DE687426C - Anordnung zum Festlegen des Anfangszeitpunktes von Strom- oder Spannungsimpulsen zur Lieferung der Steuerspannungen von gesteuerten Entladungsstrecken, die zum Schalten insbesondere von elektrischen Widerstandsschweissmaschinen dienen - Google Patents

Description

Bei mit Wechselstrom gespeisten Widerstandsschweißmaschinen, z. B. bei Nahtschweißmaschinen, spielt sich der Betrieb so ab, daß der Schweißstrom periodisch abwechselnd während einer bestimmten Anzahl von Halbwellen eingeschaltet und darauf eine bestimmte Anzahl von Halbwellen ausgeschaltet bleibt. Als Schaltelemente im Schweißstromkreis verwendet man neuerdings meist steuerbare Gas- oder Dampfentladungsstrecken, die im allgemeinen mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschaltet sind. Die Steuerspannungen für diese Entladungsstrecken, die die Einschaltzeiten bzw. die Zeiten der Stromlosigkeit festlegen, werden dann von einer besonderen Zeitschalteinrichtung geliefert, die ihrerseits ebenfalls unter Zuhilfenahme von steuerbaren Dampfentladungsstrecken aufgebaut sein kann. So ist

ao bereits der Vorschlag gemacht worden, zum Erzeugen der Steuerspannungen für die im Schweißstromkreis liegenden Entladungsstrecken eine Wechselrichterschaltung zu verwenden, bei der zwei Dampfentladungsstrecken vorgesehen sind, die abwechselnd in bestimmten Zeitabständen gezündet werden und von denen bei der Zündung der einen die andere zum Erlöschen gebracht wird. Es kann dann beispielsweise der durch den Anodenstrom der einen Entladungsstrecke in einem Widerstand hervorgerufene Spannungsabfall als Steuerspannung für die Hauptentladungsstrecken der Schweißeinrichtung dienen.

An sich kann man die Zeitdauer der Stromdurchlässigkeit der Entladungsstrecken des Wechselrichters dadurch festlegen, daß man beim Zünden der einen Entladungsstrecke eine allmähliche Änderung der S teuer spannung der anderen Entladungsstrecke auslöst, und zwar

68742G

in dem Sinne, daß sich diese Steuerspannung allmählich von einem Sperrwert her dem Zündwert nähert. Als Steuerspannung kann für diesen Zweck beispielsweise die Spannung eines Kondensators benutzt werden, der über die leitende Entladungsstrecke allmählich geladen bzw. entladen wird. Auf diese Weise erhält man jedoch im allgemeinen keinen einwandfrei festgelegten Zündzeitpunkt

to für die zweite Entladungsstrecke. Insbesondere läßt es sich auf diese Weise nicht erreichen, daß die Zeit der Stromdurchlässigkeit der einen oder der anderen Entladungsstrecke der Steuereinrichtung ein bestimmtes Vielfaches der Halbwellendauer des speisenden Wechselstromes darstellt, wie das für den Betrieb von Schweißmaschinen zweckmäßig ist. Man hat aus diesem Grunde weiterhin vorgeschlagen, der langsam verlaufenden Gitterspannungskomponente, also beispielsweise der Kondensatorspannung, zusätzlich noch Spannungsspitzen zu überlagern, die synchron mit dem speisenden Wechselstromnetz auftreten. Auf diese Weise wird der Schnittpunkt der Steuerspannung mit der Zündkennlinie eindeutig festgelegt.

. Eine Schwierigkeit, die bei derartigen Steuereinrichtungen auftritt, besteht nun darin, daß beim Inbetriebsetzen der Steuereinrichtung, d. h. also beim Einschalten einer Folge von Schweißstromstößen, der Zündzeitpunkt der zuerst zündenden Entladungsstrecke der Wechselrichteranordnung nicht genau festgelegt ist. Erst der Zündzeitpunkt der folgenden Entladungsstrecke und damit der Löschzeitpunkt der erstgenannten Entladungsstrecke wird durch die der Steuerspannung überlagerten Spannungsspitzen auf einen ganz bestimmten Zeitpunkt innerhalb

der Periode des speisenden Wechselstromes festgelegt. Ebenso werden im Verlauf des weiteren Arbeitens der Wechselrichteranordnung auch die folgenden Zündzeitpunkte der zuerst gezündeten Entladungsstrecke genau festgelegt.

