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Anordnung zur Regelung der Stärke eines intermittierenden Stromes
Die Regelung der Stärke eines intermittierenden Stromes bietet insbesondere dann.
Schwierigkeiten, wenn die Stromflußperioden kurz gegenüber den Unterbrechungsperioden
sind. Ein Beispiel hierfür ist die Nahtschweißung von Aluminium. Häufig wird hierfür
ein intermittierender Strom mit zwei Schweißstromperioden und vier Unterbrechungsperioden
benutzt. Hierbei handelt es sich natürlich um die synchrone Schweißung, bei welcher
die Periode des speisenden Netzes (gewöhnlich 5o Hz) als Zeiteinheit genommen wird.
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Bei bekannten Regelanordnungen wird eine den Effektivwert des zu regelnden
Stromes darstellende Spannung durch Aufladung eines Kondensators über einen Stromwandler
und einen Gleichrichter gebildet. Diese Spannung wird gegen eine Bezugsspannung
geschaltet, und der Spannungsunterschied wirkt über einen Verstärker auf den Öffnungswinkel
von Ventilen, welche einen in den Stromkreis mit dem zu regelnden Strom eingeschalteten
elektronischen Schalter bilden. Bei derartigen, Vorrichtungen darf die Bezugsspannung
nur zusammen mit der Spannung des zu regelnden Stromes auftreten, da sonst der Öffnungswinkel
in der ersten Periode den größten Wert haben würde. Es ist klar, daß, wenn der zu
regelnde Strom nur zwei Perioden dauert, die Regelung keine Zeit hat, einzugreifen,
und wenn auf diese Arbeitszeit eine verhältnismäßig lange Unterbrechungszeit folgt,
tritt dasselbe bei den beiden folgenden Arbeitsperioden auf. Anders ausgedrückt,
die Regelung arbeitet nicht oder fast nicht.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Stärke eines
intermittierenden Stromes mit gegenüber den Unterbrechungszeiten verhältnismäßig
kurzen
Arbeitszeiten. Sie gestattet, den. Effektivwert des zu regelnden Stromes trotz der
Schwankungen der Netzspannung und der Impedanz des Stromkreises, in welchem der
zu regelnde Strom fließt, konstant zu halten.
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Erfindungsgemäß ist eine Anordnung zur Regelung der Stärke eines intermittierenden
Stromes, insbesondefe bei kurzzeitigen Schweißstromimpulsen, mit einem in den. Stromkreis
des zu regelnden Stromes eingeschalteten elektronischen Schalter, dessen rhythmisch
geschlossener und geöffneter Erregerkreis gittergesteuerte Entladungsstrecken mit
Glühkathoden. enthält, die abhängig von der Differenz zwischen einer den Effektivwert
des zu regelnden Stromes abbildenden Gleichspannung und einer Bezugsgleichspannung
gesteuert werden, wobei die den zu regelnden Strom abbildende Gleichspannung die
Spannung an den Klemmen eines Kondensators ist, welcher in den Stromflußperioden
über einen Gleichrichter durch eine dem zu regelnden Stromverhältnis gleiche Spannung
aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, da;B der Kondensator mit einem anderen
von einem Widerstand überbrückten Kondensator über ein Ventil mit Steuergitter parallel
geschaltet wird. ,welches nur leitend ist, wenn der zu regelnde Strom fließt, so
daß der erstgenannte Kondensator in den Stromunterbrechungsper ioden seine Ladung
beibehält und jeweils beim Einsetzen der Stromimpulse seinen Ladezustand unmittelbar
der Stärke des wiederkehrenden Stromes anpaßt.
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Eine Vorrichtung kann gemäß der Erfindung außerdem noch folgende Kennzeichen
-aufweisen: i. Die beiden genannten Kondensatoren werden über zwei Gleichrichter
geladen, welche von ein und derselben Sekundärwicklung eines Transformators gespeist
werden, dessen Primärwicklung in den Stromkreis des zu regelnden Stromes eingeschaltet
ist.
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2. Während der Arbeitspausen der Anlage ist die ein Abbild des zu
regelnden Stromes darstellende Spannung mit der Bezugsspannung parallel geschaltet,
so daß im Einschaltaugenblick die Steuerspannung der gittergesteuerten Entladungsstrecken
Null ist.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert,
deren. einzige Abbildung als Beispiel eine Schaltungsanordnung zur Regelung des
Stromes einer Widerstandsschweißanlage zeigt.
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Die Primärwicklung eines Tranformators i einer Widerstandsschweißanlage
ist mit den Sammelschienen 2 und 3 eines Einphasenwechselstromnetzes über einen
aus zwei gegenparallel geschalteten zündelektrodengesteuerten Gasentladungsröhren
4 und 5 gebildeten elektronischen Schalter verbunden.
