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Schaltanordnung für Widerstandsschweißmaschinen mit zwei gegenparallel
geschalteten, zündstiftgesteuerten Gasentladungsstrecken Es ist bereits eine Schaltung
für zwei gegensinnig parallel arbeitende, den, gleidien Verbraucher, z. B. eine
Widerstandsschweißmaschine, speisende, gesteuerte Entladungsgefäße, insbesondere
Ignitrone, bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Anordnung wirken, die beiden Entladungsgefäße
nur als ein Schütz, das je nach der Stellung eines Steuerschalters den Verbraucherstromkreis
öffnet bzw. schließt. Zur Ausübung dieser Wirkungsweise sind jedem der beiden Entladungsgefäße
zwei Gleichrichter zugeordnet, die je in Reihe geschaltet und voneinander durch
einen gemeinsamen Steuerschalter getrennt sind.
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Zur Verbesserung dieser Schaltung ist auch schon vorgeschlagen worden,
den einen Gleichrichter eines jeden Entladungsgefäße @s durch ein gittergesteuertes
Rohr zu ersetzen und die für dieses Rohr notwendigen Steuerspannungen einem besonderen,
über einen Phasenschieberkveis gespeisten Dreiwicklu:ngstransformator zu entnehmen.
Mit dieser Schaltung kann nicht nur ein :einfaches Ein- und Ausschalten des Wechselstromkreises
vorgenommen werden, sondern auch gleichzeitig noch der Zündzeitpunkt der Entladungsgefäße,
insbesondere Ignitrone, beliebig eingestellt werden. Es ergibt sich also im Vergleich
zu der bekannten Anordnung der Vorteil, daß neben der Arbeitsweise für das Schlitz
auch noch eine sehr feine Regelung der dem Verbraucher zugeführten :elektrischen
Energie in einfacher Weise vorgenommen wird.
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Bei dieser vorgeschlagenen Schaltanordnung besteht aber für die gittergesteuerten
Steuerrohre der Nachteil, d;aß ihre Gitter verhältnismäßig lange und auch recht
stark positiv infolge des steilen
Nulldurchganges der Steuerspannungskurve
bleiben. Dies ist aber für die Steuerrohre schädlich, da ihre Lebensdauer, insbesondere
dies der Kathoden, durch eine solche Arbeitsweise stark herabgesetzt wird.
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Es sind anah andere. Schaltungen bekanntgeworden, bei denen im Steuerkreis
der Ignitrone Hilfsgefäße verwendet werden. Aber diese Schaltungen haben entweder
mit der vorliegendem: Erfindung nichts zu tun oder weisen die bereits vorstehend
geschildertem Nachteile auf.
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Ferner, ist eine Schaltung mit gittergesteuertem Entladungsgefäß im
Zündstromkreis bekanntgeworden, bei welcher die Steuerspannungen je einer Sekundärwicklung
entnommen werden. Auch war es bekannt, im Sekundärkreis eines Wandlers. eine Parallelschaltung
aus einem Kondensator und einem Widerstand über ein: Ventil zu speisen. Weiterhin
ist eine Schaltung bekanntgeworden, die eine möglichst schnelle Unterb-rechun!g
des. Z:ündstilftstromeis zum Ziel hat. Diese Unterbrechung erfolgt ohnehin, wenn
man mit :einer Anodenzündung arbeitet, denn dann bricht die Spannung für den Zündstrom
zusammen und der Lichtbogen im Zündgefäß erlischt.
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Gegenstand der Erfindung sind aber nicht vorstehende Schaltungen und
auch nicht die schnelle Unterbrechung des Zündstiftstromes, sondern die möglichst
rasche Sperrung des Gitters im Hilfsgefäß. Diese Gittersperrung ist besonders notwendig,
wenn man mit Phasenschieberkreisen für die Steuerung des Zündeinsatzpunktes arbeitet.