Um nun bei einer Wechselrichteranordnung mit Gas- oder Dampfentladungsstrecken, deren Steuerspannungen sich aus einer langsam ansteigenden Komponente und darüber ge- lagerten, synchron mit der Wechselspannung aufeinanderfolgenden Spannungsspitzen zusammensetzen, den Einschaltpunkt auf einen ganz bestimmten Zeitpunkt in bezug auf die Periode der Wechselspannung festzulegen, wird gemäß der Erfindung in dem Stromkreis der die Spannungsspitzen für den Gitterkreis der einen Entladungsstrecke liefernden Spannungsquelle eine Umschalteinrichtung vorgesehen, welche die so hoch bemessene Spannungsspitze, daß sie auch beim niedrigsten Wert der langsam ansteigenden Gitterspannungskomponente eine Zündung herbeiführt, nach Zünden der Entladungsstrecke, beispielsweise durch Ändern eines Spannungsteilers, auf den für den Betrieb erforderlichen niedrigen Wert herabsetzt. Diese genaue Innehaltung des Einschaltpunktes der Wechselrichteranordnung ist für Schweißmaschinen von außerordentlicher Wichtigkeit, da bei ungünstiger Wahl des Einschaltzeitpunktes des Schweißstromes außerordentlich hohe und einseitig verlagerte Flüsse bzw. Magnetisierungsströme in dem Transformator auftreten können, die unter Umständen sogar durch Aufschaukeln dazu führen können, daß die Induktivität des Transformators durch Sättigung praktisch verschwindet und daß somit ein Kurzschluß entsteht. Wenn also aus den genannten Gründen die Erfindung auch gerade für diesen Verwendungszweck von besonderer Bedeutung ist, so kann sie doch ganz allgemein in allen Fällen verwendet werden, in denen ein Wechselstromkreis über einen Transformator periodisch ein- und ausgeschaltet wird, also z. B. bei wechselstromgespeisten, hin und her gehenden Arbeitsmaschinen, wie Hobelmaschinen, Papiermaschinen, Druckpressen.

Die Erfindung möge an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Wechselrichteranordnung, die aus dem Gleichstromnetz 1 gespeist wird, besteht im wesentlichen aus den gas- oder dampfgefüllten gittergesteuerten Entladungsstreeken 2 und 3, deren Kathoden in bekannter Weise durch den Löschkondensator 4 miteinander verbunden sind. Die Löschwirkung wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel noch dadurch unterstützt, daß die beiden Kathodenleitungen der Entladungsstrecken durch einen Transformator 5 induktiv miteinander gekoppelt sind. Dadurch wird beim Zünden der einen Entladungsstrecke in dem Stromkreis der anderen Entladungsstrecke eine Gegenspannung induziert. In dem Stromkreis der Entladungsstrecke 2 liegt der Widerstand 10, in dem Stromkreis der Entladungsstrecke 3 entsprechend der Widerstand 11. Der an dem Widerstand 10 auftretende Spannungsabfall kann an den Klemmen 22 abgenommen werden und beispielsweise als S teuer spannung für die Hauptentladungsstrecken einer Nahtschweißmaschine dienen. Außerdem fällt den Widerständen 10 und 11 die Aufgabe zu, die Ladespannungen für die Kondensatoren 14 und 15 zu liefern. Die Spannungen an diesen Kondensatoren dienen dann als allmählich ansteigende Komponente der Gitterspannungen für die Entladungsstrecken 2 und 3, und zwar ist der Kondensator 14 der Entladungsstrecke 3, der Kondensator 15 der Entladungs-

strecke 2 zugeordnet. Um die Anstiegsgeschwindigkeit der Kondensatorladungen einregeln zu können, liegen in Reihe mit den Kondensatoren 14 und 15 noch die Regelwiderstände 16 bzw. 17. Damit sich die Kondensatoren in denjenigen Zeiten, in denen die zugehörigen Widerstände stromlos sind, rasch wieder entladen können, sind die Ventile 12 bzw. 13 vorgesehen, die unter Umgehung der Ladewiderstände 16 bzw. 17 Entladestromkreise für die Kondensatoren bilden. In den Gitterzuleitungen der Entladungsstrecken 2 und 3 liegen nun noch die Vorspannungsquellen 8 bzw. 9, die im Ruhezustand den Steuergittern negative Potentiale gegenüber den Kathoden aufdrücken. Die der langsam verlaufenden Kondensator-

, spannung überlagerten Spannungsspitzen werden in die Gitterzuleitungen über die Transformatoren 6 bzw. 7 eingeführt. Die Sekundärwicklung des Transformators 6 liegt dabei jedoch nicht unmittelbar in Reihe mit dem Steuergitter der zugehörigen Entladungsstrecke 2, sondern ist zunächst an eine Span- nungsteileranordnung angeschlossen, die aus den Widerständen 19 und 20 besteht. Der Widerstand 19 ist dabei zweckmäßig wesentlich größer als der Widerstand 20. Durch das Umschaltrelais 18 kann dann das Steuergitter der Entladungsstrecke 2, je nachdem ob das Relais abgefallen oder angezogen ist, an die volle Transformatorspannung oder nur an den an dem Widerstand 20 auftretenden Teilbetrag gelegt werden. Die Erregerwicklung des Relais 18 ist an den Widerstand 10 angeschaltet, so· daß das Relais anspricht und auf einen Teilbetrag der Spannung des Transformators 6 umschaltet, sobald die Entladungsstrecke 2 gezündet hat.

Die dargestellte Anordnung arbeitet nun in folgender Weise: Solange der Schalter 21 noch geöffnet ist, sind die beiden · Kondensatoren 14 und 15 ungeladen, und in den Gitterkreisen der Entladungsstrecken 2 und 3 ist nur die Summe aus den von den Batterien 8 und 9 gelieferten negativen Vorspannungen und den über die Transformatoren 6 und 7 eingeführten Spannungsspitzen wirksam. Die Größe der von dem Transformator 6 gelieferten Spannungsspitzen muß 'so gewählt sein, daß sie die von der Vorspannungsquelle 8 gelieferte Spannung so weit aufheben, daß die Zündkennlinie der Entladungsstrecke 2 bereits überschritten wird. Die von dem Transformator 7 gelieferte Spitzenspannung darf dagegen nur so groß sein, daß eine Zündung der - Entladungsstrecke 3 erst erfolgen kann, wenn die Spannung an dem Kondensator 14 einen gewissen Wert erreicht hat. Ungefähr ebenso groß wie die von dem Transformator 7 gelieferte Spitzenspannung wird der an dem Spannungsteilerwiderstand 20 abgegriffene Teilbetrag der von dem Transformator 6 gelieferten Spannung eingestellt.

Wird nun der Schalter 21 geschlossen, so wird entweder unmittelbar oder erst nach Ablauf einer mit Rücksicht auf die Anheizzeit der Kathoden festgelegten Zeitdauer die Gleichspannung des Netzes 1 an die Entladungsstrecken gelegt. Obwohl in diesem Zustand der Kondensator 15 noch ungeladen ist, wird trotzdem beim Eintreffen der nächstfolgenden Spannungsspitze über den Transformator 6 die Entladungsstrecke 2 zünden, da ja das Relais 18 noch abgefallen ist. Sobald die Entladungsstrecke 2 gezündet hat, entsteht an dem Widerstand 10 ein Spannungsabfall, der einerseits das Relais 18 zum Ansprechen bringt und somit auf den kleineren Wert der Spannungsspitzen umschaltet und der andererseits den Kondensator 14 langsam auflädt, so daß nach Ablauf einer bestimmten, durch die überlagerten Spannungsspitzen jedoch auf ein ganzes Vielfaches der Halbwellenzeit des Wechselstromes fest-■gelegten Zeit die Entladungsstrecke 3 zündet und dabei durch die Wirkung des Löschkondensators 4 und des Transformators 5 die Entladungsstrecke 2 wieder zum Erlöschen bringt. Da zu der nächstfolgenden Zündung der Entladungsstrecke 2, deren Zeit durch die Ladung des Kondensators 15 und die Spitzenspannung festgelegt ist, eine Erhöhung der Spitzenspannung nicht mehr erfolgt, muß das Relais 18 ständig in angezogenem Zustand verbleiben, und zwar so lange, wie der Schalter 21 geschlossen , ist. Zu diesem Zweck wird das Relais 18 zweckmäßig noch mit einer Haltespule ausgerüstet, damit es beim Erlöschen der Entladungsstrecke 2 nicht wieder abfällt. Der Stromkreis der Haltespule kann dann über Hilfskontakte des Relais geführt sein.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zum Festlegen des Anfangszeitpunktes von Strom- oder Spannungsimpulsen bzw. Impulsfolgen, die von einem Wechselrichter mit Gas- oder Dampf entladungsstrecken geliefert werden, deren Steuerspannungen sich aus einer langsam ansteigenden Spannung, beispielsweise der Spannung eines Kondensators bei der Ladung, und dieser überlagerten, synchron mit einer Wechselspannung aufeinanderfolgenden Spannungsspitzen zusammensetzen, auf einen bestimmten Zeitpunkt in bezug auf die Periode dieser Wechselspannung zur Lieferung der Steuerspannungen von gesteuerten Entladungsstrecken, die zum Schalten insbe-

   sondere von elektrischen Widerstandsschweißmaschinen dienen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis der die Spannungsspitzen für den Gitterkreis der einen Entladungsstrecke liefernden Spannungsquelle eine Umschalteinrichtung liegt, welche die so hoch bemessene Spannungsspitze, daß sie auch beim niedrigsten Wert der langsam ansteigenden Gitterspannungskomponente eine Zündung herbeiführt, nach Zünden der Entladungsstrecke, beispielsweise durch Ändern eines Spannungsteilers, auf den für den Betrieb erforderlichen niedrigeren Wert herabsetzt.
2. 2. Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis der beim Einschalten zuerst zündenden Entladungsstrecke die Erregerwicklung eines Umschaltrelais liegt, das beim Ansprechen die Spannung spitzen Verlaufs von dem hohen Wert auf den normalen Betriebswert umschaltet.
3. 3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltrelais mit einer Haltespule versehen ist, die es nach erfolgtem Ansprechen auch bei Stromloswerden der Erregerwicklung in angezogenem Zustand hält.
4. 4. Steuerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsspitzen einer Spannungsteileranordnung zugeführt werden, an der je nach Stellung des Umschaltrelais ein größerer oder kleinerer Spannungswert abgegriffen wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen