NO121559B - - Google Patents

Description

Kraftforsyning for firkant-strøm-

pulser med stor strømstyrke.

Oppfinnelsen angår kraftkilder for firkant-bolger

og har til hensikt å tilveiebringe en kraftkilde som kan frembringe flattoppede pulser med strømstyrker i nærheten av 10.000 ampere og med impulsfrekvenser på ca. 500 perioder pr. sekund.

Selv om oppfinnelsen kan anvendes på mange områder,

er den særlig anvendelig ved trykk-som-sveising og skal i det folgende beskrives i denne forbindelse.

Ved trykksBmsveising fores to metallstykker som skal sveises sammen, mellom trykkvalse-elektroder som varmer opp metallstykkene ved at det går en elektrisk strSm gjennom dem, samtidig som metallstykkene presses sammen for å danne en trykksveis. Ved denne eveisemetbde er det nodvendig å bruke vekselstrøm for å varme opp metallet, for å unngå skade på grunn av lysbuer. Idet metallet passerer mellom trykkvalseelektrodene, oppstår det lysbuer på grunn av uregelmessigheter i metallet, og lysbuer fra likestrom kan ikke slukkes uten at elektrodene frakoples eller at strommen slås av.

Av den grunn er det nodvendig å oppvarme metallet med pulser av vekselstrøm slik at enhver dannelse av lysbuer vil bli slukket av stromvekslingen for det oppstår noen skade på den trykksveisede som.

Videre er det ved trykksomsveising nodvendig å tilfare i det vesentlige kvadratiske strompulser til metallet som skal sveises, for å holde dets temperatur innenfor en forholdsvis snever sone mellom metallets smeltepunkt og den temperatur under smelte-punktet som ikke gir tilfredsstillende sveising. Hvis metallet smelter, odelegges sommen på grunn av at metallet forsvinner, og hvis metallet ikke blir varmt nok, vil sommen bli dårlig på grunn av usveisede åpninger som gir lekkasje under trykk. Da differansen mellom disse to temperaturgrenser bare er omkring 10 % for de fleste ståltyper, vil dette i praksis si at metallets temperatur må holdes innenfor en toleranse på + 5 % når metallet passerer gjennom de roterende sveiseelektroder. Det er derfor nodvendig med en i hovedsaken flattoppet strompuls med en stigetid som er hurtig nok til å forebygge avkjoling mellom pulsene og opprettholde metallets aveisetemp eratur.

I mange tilfeller ved trykksveising kan de nodvendige strompulser skaffes av konvensjonelle kraftkilder, men når det gjelder trykksomsveising av boks-sarger, oppstår det mange kompliserende faktorer som gjbr det umulig å skaffe de nodvendige strompulser ved hjelp av kjente kraftkilder. For å få en korrekt trykksomsveising av bokssarger er det nødvendig å varme opp sBmmen med i det vesentlige flattoppede strompulser på ca. 10.000 ampere og med en pulsfrekvens på ca. 500 perioder pr. sekund. Da bokssarger sveises med lineære hastigheter på ca. 30 meter pr. minutt, er det videre nodvendig at pulsene har en forholdsvis rask stigetid, for å hindre avkjoling av metallet mellom pulsene. Det vil derfor være klart for fagfolk at strompulser av denne type ligger utenfor mulighetene for nåværende kjente kraftkilder.

Den stprste hindring for å fremstille kvadratieke strompulser på 10,000 ampere, er at den induktive motstand som mot-setter sag enhver stromendring, er direkte proposjonal med hastig-heten av stromendringen som på sin side er direkte proposjonal med stSrrelsen av strbmendringen. Anta f.eks. at en konvensjonell strømkilde kan produsere kvadratiske strompulser på 10 ampere med 500 perioder pr. sekund og med en stigetid på N microsekund. I

denne kretsen vil den gjennomsnittlige hastighet av stromendringen være 10/N ampere pr. microsekund ved forflanken av hver firkantpuls. For å produsere en firkant-strompuls på 10.000 ampere med den samme stigetid, kreves imidlertid en gjennomsnittlig hastighet av stromendringen på 10.000/N A pr. microsekund ved forflanken av hver firkantpuls. Dette vil oke den induktive motstand ved tidligere kjente kretser med en fBktor på 1.000, hvilket vil resultere i at stige-tiden okes tilnærmet med samme belop. Folgelig er det klart at problemet med induktiv motstand alene utelukker frembringelsen av strompulser i nærheten av 10.000 A med utstyr som er tilpasset til å produsere firkant-strompulser på 10 A, 100 A eller endog 1.000 A.

Ved sveiseanvendelser vil det videre oppstå en like alvorlig hindring som fBlge av at strBmimpulsene må koples til sveiseelektrodene over en sveisetransformator med jernkjerne som i vesent-lig grad vil oke kretsens induktans og gi en kilde til ytterligere pulsforvrengning. Transformatorer med jernkjerne forvrenger fir-kantpulsene ved ethvert stromnivå og forvrengningen aker direkte proporsjonalt med graden av stromendring. Ved somsveising av boks-sarger påtreffes videre ekstra induktans i selve sveiseapparatet som nødvendigvis inneholder store legemer av ferromagnetisk materi-ale i umiddelbar nærhet av sveiseelektrodene og de strømførende ledninger. Disse ekstra induktanser innebærer en alvorlig forverring av problemene med å fremstille en flattoppet strømpuls med en rask stigetid ved slike hBye strømstyrker.

Ifolge oppfinnelsen overvinnes imidlertid disse hindringer og det skaffes en kraftforsyning som kan levere i det vesentlige flattoppede utgangsstrompulser i nærheten av 10.000 A

og med en pulsfrekvens av størrelsesorden 500 perioder pr. sekund.

En sådan kraftforsyning for firkantstrBmpulser med stor strømstyrke omfatter en transformator med en primærvikling og en aekundærvikling som skaffer strompulser til en sveisebelastning fra en kondensator som er koplet parallelt med en likestrSmkilde,

og bryteranordninger som periodisk lader ut kondensatoren gjennom primærviklingen.

Det særegne ved oppfinnelsen er at det er sBrget for bBlgeformende kretser som omfatter en kvelespole som er koplet mellom en klemme på kondensatoren og en klemme på likeetromkilden, og en motstand for effektiv demping av de forvrengende virkninger og som er koplet mellom transformatorens sekundærvikling og utgangsklemmene for sveisebelastningen.

Andre formål med oppfinnelsen er å skaffe en ny transformator-fofspenningskrets for å redusere forvrengningen av firkantstrompulser i transformatorer med jernkjerne, og å skaffe en ny kombinasjon av bølgeformende kretselementer for å redusere forvrengningen av firkantstrompulser i pulskretser som inneholder transformatorer med jernkjerne.

Andre formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den folgende beskrivelse av et utfIjrelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 er ét blokkskjema og skjematisk kretsdia- ' gram av en utforelse av oppfinnelsen, fig. 2 er ét skjematisk kréts-diagram av en tidsinnstillingskrets som kan benyttes for tidsinn-koplings- og tidsutkoplingskretserie på fig. 1, fig. 3 er et skjematisk kretsdiagram av en utforelse av en tidsoverbelastningskrets som benyttes ved oppfinnelsen, fig. 4 er et skjematisk kretsdiagram av en utforelse av 5CR-slukkekretsen og transformatorforspennings-kretsen ifblge oppfinnelsen, og fig. 5 er et blokkskjema av en bryter-styrekfets for utforelsen på fig. 4.

Fig. 1 viser en utforelse av oppfinnelsen som særlig er tilpasset til bruk ved trykksBmsveising av bokssarger. Ved denne utforelse tilfores spenningspulser med forutbestemt bredde og frek-vens til primærviklingen 10 i en sveisetransformator T1 gjennom en siliciumstyrt likeretter (SCR) Q1 som er koplet i serie med primærviklingen 10. Energi tilfHres kretsen fra en likestromskilde som omfatter en dobbeltsidig likeretter- og fiiterkrets 11 som drives fra en tre-faset inngangs-vekselspenning gjennom en variabel transformator og bfyterkrets 12. Kretsene 11 og 12 kan omfatte passende

kretser av hvilken som helst kjent type for å frembringe likestroms-energi. En bølgeformende kveléspole L1 og en bolgeformende kondensator C1 er forbundet tvers over utgangen av likeretter- og filterkretsen 11, og disse kretselementer i forbindelse med andre kretselementer tjener til å frembringe en i det vesentlige flattoppet utgangsbblgeform méd hurtig stigetid, slik som nærmere beskrevet nedenfor.

Den siliciumstyrte likeretter Q1 koples av og på for å tilfare firkantspenningspulser til primærviklingen 10 ved hjelp" av en tidsutkoplingskrets 13 som tenner den siliciumstyrte likeretter Q1 etter at den har vært slukket en forutbestemt tidsperiode, og ved hjelp av en tidsinnkoplingskrets 14 som kopler ut den siliciumstyrte likeretter Q1 gjennom en SCR-slukkekrets 15, etter at den har vært innkoplet en forutbestemt tidsperiode. På denne måte tilfores en tidsrekkefølge av i hovedeaken kvadratiske likespenningspulser med forutbestemt bredde til primærviklingen 10 og med en forutbestemt avstand mellom spenningspulsene. En bryterkrets 16 for transfbr-matorforspenning tjener til å etablere den innledende magnetiske forspenning for kjernen i transformatoren T1 og forhindre den store transientpuls som ellers vil genereres ved bortfall av magnetfeltene i transformatoren når kretsen slås av.

En tidsoverbelastningskrets 17 kopler automatisk

bort energitilførselen til likeretteren og filterkretsen 11, hver gang de spenningspulser som tilfores primærviklingen 10, overstiger en forutbestemt pulsbredde. Dette forhindrer den ødeleggelse av kretsen som ville inntreffe hvis tidsinnkoplingskretsen 14 sviktet og således tillot den siliciumstyrte likeretter Q1 å lede kontinuerlig.