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Die Zündelektroden 6 und 7 dieser Gasentladungsröhren werden über
einen Stromkreis erregt, welcher mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet ist und eine
beliebige Bauart haben kann. Dieser Stromkreis 8 wird seinerseits durch einen Transformator
g gespeist, dessen Primärwicklung über eine bekannte Vorrichtung erregt wird, welche
aus einem Gleichrichter mit zwei durch einen Transformator 12 gespeisten Gasentladungsröhren
mit Glühkathoden io und I I besteht. Den Gittern der Entladungsröhren io und ii
wird eine zwischen den Punkten 13 und 14 erscheinende veränderliche Gleichspannung
zugeführt, welche einer gegenüber der Anodenspannung der Entladungsröhren um 9o°
nacheilenden Wechselspannung überlagert ist. Die phasenverschobene Wechselspannung
wird von einer Brücke mit einem Kondensator 15 und einem Widerstand 16 geliefert,
welche von einem Transformator 17 gespeist werden. Die phasenverschobene Spannung
wird durch die Widerstände 18 und i9 geteilt. Durch die veränderliche Gleichspannung
zwischen den Punkten 13 und 14 wird die Brenndauer der Entladungsröhren io und ii
gesteuert. Man erhält über den Transformator g und den Stromkreis 8 Zündimpulse
für die Entladungsröhren 4 und 5, so daß schließlich der Schweißstrom durch Veränderung
der Gleichspannung an den Punkten 13 und 14 geregelt wird.
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Der Stromkreis des Transformators g wird durch einen elektronischen
Stromkreis geöffnet oder geschlossen, welcher beliebig ausgebildet sein kann und
dessen Wirkung der des der Einfachheit halber dargestellten Kontaktes 2o entspricht.
Der Kontakt 2o wird durch einen synchronen Verzögerungskreis 21 gesteuert, welcher
durch die Schließung eines Kontaktes 22 eines Relais in Betrieb gesetzt wird, dessen
Spule 23 über den Fußkontakt 24 gespeist wird. Durch Schließendes Fußkontaktes wird
das Relais 23 erregt, schließt seinen Kontakt 22, und der Verzögerungskreis 21 schließt
und öffnet nacheinander den Kontakt 2o in dem eingestellten Rhythmus, wodurch der
intermittierende Schweißstrom hergestellt wird.
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Der Primärstromkreis des Transformators i der Schweißanlage enthält
die Primärwicklung 25 eines Transformators mit zwei Sekundärwicklungen 26 und 27.
Die in der Sekundärwicklung 26 von dem Strom induzierte Spannung lädt einen Kondensator
28 über einen Gleichrichter 2g. Die gleiche Spannung lädt über einen Gleichrichter
3o einen durch einen Widerstand 31 überbrückten Kondensator 32.
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Der Kondensator 28 wird mit dem Kondensator 32 über ein Ventil 33
mit Steuergitter, vorzugsweise eine Triode, parallel geschaltet. Das Gitter des
Ventils 33 erhält- durch eine Gleichspannungsquelle 34 eine Vorspannung, welche
die Röhre normalerweise nichtleitend macht. Wenn der Schweißstrom fließt, erzeugt
die in der Sekundärwicklung 27 induzierte und durch einen Gleichrichter 36 gleichgerichtete
Spannung an den Klemmen des Widerstands 35 eine Spannung, welche das Gitter des
Ventils 33 positiv macht, welches so während eines Teils der Halbwelle leitend wird.
Die Spannungen der Wicklungen 26 und 27 sind in Phase, so daß die Gleichrichter.2g
und 30 einerseits sowie 36 andererseits gleichzeitig arbeiten.
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Der Kondensator 28 wird somit periodisch zu dem Kondensator 32 parallel
geschaltet. Die Spannung an seinen Klemmen stellt sich in jeder Periode
auf
die des Kondensators 32 ein, welcher sich nach Aufhören des Schweißstromes schnell
über den Widerstand 31 entlädt, während der Kondensator 28 geladen bleibt. Während
des Arbeitens ist nämlich der Kontakt 37 offen. Die den Schweißstrom darstellende
Spannung an den Klemmen des Kondensators 28 wird gegen eine Bezugsspannung geschaltet,
welche mittels eines Spannungsteilers. 38 einstellbar ist und von einer Gleichstromquelle
39 geliefert wird. Die resultierende Spannung wird zwischen das Gitter und die Kathode
einer Verstärkerröhre 4o geschattet, deren Arbeitsbereich so eingestellt ist, daß
ihr Gitter stets negativ ist. Der Kondensator 28 ist somit nur mit einem unendlich
großen Widerstand verbunden und kann sich nicht entladen.
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Der Anodenstromkreis des Ventils 40 wird durch eine Gleichspannungsquelle
43 über einen Widerstand 41 gespeist, an dessen Klemmen die verstärkten Schwankungen
der Eingangsspannung abgegriffen werden, welche der Unterschied zwischen dem Abbild
des Schweißstromes und der Bezugsspannung ist. Der Wert der Spannung an den Klemmen
des Widerstands 41 wird durch einen Spannungsteiler 42 eingestellt und an den Gitterkreis
der Ventile io und i i an den Punkten 13 und 14 angelegt.
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Während der Arbeitspause schaltet der Kontakt 37 des Relais 23 den
Kondensator 28 und den Spannungsteiler 38 parallel. Anders ausgedrückt, beim Einschalten
der Anlage ist die Spannung am Eingang des Verstärkers Null, und dieser Wert bestimmt
die Größe des Einschaltstromes. Dieser Wert ist niedrig und geht anschließend in
den Betriebswert über, was für den Schweißbeginn günstig ist.