DE742763C - Anordnung zur Steuerung von Entladungsgefaessen mit fluessiger Kathode mittels eines staendig in die Kathode tauchenden Zuendstiftes aus Widerstandswerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Stromrichtern, in denen Entladungsgefäße mit flüssiger Kathode und ständig in die Kathodenflüssigbeit eintauchenden Zündstiften aus Widerstandsmaterial Verwendung finden. An diese Steuereinrichtungen wird, besonders wenn es sich um Anlagen zur Widerstandsschweißung handelt, die Forderung gestellt, daß sie rauhen Betrieb aushalten und keine Überwachung oder Ersetzung einzelner Teile erfordern. Außerdem sollen diese Anordnungen Steuersp'annungen vorgegebaner Wellenform erzeugen, 'insbesondere ist eine Spannungskurve mit steiler Wellenfront erwünscht. Zur Erzeugung derartiger Steuierspannungen mit spitzer Kurvenform ist es bekannt, Sättigungsumspanner mit Eisenkern zu verwenden.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an den Steuerkreisen für die "genannten Entladungsgefäße. Gemäß der Erfindung besteht die dem Zündstift aufgedrückte Steuerspannung aus einer einem aufgeladenen Kondensator entnommenen Gleichspannung, deren positiver Pol dem Zündstift zugewandt ist und einer dieser Gleichspannung überlagerten, vom einem Sättigungsumspanner mit Eisenkern gelieferten Wechselspannung spitzer Kurvenform.

Der Steuerkreis enthält also einen Kondensator, der aus 'einer Gleichstromquelle aufgeladen wird und seinen positiven Pol dem Zündstift zukehrt. Weiterhin ist ein Sättigungsumspanner mit Eisenkern vorgesehen, der die Entladung zwischen Zündstift und Kathode zum Einsetzen bringt und damit die Hauptentladung in der Röhre zündet. Der Sättigungsumspanner besitzt eine Wicklung zur Erzeugung von Spannungen spitzer Wellenform, und diese Wicklung liegt in Reihe

zu dem Kondensator und dem Zündstift. Die positiven Spannungsspitzen ergeben mit der am Kondensator auftretenden Spannung zusammen ©ine ausreichende Zündspannung für das Entladungsgefäß,, so daß dieses während der positiven Halbwellen zu vorgegebenen Zeitpunkten leitend wird und auch die Zahl der positiven Halbwellen, in denen die Entladung andauern soll, bestimmt ist. Außerdem ίο ist irgendein Phasenschieber vorgesehen, der die Steuerspannung gegen die Anodenspar.» nung verschieben kann.

Zum besseren Verständnis der Erfindung

seien die Zeichnungen betrachtet. In Abb. ι ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar bezüglich eines Doppelweggleichrichters, dargestellt. Die Abb. 2 gibt einige Diagramme wieder, und die Abb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Sclrweißmaschinensteuerung.

Es sei zunächst Abb. 1 betrachtet. Hier ist ein Wechselstromnetz 1 dargestellt, welches über den Transformator 3 und die Entladungsröhren 4 und 5 das Gleichstromnetz 2 speist. Die Röhren 4 und 5 haben eine Anode 6, eiine flüssige Kathode 7 und als Steuerorgan einen ständig in die Kathode tauchenden Zündstift 8 aus Widersitandswerkstoff.

Die Steuerung jeder der Röhren 4 und 5 erfolgt über die Steuerkreise 9 und 1 o, von denen je einer jeder Röhre 4 und 5 zugeordnet ist. Die Steuerkreise 9 und 10 sind vollkommen identisch aufgebaut, und es ist daher nur notwendig, den Steuerkreis 9 zu besprechen, der der Röhre 4 zugeordnet ist. Der Steuerkreis besteht aus dem Kondensator 11, der von einer Gleichstromquelle, z. B. der Gleichrichteranordnung 12, aufgeladen wird. Die Aufladung erfolgt derart, daß die obere Belegung positiv und die untere negativ ist, wie das in der Abb. 1 dargestellt ist. Die Gleichrichteranordnung 12 besteht aus dem Transformator 14, der z.B. aus der Wechselstromquelle ι gespeist wird, und einem Paar von Gleichrichterelementen, wie z. B. den Röhren ι s und 16. Weiterhin ist im Steuerkreis 9 der Sättigungsumspanner 17 angeordnet. Er besteht aus dem Eisenkern 18 mit einem magnetischen Nebenschluß 19 und einem stark sättigbaren Joch 20, dessen Sättigung z. B. durch Querschnittsverminderung erzielt werden kann. Die Primärwicklung 21 ist auf dem unteren Joch des Sättigungsumspanners aufgebracht und die Sekundärwicklung auf dem sättigbaren Joch 20 angeordnet. In ihr entsteht eine Folge von Wechselspannungen spitzer Wellenform. Die Sekundärwicklung 22 liegt in Reihe zum Kondensator 11 und Zündstift Sj und die in der Wicklung 22 erzeugte Spannung bewirkt zusammen mit der Kondansatorspannung die Zündung der Röhre 4.