Demnach besteht die Erfindung in der Kombination eines sicheren Mittels zur raschen
Gittersperrung mit Phasenschieberkreisen, die eine sinusförmige, gegenüber der Anodenspannung
verzögerte Steuerspannung abgeben. Da hochgesättigte Wandler schnell genug arbeiten,
ist die Erfassung des Anodenstroms ein sicheres Mittel zur Sperrung des Gitters,
über einen solchen Wandler. Außerdem ist ein fließender Anodenstrom im Hauptstromkreis,
also im Ignitron, das sicherste Kriterium dafür, daß die Zündstiftsteuerung abgeschaltet,
also: das Gitter des Hilfsgefäßes gesperrt werden kann.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe nun durch die Kombination des
neuen Merkmals a) und des an sich bekannten Merkmals b) gelöst: a) Im Anodenkreis
eines jeden Ignitrons ist die Primärwicklung eines hochgesättigten Wandlers angeordnet,
dessen Sekundärwicklung bei Stromfluß durch das Ignitron im Gitterkreis der Steuerröhre
eine die Röhre sperrende negative Sperrspannung erzeugt; b) im Gitterkreis der Steuerröhre
sind zusätzliche Phasenschieberkreise vorgesehen, die eine sinus.förmige, gegenüber
der Anodenspannung verzögerte Steuerspannung abgeben.
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Da die durch den Wandler in dem Gitterkreis erzeugte Spannung nur
während der ersten Hälfte der Zeit, in der das Gitter positiv ist, negativ ist und
demzufolge auch nur während dieser Zeit die angestrebte Sperrwirkung auszuüben vermag,
dagegen während der zweiten Hälfte positiv ist und alsdann zu dieser Zeit das schon
vorhandene positive Gitterpotential noch erhöht, ist gemäß einer weiteren Ausbildung
der Erfindung die Sekundärwicklung des Wandlers durch die an sich bekannte Reihenschaltung
eines Widerstandes und eines Gleichrichters zusätzlich belastet. Mit Hilfe dieser
Reihenschaltung wird die zweite, positive Halbwelle der vom Wandler in dem Gitterkreis
erzeugte Spannung unterdrückt.
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Um die Sperrwirkung des Gitters des Steuerrohres weiter zu verbessern,
d. h. über eine längere Zeit, also möglichst über die gesamte Zündzeit des Ignitrons
aufrechtzuerhalten, wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft die Anordnung
so getroffen, daß die sekundäre Spannung des Wandlers an einem Widerstand des Steuerrohres
liegt und parallel zu diesem Widerstand ein Kondensator geschaltet ist. Weitere
vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden beschrieben.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. i die Schaltanordnung nach der Erfindung und Fig.2 den zeitlichen
Verlauf der Spannungen bzw. Ströme, die zur Erzeugung der Sperrwirkung der Steuerrohre
wirksam sind.
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Von den drei Phasen U, V, W eines Drehstromnetzes werden
zur Speisung der Primärwicklung eines Schweißtransformators i z. B. die Phase UL'
benutzt. Zum Ein- und Ausschalten des Schweißstromkreises dienen die beiden Ignitronrohre
2 und 3, deren Zündung durch die gittergesteuerten Steuerrohre 5 und 6 bestimmt
wird. Zu diesem Zweck ist jedem Rohr 5 bzw. 6 eine Steuerspannung zur Beeinflussung
ihres Gitters zugeordnet, die je einer der Sekundärwicklungen des Dreiwicklungstransformators
7 entnommen wird. Die Primärwicklung des Transformators 7 liegt einerseits an der
Phase W, während sie andererseits an dem . Abgriff 8 eines Spannungsteilers 9 angeschlossen
ist. Der Spannungsteiler 9 stellt wiederum die Last eines Sperrtransformators io
dar, dessen Primärwicklung an den Phasen U und V des Drehstromnetzes liegt,
während die Sekundärwicklung über die Phasenpunkte beidseitig hinaus vorzugsweise
derart verlängert ist, daß durch Verändern des Abgriffes ä des Spannungsteilers
9 sich eine Phasenverschiebung von 9o° ± 45° gegenüber der Phasenspannung
UV ergibt.
