DE2118518C3 - Power source for AC arc welding - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromquelle für Wechselstrom-Lichtbogenschweißung mit einem Transformator und wenigstens einer im Schweißstromkreis liegenden Drossel, zu der parallel wenigstens zwei entgegengesetzt geschaltete, gesteuerte Ventile liegen. Eine solche Stromquelle ist aus der französischen Patentschrift 20 04 590, dort Fig. 3, bekannt, wobei drei Drosseln insgesamt zwölf Thyristoren in der genannten Weise zugeordnet sind.The present invention relates to a power source for AC arc welding with a transformer and at least one inductor located in the welding circuit, to which in parallel at least two oppositely switched, controlled valves are located. One such power source is from the French patent specification 20 04 590, there Fig. 3, known, with three chokes a total of twelve thyristors are assigned in the above-mentioned manner.

Zur Stromregelung können die Drosseln durch entsprechende Ansteuerung der Thyristoren eingesetzt oder unwirksam gemacht werden. Dabei kommt den <o Thyristoren nur die Funktion von Schaltern zu. Eine Zündwinkelregelung findet nicht statt. Demgemäß können mit der bekannten Ausbildung, die vom Aufwand her mit drei Drosseln und zwölf Thyristoren bereits einiges erfordert, dennoch nur sieben diskrete Stromwerte eingestellt werden.The chokes can be used to regulate the current by controlling the thyristors accordingly or rendered ineffective. The thyristors only have the function of switches. One Ignition angle control does not take place. Accordingly, with the known training, the effort with three chokes and twelve thyristors already requires a lot, but only seven discrete current values can be set.

Außerdem ist bei der bekannten Ausbildung eine Konstanthaltung des Stroms auf dem eingestellten Niveau nicht gewährleistet, und auch die Ströme der beiden Halbwellen können voneinander verschiedene Werte annehmen. Dies ist von besonderer Bedeutung bei der Wechselstrom-Lichtbogenschweißung von Aluminium, wo ein Gleichrichtereffekt des Lichtbogens auftritt, der ohne besondere Maßnahme dazu führt, daß die Kurve des Schweißstroms nicht symmetrisch zur Nullinie liegt, sondern symmetrisch zu einem von Null verschiedenen Niveau, welches somit eine Gleichstromkomponente darstellt. Ein Beispiel dafür, wie hier Abhilfe gesucht wird, ist die Einschaltung einer Glcichspannungsquelle, z. B. einer Batterie, die die deich-Stromkomponente des Schweißstroms unterdrücken soll.In addition, in the known design, the current is kept constant at the set level not guaranteed, and the currents of the two half-waves can also differ from one another Accept values. This is of particular importance in AC arc welding of aluminum, where a rectifying effect of the arc occurs which, without any special measure, leads to the fact that the curve of the welding current is not symmetrical to the zero line, but symmetrical to one of zero different level, which thus represents a direct current component. An example of how here A remedy is sought, is to switch on a DC voltage source, z. B. a battery that suppress the dike current component of the welding current target.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromquelle für die Wechselstrom-Lichtbogenschweißung zu schaffen, mit der die Stabilisierung und Konstanthaltung des Schweißstroms für beide Stromrichtungen auf einfache Weise und unabhängig voneinander möglich ist.The object of the present invention is to provide a power source for alternating current arc welding to create, with which the stabilization and maintenance of the welding current for both current directions is possible in a simple manner and independently of one another.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in Reihe mit jedem gesteuerten Ventil ein Stromgeber geschaltet ist, der über einen zugehörigen Phasensteuerungskanal, der auf das zugehörige gesteuerte Ventil wirkt, den Strom seiner Polarität auf einem vorgegebenen Wert konstant hält.Based on an embodiment of the type described at the outset, this object is achieved according to the invention proposed that a current generator is connected in series with each controlled valve, the via an associated phase control channel that acts on the associated controlled valve, the flow of its Keeps polarity constant at a given value.

In einer zweckmäßigen Ausbildung ist an die Stromgeber ein Einstellgerät zur Vorgabe der Stromwerte angeschlossen. Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die gesteuerten Ventile an die Drossel über Dioden angeschlossen sind, die die über die Drossel fließenden Ströme beider Halbperioden den entsprechenden Stromgebern zuleiten.In an appropriate training is to the current generator a setting device for specifying the current values is connected. Furthermore, it is useful that the Controlled valves are connected to the throttle via diodes, which control the currents flowing through the throttle of both half-periods to the appropriate current sensors.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung kann mithin durch den verwirklichten Regelkreis- die Rückkopplung der aus dem Sollwert und dem Istwert in den Stromgebern gewonnene Regelgröße über die Phasensteuerungskanäle auf die gesteuerten Schalter der Schweißstrom auf einfache Weise konstant gehalten und stabilisiert werden. Darüber hinaus ist die Stabilisierung für jeden Zweig unabhängig möglich, was, wie gesagt, bei der Aluminiumschweißung von besonderer Bedeutung ist.In the embodiment according to the invention, the feedback can therefore be achieved through the control loop implemented the controlled variable obtained from the setpoint and the actual value in the current sensors via the phase control channels the welding current is kept constant in a simple manner on the controlled switch and be stabilized. In addition, stabilization is possible for each branch independently, what, how said, when aluminum welding is of particular importance.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below through the description of exemplary embodiments with reference to the drawings further explained. It shows

F i g. I ein elektrisches Prinzipschaltbild der einphasigen Speisequelle,F i g. I an electrical block diagram of the single-phase supply source,

F i g. 2 ein elektrisches Prinzipschaltbild der dreiphasigen Speisequelle.F i g. 2 an electrical schematic diagram of the three-phase supply source.

In der nachstehenden Beschreibung wird im einzelnen auf die einphasige Ausführung der angemeldeten Stromquelle eingegangen.The following description refers in detail to the single-phase version of the registered Power source received.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, besteht die Stromquelle für die Wechselstrom-Lichtbogenschweißung aus einem Einphasentransformator 1, einer mit der Sekundärwicklung dieses Transformators in Reihe liegenden Drossel 2 und parallel zur Drossel 2 angeschlossenen und einander entgegengesetzt parallalgeschalteten steuerbaren Ventilen 3 und 4. In Reihe mit jedem gesteuerten Ventil 3 und 4 liegen Stromgeber 5 und 6 mit eigenen Phasensteuerungskanälen 7 und 8. An die Stromgeber 5 und 6 ist ein Einstellgerät 9 angeschlossen, das zusammen mit den Stromgebern 5 und 6 ein automatisches Regelungssystem der Speisequelle bildet. As shown in FIG. 1, the power source for the AC arc welding consists of a single-phase transformer 1, one in series with the secondary winding of this transformer Choke 2 and connected in parallel to the choke 2 and connected in parallel opposite to each other controllable valves 3 and 4. In series with each controlled valve 3 and 4 are current sensors 5 and 6 with own phase control channels 7 and 8. A setting device 9 is connected to the current sensors 5 and 6, which, together with the current sensors 5 and 6, forms an automatic control system for the supply source.

Die gesteuerten Ventile 3 und 4 sind an die Drossel 2 über Dioden 10 und U angeschlossen. Infolgedessen fließt der Drosselstrom durch diese Dioden, wird zum Strom der gesteuerten Ventile 3 und 4 addiert und speist den zwischen der Elektrode 12 und dem Werkstück 13 brennenden Lichtbogen.The controlled valves 3 and 4 are connected to the throttle 2 via diodes 10 and U. Consequently If the throttle current flows through these diodes, it is added to the current of the controlled valves 3 and 4 and feeds the arc burning between the electrode 12 and the workpiece 13.

Bei der dreiphasigen Ausführung der Stromquelle werden ähnliche Regelungseinrichtungen in zwei Leitungen des Dreiphasentransformators 14 (Fig.2) eingeschaltet. In the three-phase version of the power source, similar regulating devices are used in two lines of the three-phase transformer 14 (Fig.2) switched on.

Die Stromquelle funktionierte folgenderweise: Der Minimalwert des Stromes im Schweißstromkreis wird durch die Induktivität der Drossel 2 und die Leerlaufspannung des Transformators 1 bestimmt; die Ventile 3 und 4 bleiben dann geschlossen.The power source worked as follows: The minimum value of the current in the welding circuit becomes determined by the inductance of the choke 2 and the open circuit voltage of the transformer 1; the valves 3 and 4 remain closed.

Bei Schweißstromwerten, die vom Minimalwert abweichen, verläuft die Stromregelung wie folgt: von dem transistorbestückten Einstellgerät 9 gelangt das Stromvorgabesignal zu den Stromgebern 5 und 6. Der sich als Differenz des Vorgabesignals und des Signals imIn the case of welding current values that deviate from the minimum value, the current control runs as follows: from the transistor-equipped setting device 9, the current specification signal is sent to the current sensors 5 and 6 Difference between the default signal and the signal in the

Stromrückkopplungszweig ergebende Signalwert erscheint am Eingang des entsprechenden Phasensteuerungskanals 7 bzw. 8. Die dem SohweiBstrom-Mittelwert in einer Periode proportionale Größe des Verstimmungssignals bestimmt dabei die Zündphase des entsprechenden gesteuerten Ventils 3 bzw. 4.The signal value resulting from the current feedback branch appears at the input of the corresponding phase control channel 7 or 8. The mean of the SohweiBstrom mean The size of the detuning signal, which is proportional to a period, determines the ignition phase of the corresponding controlled valve 3 or 4.

Änderungen des Schweißstromes, die beim Schweißvorgang z. B. durch Netzspannungsschwankungen, Anderusjg der Lichtbogenlänge und sonstige Störungen hervorgerufen werden, werden von den auf Transformatorbasis ausgeführten Stromgebern 5 und 6 erfaßt. Dabei ändert sich der Pegel des Verstimmungssignals und somit die Zündphase der gesteuerten Ventile, wobei der vorgegebene Stromwert in jeder Halbperiode konstant gehalten wird.Changes in the welding current that occur during the welding process, for. B. by mains voltage fluctuations, Anderusjg the arc length and other disturbances are caused by the transformer based executed current sensors 5 and 6 detected. This changes the level of the detuning signal and thus the ignition phase of the controlled valves, with the predetermined current value in each half cycle is kept constant.

Die automatische Konstanthaltung des Stromes, die getrennt in jeder Halbperiode erfolgt, ermöglicht die Kompensation der Lichtbogen-GJeichrichterwirkung z. B. bei der Argon-Schweißung von Aluminium mit nicht abschmelzender Elektrode. Dazu genügt es, gleiehe Vorgabesignale den automatischen Regelungssystemen für jede Schweißstrom-Halbperiode zuzuführen. The automatic maintenance of the current, which takes place separately in each half cycle, enables the Compensation of the arc rectifier effect e.g. B. with argon welding of aluminum non-consumable electrode. For this it is sufficient to equate To supply default signals to the automatic control systems for each welding current half-cycle.

Man kann eine von Null abweichende Gleichstromkomponente des Lichlbogenstromes einstellen; zu diesem Zweck ist im Einstellgerät 9 eine stufenlose Einstellung eines zusätzlichen Pegels des Vorgabesignals während der einen oder der anderen Halbperiode vorgesehen. One can set a direct current component of the arc current that deviates from zero; to this The purpose is a stepless setting of an additional level of the default signal in the setting device 9 provided during one or the other half-period.

Der Verstärkungsfaktor der automatischen Regelungssysteme für beide Halbperioden ist so gewählt worden, daß sich steile statische Kennlinien und gute dynamische Eigenschaften der Stromquelle ergeben.The gain factor of the automatic control systems for both half-periods is selected in this way have been that steep static characteristics and good dynamic properties of the power source result.

Zur Gewährleistung des Impulsbetriebes beim Schweißen enthält das Einstellgerät einen in F i g. 1 nicht dargestellten Multivibrator, der eine diskrete Verformung des Vorgabesignals bewirkt. Der Impulsstrom und der Pausenstrom können unabhängig voneinander von einem Minimalwert bis zum Maximalwert eingestellt werden.To ensure pulse operation during welding, the setting device contains a device shown in FIG. 1 multivibrator, not shown, which causes a discrete deformation of the default signal. The impulse current and the pause current can be set independently of one another from a minimum value to a maximum value will.

Die Dioden 10 und 11 leiten die durch die Drossel 2 fließenden Ströme den entsprechenden Stromgebern 5 bzw. 6 zur Kompensation der Gleichstromkomponente bei annähernd minimalen Schweißstromwerten zu.The diodes 10 and 11 conduct the energy through the choke 2 flowing currents to the corresponding current sensors 5 and 6 to compensate for the direct current component at approximately minimal welding current values.

Wenn die Einstellung und Stabilisierung des Impuls- und Pausenstromes sowie die Kompensation der Gleichstromkomponente nicht erforderlich sind, wie dies z.B. beim Impulslichtbogenschweißen von Stahl unter bestimmten Betriebsbedingungen der Fall ist, kann eine Stromquelle benutzt werden, die nur einen Transformator 1, eine Drossel 2 und gesteuerte VentileIf the setting and stabilization of the pulse and pause current as well as the compensation of the DC components are not required, as is the case, for example, with pulsed arc welding of steel is the case under certain operating conditions, a power source can be used that is only one Transformer 1, a choke 2 and controlled valves

3 und 4 enthält.3 and 4 contains.

In diesem Fall werden die gesteuerten Ventile 3 undIn this case, the controlled valves 3 and

4 mittels einer besonderen Einrichtung, z. B. einer in F i g. 1 nicht eingezeichneten transistorbestückten Triggerschaltung, ganz geöffnet. Dabei wird der Impulsstromwert durch die Leistung des Transformators 1 und die Spannung am Lichtbogen bestimmt, und die Größe des Pausenstromes hängt von der Induktivität der Drossel 2 und der Lichtbogenspannung ab.4 by means of a special device, e.g. B. one in F i g. 1 transistor-equipped trigger circuit, not shown, fully open. The pulse current value becomes determined by the power of the transformer 1 and the voltage on the arc, and the The size of the pause current depends on the inductance of the choke 2 and the arc voltage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Stromquelle für Wechselstrom-Lichtbogenschweißung mit.einem Transformator und wenigstens einer im Schv/eißstromkreis liegenden Drossel, zu der parallel wenigstens zwei entgegengesetzt geschaltete, gesteuerte Ventile liegen, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit jedem gesteuerten Ventil (3,4) ein Stromgeber (5,6) geschallet ist, der über einen zugehörigen Phasensteuerungskanal (7,8), der auf das zugehörige gesteuerte Ventil wirkt, den Strom seiner Polarität auf einem vorgegebenen Wert konstant hält.1. Power source for AC arc welding with a transformer and at least one choke in the welding circuit, to which at least two oppositely connected, controlled valves lie in parallel, thereby characterized in that a current transmitter (5,6) is sounded in series with each controlled valve (3,4) is, via an associated phase control channel (7,8) that is controlled on the associated Valve acts to keep the current of its polarity constant at a predetermined value. 2. Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stromgeber (5, 6) ein Einstellgerät (9) zur Vorgabe der Stromwerte angeschlossen ist.2. Power source according to claim 1, characterized in that that a setting device (9) for specifying the current values is connected to the current transmitter (5, 6) is. 3. Stromquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Ventile (3, 4) an die Drossel (2) über Dioden (10, 11) angeschlossen sind, die die über die Drossel fließenden Ströme beider Halbperioden den entsprechenden Stromgebern (5,6) zuleiten.3. Power source according to claim 1 or 2, characterized in that the controlled valves (3, 4) connected to the choke (2) via diodes (10, 11) are the currents flowing through the choke of both half-periods to the corresponding current sensors (5,6). 2525th