NO134450B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en kondensatorutladnings-boltsveiseanordning med et kondensatorbatteri i hovedsveiseledningen for lagring au sveiseenergien, en strømforsyningsinnretning for oppladning av kondensatorbatteriet, en elektronisk bryter i hovedsveiseledningen og en første styreinnretning i hvis innkoplingstilstand den elektroniske bryter er ledende.

Ved elektroniske koplingselementer og fremfor alt ved elektroniske halvleder-koplingselementer forekommer det iblant at elementene, uten å være blitt tilsvarende påvirket, blir ledende eller etter den ledende tilstand ikke går tilbake til sper-retilstand. En årsak i det første tilfelle kan f.eks. være en utilsiktet elektrostatisk oppladning eller induksjon i sveise-anordningen, mens det i det siste tilfelle kan være en meget stor strømstøtbelastning som ligger til grunn.

Ved boltsveiseanordninger av den innledningsvis nevnte

type blir det som elektronisk bryter for lukning av sveise-

kretsen for det meste benyttet en tyristor eller et antall tyri-storer. Ved disse sveiseanordninger er det vanligvis truffet sådanne foranstaltninger at sveisestrømmen bare kan utløses når sveiseelementfestet eller selve sveiseelementet er riktig festet til eller anbrakt på arbeidsstykket, slik at det ikke lenger er noen fare for operatøren ved innkopling av sveisestrømmen. Når imidlertid tyristoren eller tyristorene etter at de har ledet sveisestrømmen enten ikke går tilbake til sperretilstanden eller blir utilsiktet ledende når styreinnretningen ikke befin-

ner seg i innkoplingstilstanden, ligger strømkildens eller kond-ensatorbatterienes spenning over sveiseelektrodene eller sveise-klemmene, og denne spenning kan alt etter koplingen beløpe seg til noen hundre volt.

En sådan spenning innebærer imidlertid en stor fare for

uhell for betjeningspersonen. Hertil kommer at boltsveiseanordninger ofte ikke er stasjonære, men anvendes ved montasje-arbeider, idet de da består av en håndmanøvrert sveisepistol, en.for det meste også transportabel anordning for sveisestrøm-generering og de nødvendige forbindelsekabler. Også i monter-ingsbedrifter med ofte utsatte arbeidsplasser og dermed for-høyet uhellsrisiko ville en uventet opptreden av en spenning mellom sveiseelektrodene, også når den ikke er direkte farlig, bety en høy uhellsrisiko. For den i og for seg nærliggende sikring av sveiseelektrodene mot berøring finnes det neppe noen mulighet som kan realiseres med fornuftige omkostninger.

For å unngå en sådan høy uhellsrisiko må det derfor sørges for at direkte eller indirekte farlige spenninger mellom en boltsveiseanordnings elektroder, når styreinnretningen ikke er i innkoplingstilstanden, ikke kan opptre eller ved utilsiktet opptreden kan reduseres så raskt som mulig.

Ifølge oppfinnelsen blir dette ved en boltsveiseanordning av den innledningsvis angitte type oppnådd ved at anordningen

omfatter et koplingselement som er styrt av en andre styreinnretning, og en forbindelseskopling som inneholder den elektroniske bryter og koplingselementet, ved hjelp av hvilken, når den andre styreinnretning er utkoplet (ikke energisert) og den elektroniske bryter samtidig er ledende, det aktiveres en kopling som i det minste reduserer strømforsyningsinnretningens utgangsspenning og også spenningen på kondensatorbatteriet.

Når den elektroniske bryter etter utkoplingen av den nevnte første styreinnretning ikke går tilbake til sin sperre-tilstand, ville det være tilstrekkelig dersom bare strømfor--syningsinnretningens spenning ble redusert eller utkoplet. Da kunne kondensatorbatteriet heller ikke lenger opplades eller bare opplades til en ufarlig spenning, slik at faren for uhell ville unngås. Når derimot den elektroniske bryter under opp-ladningen av kondensatorbatteriet blir ledende, ville utkoplingen eller reduksjonen av strømforsyningens utgangsspenning ikke gi noen tilstrekkelig sikkerhet, da kondensatorbatteriet allerede kunne være mer eller mindre oppladet og det dermed ville være en farlig spenning mellom sveiseelektrodene. Derfor må også spenningen på kondensatorbatteriet reduseres eller ned-brytes så raskt som mulig.

I det følgende skal foretrukne utførelsesformer ifølge oppfinnelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningene,

der fig. 1 er et skjematisk koplingsskjerna av en første utfør-

else ifølge oppfinnelsen med en spenningsbeskyttelseskopling,

fig. 2 er et skjematisk koplingsskjerna av en ytterligere ut-

førelse ifølge oppfinnelsen, hvor i hovedsaken transformatoren på fig. 1 er erstattet av en strømbegrensende transformator,

fig. 3 er et skjematisk koplingsskjerna av en annen utførelse ifølge oppfinnelsen, fig. 4 er et skjematisk koplingsskjerna av en ytterligere utførelsesform ifølge oppfinnelsen, hvor i hovedsaken transformatoren på fig. 3 er erstattet av en strøm-begrensende transformator, fig..5 er et skjematisk koplings-

skjema av en utførelse som likner utførelsen på fig. 3, hvor det i tillegg er anordnet enda en overspenningsbeskyttelses-anordning, og fig. 6 er et skjematisk koplingsskjerna av en ytterligere utførelsesform.

Ved utførelsen på fig. 1 tjaher en transformator 1 med

en etterfølgende likeretterbro 6 til tilveiebringelse av lade-likestrømmen. Likeretterens 6 ene utgang er over en lademot-

stand 3 forbundet med et sveiseelaktrodedannende grunnmateri-

ale 17 og med kondensatorbatteriets 11 klemme lia. Likeretter-

ens andre utgang . er over en utkoplingsinnretning i form av en sikring 2, f.eks. en smeltesikring., og en hvilekontakt al/a4 i et nedenfor nærmere beskrevet relé A15 forbundet med kondensatorbatteriets 11 tilkoplingsklemme 11b og med anoden i en tyristor 10. Tyristoren 10 utgjør den elektroniske sveisebryter og dens katode er koplet til den andre sveiseelektrode 16a i en sveise-

pistol 16. Mellom tyristorens 10 katode og ledningen 3a ligger en motstand 20 som danner en hjelpebelastning for avledning av en regulær reststrøm gjennom den elektroniske sveisebryter 10 når denne befinner seg i ikke-ledende tilstand. Således hindres oppbygning av en spenning mellom sveiseelektrodene på grunn av sveisebryterens 10 lekkstrøm.

Til tyristorens 10 styreelektrode er det for tenning og

slukking av tyristoren koplet en første styreinnretning 18 som kan omkoples til innkoplingstilstand eller utkoplingstilstand ved hjelp av en omkoplingskontakt . a2 på et relé A15 som utgjør en andre styreinnretning 15. Omkoplingskontakten a2 kan lukkes ved hjelp av kontaktene a5 og a6. Tyristorens '10 katode er

over reléets A15 hvilekontakt eller koplingselement a3/a7 forbundet med likeretterens 6 negative utgang til hvilken også lademotstanden 3 er tilkoplet. For utløsning av sveisestrøm-men magnetiseres releet A15 fra en separat strømkilde over en styrebryter 19, de anbrakte sveisepistolben 16b og grunnmaterialet 17. Ved lukning av styrebryteren 19 kan releet A15 bare reagere når sveisepistolens 16 ben står i elektrisk ledende forbindelse med arbeidsstykket 17.

For sveising må videre pistolens 16 sveiseelement (bolt) være elektrisk forbundet med grunnmaterialet 17, for at sveise-kretsen skal være lukket.

Koplingen på fig. 1 arbeider på følgende måte: Når releet A15 under de foran nevnte forutsetninger reagerer, åpnes reléets hvilekontakter al/a4 og a3/a7 og omkoplingskontakten a2 koples fra a5 til a6, slik at styreinnretningen 18 bringes i. innkoplingstilstand og tyristoren 10 tennes. Dermed flyter sveisestrømmen i den nå lukkede sveisekrets og sveisingen ut-føres.

Mellom en motstand 20 og kondensatorbatteriets tilkoplingsklemme lia er det i sveiseledningen innkoplet en diode 21 hvis anode er forbundet med motstanden 20. Dioden 21 hindrer at hele spenningen fra strømkilden ved helt utladet kondensatorbatteri 11 blir liggende over motstanden 20 og dermed over sveiseelektrodene (x, y) i øyeblikket for 1adestrømmens innkopling gjennom relébryteren al/a4 og den lukkede sikkerhetsbryter bestående av koplingselementet a3/a7.

Etter åpning av styrebryteren 19 faller reléet A15 på nytt. Dermed gér hvilekontaktene al/a4 og a3/a7 tilbake til hvilestillingen og omkoplingskontakten a2 lukkes på nytt med kontakten a5, hvorved tyristoren 10 føres tilbake til ikke-ledende tilstand ved hjelp av styreinnretningen 18. Samtidig tilkoples kondensatorbatteriet til ladeinnretningen over hvilekontakten al/a4 og opplades gjennom lademotstanden 3.

Det antas nå at tyristoren 10, trass i omkoplingen av styreinnretningen 18 til sperretilstanden, ikke vender tilbake til sin ikke-ledende tilstand, eller ved ett eller annet etter-følgende tidspunkt, når kondensatorbatteriet er mer eller mindre oppladet, blir utilstiktet ledende. I dette tilfelle er likeretterens plusspol over sikringen 2, reléets A15 hvilekontakt al/a4, tyristoren 10, og reléets A15 koplingselement a3/a7 kortsluttet med likeretterens 6 minus-pol. Alt etter sikrings-

typen vil denne mer eller mindre spontant reagere på kortslutningen med utkopling. Samtidig er kondensatorbatteriets 11 tilkoplingsklemme 11b ever tyristoren IQ, reléets A15 koplingselement a3/a7 og lademotstanden 3 forbundet med kondensatorbatteriets tilkoplingskontakt lia, slik at dette kan utlade seg raskt over motstanden 3. Således kan det mellom sveiset edning-

ene x og y ved utilsiktet ledende tilstand for tyristoren 10,

ikke lenger opptre noen spenning som er farlig for en betjen-ingsperson, da strømtilførselen både er avbrutt og kortsluttet og kondensatorbatteriet er utladet.

Den på fig. 2 viste utførelse er ganske lik utførelsen

på fig. 1. Til forskjell fra utførelsen på fig. 1 er imidler-

tid transformatoren la en strømbegrensende transformator, f.eks.

en spredefelttransformator, ledningen 3a er direkte forbundet med en utgangsklemme i likeretterbrokoplingen 6, og i ledningen mellom hvilekontakten eller koplingselementet a3/a7 og tyristor-

ens 10 katode ligger en utladningsmotstand 3b.

Transformatoren la kan bare avgi en konstruktivtbestembar maksimalstrøm. Dermed kan lademotstanden 3 i kondensatorbatteriets 11 ladekrets sløyfes. Den spesielle fordel med denne kopling består i at spenningsstigningen ved begynnelsen av kondensatorbatteriets oppladning skjer langsommere på grunn av transformatorens begrensede maksimalstrøm, slik at det er tilstrekkelig tid til disposisjon til å la en vanlig bryterinn-retning bli virksom, f.eks. når sikringen 2 bak likeretteren er en relésikring. Ved reaksjon av relésikringen kan da f.eks. transformatoren frakoples fra nettet.

Den på fig. 3 viste utførelse er et eksempel på en kopl-

ing med en spenningsføler mellom sveiseledningene. Til for-

skjell fra utførelsen på fig. 1 er det over likeretteren 6 med sikringen 2 koplet en kortslutningskrets som er sperret ved hjelp av en tyristor 5. Motstanden 20 er erstattet av en spenningsdelerkopling bestående av motstander 12 og 14, mellom hvilke det over hvilekontakten a3/a7 tas ut en delspenning for

styring au tyristoren 5. Mellom forbindelsen mellom ledningen som fører til tyristorens 5 styreelektrode, og motstanden 14 er innkoplet en diode 13. Denne diode hindrer at det i inn-koplingsøyeblikket for ladestrømmen ued helt utladet kondensatorbatteri 11 (lederen 3a +, klemmen x -) flyter et strømstøt over den lukkede rellkontakt a3/a7 til beskyttelsestyristorens 5 tennelektrode, huilket uille forårsake innkopling au tyristoren.

Når tyristoren 10 arbeider som foreskrevet, svarer virkemåten for koplingen på fig. 3 nøyaktig til virkemåten for koplingen på fig. 1.

Når imidlertid tyristoren enten etter åpning av styrebryteren 19 forblir ledende, eller ved åpen styrebryter 19 blir ledende, opptrer det i det felles forbindelsespunkt mellom spen-ningsdelerkoplingens motstander 12 og 14 en spenning som til-føres til tyristorens 5 styreelektrode* Dermed blir tyristoren 5 ledende og det sluttes en kortslutningskrets bestående av tyristoren 5, likeretterbrokoplingen 6 og sikringen 2. På grunn av den kortslutningsstrøm som da flyter, reagerer sikringen 2. Dermed brytes ladekretsen for kondensatorbatteriet 11. Videre vil kondensatorbatteriet 11, dersom det er oppladet, utlades over kretsen med hvilekontakten al/a4, tyristoren 5 og lademotstanden 3..

Således kan det heller ikke ved denne utførelsesform, ved utilsiktet ledende tilstand for tyristoren 10, opptre noen farlig spenning mellom de ikke-elektrisk forbundne elektrodetil-koplinger x og y, eller en eventuelt opptredende spenning blir straks redusert.

Koplingsanordningen ifølge fig. 3 har den fordel fremfor koplingsanordningen ifølge fig. 1 og 2, at relébryteren al/a4 ikke belastes med den meget høye kortslutningsstrøm som flyter inntil sikringen 2 avbrennes.

På fig. 4 er vist en ytterligere utførelse ifølge oppfinnelsen som i tillegg benytter fordelene med en strømbegrensende transformator. Til forskjell fra fig. 3 er tyristorens 5 anode

her direkte forbundet med kondensatorbatteriets 11 tilkoplingsklemme 11b. Mellom tyristorens 5 katode og likeretterens 6

negative tilkopling ligger en utladningsmotstand 3.

Ved denne utførelsesform kan det igjen flyte bare en for-holdsvis liten maksimal ladestrøm gjennom relébryteren al/a4, hvilket er særlig gunstig for disse relékontakter. Den utlad-ningsstrøm fra kondensatorbatteriet 11 som er nødvendig for at sikkerhetskoplingen skal reagere, flyter utelukkende gjennom tyristoren 5 og utladningsmotstanden 3 som kan gjøres ves-entlig mindre da den bare må begrense nød-utladningsstrømmen og ikke den normale utladningsstrøm. Ved siden av bygnings-messige fordeler skjer kondensatorbatteriets utladning her særlig raskt.

Fig. 5 forbinder en sikkerhetskopling ifølge oppfinnelsen med en overladningsbeskyttelse for kondensatorbatteriet.

Mellom den med likeretterens 6 utgangsklemme forbundne lademotstand 3 og kondensatorbatteriets 11 klemme 11b er det i dette tilfelle i tillegg innkoplet en spenningsdelerkopling bestående av motstander 4 og 7, idet motstanden 7 er et potensio-meter. Videre er det mellom motstandens 7 uttak og tyristorens 5 styreelektrode innkoplet en æriekopling av en diode 8 og en zenerdiode 9.

Koplingen arbeider på liknende måte som utførelsen på

fig. 3. Tyristoren tennes imidlertid her av spenningsdeler-koplingen med motstandene 4 og 7 over dioden 8 og zenerdioden 9 når spenningen over zenerdioden overskrider dennes gjennombruddsspenning. Zenerdiodens gjennombruddsspenning blir i forbindelse med spenningsdeleren hensiktsmessig valgt slik at zenerdioden 9 gjennombrytes når kondensatorbatteriets 11 opp-ladningsspenning når sin høyeste tillatte verdi.

Ved hjelp av denne kopling oppnås ikke bare meget gunst-ige dimensjoneringsmuligheter, men man unngår også faren for et utilsiktet gjennombrudd av tyristoren 10 på grunn av over-ladning av kondensatorbatteriet 11 til en for høy spenning.

I koplingen på fig. 5 kan det i stedet for transformatoren 1 selvsagt også benyttes en strømbegrensende transformator, hvorved man igjen kan oppnå de samme fordeler som ovenfor allerede beskrevet.

Fig. 6 er forskjellig fra fig. 1 VBd at den av relé-kontakten a3/a7 dannede kortslutningskrets mangler, og for driftspause for anordningen er det derfor mellom elektrodetilkoplingene x,y anordnet en kortslutningskrets med et koplingselement som er dannet av en kontaktors 22 kontakt a8/a9. Kontaktoren 22 styres fra releet A15 eller direkte fra styrebryteren 19.

Koplingen virker på følgende måte: Ved åpen styrebryter 19 Br releet A15 og kontaktoren 22 strømløse. Både relékon-taktene al/a4, a2/a5 og kontaktorkontakten a8/a9 er lukket. Tyristoren 10 er sperret. Kondensatorbatteriet 11 opplades fra likeretteren over motstanden 3 og den lukkede relékontakt al/a4. Dersom sveisepistolen 16 etter at kondensatorbatteriet 11 er oppladet anbringes på arbeidsstykket 17 og styrebryteren 19 lukkes, magnetiseres kontaktoren 22 og kontaktorkontakten a8/a9 åpnes, slik at kortslutningen mellom elektrodetilkoplingene x,y oppheves. Samtidig magnetiseres releet A15 slik at tyristoren 10 tennes og kondensatorbatteriet utlades over arbeidsstykket 17 og bolten 16a som skal sveises.

Dersom tyristoren 10 ved åpnet styrebryter 19 blir utilsiktet ledende, eller dersom tyristoren under kondensatorbatteriets oppladning blir utilsiktet ledende, flyter strømmen fra likeretteren 6 fra pluss-polen over den lukkede relékontakt al/a4 og den lukkede kontaktorkontakt aB/a9 gjennom motstanden 3 til minus-polen. Kondensatorbatteriet kan da overhodet ikke opplades og mellom elektrodetilkoplingene x,y oppstår ingen spenning. Dersom kondensatorbatteriet allerede er helt eller delvis oppladet når tyristoren blir utilsiktet ledende, utlades batteriet over den lukkede kontaktorkontakt a8/a9, uten at det kan oppstå noen spenning mellom elektrodetilkoplingene x,y.

Ved denne utførelse trenger ikke kontaktorkontakten a8/a9 å bryte de opptredende strømmer fra strømkilden eller fra kond-ensatorutladningen. Den trenger derfor bare å være dimensjon-ert slik at den kan lede disse strømmer.

Ved denne kopling må det selvsagt være sørget for at hvilekontakten a8/a9 allerede er åpnet ved reaksjon av reléet A15, når tyristoren blir ledende.

Claims (8)

1. Kondensatorutladnings-boltsveiseanordning med et kondensatorbatteri (11) i houedsveiseledningen for lagring au sueise-energien, en strømforsyningsinnretning f-or oppladning au kondensatorbatteriet (11), en elektronisk bryter (10) i hovedsveiseledningen og en første styreinnretning (18) i huis innkoplingstilstand den elektroniske bryter (10) er ledende, karakterisert ued at den omfatter et koplingselement (a3/a7; a8/a9) som er styrt au en andre styreinnretning (15), og en forbindelseskopling som inneholder den elektroniske bryter (10) og koplingselementet (a3/a7; a8/a9), ued hjelp au huilken, når den andre styreinnretning (15) er utkoplet (ikke energisert) og den elektroniske bryter (10) samtidig er ledende, det aktiveres en kopling som i det minste reduserer strømforsyningsinnretning-ens utgangsspenning og også spenningen på kondensatorbatteriet (11).

2. Boltsueiseanordning ifølge krau 1, karakterisert ued at den elektroniske bryter og koplingselementet (10, a3/a7; 10, a8/a9) er koplet i serie og koplet til strømforsyn-ingsinnretningens (6) utgangsklemmer, og en au strømstyrken styrt utkoplingsinnretning (2) er anordnet i ladekretsen for kondensatorbatteriet (11).

3. Boltsueiseanordning ifølge krau 1, karakterisert ued at den elektroniske bryter (10) og koplingselementet (a3/a7) er sammenkoplet til en i styrekretsen for en styrbar bryter (5) anordnet seriekopling, huilken styrbar bryter (5) er innkoplet i en strømkrets som kortslutter strømforsynings-innretningen (6), og at en utkoplingsinnretning (2) som er anordnet i ladekretsen for kondensatorbatteriet (11), styres au den strøm som flyter i kortslutningskretsen.

4. Boltsueiseanordning ifølge et au de foregående krau, karakterisert ued at koblingselementet som be-stemmer den første styreinnretnings (18) driftstilstand, er en med den andre styreinnretning (15) samtidig koplende au-på-bryter (a2/a5/a6).

5. Boltsueiseanordning ifølge krau 2, karakterisert ued at utkoplingsinnretningen består au en smeltesikring (2) som samtidig påuirker kondensatorbatteriets (11) ladekrets og seriekoplingen (10, a3/a7; 10, a8/a9) (fig. 1, 2, 6).

6. Boltsueiseanordning ifølge krau 3, karakterisert ued at utkoplingsinnretningen består au en smeltesikring (2) som samtidig påuirker kondensatorbatteriets (11) ladekrets og kortslutningskretsen som inneholder den styrbare bryter (5) (fig. 3, 4).

7. Boltsueiseanordning ifølge krau 3 eller 6, karakterisert ued at den styrbare bryter (5) er en tyristor og at dens styreelektrode er forbundet med en til houedsueiseled-ningene tilkoplet spenningsdeler (12, 13, 14) uia koplingselementet (a3/a7) som er styrt au den andre styreinnretnings (15) driftstilstand.

8. Boltsueiseanordning ifølge krau 7, karakterisert ued at tyristorens (5) styreelektrode uidere ouer en zenerdiode (9) er tilkoplet til en spenningsdeler (4, 7) som er koplet parallelt med kondensatorbatteriet (11).