Ved denne spesielle utforelse av oppfinnelsen reagerer tidsutkoplingskrBtsen 13, tidsinnkoplingskretsen 14 og tidsoverbelastningskretsen 17 på de spenningsfall som normalt fremkommer over den siliciumstyrte likeretter Q1 og primærviklingen 10 når Q1 koples av og på. Dette kan bedre forstås ved betraktning av spenningsfallet rundt kretssloyfen A,B,C,D,E når den siliciumstyrte likeretter Q1 koples av og på. I utgangstilstanden er Q1 utkoplet og hele utgangs-spenningen fra likeretteren 11 ligger over Q1 slik at det ikke er noe spenningsfall over primærviklingen 10. Dette betyr at til-forselspenningen tilfores mellom punktene B og C i kretsen, og at det ikke er noe spenningsfall mellom punktene C og D. Følgelig tilfores spenningen over tidsutkoplingskretsen 13, men ikke over tidsinnkoplingskretsen 14 eller tidsoverbelastningskretsen 17. Tidsutkoplingskretsen 13 frembringer en utgangspuls en viss tid etter at den er blitt strømførende på grunn av spenningsfallet over Q1.

I utgangstilstanden er tidsutkoplingskretsen 13 utkoplet av bryteren 51. Når bryteren S1 lukkes, vil spenningsfallet mellom punktene B

og C bli tilfort tidsutkoplingskretsen 13 og den vil gi en utgangspuls en forutbestemt tid senere. Denne utgangspuls tilfores trigger-kontakten på den siliciumstyrte likeretter Q1 for å tenne likeretteren. Når Q1 tenner, opptrer stort sett hele tilforselsspenningen over primærviklingen 10 og spenningsfallet over Q1 synker til null.

Dette betyr at tilforselsspenningen opptrer mellom punktene C og D

i kretsen, og at det i hovedsaken ikke vil være noe spenningsfall

mellom punktene B og C. Spenningsfallet mellom punktene C og D

gjor tidsinnkoplingskretsen 14 og tidsoverbelastningskretsen 17 stromforende. Tidsinnkoplingskretsen 14 er tilpasset til å produ-

sere en utgangspuls en viss tid etter at den er blitt stromforende,

og denne utgangspuls tilfores til SCR-slukkekretsen 15 som tilforer en motspenning til SCR Q1 overensstemmende med de polariteter som er angitt i blokken 15 på fig. 1, for å slukke SCR Q1. Hvis tidsinnkoplingskretsen 14 unnlater å produsere en utgangspuls for en begrenset tid for en forutbestemt overbelastning er gått, vil tidsoverbelastningskretsen 17 automatisk frembringe et utgangssignal som tilfores den variable transformator og brytBrkretsen 12, for å

kople fra energitilforselBn til likerettaren 11. Detta hindrer at transformatoren og andre kretser Bdelegges ved at SCR Q1 blir kontinuerlig ledende. Hvis tidsinnkoplingskretsen 14 arbeidar tilfreds-stillenda, slukkes imidlsrtid SCR Q1 på grunn av den motspenning som påtrykkes av slukkekretsen 15, og kretssn vil gå tilbaka til utgangstilstandsn i hvilken tilforselsspenningen påtrykkes mellom punktens B og C, slik at tidsutkoplingskretsen 13 igjen gjores stromforende og sn ny arbeidssyklus starter. Denne prosess gjentas kontinuerlig så lenge brytersn 51 sr åpen og energi tilfores kretssn.

Når krstsen på fig. 1 påvirkes til å begynne med, er transformatorens T1 kjerne umagnetisert og ds forste pulser som tilfores primærviklingen 10, vil derfor utvikle en ytelsB som vil være mange ganger storre enn den som vil oppnås etter at det midlere, stabile likestromsnivå i primærviklingen er etablert. Dette problem unngås ved hjelp av bryterkretsen 16 for transformatorforspenning. Denne krets gjores stromforende av bryteren S2 så snart energi tilfores kretsen, og for bryteren 51 er blitt lukket for å innleds den forste tidsinnstillingssyklus for tidsutkoplingskretsen 13. Forspenningskretsen 16 leder en forutbestemt strBmstyrke rundt SCR

Q1 for å opprette det midlere, stabile likestromsnivå i primærviklingen 10, f6r den forste operasjonssyklus innledes. Bryteren 52 koples u- t, når brytersn S1 koples inn.

Utgangspulsene fra transformatoren T1 koples gjennom sekundærviklingen 18 til en belastningsmotstand RL som vsd dsnns spesielle utforelse av oppfinnelsen består av trykkvalseelektrodene i et sveiseapparat for bokssarger. Strømpulsene som utvikles i sekundærviklingen 18, tilfores bBlastningsmotstanden RL gjennom ledninger som inneholder en iboende motstand som symboliseres ved motetandskomponenten RC, og som også inneholder en iboende induktans som sammen med induktansen i s\/eiseelektrodene, symboliseres ved det induktive element LD. Siden den fordelte induktans i utstyr for bokssomsveising er stor i forhold til lednings- og belastningsmotstanden, er transformatorens Tl sekundærkrets hovedsakelig induk-

tiv. Denne induktans sammen med induktansen i transformatoren, har en tendens til å forvrenge strømpulsene som tilfores belastningsmotstanden RL, og for å oppnå den flathet på toppen av bblgeformen,

koples en motstand R2 i serie med belastingsmotstanden RL for å

dempe induktansens LD forvrengningseffekt. Motstanden R2 er imid-

lertid bare én av de bolgeformende komponenter som benyttes ved denne oppfinnelse. De andre vil bli beskrevet senere.

