DE717217C - Einrichtung zum Ein- und Ausschalten elektrischer Stromkreise, insbesondere fuer Anlagen zur Widerstandsschweissung, bei der die Zeit der Stromabgabe durch die Ladezeit einer Kapazitaet bestimmt wird - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ein- und Ausschalten elektrischer Stromkreise, insbesondere für Anlagen zur Punktoder sonstigen Widerstandsschweißung, bei der die Zeit der Stromabgabe durch dieLadezeit einer Kapazität bestimmt wird. Sie bezweckt die Vereinfachung bisher hierfür verwendeter Einrichtungen, bei denen der Stromverbraucher, beispielsweise der Schweißtransformator, über zwei parallel und entgegengesetzt geschaltete Quecksilberdampfentladungsgefäße an eine Wecliselstromquelle angeschlossen ist. Die Zündelektroden dieser Entladungsgefäße werden von je einer Zünd-

t₃ röhre der Gas- oder Dampfentladungstype angelassen und die Zündröhren von einer Anlaß- und einer Löschröhre gesteuert. Die Kapazität, welche die Zeit des Stromflusses bestimmt, wird über die Aiilaßröhre aufgeladen, macht bei Erreichen eines bestimmten Ladezustandes die Löschröhre leitend und unterbricht damit den Belastungs-, insbesondere den Schweißstromkreis. Hierbei war eine besonders starke, zusätzliche Stromquelle nötig, um .der Löschröhre ein der Kapazitätsspannung zunächst entgegenwirkendes Potential aufzudrücken. Ferner mußte Vorsorge •getroffen werden, daß der Kapazitätsladekreis nicht die Steuerröhren vorzeitig wieder leitend machte, nachdem die Löschröhre sie in den nichtleitenden Zustand gebracht hatte. Es waren zu diesem Zweck verhältnismäßig teure Filter und Kompensationseinrichtungen nötig. Auch wurden etwas verwickelte Schaltungen gebraucht, um die Gegenspannungen für die Steuerelektroden der verschiedenen Röhren voneinander unabhängig zu erhalten. Gemäß der Erfindung wird eine einfachere und billigere Anordnung dadurch geschaffen, daß die Anlaß- und die Löschröhre an demselben Spannungsteiler liegen und das Sperrpotential für die Löschröhre aus der Stromquelle für das Anoden-Kathoden-Potiential der Anlaß- und der Löchröhre geliefert wird. Dadurch wird das Sperrpotential auch unbeeinflußbar durch Änderungen in der Impedanz

der die Steuerspaimung liefernden Gleichrichteranordnung. Die Steuerung der Löschröhre erfolgt dabei durch die Aufladung der die Zeit der Einschaltung des Belastungsstromes bestimmenden Kapazität.

Ein Ausführungbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Ein Schweißtransformator ι ist über zwei entgegengesetzt parallel to geschaltete Entladungsgefäße 5, 7 an Xetzleitungen 2, 3 angeschlossen. Diese Entladungsgefäße Enthalten eine Anode 4, eine Quecksilberkathode 6 und eine Zündelektrode 8 von hohem Widerstand. Den Zündelektroden wird der Zündstrom durch ein Paar Entladungsröhren 9 und 10 zugeleitet. Diese sind von der Dampfentladungstype und enthalten eine Anode 11, eine geheizte Kathode 12 und ein Steuergitter 13; sie sind mit einem ioniao gierenden Medium, beispielsweise einem Edelgas von geringem Druck oder Quecksilberdampf, gefüllt. Der Stromkreis für die Zündröhre 9 erstreckt sich von dem Xetzleiter 2 über die Primärwicklung des Transformators ι, die Anode 11 und die Kathode 12 der Zündröhre 9, die Zündelektrode 8 und die Kathode 6 des Hauptentladungsgefäßes 5 zum anderen Xetzleiter 3.' Der Zündstromkreis für das zweite Hauptentladungsgefäß 7 verläuft von dem Xetzleiter 3 über die Anode und die Kathode des Zündventils io, die Zündelektrode 8 und die Kathode 6 des Hauptentladungsgefäßes 7 und die Primärwicklung des Schweißtransformators ι zu dem Xetz-' leiter 2.