Zur Phasenschiebung der Spannung spitzer Wellenform dient die Phasenschiebereinrichtung 23, die z.B. aus dem Drehregler25 und dem Anpassungstransformator 24 besteht. Der Drehregler 25 wird vorzugsweise aus dem Wechselstromnetz 1 ■ gespeist, und die Sekundärwicklung des Transformators 24 versorgt die Primärwicklung 21 des Umspanners 17.

Zur Erklärung der Wirkungsweise sei zunächst der Augenblick betrachtet, in dem vom Wechselstromnetz 1 Energie in das Gleichstromnetz 2 geschickt wird. Hierbei arbeiten die Röhren 4 und 5 abwechselnd, und der Maximalwert der mittleren Gleichspannung wird dann erhalten, wenn die Röhren 4 und 5 über die ganze positive Halb welle leitend sind. Durch Verlegung des Zündzeitpunktes läßt sich die mittlere Gleichspannung in ihrem Wert verkleinern. DieKondensatoren 11 werden aus den Transformatoren 14 und den Gleichrichtern 15 und 16 in der dargestellten Weise aufgeladen. Die an den Kondensatoren 11 auftretende Spannung reicht nicht zum Durchschlag zwischen dem Zündstift 8 und der Kathode 7 der Röhren 4 und 5 aus. In den Sekundärwicklungen 22 der Umspanner 17 treten Spannungen spitzer Kurvenform auf, die sich den Spannungen an den Kondensatoren 11 überlagern. Während der negativcn Halbwellen wird durch die Umkehrung der Polarität die Spannung am Zündstift 8 unter den Wert der Kondensatorspannuing 11 gebracht, so daß während dieser Zeiten auf keinen Fall eine Zündung erfolgen kann. Dagegen überschreitet in den positiven Halbwellen die an dem Zündstift 8 anliegende Spannung das Zündpotential, so daß die Entladung in den Röhren 4 oder 5 einsetzen kann. Dieser Zündzeitpunkt kann durch den Phasen- too schieber 23 eingestellt werden. Nach der Zündung der Hilfsentladumg zwischen 7 und 8 setzt sofort die Hauptentladung zwischen 7 und 6 mi den Röhren 4 oder 5 ein.

In Abb. 2 sind diese Verhältnisse näher dargestellt. Die Kurve A stellt die Wechselspannung des Netzes 1 dar, die also an den Röhren, z. B. Röhre 4, als Anodenspannung zur Wirkung kommt. Die Linie B stellt die kritische Zündspannung für den Zündstift 8 dar. Die Kurve C gibt die Kondensatorspannung 11 an, während die Spannungsspitzen D durch die Sekundärwicklung 22 der Umspanner 17 erzeugt werden. Die Kurve E zeigt die resultierende Gleichspannung an, die in das

•leichstromnetz 2 abgegeben wird, wenn dieses induktiv belastet ist.

Die Lage der Spannungsspitzen D kann mit Hilfe der Phasenschiebereinrichtung 23 verschoben werden, so daß auf diese Weise die mittlere Gleichspannung geregelt werden kann. In Abb. 3 ist die Anwendung der Erfindung

auf eine Schweißmaschinensteuerung dargestellt. Die Schaltung ist ähnlich wie die der Abb. ι aufgebaut, und die entsprechenden Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Röhren 4 und 5 sind mit einem Transformator 27 belastet, dessen Sekundärwicld!ung29 den Schweißkreis 26enthält. Zum Einschalten des Schweißkreises 26 muß der Schalter 30 betätigt werden, so daß der Zündstift 8 der Röhre 4 erregt wird. Der Schalter 30 besteht aus dem beweglichen Kontakt 31 und den festen Kontakten 32 und 33. Wenn der Kontakt 31 mit dem festen Kontakt 32 ■verbunden ist, wird der Kondensator 11 in der dargestellten Weise aufgeladen. Wird der bewegliche Kontakt 31 auf den Kontakt 33 gelegt, so· ist die Sekundärwicklung 22 des Umspanners 17 in Reihe zum Kondensator 11 geschaltet, so daß die Hilfsentladung zwi* sehen 8 und 7 einsetzen kann und damit die Röhre 4 zündet. Der Widerstand 34 ist dem Zündstift 8 vorgeschaltet, um die Entladung des Kondensators 11 zu begrenzen und damit die Zeitdauer zu bestimmen, während welcher die Röhre 4 stromführend ist/

