DE2741315C2 - Stromquelle für das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom höherer Frequenz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromquelle für das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom höherer Frequenz mit einem als Einphasentransformator ausgebildeten Schweißtransformator, der primärseitig über einen direkten Frequenzumrichter unmittelbar aus einem Drehstromnetz gespeist ist. 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 Umrichter 2 Drehstrombrückengleichrichter in Antiparallelschaltung aufweist und daß in jedem Zweig der Brückengleichrichter Schalter vorgesehen sind, welche mittels einer Steuereinrichtung derart schaltbar sind, daß dem Schweißtransformator bei symmetrischer Drehstromnetzbelastung ein Einphasenstrom mit einer der dreifachen oder 1'^fachen Netzfrequenz entsprechenden Frequenz 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

Ferner verringern sich durch die erfindungsgemäße Schaltung die Baugröße der Induktivitäten (Eisenkemdrosseln, 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.

Im nachfolgenden wird eine erfindungsgemäße Stromquelle unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher beschrieben. Es veranschaulicht
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Stromquelle zum Lichtbogenschweißen,
F i g. 2 und 3 Stromdiagramme.
Die Stromquelle weist eine unmittelbar an das speisende Drehstromnetz 10 angeschlossene Phasensteuerung 11 auf, die zwei Drehstrombrückengleichrichter 12, 13 mit je der halben Gesamtleistung in Antiparallelschaltung enthält 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, 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 entsprechend der Erfindung der Schweißstrom einphasig ist und eine Frequenz der dreifachen bzw. eineinhalbfachen Netzfrequenz aufweist Dabei werden im Falle der dreifachen Netzfrequenz die Thyristoren entsprechend F i g. 2 und bei eineinhalbfacher Netzfrequenz gemäß F i g. 3 geöffnet, wobei die in den 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 43,44 der Phasensteuerung 11 steht mit der Primärseite 45 eines Einphasentransformators 46 in Verbindung, dessen Sekundärseite 47 an das Werkstück 40 bzw. den Schweiß- und/oder Schneidbrenner 41 angeschlossen ist.

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 Schwei-Ben von Leichtmetallen beispielsweise zur Beeinflussung des Gleichrichtereffektes von Vorteil ist. Über die Phasenanschnittsteuerung ist darüber hinaus eine Strom- bzw. Spannungseinstellung erreichbar.

Mit Hilfe der Drosseln 42 kann durch Überbrückung der bei Phasenanschnitt entstehenden stromlosen Pausen vorteilhaft eine wesentliche Verbesserung der Schweißeigenschaften erreicht werden.

Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft möglich, im Leerlauf durch entsprechenden Phasenanschnitt die Leerlaufspannung auf den für den ScI;weißbetrieb unter erhöhter elektrischer Gefährdung, z.B. in engen Räumen, vorgeschriebenen herabgesetzten Leerlaufspannungswert herunterzuschalten. Nach dem Zfiiiden wird dann in bekannter Weise in Abhängigkeit von den bei Leerlauf und Last unterschiedlichen Strom- und Spannungsbedingungen im primären und sekundären Leistungsstromkreis der Stromquelle selbsttätig auf den eingestellten Strcmwert umgeschaltet.

Bevorzugt wird die beschriebene Stromquelle zum

Wolfram-Inertgas-Lichtbogenschweißen (WlG-

Schweißen) verwendet Selbstverständlich ist jedoch auch eine Verwendung in Verbindung mit Unterpulver-Schweißanlagen mit hohen Schweißwechselströaien, mit Metall-Schutzgasschweißaniagen mit abschmelzender Elektrode sowie bei artverwandten Verfahren möglich.

Ansteile 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 Funtkionen (schalten bzw. gleichrichten) ausübenden Bauteile, wie beispielsweise Diode und Schalttransistor in Reihenschaltung, möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Stromquelle für das Lichtbogenschweißen mit Wechselstrom höherer Frequenz mit einem als Einphasentransformator ausgebildeten Schweißtransformator, der primärseitig über einen direkten Frequenzumrichter unmittelbar aus einem Drehstromnetz gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, 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 dem Schweißtransformator bei symmetrischer Drehstromnetzbelastung ein Einphasenstrom mit einer der dreifachen oder 1'^fachen Netzfrequenz entsprechenden Frequenz 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.