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Im Anodenstromkreis der Rohre 2 bzw. 3 liegen die Primärwicklungen
der hochgesättigten Wandler 15 bzw. 2i. Die Sekundärwicklungen der Wandler erzeugen
über Gleichrichter 18 bzw. 24 in dem Gitterkreis der Rohre 5 bzw. 6 negative Sperrspannungen.
Parallel zur Sekundärwicklung eines jeden Wandlers liegt die Reihenschaltung eines
Widerstandes 16 bzw. 22 und eines Gleichrichters 17 bzw. 23. Die negative Sperrspannung
liegt im Gitterstromkreis parallel zu einem Widerstand i9 bzw. 25, zu dem eine Kapazität
2o bzw. 26 parallel geschaltet ist.
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Mit Hilfe des Steuerschalters 4 kann die Primärwicklung de$ Transformators
7 eingeschaltet oder
kurzgeschlossen und dadurch die Hauptentladungsgefäße
gesteuert werden.
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Die Wirkungsweise der Schaltanordnung ist folgende: Die zündstiftgesteuerten
Entladungsgefäße2 und 3 liegen unter Zwischenschaltung der Primärwicklung des Schweißtransformators
i an dem Netz U Tl, dessen Spannungskurve in Fig. 2 mit 27' bezeichnet ist.
Durch Einstellen des Abgriffes 8 am Spannungsteiler 9 kann z. B. die durch die Kurve
29 veranschaulichte Phasenverschiebung der Steuerspannung der Rohre 5 bzw. 6 erzielt
werden. In der Nähe des Nulldurchganges der Kurve 29 fließt beim Positivwerden der
Steuerspannung des Gitters ein Strom durch Rohr 5 bzw. 6 über aen Zündstift i i
bzw. 14. Die Entladungsgefäße 2 oder 3 zünden, und es fließt durch die Entladungsrohre
der Strom 28. Durch das Vorhandensein der Wandler 15 bzw. 21 wird beim Fließen des
Stromes durch die Entladungsgefäße eine Wechselspannung mit den Halbwellen 33 und
32 erzeugt. Die negative Halbwelle 33 wird durch den Gleichrichter 18 bzw. 24 in
den Gitterkreis der Rohre 5 bzw. 6 als negative Gittervorspannung eingespeist, während
die positive Halbwelle 32 durch den Gleichrichter 23 bzw. 17 unterdrückt wird. In
diesem Falle ergibt sich durch das Einspeisen der von den Wandlern 15 bzw. 21 stammenden
negativen Gittervorspannungen im Gitter der Rohre 5 bzw. 6 ein Spannungsverlauf,
der durch die Kurve 30 veranschaulicht ist.
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Wie aus der Kurve 3o hervorgeht, erreicht das Gitter, wenn auch nur
für eine verhältnismäßig kurze Zeit, doch noch einen beachtlichen positiven Wert.
Um dies zu verhindern und den durch die Kurve 31 angedeuteten Spannungsverlauf am
Gitter der Rohre 5 und 6 zu erzielen, sind die Kondensatoren 2o bzw. 26 vorgesehen,
die- den von den Wandlern herrührenden Gleichspannungen den durch die Kurve 34 angegebenen
Verlauf geben.
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Somit erhalten die Gitter der Rohre 5 bzw. 6 nur kurzzeitig zur Einleitung
des Zündvorganges für die Rohre 2 und 3 ein Null- bzw. positives Potential und verbleiben
für den übrigen Teil der einmal eingeleiteten Zündung negativ. Diese Schaltanordnung
bietet auch noch den Vorteil, daß in den Zündkreisen der zündstiftgesteuerten Entladungsgefäße
keine Gleichrichter erforderlich sind und daß nur solche wesentlich geringerer Leistung
in den Wandlerstromkreisen benötigt werden.