Um den Verbraucher, in diesem Falle den Schweißtransf ormator 27, mit Wechselstrom zu speisen, wird die Röhre 5 in Abhängigkeit von der Stromführung in der Röhre 4 gezündet. Hierzu dient der Transformator 3 6 mit der Primärwicklung 37 und Sekundärwicklung 38, der den Zündstift 8 der Röhre 5 in Abhängigkeit von dem Stromfluß· durch die Röhre 4 erregt. Die Primärwicklung 37 ist parallel zur Primärwicklung 28 des Transformators 27 geschaltet, dazwischen liegt der Schalter 39. Falls erforderlich, kann ein Gleichrichterelement 40 dem Steuerorgan 8 \der Röhre 5 vorgeschaltet sein, soi daß· dieses nur mit Gleichstromimpulsen gespeist wird.'

Die Wirkung der Schaltung nach Abb. 3 ist • im wesentlichen die gleiche wie die der Schaltung nach Abb. 1. Wenn der Schalter 39 geöffnet ist, wird der Sehweißtransformator 27 nur von der Röhre 4 gespieist. Es kommen also jeweils nur die Halbwellen einer Polarität zur Wirkung. Wenn der Schalter 3 9 geschlossen ist, wird die Röhre 5 ebenfalls mit eingeschaltet, so- daß der Transformator 27 von So den Halbwellen beider Polarität erregt wird. Es sei zunächst der Steuerkreis der Röhre 4 betrachtet, wenn der bewegliche Kontakt 3 r des Schalters 30 mit dem Kontakt 32 in Verbindung ist; dann wird der Kondensator 11 aufgeladen. Wenn jetzt der bewegliche Kontakt 31 mit 33 in Eingriff gebracht wird, dann kämmt die Spannung spitzer Wellenform der Wicklung 22 mit der Kondensatorspannung 11 zusammen auf das Steuerorgan 8 der Röhre 4 und zündat diese Röhre. Während dieser Zeit wird also der Lastkreis 26 gespeist. Bei geöffnetem Schalter 39 ist die Röhre 5 vollkommen ausgeschaltet. Wenn der Schalter 39 geschlossen ist, so folgt die Röhre 5 der Stromfuhrung der Röhre 4, so daß der Schweißtransformator 27 während einer vollen Periode gespeist wird. Mit dem Widerstand 34 wird die Zeitkonstante des Kondensatorentladekreises eingestellt. Hierdurch kann die Dauer des StromfLusses durch die Röhre 4 über ein 7» oder mehrere Perioden erstreckt werden. Es läßt sich also bei geschlossenem Schalter 39 ein Nahtschweißbetrieb über eine ο der mehrere volle Perioden durchführen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung von Entladungsgefäßen mit flüssiger Kathode mittels eines ständig in die Kathode tauchenden Zündstiftes aus Widerstandswerkstoff, insbesondere in Anlagen zur Widerstandsschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zündstift aufgedrückte Steuerspannung aus einer einem aufgeladenen Kondensator entnommenen Gleichspannung, deren positiver Pol dem Zündstift zugewandt ist, und einer dieser Gleichspannung überlagerten, von einem Sättigungsumspanner mit Eisenkern gelieferten Wechselspannung spitzer Kurvenform besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sättigungsumspanner primärseitig über einen Phasenschieber gespeist ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 für eine Schweißanlage, bei der die Schweißmaschine mit Halbwellen beider Polarität über zwei Röhren mit flüssiger Kathode und ständig in die Kathode tauchenden Widerstandszündstift gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur einer Röhre eine Steuerschaltung nach Anspruch ι oder 2 zugeordnet ist, die Zündung der anderen Röhre dagegen zwangsläufig in Abhängigkeit von der Zündung der ersten Röhre erfolgt.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

französische Patentschriften .. Nr. 724 144,

748508, 761364, 812272, 778292; französische Zusatzpatentschrift Nr. 42 253 zur Patentschrift 724 144.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen