladungsstrecke 79 liegt. Die zwischen Anode und Gitter geschaltete Impedanz wird dabei zweckmäßig so bemes-

sen, daß sie einen um so geringeren Widerstand aufweist, je schneller sich die ihr aufgedrückte Spannung ändert. Insbesondere muß dafür gesorgt werden, daß sie gegenüber der Netzspannung einen verhältnismäßig hohen Widerstand darstellt, während sie einer plötzlich auftretenden Spannung nur sehr wenig Widerstand entgegensetzt. Für die Impedanz 139 gilt das Entgegengesetzte.

Man erkennt, daß die Reihenschaltung der beiden Impedanzen 137 und 139, von denen die erste zweckmäßig als Kondensator, die zweite als Drosselspule ausgeführt ist, parallel zu der Entladungsstrecke 77 geschaltet

1.5 ist. Wenn nun der Verbraucher, was bei Schweißmaschinen immer der Fall ist, eine gewisse Induktivität aufweist, so erlischt die Entladungsstrecke 77 nicht im Augenblick des Nulldurchganges der Wechselspannung, sondern sie führt unter der Einwirkung der Induktivität noch eine Zeitlang auch während der negativen Anodenspannungshalbwelle Strom. Solange sie noch. Strom führt, ist die Spannung an ihr verhältnismäßig gering. In dem Augenblick jedoch, in dem der Strom den Nullwert erreicht, hat die Anodenspannung bereits je nach der Phasenverschiebung einen mehr oder weniger großen negativen Betrag erreicht. Dieser Spannungsbetrag stellt sich an der Entladungsstrecke 77 bei ihrem Erlöschen sprungweise ein und tritt damit auch an der Reihenschaltung der Impedanzen 137 und 139 auf. Da die Impedanz 137, wie oben vorausgesetzt, einem derartigen Spannungsanstieg nur einen geringen Widerstand entgegensetzt, so tritt praktisch der ganze Spannungsbetrag an den Klemmen der Impedanz 139, d.h. zwischen dem Steuergitter 95 und der Kathode 83 auf. Auf diese Weise wird zwangsläufig im Augenblick des Nulldurchganges des Verbraucherstromes die Zündung der Entladungsstrecke 79 bewirkt.

Um jede Sättigungserscheinung an dem Transformator 73 zu verhüten, muß auch der Zündpunkt der "Entladungsstrecke 77 richtig gewählt werden. Man geht hierzu zweckmäßig so vor, daß man die Sättigung des Transformators 72 bestimmt und dann die Phasenlage der von der Phasendreheinrichtung 97 gelieferten Zündspannung so lange verändert, bis die Sättigung des Transformators ein Minimum erreicht hat.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltanordnung zum Schalten von zwei aufeinanderfolgenden oder einem Vielfachen von zwei Halbwellen eines Wechselstromes, insbesondere für-elektrische Widerstandsschweißmaschinen, mittels zweier gegensinnig parallel geschalteter Gas- oder Dampfentladungsstrecken, von denen die eine jeweils nur zündet, wenn die andere in der vorangegangenen Halb welle ebenfalls gezündet hatte, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Nulldurchgang des Stromes an der in der Zündung vorangehenden Entladungsstrecke wiederkehrende Spannung als Zündspannung für die nachfolgende Entladungsstrecke dient.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anode und Steuergitter der Folgeentladungsstrecke ein Blindwiderstand, z. B. ein Kondensator, geschaltet ist, dessen Impedanz mit wachsender Spannungsänderungsgeschwindigkeit sinkt, während zwischen Gitter und Kathode ein Blindwiderstand,

z. B. eine Drosselspule, dessen Impedanz sich entgegengesetzt verhält, liegt.

• Hierzu 1 Blatt Zeichnungen