FI74225B - Anordning foer ljusbaogsvetsning. - Google Patents

Description

74225

LAITE VALOKAARIHITSAUKSESSA - ANORDNING FÖR LJUSBAGSVETSNING

Keksinnön kohteena on laite valokaarihitsausta varten, jossa vaihtovirtaverkkoon on liitetty hitsaustasasuunnin sykkivän tasajännit-teen luovuttamista varten, joka jännite periodisesti verkkotaajuuden tai sen kerrannaisten tahdissa jokaisen jakson yhden osan aikana on nolla, rautasydämellä varustettu hitsauskuristin, jonka käämi on kytketty hitsaustasasuuntimen toisen liittimen ja hitsa-uselektrodista ja työkappaleesta muodostuneen ja toiseen hitsaus-tasasuuntimen liittimeen liitetyn hitsauskohdan väliin ja molempiin liittimiin yhdistetty tyyntövirtapiiri, joka käsittää tyy n-tökuristimen ja kondensaattorin.

Tasasuuntimen tasasuunnatussa jännitteessä, joka on liitetty yksivaiheiseen vaihtovirtaverkkoon, on jaksottaisesti esiintyviä nollakohtia. Hitsaustasasuuntimien yhteydessä, jotka on varustettu tyristoreilla ja liitetty monivaiheiseen vaihtovirtaverkkoon, esiintyy samoin jaksottaisesti palaavia jännitteettömiä väliaiko-ja, kun tyristorien sytytys tapahtuu niin myöhään, että luovutettu tasajännite muodostuu ainoastaan yksittäisistä tauoin erotetuista pulsseista.

Kun jännite on nolla tai hyvin alhainen, hitsausvalokaari sammuu, koska se pysyäkseen vaatii olennaisesti katodi- tai anodimateri-aalista ja valokaaren pituudesta riippuvan vähimmäisjännitteen. Uudelleensytytys voi tapahtua vasta sitten, kun jännite jälleen on saavuttanut tämän raja-arvon. Tietyt hitsauselektrodityypit, esimerkiksi päällystetyt elektrodit, sisältävät valokaarta stabiloivia lisiä, jotka työkappaleeri ja elektrodien välillä olevien virrattomien väliaikojen aikana ylläpitävät ionisoitua ilmapiiriä, joka helpottaa olennaisesti valokaaren syttymistä uudelleen.

laljaat lankaelektrodit, joita käytetään suojakaaduhitsauksen yhteydessä, eivät tavallisesti ole varustetut tällaisilla lisillä. Sen vuoksi täytyy ryhtyä muihin toimenpiteisiin, jotta tehtäisiin ma hei oi 1 isoksi häiriötön hitsauksen kulku tällä navoin sykkivällä tasavirralla.

2 7 4 2 2 5

On jo tunnettua (GB 1 28^ 636) varustaa hitsaustasasuunnin virtapiireillä sykkivän tasajännitteen tyyntöä varten.

Edellä olevassa keksinnössä on tehtäväksi asetettu laitteen luominen, jossa kytkinelementtien kustannukset ovat vähäiset, ja keksinnölle on tunnusomaista se, että tyyntökuristimen käämi on muodostettu hitsauskuristimen rautasydämeen järjestetystä lisäkäämistä, joka on yhdistetty hitsauskuristinkäämiin siten, että käämit on kytketty sarjaan, että kondensaattori on kytketty lisäkäämin toisen liittimen ja hitsaustasasuuntimen toisen liittimen väliin ja että vaihtovirtaverkon syöttämä varaustasasuunnin on liitetty lisäkäämin toiseen tai lisäliittimeen, jolloin lisäkäämin ja hitsaustasasuuntimen käämin käämikierrosten suhde, näiden käämien välinen magneettinen kytkentä ja kondensaattorin kapasitanssi on valittu siten, että hitsauksen aikana hitsausvirran absoluuttinen arvo ei alita tiettyä arvoa.

Varausvirtapiirin liittäminen vaihtovirtaverkkoon voi tapahtua välittömästi tai hitsaustasasuuntimen osan tai sen kokonaisuudessaan väliin kytkemisellä.

Jos hitsaustasasuuntimen sykkivä jännite on riittävän suuri, hit-sausvirta virtaa hitsaustasasuuntimen ja hitsauskuristimen kautta hitsauskohtaan, samalla kun varaustasasuuntimen läpi virtaa kondensaattorin varausvirta. Jos jännite laskee, pyrkii hitsausku-ristinkäämistä ja lisäkäämistä muodostuvan sarjakuristimen sähkö-motorinen voima ylläpitämään virtaa hitsauskuristin käämissä, mitä autetaan kondensaattorin purkautumisella. Kondensaattorin purkaus-virtaan vaikutetaan tällöin hitsauskurintinkäämin ja lisäkäämin välisellä käämityslukusuhteella ja molempien käämien välisellä mag-nettisella kytkennällä.

Keksinnön mukainen järjestely hitsauskuristinkäämistä ja lisäkäämistä yhdellä yhteisellä rautasydämellä on hitsausvirran vaikuttamista varten tällöin hyvin edullinen.

i: 3 74225

Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että varaustasasuunnin on liitetty vaihtovirtaverkkoon hitsa-ustasasuuntimen molempien liittimien kautta, jolloin varaustasa-suuntimen ja lisäkäämin kanssa yhdensuuntaisesti kytketty tasa-suunnin on järjestetty päästämään läpi ainakin osan vaihtovirta-verkosta hitsauskohtaan tulevasta virrasta. Oma suora liitäntä vaihtovirtaverkkoon ei ole tarpeellinen, mikä yksinkertaistaa kytkentää varsinkin monivaiheverkkoon liitettyjä hitsaustasasuun-timia varten.

Keksinnön eräälle toiselle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että lisäkäämi on varustettu liittimillä kondensaattorin ja varaustasasuuntimen liittämistä varten. Varaustasasuunti-men ja kondensaattorin liitännän johdosta erilaisiin lisäkäämin vä-liottöihin esiintyy erilaisia kytkentämuunnoksia, jotka antavat erilaisia virtakäyriä ja hitsausolosuhteita. Sopivat väliotot valitaan etupäässä kokein.

Lyhytvalokaarihitsauksen yhteydessä esiintyy elektrodien ja työ-kappaleen välillä nopeasti peräkkäin oikosulkuja. Tällöin on toivottavaa, dynaaminen oikosulkuvirta ei tule liian suureksi, jotta pidettäisiin sen johdosta aiheutetut roiskehäviöt mahdollisimman vähäisinä. Jos hitsauskuristinkäämi kytketään lisäkäämiin magneettisesti löyhästi, pidennetään myös purkausvirran osaa hit-sausvirrassa. Keksinnön mukaan on sen vuoksi edullista, että hit-sauskuristinkäämi ja lisäkäämi on käämitty ei-suljetuile rautasy-dämelle, edullisesti I-sydämelle, vierekkäin.

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin oheisen piirustuksen avulla, joka esittää erästä sovellutusesimerkkiä.

Kuva 1 esittää hitsausvirtalähteen kytkinkaaviota.

Kuvat 2a-2d esittävät erilaisia jännite- ja virtakäyriä.

Kuva 3 esittää jonkin verran kaavamaisesti hitsauskuristinta.

74225

Kuvat 4-6 esittävät kytkinkaavion erilaisia toisia muodostamisia.

4

Muuntaja 1 on ensiökäämillä 2 liitetty yksivaiheverkkoon. Ensiö-käämi on varustettu väliotoilla 3 ensiökäämin kytkemiseksi tiettyyn kierrosmäärään sopivan jännitteen säätämiseksi toisiokäämiin 4, jonka liittimiin on liitetty kaksitietasasuunnin 5 ja hitsaus-tasasuunnin 6 siltakytkennässä. Hitsaustasasuuntimen tasavirta-liittimiin 7, 8 on liitetty kaksi johdinta 9, 10. Johdin 10 yhdistää hitsaustasasuuntimen liittimen 8 työkappaleeseen 11. Johto 9 on liitetty hitsauskuristinkäämiin 13, joka muodostaa sarjaan kytketyn lisäkäämin 1*4 kanssa sarjakuristimen 13. Hitsauskuris-tinkäämi 13 on yhdistetty johdon 15 kautta toiseen hitsauselek-trodiin 16. Lisäkäämissä on useita väliottoja 17. Yhteen näistä väliotoista on liitetty tasasuunnin 5 ja kondensaattori 18. Kondensaattori on yhdistetty myös vielä hitsaustasasuuntimen 6 liittimeen 8. Lisäkäämin 14 kytkettyjen kierrosten määrä on edullisesti suurempi kuin hitsaus kuristinkäämin kierrosmäärä. Kierrosmää-räsuhde 1,5" 5 lisäkäämin ja hitsauskuristinkäämin välillä osoittautui esityisen edulliseksi.

Oikosuluttoman hitsauksen kulun yhteydessä, jota voidaan verrata likimain resistiiviseen kuormitukseen, jännitteellä liittimien 7, 8 välillä on kuvassa 2a esitetty käyrämuoto. Hitsaustasasuuntimes-ta 6 luovutetulla virralla i^, joka virtaa johtimen 9 läpi, on kuvassa 2b esitetty käyrämuoto. Tasasuuntimesta 5 virtaa varaus-virta kondensaattoriin 18. Jos jännitteen hetkellinen arvo liittämissä 7, 8 ja siten myös tasasuuntimen 5 ulosmenossa laskee, keskeytyy varaaminen ja kondensaattori 18 purkautuu sarjakuristimen 12 kautta elektrodin 16 ja työkappaleen 11 välillä palavaan valo-kaareen. Sarjakuristin 12 on varustettu I-sydärnellä 20. Hitsaus-kuristinkäämi 13 ja lisäkäämi on sillä tavoin pantu sydämelle, että molempien käämien vuot summautuvat, jos niiden läpi virtaa purkausvirta. Molemmat käämit on kierretty sydämelle vierekkäin löyhän magneettisen kytkennän saamiseksi, mihin auttaa myös 1-sydämen avoin rautamagneettinen piiri.

5 74225

Koska sarjakuristimen sähkömotorinen voima vaikuttaa magneettivuon muutosta vastaan, lisääntyy ampeerikierroksen tasapainon saamiseksi virta i2 (kuva 2c), joka virtaa lisäkäämin 1^ kautta, samalla kuin virta i^ vähenee ja päinvastoin. Hitsausvirran vähäinen osa virtaa suoraan tasasuuntimesta 5 sarjakuristimen kautta hitsauskohtaan. Virran i2 kulkuun vaikuttaa pääasiallisesti lisäkäämin ja hitsauskuristinkäämin välinen kierroslukusuhde, kummankin käämin välinen magneettinen kytkentä ja kondensaattorin kapasiteetti.

Hitsausvirtaa i (kuva 2d), joka virtaa hitsauskurintinkäämin kautta valokaareen ja on virran i^ ja virran i2 summa, ylläpidetään sen vuoksi keskeytyksettä eikä valokaari sammu myöskään silloin kun jännite liittimissä 7,8 valokaaren ylläpitämiseksi on liian vähäinen.

Kondensaattori 18 ja tasasuunnin 5 voidaan liittää lisäkäämin erilaisiin väliottoihin 17. Täten voidaan vaikuttaa hitsausomi-naisuuksiin tietyssä määrin. Välioton valinta määrätään tarkoituksenmukaisesti kokein. Käytännöllisistä syistä kuitenkin liitetään kondensattori 18 ja tasasuunnin 5 tavallisesti samaan väli-ottoon, mikä yleisesti tuo mukanaan riittävän hyvät hitsausomi-naisuudet.

On tarkoituksenmukaista, kuitenkaan ei mitenkään välttämätöntä, kytkeä tasasuuntimesta 5 ja kondensaattorista 18 muodostettuun varauspiiriin virran rajoitusvastus 19, joka suojaa tasasuunnin-ta 5 liian suurilta varausvirroilta. Kondensaattorin 18 varaamista hidastetaan tämän johdosta. Vastuksen, kondensaattorin ja ta-sasuuntimen sopivalla mitoituksella jää kuitenkin vaikutus hitsausominaisuuksiin merkityksettömäksi.

Elektrodien ja työkappaleen välisten oikosulkujen yhteydessä, jotka esimerkiksi lyhytvalokaarihitsauksen yhteydessä ovat pisa-ramaisen materiaalin siirtymisen yhteydessä hyvin lukuisat, on osoittautunut, että irrallinen magneettinen kytkentä kahden käämin välillä aiheuttaa olennaisesti vähäisemmät roiskehäviöt kuin 6 74225 kuin kiinteä kytkentä. Syy on olennaisesti löydettävissä siitä, että virran i^ muutos virran i muutosten yhteydessä ei ole niin leimaa-antavaa kuin kiinteän kytkennän yhteydessä.

Kuvassa A esitetty kytkentä on kuvassa 1 esitettyyn verrattuna jonkin verran yksinkertaistettu. Tasasuunninsilta 22 on liitetty yksivaihemuuntajan 21 toisiosivulle. Hitsaustasasuuntimen 22 kahdesta liittimestä 39, 40 toiseen on liitetty kaksi diodia 23, 24. Hitsausvirran pääosa virtaa diodin 23 ja sarjakuristimen 25 hit-sauskurintinkäämin 26 läpi. Diodin 24 läpi virtaa olennaisesti varausvirta kondensaattoria 28 varten. Sekä kondensaattori 28 että diodi 24 on liitetty lisäkäämin väliottoon 29.

Vaikutustapa on samanlainen kuin kuvan 1 yhteydessä kuvattu. Diodista 24 ja kondensaattorista 28 muodostettu varausvirtapiiri on tässä liitetty hitsaustasasuuntimen liittimiin 39, 40. Diodit 23, 24 estävät lisäkäämin 27 oikosulun kondensaattorin 28 purkaus-vaiheen aikana.

Kuvan 5 kytkentä on vielä edelleen yksinkertaistettu. Yksivaihemuuntajan 30 toisiosivulle on liitetty kaksi diodia 31, 32. Diodi 31 toimii hitsaustasasuuntimena ja sen läpi virtaa hitsausvirta. Diodi 32 muodostaa yhdessä kondensaattorin 37 kanssa varausvirta-piirin. Tässä esitetty sarjakuristin 33 on hitsauskuristinkäämin 34 ja lisäkäämin 35 kanssa edellä kuvattujen kuvien i ja 4 sovellutusten yksinkertaistettu muoto. Väliotottomaan lisäkäämin 35 kää-minpäähän 35 on liitetty diodi 32 ja kondensaattori 37. Väliotto-jen puuttuminen ei tosin salli mitään valintaa hitsausominaisuuk-siin vaikuttamiseksi, mutta pienentää valmistuskustannuksia, mikä voi kompensoida epäkohtia. Yksitietasasuuntaaminen diodilla 31 antaa liittämissä 41, 42 sykkivän jännitteen pitkällä jännitteet-tömällä aukolla. Kondensaattorin 37 kapasiteetin täytyy sen vuoksi olla suhteellisen suuri, jotta purkausvirta voi ylläpitää valokaarta kun tasasuunnattu jännite on nolla.

I:

Claims (7)

7 7/1025

1. Laite valokaarihitsausta varten, jossa vaihtovirtaverkkoon on liitetty hitsaustasasuunnin (6, 22, 31, 38) sykkivän tasajän- nitteen luovuttamista varten, joka jännite periodisesti verkko-taajuuden tai sen kerrannaisten tahdissa jokaisen jakson yhden osan aikana on nolla, rautasydämellä varustettu hitsauskuristin, jonka käämi (13, 26, 34) on kytketty hitsaustasasuuntimen toisen liittimen ja hitsauselektrodista (16) ja työkappaleesta (11) muodostuneen ja toiseen hitsaustasasuuntimen liittimeen liitetyn hitsauskohdan väliin ja molempiin liittimiin yhdistetty cyyntö-virtapiiri, joka käsittää tyyntökuristimen (14, 27, 35) ja kondensaattorin (18, 28, 37), tunnettu siitä, että tyyntökuristimen käämi on muodostettu hitsauskuristimen rautasydämeen (20) järjestetystä lisäkäämistä (14, 27, 35), joka on yhdistetty hitsauskuristinkäämiin (13, 26, 34) siten, että käämit on kytketty sarjaan, että kondensaattori (18, 28, 37) on kytketty lisäkää-min (14, 27, 35) toisen liittimen ja hitsaustasasuuntimen toisen liittimen väliin ja että vaihtovirtaverkon syöttämä varaustasa-suunnin ( 5, 24, 32) on liitetty lisäkäämin (14, 27, 35) toiseen tai lisäliittimeen (17, 29, 36), jolloin lisäkäämin ja hitsaustasasuuntimen käämin käämikierrosten suhde, näiden käämien välinen magneettinen kytkentä ja kondensaattorin kapasitanssi on valittu siten, että hitsauksen aikana hitsausvirran absoluuttinen arvo ei alita tiettyä arvoa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että varaustasasuunnin (24) on liitetty vaihtovirtaverkkoon hitsaustasasuuntimen (22, 38) molempien liittimien kautta, jolloin varaustasasuuntimen (24) ja lisäkäämin (27) kanssa yhdensuuntaisesti kytketty tasasuunnin (23) on järjestetty päästämään läpi ainakin osan vaihtovirtaverkosta hitsauskohtaan (11, 16) tule vasta virrasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että lisäkäämi (14, 27) on varustettu liittimillä (17, 29) kondensaattorin (18, 28) ja varaustasasuuntimen (5, 24) liittämistä varten. 8 7*925

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että varaustasasuunnin (5, 24) ja kondensaattori (18, 28) on liitetty samaan lisäkäämin (14, 27) liittimeen.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laite, tunnet- t u siitä, että hitsauskuristinkäämi (13, 26, 34) on kytketty lisäkäämiin (14, 27, 35) magneettisesti irral1isesti.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että hitsauskuristinkäämit (13, 26, 34) ja lisäkäämi (14, 27, 35. on kierretty avoimeen rautasydämeen rinnakkain.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että rautasydän on I-sydän (20). 9 π λ ο ο ς ΡATENTKRAV - ^