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Anordnung zur Zündung von zündstiftgesteuerten Entladungsgefäßen Zündstiftgesteuerte
Entladungsgefäße mit flüssiger Kathode in einanodiger Ausführung haben bisher hauptsächlich
für stoßweise erfolgende Belastung Verwendung gefunden, .insbesondere zur (Steuerung
großer, einphasiger Wechsel:stromverbraucher, vorzugsweise von Widerstandsschwe-ißmaschinen.
Bei besonderen Schweißaufgaben tritt nun die Anforderung auf, sinusförmige Ströme
mit Scheitelwerten von weit über 3ooo A fürZeitdanern bis maximal sechs Perioden
auszuschalten, wobei aber die Einschaltung mit sehr geringer Häufigkeit, etwa alle
3 bis io Sekunden einmal, erfolgt. Die für die Mehrzahl aller Schweißmaschlnensteuerungen
ausreichenden Zündstiftgefäße üblicher ;Ausführung mit wassergekühltem Mantel sind
für mittlere Gleichströme im Gefäß von etwa ioo bis i5o A bei zulässigen Scheitelströmen
zwischen maximal i 5oo und a5oo A ausgelegt. Wollte man .die für die oben skizzierten
Sonderaufgaben erforderlichen Ströme in der Größenordnung bis 7ooo A mit diesen
Gefäßen bewältigen, so wäre eine wesentlich größere Gefäßtype erforderlich, deren
mittlerer zulässiger (Belastungsstrom aber weit über,dem sich aus den obigen (Anforderungen
ergebenden mittleren Gleichstrom von etwa ioo A liegt.
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In der Technik der gittergesteuerten Entladungsgefäße ist es in diesem
Falle üblich, mehrere Anoden über .Stromteiler od. dgl. parallel zu betreiben. Derartige
Anordnungen können auch für zündsti.ftgesteuerte Gefäße übernommen wenden, jedoch
liegt eine (Schwierigkeit darin, daß man
infolge der Natur des Zündvorganges
die gleichzeitige Freigabe der über den Stromteiler parallel zu schaltenden Gefäße
nicht so sicherstellen kann, wie dies bei gittergesteuerten Gefäßen der Fall ist.
Um hier günstigere Bedingungen zu schaffen, gibt die {Erfindung einen neuen, besonders
vorteilhaften Weg an. Erfindungsgemäß sind für die Speisung des Zündstiftes über
eine gesteuerte Entladungsstrecke, vorzugsweise gittergesteuerte Dampfentladungsstrecke,
zwei Kreise vorgesehen, von denen der erste mit Rücksicht auf die sicherste Bildung
des Kathodenfleckes, der zweite mit Rücksicht auf Aufrechterhaltung eines Hilfslichtbogens
über eine Zeit von mindestens o,i Millisekundenbemessen ist.
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Bevor der Erfindungsgedanke erläutert wird, sei nochmals auf,die bekannte
Schaltung zur Speisung des Zündstiftes eines zünd'stiftgesteuerten Entladungsgefäßes
über eine gittergesteuerte Dampfentladungsstrecke ? hingewiesen (vgl. Fig. i der
Zeichnung). Die Energie wird dem Kondensator 3 über einen Widerstand q. von etwa
5 bis io Ohm entnommen.
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Die .Rufladung des Kondensators erfolgt über einen Transformator 5
und ein gleichrichtendes Element 6: Dabei ist es erforderlich, daß über den Zündwiderstand
d. ein Anfangsstromstoß solcher Größe zustande kommen kann, daß der Kathodenfleck
mit der erforderlichen Sicherheit gebildet wird. Anschließend fließt dann der Rest
der Kondensatorladung über den sich zwischen Zündstifthalterung und Kathodenfleck
ausbildenden Lichtbogen. Bei der Verwendung von Stromteilern im Hauptstromkreis
solcher Gefäße ergibt sich bei dieser Schaltung nun die Schwierigkeit, daß der Kathodenfleck
durch die Restladung des Kondensators nur sehr kurze Zeit, etwa Bruchteile eines
Winkelgrades der Periodenlänge bei technischer Frequenz, aufrechterhalten wird.
Es ist nun nicht angängig, den Kondensator zur Verlängerung der Brenndauer einfach
zu vergrößern, weil damit das Zündgefäß außerordentlich stark belastet wird. Andererseits
darf der Zündwiderstand nicht vergrößert werden, weil damit die Zündsicherheit unter
gleichen Bedingungen erheblich abnimmt.