Die Zündröhre 9 erhält den Steuerstrom aus einer die Schweißzeit bestimmenden Einrichtung. Dieser Stromkreis erstreckt sich von dem Steuergitter 13 über einen Widerstand 17, eine Leitung 15, einen Kondensator 19, der aus den Xetzleitungen 2 und 3 über einen Transformator 20 und einen Trocken-^ gleichrichter 21 gespeist wird und eine Gegenspannung liefert, einen Zeitwiderstand22, die rechte Hälfte 23 eines Spannungsteilers 23, 24 und über dessen mittleren Anschlußpunkt 51 nach der Kathode 12 der Röhre 9. Der Spannungsteiler wird an seinen Enden 44, 45 den Xetzleitungen 2, 3 über einen beide Stromwellen übertragenden Gleichrichter 25 und ein Filter 26 gespeist. Die Filteraiiordnung kann verhältnismäßig billig sein und braucht keine Kompensationseinrichtungen aufzuweisen.

Die Zündröhre 9 wird für gewöhnlich durch die Wirkung der Kapazität 19 und die Spannung an der Hälfte 23 des Spannungsteilers in nichtleitendem Zustand gehalten. Die Zeiteinstellungseinrichtung liefert dagegen ein Potential für die Steuerelektrode 13 der Zündröhre, das dem Sperrpotential entgegenwirkt und die Röhre leitend macht. Es fließt dann Strom durch die Zündröhre 9 und die ihr zugeordnete Zündelektrode 8 des Hauptentladungsgefäßes 5, so-daß auch ein Stromfluß in der Primärwicklung des Sch vveißtransformators 1 entsteht und ein Schweißstromimpuls geliefert wird.

Die Zündröhre 10 des rechten Hauptentladungsgefäßes ist nicht mit einer Zeitein- 7« stelleinrichtung versehen, sondern wird entsprechend dem Stromfluß durch die Primärwicklung" des Schweißtransformators leitend gemacht. Zu diesem Zweck ist ein Steuertransformator 27 vorgesehen. Seine Primärwicklung liegt parallel zu der Primärwicklung des Schweißtransformators und seine Sekundärwicklung ist an die Steuerelektrode 13 und die Kathode 12 der Zündröhre 10 über eine entgegenwirkende Kapazität 28 angeschlossen.

Wenn der Zündstrom eingeleitet ist, führt zunächst das linke Hauptentladungsgefäß 5 Strom füjr eine Halbperiode, während welcher sein Anoden-Kathoden-Potential positiv ist. Da die Schweißbelastung eine induktive Gegenwirkung ausübt, fließt der Strom in Phasennacheilung bis zu einem Punkt, der um einen bestimmten Winkel von dem XuIlpunktspotential in der folgenden negativen Halbwelle abweicht. Wenn der Stromfluß zufällig unterbrochen wird, wird ein Potential zwischen der Steuerelektrode 13 und der Kathode 12 der Zündröhre 10 angelegt. Da das Anoden-Kathoden-Potential dieser Röhre in diesem Zeitpunkt -positiv ist, ebenso wie auch das Anoden-Kathoden-Potential des ihr zugeordneten Hauptentladungsgefäßes 7, wird die Zündröhre 10 leitend gemacht, liefert sie Strom über die Zündelektrode 8 des Hauptgefäßes 7 und macht sie auch dieses leitend. Strom entgegengesetzter Polarität, als er von dem linken Hauptentladungsgefäß 5 geliefert worden ist, fließt nun durch den Schweißtransformator 1. Sobald das Hauptentladungs- 1 «5 gefäß 7 leitungsfähig wird, wird das linke Hauptgefäß 5 wieder in derselben Weise wie ursprünglich leitend gemacht, ihm folgt das rechte Entladungsgefäß usw. Die abwechselnde Stromleitung hält an, bis das linke no Entladungsgefäß 5 durch die Wirkung der Zeitbegrenzungseinrichtung nichtleitend gemacht wird.

Diese Zeitbegrenzungseinrichtung" besteht aus einer Anlaßröhre 29, die die Leitfähigkeit us der Zündröhre 9 einleitet, und einer Löschröhre 30, die die Leitfähigkeit beendet. Die Anlaß- und die Löschröhre sind von der Dampfentladungstype und weisen Anoden 31 bzw. 32 und Kathoden 33 bzw. 34 nebst Steuerlektroden 35 bzw. 36 auf. Die Steuerelektrode 35 der Anlaßröhre 29 ist mit ihrer

Kathode 33 über die eine Gegenspannung" liefernde Kapazität 19 verbunden, die, wie vorher beschrieben, in einem Stromkreis mit der Steuerelektrode 13 und der Kathode 12 der linken Zündröhre 9 liegt. Auf diese Weise wird ein Sperrpotential der Anlaßröhre und der Zündröhre 9 aus derselben Anordnung geliefert. Das von der Kapazität 19 ausgehende Sperrpotential ist genügend, um die Anlaßröhre vor dem Zeitschaltvorgang in nichtleitendem Zustand zu erhalten. Um dieses Potential zu überwinden, wird ein Potential von spitzer Wellenform durch einen Sättigungstransformator 39 geliefert, dessen Sekundärwicklung in Reihe mit" der Sperrkapazität 19 im Kreis der Steuerelektrode 35 und der Kathode 33 liegt. Die Primärwicklung dieses Transformators wird über einen Widerstand 40 transformatorisch aus den Netzao leitungen 2, 3 gespeist. DieEinstellung dieses Widerstandes bestimmt den Phasenwinkel, bei welchem die Stromimpulse in der Sekundärwicklung des Sättigungstransformators auftreten.

Um den Sch weiß Vorgang einzuleiten, wird ein Druckknopf- oder Fußschalter 41 geschlossen. Hierdurch wird ein Relais 42 erregt, dessen oberer Kontakt 43 den Anoden-Kathoden-Stromkreis für die Anlaßröhre 29 schließt. Dieser Stromkreis erstreckt sich von der positiven Klemme 44 des Spannungsteilers 23, 24 über die Kontakte 43, die Anode 31 und die Kathode 33 der Anlaßröhre 29, Leitung 59 und den Zeiteinstellwiderstand 22 zu dem negativen Pol 45 des aus dem. Gleichrichter 25 gespeisten Spannungsteilers. In einem darauffolgenden Zeitpunkt, der durch die Einstellung des in Reihe mit der Primärwicklung des Sättigungstransformators 39 liegenden Widerstandes 40 bestimmt wird, wird das Anlaßventil 29 leitend und fließt Strom durch den Zeitwiderstand 22. Der am Widerstand 22 im Stromkreis der Steuerelektrode 13 und der Kathode 12 der Zündröhre 9 auftretende Potentialabfall ist dem im Ruhezustand, dem Steuerstromkreis der Zündröhre 9 aufgedrückten Sperrpotential überlagert und von s'olcher Polarität und Größe, daß er das Sperrpotential überwindet und die Zündröhre 9 leitend macht. Hierdurch wird das Hauptentladungsgefäß 5 leitend, und der Schweißtransformator 1 erhält Strom. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 22 kann innerhalb praktischer Grenzen so groß als wünschenswert gemacht werden und ist derartig, daß das Zündventil 9 unabhängig von Schwankungen oder Änderungen des Potentials der Hauptstromquelle leitend wird.