Når SCR Q1 slås av ved hjelp av tidsutkoplingskretsen

13, vil magnetfeltet rundt primærviklingen 10 bryte sammen og drive strom gjennom en motstand R1 og en diode D1 som er koplet parallelt med primærviklingen 10. Strombortfallet i primærviklingen 10 indu-

serer en spenning av motsatt polaritet i sekundærviklingen 18, og storrelsen av motstanden R1 er valgt slik at den begrenser denne tilbakelopende spenningspuls til tilnærmet samme nivå som den puls som forårsaket den, og slik at den flater ut tilbakelopspulsen ved å dempe primærviklingen 10. Dette forårsaker en vekslende rekke utgangspulser i sekundærviklingen 18, hvor den positive puls svarer til innkoplingstiden for SCR Q1 og den negative puls svarer til tilbakelopstiden.

I tillegg til motstanden R1 og R2 inneholder de bolgeformende kretselementer ifolge oppfinnelsen en kvelespole L1

som er koplet i serie med utgangen fra den dobbeltsidige likeretter-

og filterkrets 11, og en kondensator C1 som er koplet i parallell med utgangen fra den dobbeltsidige likeretter- og filterkrets 11. Kvelespolen L1 er en isolerende sperre som isolerer kondensatoren

C1 fra de andre filterkondensatorer i den dobbeltsidige likeretter-

og filterkrets 11. Dette tillater kondeneatoren C1 å bli helt ut-

ladet når SCR Q1 slås på, og å bli helt oppladet av tilbakelops-spenningen som oppstår over primærviklingen 10 når SCR Q1 slås av.

Dette minsker stige- og falltiden for strømpulsen som utvikles

gjennom transformatoren T1. Fagfolk vil innse at hvilke som helst passende tidligere kjente kretser kan benyttes for utforelse av de ovenfor beskrevne kretsenheter 11, 12, 13, 14, 15, 16 og 17. Det er imidlertid onskelig å benytte de spesielle kretser som er vist i fig. 2 til 5 av grunner som vil bli fremlagt nedenfor.

Fig. 2 viser den foretrukne tidsinnstillingskrets som kan brukes både for tidsutkoplingskretsen 13 og tidsinnkoplingskretsen 14. Når kretsen benyttes som tidsutkoplingskrets 13, koples effektinngangsklemmen merket +V til bryteren S1 på fig. 1 og inngangsklemmen merket -V koples til lederen FC på fig. 1. Kretsens virkemåte er imidlertid den samme i begge tilfeller, da begge kretser 13 og 14 har som funksjon å produsere en utgangspuls en forutbestemt tid etter at de er blitt stromforende ved en spenning som påtrykkes over kretsene. Når en spenning påtrykkes mellom klemmene +V og -V med den angitte polaritet på fig. 2, leder dioden D2 gjennom motstanden R3, og zenerdioden D3 forspennes i sperreretningen, slik at en nøyaktig, forutbestemt spenning tilfores den venstre side av den variable motstand R4. Ladestrom tilfores deretter til en RC-krets som omfatter motstanden R4, kondensatoren C2 og en av de tre parallelle kondensatorer C3, C4 eller C5, som velges ved hjelp ev brytervelgeren 53. Når kondensatorenes ladning når et forutbestemt spenningsnivå^ vil PNPN triggeranordningen Q2 bli stromforende og tilfore en trigger-inngangspuls til SCR Q3,som da blir stromforende gjennom transformatorens T2 primærvikling 19 og belastningsmotstanden R5, slik at det produseres en utgangspuls i transformatorens 12 sekundærvikling 20. Utgangspulsen som frembringes i sekundærviklingen 20, koples til trigger-inngangsklemmen for SCR Q1 når det gjelder tidsutkoplingskreteen 13 eller til SCR-slukkekretsen 15 når det gjelder tidsinnkoplingskretsen 14. Det vil innses at transformatoren 12 produserer en utgangspuls bare ved den innledende kopling av SCR Q3, og at utgangspulsen i sekundærviklingen 20 avsluttes etter at en stabil likestrom er etablert i primærviklingen 19. SCR Q3 fortsetter å lede etter at den er blitt trigget inntil spenningen fjernes fra klemmene +V og -V. Ved dette tidspunkt slukkes SCR Q3 ved at spenningen faller bort, og strommen i primærviklingen 19 avbrytes. Dette vil selvsagt forårsake at det produceres en negativ utgangspuls, men den negative puls har ingen innvirkning på de kretser som er forbundet med sekundærviklingen 20. Primærviklingens 19 induktans bidrar naturligvis til å holde strommen flytende gjennom SCR Q3 etter at spenningen er fjernet fra klemmene +V og -V, og motstanden R6 er koplet inn parallelt med SCR Q3 og primærviklingen 19 for å absorbere denne induktive bortf alls-stroni.

I kretsen fig. 2 innstilles RC-kretsens tidskonstant ved hjelp av brytervelgeren S3 som velger en kapasitetsverdi for kretsen, og ved hjelp av den justerbare motstand R4 som velger mot-standsverdien. Brytervelgeren S3 virker som grovinnstiller og den justerbare motstand R4 virker som fininnstiller. Fig. 3 viser den foretrukne tidsoverbelastningskrets 17. Denne krets er i det vesentlige lik den krets som er vist på fig. 2 og arbeider hovedsakelig på samme måte. Spenning som påtrykkes over klemmene +V og -V, etablerer en viss spenning på en RC-krets som består av den variable motstand R7 og kondensatoren C6, idet dioden D4 leder gjennom motstanden R8 og zenerdioden D5 forspennes i sperreretningen. Når ladningen på kondensatoren C6 når et forutbestemt nivå, trigges PNPN triggeranordningen Q4 for å tilfore en strompuls til transformatorens T3 primærvikling 21, slik at det frembringes en utgangspuls i transformatorens sekundærvikling 22. Utgangepulsen fra sekundærviklingen 22 koples til den variable transformator- og bryterkrets 12 som vist på fig. 1, for å fjerne effekten fra krafttilforsels-kretsen. Når effektilforselen tas bort, fjernes selvsagt også spenningen fra klemmene +V og -V, og stromforingen gjennom PNPN triggeranordningen Q4 vil opphore. Det magnetiske felt i primærviklingen 21 vil da bryte sammen, og den induktive bortfalls-strom som forårsakes av dette, vil utlades gjennom dioden D6, som er koplet parallelt med primærviklingen 21. Diodene D7, D8 og motstanden R9 utgjor en ledningsbane for den induktive tilbakeslagsspenning som oppstår over primærviklingen 10 under tilbakelopsperioden for den puls som påtrykkes denne.

Fig. 4 viser de foretrukne utforelser av 5CR slukkekretsen 15 og transformator forspenningsbryterkretsen 16. Tidsutkoplingskretsen 13 og tidsinnkoplingskretsen 14 på fig. 4 består begge av de kretser som er vist på fig. 2, og utgangstransformatorene for disse to kretser er vist inne i boksene og er merket med bokstavene A, B for å skille den ene fra den andre. Utgangstransformatoren

T2A for tidsutkoplingskretsen 13 har to sekundærviklinger som er merket med betegnelsene 20 A1 og 20 A2. Utgangstransformatoren T2B for tidsinnkoplingskretsen 14 har bare én sekundærvikling som er merket med betegnelsen 20B. Den spesielle krets som er vist på fig. 4, omfatter ikke tidsoverbelastningskretsen 17, selv om en fagmann vil forstå at tidsoverbelastningskretsen kan tilfoyes ved ganske enkelt å forbinde en krets av den type som er vist på fig. 3, mellom led-ningene CF og DE. Denne spesielle utforelse av oppfinnelsen er tilpasset til bruk ved somsveising av bokssarger, og dens funksjon styres av bryterenheter som reagerer på passasjen av en bokssarg under trykkvalseelektrodene i somsveiseapparatet. Ved drift av anordningen påvirkes bryteren S2 momentant så snart en bokssarg fores inn mellom trykkvalseelektrodene. Således tilfores spenning fra en forspennings-kilde 23 til en motstand R10 som er koplet til triggerelektroden på SCR Q5. SCR Q5 blir da ledende slik at den frembringer en forutbestemt strømstyrke gjennom primærviklingen 10 via den variable motstand R11. Således etableres det gjennomsnittlige likestromnivå i primærviklingen 10 slik at kjernen i transformatoren T1 tilpasses til sin stabile magnetiske tilstand for kretsens funksjon begynner. Dette eliminerer den unormale transientytelse som ellers ville inntreffe under de forste arbeidssykluser. Motstanden R11 er imidlertid mye storre enn motstanden i primærviklingen 10, og folgelig forblir spenningsfallet mellom punktene B og C i kretsen i det vesentlige lik tilforselsspenningen så lenge SCR Q5 er ledende. En kondensator C7 som er koplet mellom anoden i SCR Q5 og den negative tilforsels-ledning, hjelper til å opprettholde spenningen mellom punktene B

og C ved at den utlades gjennom SCR Q5 og tilforer en del av den opprinnelige strom gjennom primærviklingen 10. De ovenfor beskrevne kretselementer utgjBr en del ev transformator forspenningsbryterkretsen 16 som er vist på fig. 1. De gjenværende deler vil bli beskrevet i senre avsnitt.

Etter at bryteren S2 er blitt momentant lukket for å tenne SCR Q5 og etablere den gjennomsnittlige strømstyrke i primærviklingen 10, lukkes bryteren S1 ved hjelp av bokssargen, slik at somsveiseapparatets operasjon påbegynnes. Lukningen av bryteren S1 innleder tidssyklusen for tidsutkoplingskretsen 13 slik som beskrevet tidligere, og etter et forutbestemt tidsintervall vil en utgangspuls frembringes i utgangstransformatorens T2A primærvikling 19A. Denne utgangspuls koples til sekunærviklingen 20A1 for å tenne SCR Q1,

og den koples også til sekundærviklingen 20A2 for å forberede SCR-slukkekretsen for operasjon, slik det vil bli beskrevet senere. Triggingen av SCR Q1 medforer at en spenningspuls påtrykkes primærviklingen 10 slik som beskrevet tidligere, og spenningsfallet mellom punktene B og C reduseres til et meget lavt nivå, slik at SCR Q5 slukkes. Dette vil automatisk fBre til avbrytelse av den strom som ble tilfort primærviklingen 10 for å etablere den gjennomsnittlige, stabile likestrombane. Påtrykkingen av spenning over primærviklingen 10 starter også opp tidsinnstillingssyklusen for tidsinnkoplingskretsen 14, slik som forklart tidligere. FHr virkemåten for innkop-lingskretsen 14 kan beskrives, er det imidlertid nBdvendig å beskrive virkemåten for SCR-slukkekretsen, som trigges av tidsinnkoplingskretsen 14 slik at SCR Q1 slukkes. SCR-slukkekretsen består av en

kondensator C8 som er innkoplet i en resonansladekrets som inneholder kvelespolene L2, L3, samt 5CR Q6. Når spenning i begynnelsen påtrykkes kretsen, lades kondensatoren C8 opp hele tilf orselsspenningen pluss spenningen fra en hjelpespenningskilde 24 som er koplet i serie med krafttilforselen. Når SCR Q1 i begynnelsen trigges av tidsutkoplingskretsen 13, trigges samtidig SCR Q6 ved hjelp av sekundærviklingen 20A2. Kondensatoren C8 utlades da gjennom resonans-krets-sloyfen og lades opp med motsatt polaritet til en spenning som er lik krafttilforselsspenningen pluss hjelpekraftkildens 24 spenning. Denne motsatte oppladning skjer i lopet av en kortere tidsperiode

enn den tid SCR Q1 er innkoplet, og av den grunn lades kondensatoren C8 opp i motsatt retning for tidsinnkoplingskretsen 14 starter.

SCR Q6 slukkes naturligvis automatisk så snart kondensatoren C8

er fult ladet i den motsatte retning. Motstanden R12 hindrer at kondensatoren CB utlades i den motsatte retning gjennom hjelpekraft-kilden 24. Mens tidsinnkoplingskretsen 14 fullforer sin tidsinnstillingssyklus, oppstår det folgelig på grunn av den nevnte resonans-ladevirkning en stor motsatt ladning på kondensatoren C8, og ved slutten av tidsinnkoplingsperioden tilfores en utgangspuls til transformatorens T2B primærvikling 19B. Denne utgangspuls tilfores sekundærviklingen 20B slik at SCR Q7 tennes og ladningen på kondensatoren C8 påtrykkes over SCR Q1. Da ladningen på kondensatoren C8 er storre enn tilforselsspenningen og er motsatt rettet i forhold til denne,

vil tenningen av SCR Q7 fore til at SCR Q1 slukkes. Da storrelsen av spenningen på kondensatoren C8 er forholdsvis hoy, slukkes SCR Q1

i lopet av kortere tid enn hva som ellers ville være mulig ved bare å fjerne krefttilforselsspenningen fra denne.

Når 5CR Q1 slås av, vil hele tilforselsspenningen

igjen fremkomme mellom punktene B og C, og spenningen mellom punktene C og D faller nesten til null med unntakelse av den induktive tilbakeslagsspenning som forårsakes av den hendoende strom i transformatorens T1 sekundærvikling. Den induktive tilbakeslagsspenning gjenopplader kondensatoren C8 til en verdi som er lik tilforselsspenningen pluss tilbakeslagsspenningen, gjennom den strombane som består av lederen CF, SCR Q7, kondensatoren .CB, kvelespolen L2, lederen AB, kondensatoren C1 og lederen ED, SCR Q7 som ble trigget for å utlade kondensatoren CB for å slukke SCR Q1, fortsetter å være stromforende under tilbakelopsspenningsperioden inntil kondensatoren C8 er helt gjenopp-ladet. Ved dette tidspunkt faller spenningen over SCR Q7 til null og Q7 slutter å lede. Det vil derfor være klart at hjelpespennings-

kilden 24 bare brukes for den innledende oppladning av kondensatoren CB»I hver syklus etter den forste syklus gjenopplades kondensatoren CB av tilforselsspenningen og den induktive tilbakeslagsspenning.

Den ovenfor beskrevne operasjonsrekkefBlge bringer kretsen tilbake til utgangstilstanden, og påbegynner den neste tidsperiode for tidsutkoplingskretsen 13. Tidsutkoplings- og tidsinn-koplingskretsene arbeider deretter vekselvis mens bokssargen passerer under trykksveiseelektrodene, og frembringer de flattoppede strom-puleer som er nodvendige for sBmsveising. Når enden av boksen nærmer seg trykkvalseelektrodene, gjSres bryteren 54 atrBmfBrende for et oyeblikk for å etablere det gjennomsnittlige likestromsnivå for den siste operasjonsperiode, for å forhindre induktivt tilbakeslag når stromkretsen blir slått av. Ved lukning av bryteren S4 tennes SCR Q5 som da leder likeetrBm gjennom primærviklingen 10 som forklart tidligere. Når bryteren S4 lukkes et oyeblikk, åpnes samtidig bryteren 55 for å avslutte sveiseoperaejonen. ManBvreringen av bryterne er synkronisert ved hjelp av bryterdrivanordninger som skal beskrives senere.

Etter at SCR Q5 er blitt trigget for å forhindre en induktiv tilbakeslagsspenning i den siste periode av sveiseopera-sjonen, er det nodvendig å frembringe hjelpemidler for å slukke SCR Q5, da den normalt slukkes av den neste periode i vekselretter-operasjonen. Slukkingen av SCR Q5 ekjer ved hjelp av forbigående innkopling av bryteren 55 som kopler en spenningskilde 25 til trigger-terminalen på SCR Q8 gjennom motstanden R13, og derved trigger SCR Q8. Når SCR Q8 blir ledende, slukke» SCR Q5 idet den spenning som ligger over kondensatoren C9, påtrykkes i omvendt retning over SCR Q5

gjennom SCR Q8. Verdien av motstanden R14 er valgt slik at den begrenser strommen gjennom SCR Q8 til et nivå som ligger under det som er nSdvendig for å opprettholde strBmgjennomgengen, og fBlgelig slukkes SCR QB automatisk etter at ladningen på kondensatoren C9

er uttomt. Kretsen er da brakt tilbake til sin utgangsstilling, og er klar til å starte på nytt når neste bokslegeme passerer mellom trykkvalseelektrodene.

Fig. 5 viser bryterdrivanordningene for påvirkning av bryternBS1, S2, S4 og S5 i den rekkefBlge som er beskrevet ovenfor. Bryterne utloses ved hjelp av fotoelektriske celler som avfBler tilstedeværelsen og stillingen av bokslegemer som passerer mellom trykkvalseelektrodene 26 og 27. Tre bokslegemer 28, 29 og 30 er vist anbrakt i trykkvalsenes 26 og 27 plan, og det er underforstått at bokssargene fores mellom trykkvalseelektrodene 26 og 27 ved hjelp av anordninger som ikke er vist på tegningene, men som vil være kjent for fagfolk. To fotoelektriske celler 31 og 32 og to tilsvarende spaltede skjermer 33 og 34 er anbrakt over bokssargen i visse stillinger for å indikere når et bokslegeme kommer inn i og går ut av trykkvalseelektrodene.

Fotocellene 31 og 32 påvirkes av tilsvarende lamper

35 og 36 som belyser de respektive fotoceller ved refleksjon fra bokslegemenes overflater som ved denne spesielle utforelse av oppfinnelsen er godt reflekterende. Fotocellen 31, den spaltede skjerm 33 og lampen 35 er anbrakt i en slik stilling at det reflekterte lys fra bokssargen opphorer akkurat idet de overlappende kanter av bokssargen kommer i kontakt med trykkvalseelektrodene. Denne stilling er viet på fig. 5 som stillingen av legemet 29. Det fremgår at når legemet 29 forsetter utover den stilling som er vist på fig. 5,

vil den reflekterte belysning av fotocellen 31 opphore. Utgangs-strommen fra fotocellen 31 tilfores en Schmidt-triggerkrets 37 som frembringer en rektangulær strompuls som svarer til passasjen av bokssargen under fotocellen 31. Utgangssignalet fra 5chmidttriggeren 37 er vist umiddelbart under denne på fig. 5. Strompulsens bakre kant som er betegnet T1 på tegningene, svarer til det tidspunkt da bokssargen kommer i kontakt med trykkvalseelektrodene. Pulsens bakre kant koples gjennom en diode D9 til bryteren S2 for å tenne SCR Q5

og eteblere det gjennomsnittlige fluksnivå i sveisetransformatorens Tl kjerne. Det skal bemerkes at signalet til bryteren 52 tas fra Schmidttriggerens 37 null-utgangsklemme og at denne klemmes bolge-

form inverteres i forhold til den på figuren viste bolgeform, hvor-

ved den positivt gående overgang av bolgeformen utgjor dennes bakre kant. Utgangsklemmen merket 1 på Schmidttriggeren 37 er forbundet med en forsinkelseslinje 38 som forsinker utgangssignalet en viss tid for å tillate bokssargen å komme i fullstendig inngrep mellom trykkvalsene for somsveisingen begynner. Etter denne forutbestemte forsinkelse koples den bakre kant av utgangspulsen fra Schmidttriggeren 37 over en diode D1D til innstillingsklemmen på en flipp-flopp 39 hvis klemme merket 1 tilforer en puls til bryteren 51 for å lukke bryteren og holde denne lukket inntil flipp-floppen 39 er nullstillet. Dette innleder somsveisingen av de overlappede kanter mellom trykkvalsene 26 og 27. Når bokssargen passerer mellom valsene tilfores i det vesentlige flattoppede strompulser periodisk mellom trykkvalsene

for å frembringe en somsveis slik som beskrevet ovenfor. Like for bokssargen forlater trykkvalseelektrodene kommer den fremre kant av bokssargen til den stilling som er merket X, og lys vil da bli reflektert fra dette punkt til fotocellen 32. Fotocellen 32 er koplet til en annen Schmidttrigger 40 som frembringer en rektangulær utgangspuls som reaksjon på passasjen av en boks under fotocellens 32 område. Formen på utgangssignalet fra Schmidttriggeren 40 er vist umiddelbart under denne på fig. 5. Forkanten av denne bolgeform som er betegnet med T2 på figur 5, svarer til det tidspunkt da bokslegemet akkurat er i ferd med å forlate trykkvalseelektrodene 26 og 27. Forkanten av denne bolgeform koples gjennom en diode D11 for samtidig nullstilling av flipp-floppen 39 og trigging av bryteren 54. Ved nullstilling av flipp-floppen 39 åpnes bryteren S1 og triggersignalet til bryteren 54 forer til at SCR 0.5 tenner for annen gang. Utgangssignalet som koples gjennom dioden D11, koples også til en forsinkelseslinje 41 og fra denne forsinkelseslinjen 41 koples signalet til bryteren 55, for å trigge SCR Q8 og slukke SCR Q5 slik som beskrevet tidligere. Det ovenfor beskrevne hendelsesforlop gjentas for hvert bokslegeme når dette passerer mellom trykkvalseelektrodene, slik at arbeidsgangen for kretsen ifolge fig. 4 styres i overensstemmelse med det beskrevne hendelsesforlop.

Av den foregående beskrivelse fremgår at oppfinnelsen tilveiebringer en kraftkilde for stor stromstyrke som er i stand til å frembringe i det vesentlige flattoppede utgangspulser av stør-relsesorden 10.000 A ved 500 perioder pr. sekund. Det vil også innses at oppfinnelsen skaffer forbedrede kretser for forming av flattoppede sterkstrnmspulser og forbedrede kretser for slukking av siliciumstyrte likerettere og for innledende forspenning av transformatorer slik at disse kan motta store strømstyrker.

Claims (8)

1. Kraftforsyning for firkant-strompulser med stor stromstyrke omfattende en transformator (T1) med en primærvikling og en sekundærvikling som skaffer strompulser til en sveisebelastning (RL) fra en kondensator (C1) som er koplet parallelt med en likestrBmkilde (11,12), og bryteranordninger (S1,S2) som periodisk lader ut kondensatoren (C1) gjennom primærviklingen,karakterisert vedat det er sorget for bolgeformende kretser som omfatter en kvelespole (L1) som er koplet mellom en klemme på kondensatoren (C1) og en klemme på likestromkilden (11,12), og en motstand (R2 og RC sammen eller RC alene) for effektiv dempning av de forvrengende virkninger og som er koplet mellom transformatorens (T1) sekundærvikling (18) og utgangsklemmene for sveisebelastningen (RL).

2. Kraftforsyning ifolge krav 1,karakterisertved at de bolgeformende kretser omfatter en transformatorkoplet for-spenningskrets (R11, Q5 på fig. 4) som er koplet i serie med transformatorens (T1) primærvikling (10) over likestromskilden (11,12).

3. Kraftforsyning ifolge krav 2,karakterisertved at forspenningskretsen (R11, Q5 på fig. 4) inneholder en styrt likeretter (Q5) til hvis tennelektrode det er knyttet bryteranordninger (52,54) som er operativt anordnet for å tenne likeretter-anordningen (Q5) og etablere en midlere stabil strom i primærviklingen (10) ffir bryteranordningene trer i funksjon og tilforer strompulser til primærviklingen (10).

4. Kraftforsyning ifolge et av de foregående krav,karakterisert vedat de bolgeformende kretser omfatter en andre kondensator (C8 på fig. 4) som fra én side av likestromskilden (11,12) er forbundet i serie med en andre styrt likeretter (Q7 på fig. 4) og primærviklingen (10), slik at den lades ved hjelp av induktiv tilbakeslagsspenning fra sekundærviklingen (18).

5. Kreftforsyning ifolge krav 4,karakterisertved at den andre kondensator (C8) er koplet i serie med en hjelpespenningskilde (24) over en motstand (R12), og at den i begynnelsen lades til en spenning som er hbyere enn spenningen fra likestromskilden (11,12).

6. Kraftforsyning ifolge krav 5,karakterisertved at den andre kondensator (C8) er en del av en resonanskretssloyfe (L2,L3) der en induktans (L3) er koplet i serie med en tredje styrt likeretter (Q6), motstanden (R12) og hjelpespenningskilden (24) over klemmene på likestromskilden (11,12).

7. Kraftforsyning ifolge krav 1,karakterisertved at de bolgeformende kretser omfatter en transformatorforspennings-krets (52,16 på fig. 1) som er koplet i serie med transformatorens (T1) primærvikling (10).

8. Kraftforsyning ifolge krav 1,karakterisertved at forspenningskretsen (S2, 16 på fig. 1) inneholder en bryter-anordning (S2) som er operativt anordnet for å etablere en midlere stabil strom i primærviklingen (10) fHr bryteranordningene trer i funksjon og tilforer strompulser til primærviklingen (10).