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Diesen beiden,Schwierigkeiten geht eine den Erfindungsgedanken benutzende
Schaltung gemäß Fig. 2 aus dem Wege. Es sind zwei .Stromkreise vorgesehen, denen
Zündstift und Zündgefäß gemeinsam sind; von diesen ist der erste genau so wie oben
-bemessen und bewirkt die Bildung des Kathodenfleckes unter gleichen Bedingungen
mit gleicher Sicherheit; die Elemente des zweiten Kreises sind für größere Leistung
und größere Zeitkonstante ausgelegt und tragen zur ;Belastung des Zündstiftes, die
hauptsächlich durch Dauer und Größe= der im ersten Augenblick an ihm liegenden Spannung
gegeben ist, nichts Wesentliches bei. Beide Kondensatoren 3' und 3" können dabei
von demselben Transformator 5, lediglich .durch die Ladegleichrichter 6' und 6"
getrennt, aufgeladen werden. Der Entladevorgang für den ersten Kreis verläuft jedoch
dabei sehr schnell, während der zweite Kreis einen Hilfslichtbogen zwischen Zündstifthalterung
und Kathode von maindestens 2 % der Periodendauer, bezogen auf die Wechselstromfrequenz
des Anodenkreises der Hauptentlädungsstrecke i, aufrechterhält-In In Weiterbildung
der Erfindung kann in dem zweiten Kreis zur ;Strombegrenzung an .Stelle eines O
,mschen Widerstandes eine Drossel Verwendung finden, die so ausgelegt wird, daß
sie zusammen mit dem Kondensator einen Kreis mit einer Eigenfrequenz bildet, die
etwa das 3o- bis q.ofache der Netzfrequenz beträgt. Dadurch bildet sich im zweiten
Kreis ein Entladestrom von sinusähnlicher Formaus, der den Kondensator des zweiten
Kreises umlädt. Die Neuauflädung dieses Kondensators erfordert .dann zwar mehr Energie,
jedoch wird während des ersten Teiles des Neuaufladevorgänges von dem Kondensator
über den Gleichrichter in den ladenden Transformator Energie abgegeben, :die für
den gleichzeitigen Ladevorgang im Zündkreis des Gegengefäßes (Antiparallelschaltung)
zur Verfügung steht. Der Leistungsbedarf aus :dem Netz wird also bei dieser Lösung
heruntergesetzt. Diese Schaltung kann außerdem dadurch noch verbessert werden, daß
man zur strombegrenzenden Drossel einen Widerstand parallel schaltet. Dieser läßt
im .ersten Öffnungsaugenblick des Zünndgefäße-s von der Ladung des zweiten Kondensators
so viel sofort abfließen, daß der mit dem zweiten Kreis aufrechterhaltene Hilfslichtbogen
an den aus dem ersten Kreis gespeisten eigentlichen Zündvorgang sofort einwandfrei
anschließt. Eine Weiterbildung dieser Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Für ,de
Kreis, der die Hilfsentladung zwischen Zündstifthalterung und Kathode auf einige
Zeit aufrechterhalten soll, ist die hohe Ladespannung, die der Kondensator des eigentlichen
Zündkreises benötigt; nicht unbedingt erforderlich. Zur günstigeren Auslegung ist
,daher bei der hier dargestellten Anordnung für den zweiten Kondensator die Aufladung
.aus einer Anzapfung des Ladetransformators mit geringerer Spannung vorgenommen.
Die in der Anordnung gemäß Fig.2 vorliegende Parallelschaltung der Kondensatoren
über die Entlädewiderstände muß nun vermieden werden, damit nicht in der Zeit zwischen
dem Endpunkt des Ladevorganges und dem Beginn der Entladung über das Zündgefäß die
Spannungen beider Kondensatoren sich aneinander angleichen. Zur Ab-
riegelung
des höher aufgeladenen eigentlichen Zündkondensators-3" wird indem Eutladekreis
des auf niedrigere Spannung aufgeladenen Kondensators 3" ein Einweggleichrichter
7 eingebaut. Der Widerstand dieses Elementes in der Flußrichtung kann noch besonders
vorteilhaft gleichzeitig als Entladewiderstand oder Teil ,desselben ausgenutzt werden.
Mit diesen einfachen Mitteln gelingt es, ohne wesentliche Vergrößerung der Belastung
der Gefäßelemente anschließend an die Zündung einen Hilfslichtbogen so lange aufrechtzuerhalten,
daß die Ungleichmäßigkeiten der einzelnen, im Hauptstromkreis parallel zu betreibenden
Gefäße ausgeglichen werden. Damit kann auch für Anlagen größerer Leistung und geringer
prozentualer Einschaltdauer
ein Aufbau paus Gefäßen für nur mittlere
Leistung ohne (Schwierigkeiten vorgenommen werden.