Um die Lieferung des Schweißstromes zu einem bestimmten Zeitpunkt zu beendigen, ist eine Zeitkapazität 46 über einen Widerstand 47 und einen Gleichrichter 48 parallel zu dem Zeitwiderstand 22 geschaltet. Der Gleichrichter 48 verhütet, daß die Kapazität 46 sich über den Widerstand entladen kann, und ist nötig, weil der Zeitwiderstand 22 in dem Steuerkreis der Zündröhre 9 angeordnet ist. Wenn nämlich die Kapazität sich in diesem Kreis entladen würde, beispielsweise wenn das Relais 42 aberregt wird, aber seine Kontakte nicht sofort fallen, könnte die Zündröhre 9 leitend werden und ein nicht beabsichtigter Stromstoß über den Schweißstromkreis verlaufen.

Ehe der Schweißvorgang eingeleitet wird, ist die Kapazität 46 über die unteren Kontakte 38 des Relais 42 kurzgeschlossen; wenn aber dieses Relais erregt ist, wird dieser Kurzschluß für die allmähliche Aufladung der Kapazität 46 aufgehoben, wobei die untere Belegung 49 positiv und die obere Belegung 50 entsprechend der Einstellung an dem Widerstand 24 negativ wird.

Die Löschröhre 30 liegt parallel zu der Anlaßröhre 29. Ihr Anoden-Kathoden-Stromkreis ist an dem oberen Kontakt 43 des Relais 42 offen gehalten·, bevor die Einschaltung erfolgt. Der Anoden-Kathoden-Stromkreis für die Löschröhre erstreckt sich von der positiven Klemme 44 des Spannungsteilers 23, 24 über die Kontakte43 des Relais42, die Anode 32 und die Kathode 34 der Löschröhre zu dem mittleren Anschlußpunkt 51 des Spannungsteilers. Die Steuerelektrode 36 der Löschröhre 30 ist an die negative Klemme 45 des Spannungsteilers über den unteren Kontakt 38 des Relais 42 angeschlossen, wenn dieses nicht erregt ist, und über die Zeitkapazität 46, wenn das Relais erregt ist. In beiden Fällen ist also das negative Potential der rechten Klemme des Spannungsteilers zwischen der Steuerelektrode 36 und der Kathode 34 der Löschröhre 30 vorhanden.

Der Spannungsabfall zwischen dem mittleren Anschlußpunkt 51 und der negativen Klemme 45 des Spannungsteilers ist ein Bruchteil in der Größenanordnung von der Hälfte oder einem \⁷iertel der im ganzen an dem Spannungsteiler vorhandenen Spannung. Beispielsweise kann das gesamte Spannungsteilerpotential die Größenordnung von 200 Volt aufweisen und das Potential zwischen dem mittleren Anschlußpunkt 51 und der negativen Klemme 45 etwa 100 Volt. Die Löschröhre 30 ist deshalb infolge des großen Sperrpotentials anfänglich nicht leitend.

Dem negativen Sperrpotential des Spannungsteilers 24 wirkt das Potential der Zeitkapazität 46 entgegen. Zu einem Zeitpunkt, der durch die Einstellung des Widerstandes bestimmt ist, wird die Kapazität auf eine solche Potentialdifferenz aufgeladen, daß die

Löschröhre leitend wird. Hierbei wird das Potential der Kathode 34 der Löschröhre fast auf das Potential der positiven Klemme 44 des Spannungsteilers 24 gehoben; da der Spannungsabfall in der Löschröhre nur die Größenordnung von 10 bis 20 Volt aufweist. Das Potential der mit der Kathode 34 der Löschröhre verbundenen Kathode 12 der Zündröhre 9 wird in entsprechender Weise erhöht. Andererseits ist die Steuerelektrode 13 der Zündröhre 9 mit der negativen Klemme 45 des Spannungsteilers 24 über die entgegengeschaltete Sperrkapazität 19 und den Zeitwiderstand 22 verbunden.

Der Spannungsabfall in dem Widerstand 22 ist jedoch nicht hoch genug, um die Sperrung der Zündröhre 9 zu verhindern, die dadurch erfolgt, daß die Kathodenspannung 12 auf das positive Potential des Spannungstei-

ao lers 24 gebracht wird. Nachdem die Zündröhre 9 nichtleitend geworden und der letzte Stromimpuls durch das ihr zugeordnete Hauptentladungsgefäß 5 eingeleitet ist, bleibt die Zündröhre mit Sicherheit nichtleitend und der Schweißstrom unterbrochen.

Die Anschlüsse an dem Spannungsteiler 24 werden so eingestellt, daß sehr wesentliche Änderungen in dem der Zündröhre 9 aufgedrückten Steuerpotential auftreten und ohne Rücksicht auf Veränderungen in dem Potential der Hauptstromquelle die Zündröhre stets zu einem genau bestimmten Zeitpunkt nichtleitend wird. Es ist bei entsprechender Einstellung der Anschlüsse am Spannungsteiler möglich, die Beziehung zwischen dem Aufladepotential für die Zeitkapazität und dem Potential des Spannungsteilers so zu wählen, daß das Kapazitätspotential dem Potential am Spannungsteiler in dem Steuerstromkreis der Löschröhre 30 in dem Gebiet entgegenwirkt, in dem die Änderung des Kapazitätspotentials für den Zeitschaltvorgang wesentlich ist. Die Zeitdauer des Schweißstromflusses kann auf diese Weise mit einem hohen Maß von Genauigkeit eingestellt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum Ein- und Ausschalten elektrischer Stromkreise, insbesondere für Anlagen zur Widerstandsschweißung, bei der die Zeit der Stromabgabe durch die Ladezeit einer Kapazität bestimmt wird und der Stromverbraucher über zwei parallel und entgegengesetzt geschaltete Entladungsstrecken gespeist wird, deren Zündelektroden je eine Zündröhre zugeordnet ist, die von einer Anlaß- und einer Lösch röhre gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaß- und die Löschröhre (29 bzw. 30) an einen Spannungsteiler (23, 24) derart angeschlossen sind, daß ein Sperrpotential der ersten Zündröhre (9) und der Anlaßröhre (29) aus· derselben Spannungsquelle (19) geliefert wird und daß die Löschröhre (30) durch das Gegenpotential einer über die Anlaßröhre (29) aufgeladenen und durch ihre Ladezeit die Zeit der Stromgabe bestimmenden Kapazität (46) leitend gemacht wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß mit der Zeitkapazität (46) ein einstellbarer Widerstand (47) und ein Gleichrichter (48), der zufällige, die erste Zündröhre (9) beeinflussende Entladungen verhindert, parallel geschaltet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (13) der zweiten Zündröhre (10) an ^s° einen von dem Spannungsabfall im Belastungstransformator (1) gespeisten Transformator (27) angeschlossen ist und eine ein Gegenpotential liefernde Kapazität (28) in den Kathodengitterkreis eingeschaltet ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrpotential für die erste Zündröhre (9) und die Anlaßröhre (29) durch eine über einen Gleichrichter (21) an einen Netztransformator (20) angeschlossene Kapazität (19) geliefert wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sperrpotential der Anlaßröhre (29) ein einem Sättigungstransformator (39) entnommenes Zündpotential spitzer Wellenform entgegenwirkt, wobei die Einstellung eines Widerstandes (40) den Phasenwinkel der Spannungsspitzen bestimmt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an eine Gleichspannungsquelle (25) angeschlossene Spannungsteiler (23, 24) über einen Widerstand (22) mit der Kathode (33) der Anlaßröhre (29) und durch eine Mittenanzapfung (51) mit den Kathoden der ersten Zündröhre (9) und der Löschröhre (30) verbunden ist und daß parallel zu dem Widerstand (22) der Kreis der Zeitkapazität (46) liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen