DE2656980C2

DE2656980C2 - Stromquelle für das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom höherer Frequenz

Info

Publication number: DE2656980C2
Application number: DE19762656980
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 8132 Tutzing Röhm
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1976-12-16
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DE2656980A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromquelle für das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom höherer Frequenz, mit einem Schweißtransformator sowie einem dem Schweißtransformator zugeordneten direkten Frequenzumrichter. Eine solche Stromquelle ist aus der DE-OS 23 25 793 bekannt.

Bei dieser wird der Umrichter dazu benutzt, um durch eine Frequenzumformung bis zu 25 000 Hz das Gewicht der Stromquelle zu verringern. Um eine für das Wechselstromschweißen günstige Schweißstromfrequenz zu erreichen, ist dort ein zweiter Frequenzumrichter vorgesehen.

Aus »Linde Berichte aus Technik und Wissenschaft«, Heft 10, 1960, Seiten 28 bis 38, insbesondere Seite 37, Untertitel »Schweißwandler« ist es bekannt, daß sich gute Schweißeigenschaften und eine gute Stabilisierung des Lichtbogens durch die Verwendung eines Spezialtrafos erreichen lassen, der einen 3-phasigen Netzanschluß aufweist und dessen Schweißstrom die doppelte Netzfrequenz besitzt.

Ferner ist aus der CH-PS 4 52 679 ein Quadrantenantrieb für Drehstrommaschinen bekannt, mit einem Direktumrichter, der zwei Drehstrombrückengleichrichter in Antiparallelschaltung und eine Steuereinrichtung für die in jedem Brückenzweig angeordneten Schalter aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromquelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit möglichst geringem Aufwand einen Schweißwechselstrom mit günstiger Frequenz liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schweißtransformator als Drehstromtransformator ausgebildet ist, daß der Umrichter zwei Drehstrombrückengleichrichter in Antiparallelschaltung aufweist und daß in jedem Zweig der Brückengleichrichter Schalter vorgesehen sind, welche mittels einer Steuereinrichtung derart schaltbar sind, daß der Schweißstelle bei symmetrischer Drehstrom-Netzbelastung ein Einphasen-Schweißwechselstrom mit einer Frequenz der dreifachen oder eineinhalbfachen Netzfrequenz (50 oder 60 Hz) zugeführt wird. Dies wird durch einfache Ansteuerung der vorgesehenen Schalter möglich, so daß zu vorbestimmten Zeiten gewisse Schalter derart offen bzw. geschlossen sind, daß sich die obengenannte Frequenz des Einphasen-Schweißwechselstroms ergibt Durch die höhere Frequenz werden bessere Schweißeigenschaften bezüglich Zündung, Stabilität des Lichtbogens sowie Qualität der Schweißung durch intensivere Badbewegung erreicht, was insbesondere zu besseren Schweißergebnissen beim Wechselstromschweißen von Aluminium führt.

ίο Ferner verringern sich durch die erfindungsgemäße Schaltung die Baugröße der induktivitäten (Eisenkerndrosseln, Luftdrosseln, Transduktoren), die für die schweißverfahrensbedingte Neigung der Strom-Spannungskennlinien oder zur Stromeinstellung erforderlich sind, bei gleicher Wirkung auf ein Drittel.

Bevorzugt sind die Schalter der beiden Brücken als steuerbare Gleichrichter, vorzugsweise als Thyristoren, ausgebildet. Diese statisch ruhenden Bauteile haben gegenüber dem eingangs genannten Umformer Vorteile bezüglich Geräusch, Abnutzung, Pflege, Wartung sowie der Reaktionszeiten beim Ein- und Ausschalten, bzw. beim Ansteuern.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine erfindungsgemäße Stromquelle auch zum Gleichstromschweißen verwendet werden kann, wenn die beiden antiparallelen Brückengleichrichter, parallel geschaltet werden.

Im Nachfolgenden wird eine erfindungsgemäße Stromquelle unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher beschrieben. Es veranschaulicht

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Stromquelle zum Lichtbogenschweißen,

F i g. 2 und 3 Stromdiagramme.

Die Stromquelle weist einen als Drehstromtransformator ausgebildeten Schweißtransformator 10 auf, dem eine Phasensteuerung 11 zugeordnet ist. Die Phasensteuerung U enthält zwei Drehstrombrückengleichrichter 12, 13 mit je der halben Gesamtleistung in Antiparallelschaltung. In jedem Zweig 14 bis 25 der Gleichrichter 12, 13 ist ein mittels einer Steuereinrichtung 26 betätigbarer Schalter 27 bis 38 vorgesehen. Dabei ist es besonders günstig, im Hinblick auf die Kosten, wenn die Schalter 27 bis 38 als steuerbare Gleichrichter ausgebildet sind. Bevorzugt sind deshalb die Schalter als Thyristoren ausgebildet.

Die Steuereinrichtung 26 weist einen Programmgeber 39 auf, der den Steuerelektroden der Thyristoren zugeordnet ist und mit dem die Öffnungs- bzw. Schließzeiten der Thyristoren 27 bis 38 einstellbar (programmierbar) sind, und zwar derart, daß der Schweißstrom einphasig ist und eine Frequenz der dreifachen bzw. eineinhalbfachen Netzfrequenz aufweist. Dabei werden im Falle der dreifachen Netzfrequenz die Thyristoren entsprechend Fig.2 und bei eineinhalbfacher Netzfrequenz gemäß Fig.3 geöffnet, wobei die in den angeschnittenen Halbwellen der F i g. 2 bzw. 3 angegebenen Zahlen die durchgeschalteten Thyristoren kennzeichnen. Bevorzugt ist der Programmgeber als an sich bekannter Taktgeber zur Ansteuerung von Thyristorschaltungen ausgebildet.

Der Ausgang der Brückengleichrichter 12, 13 steht mit dem Werkstück 40 bzw. dem Schweiß- und/oder Schneidbrenner 41 in Verbindung.

In den F i g. 2 und 3 sind die. positiven bzw. negativen Halbwellen des Einphasenwechselstromes flächengleich. Es ist selbstverständlich aber auch vorteilhaft möglich durch verschieden große Ansteuerung der

Thyristoren (Phasenanschnitt) die Flächen unterschiedlich groß einzustellen, was insbesondere beim Schweißen von Leichtmetallen beispielsweise zur Beeinflussung des Gleichrichtereffektes von Vorteil ist. Ober die Phasenanschnittsteuerung ist darüb^rhinaus eine Strom- bzw. Spannungseinstellung erreichbar.

Mit Hilfe der Drosseln 42 wird vorteilhaft eine Rechteck- bzw. Trapezform der Stromhalbwellen und damit eine wesentliche Verbesserung der Schweißeigenschaften durch Überbrückung der bei Phasenanschnitt entstehenden stromlosen Pausen erreicht

Bevorzugt wird die beschriebene Stromquelle zum Wolfram-lnertgas-Lichtbogenschweißen (WIG-Schweißen) verwendet. Selbstverständlich ist jedoch

auch eine Verwendung in Verbindung mit Unterpulver-Schweißanlagen mit hohen Schweißwechselströmen, mit Metall-Schutzgasschweißanlagen mit abschmelzender Elektrode sowie bei artverwandten \'erfahren möglich.

Anstelle der als Schalter und Gleichrichter dienenden Thyristoren können selbstverständlich auch andere äquivalente elektrische bzw. elektronische Bauelemente verwendet werden. Auch ist der Einsatz von zwei verschiedenen, je eine der genannten Funktionen (schalten bzw. gleichrichten) ausübenden Bauteile, wie beispielsweise Diode und Schalttransistor in Reihenschaltung, möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

Ί. Stromquelle für das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom höherer Frequenz, mit einem Schweißtransformator sowie einem dem Schweißtransformator zugeordneten direkten Frequenzumrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißtransformator (10) als Drehstromtransformator ausgebildet ist, daß der Umrichter (11) zwei Drehstrombrückengleichrichter (12, 13) in Antiparallelschaltung aufweist und daß in jedem Zweig (14 bis 25) der Brückengleichrichter (12,13) Schalter (27 bis 38) vorgesehen sind, welche mittels einer Steuereinrichtung (26) derart schaltbar sind, daß der Schweißstelle (40,41) bei symmetrischer Drehstrom-Netzbelastung ein Ein-Phasen-Schweißstrom mit einer Frequenz der dreifachen oder eineinhalbfachen Netzfrequenz zugeführt wird.
2. Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (27 bis 38) in den beiden Brücken (12, 13) als steuerbare Gleichrichter, vorzugsweise als Thyristoren ausgebildet sind.