NO153954B - Anordning for lysbuesveising. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for lysbuesveising med

en sveiselikeretter,som er koplet til et vekselstrømnett for avgivning av en pulserende likespenning, som periodevis er null i takt med nettfrekvensen eller et multiplum av denne under en del av perioden, med en sveisedrossel, som er forsynt med en jernkjerne og har sin vikling koplet mel-

lom en av sveiselikeretterens to klemmer og et sveisested som dannes av sveiseelektrode og arbeidsstykke og er koplet til den andre sveiselikeretterklemmen, og med en filtrer-ingsstrømkrets som er forbundet med begge klemmer og omfat-

ter en filtrerinsdrossel og en kondensator.

Den likerettede spenning fra en likeretter som er koplet til

et enfaset vekselstrømnett har periodevis opptredende null-steder. Ved sveiselikerettere, som er utstyrt med tyristo-

rer og er koplet til et flerfaset vekselstrømnett, opptrer likeledes periodevis tilbakevendende spenningsfrie intervaller, når tenning av tyristorene skjer så sent at den av-gitte likespenning bare består av enkelte pulser atskilt av pauser.

Når spenningen er null eller svært lav, slokker sveiselys-

buen, som for opprettholdelse krever en minstespenning som i det vesentlige er avhengig av katode- og anodematerialet og av lysbuens lengde. Ny tenning kan først finne sted når spenningen igjen har nådd nevnte grenseverdi. Visse sveise-elektrodetyper, f. eks. dekkede elektroder, inneholder lysbuestabiliserende tilsetninger, som under de strømløse intervaller opprettholder en ionisert atmosfære mellom arbeidsstykket og elektroden som vesentlig letter ny tenning av lysbuen.

Blanke trådelektroder, som brukes ved beskyttelsesgassvei-

sing, er vanligvis ikke forsynt med slike tilsetninger. Det må derfor treffes andre foranstaltninger for at en ufor-styrret sveising skal muliggjøres med en slik pulserende likestrøm.

Det er kjent å forsyne sveiselikerettere med koblingsele-menter for filtrering eller glatting av den pulserende likespenning se f.eks. GB1.284.636, US 3.308.265 og 3.911.243 Disse publikajsoner vedrører imidlertid sveiselikerettere

med en sveisedrossel og en ytterligere drossel som er uav-hengig av sveisedrosslelen.

Foreliggende oppfinnelse har den oppgave å tilveibringe en anordning hvor strømløse perioder under sveisingen utelukkes, og som dessuten krever et lite antall kob-lingselementer. Oppfinnelsen er karakterisert ved at filtreringsdrosselens vikling er en tilleggsvikling som er anordnet på jernkjernen for sveisedrosselen og med en tilkobling er slik forbundet med sveisedrosseviklingen at vik-

lingene blir koblet i serie, at kondensatoren er koplet inn mellom en annen tilkobling til tilleggsviklingen og den andre sveiselikeretterklemmen, og at en ladelikeretter som mates av vekselstrømnettet er koplet til den annen eller en ytterligere tilkobling for tilleggsviklingen idet forholdet mellom vindingstallene for tilleggsviklingen og sveisdrosselviklingen, den magnetiske kobling mellom de to viklinger og kapasitansen for kondensatoren velges slik at den absolutte verdi av sveisestrømmen ikke synker under en viss verdi under sveising.

Når sveiselikeretterens pulserende spenning er stor nok,

flyter sveisestrømmen gjennom sveiselikeretteren og sveisedrosselen til sveisestedet, mens ladelikeretteren gjennom-flytes av kondensatorens ladestrøm. Når spenningen avtar, tilstreber kraften ("EMK") fra seriedrosselen som består av sveisedrosselviklingen og ekstraviklingen å opprettholde strømmen i sveisedrosselviklingen, hvilket understøttes ved utlading av kondensatoren. Kondensatorens utladingsstrøm blir påvirket av vindingstallforholdet mellom sveisedrosselviklingen og ekstraviklingen og den magnetiske kopling mel-

lom de to viklingene.

Anordningen ifølge oppfinnelsen av sveisedrosselvikling og ekstravikling på en felles jernkjerne er meget fordelaktig for påvirkning av sveisestrømmen.

Ved en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er lade-strømkretsen koplet til vekselstrømnettet via sveiselikeretterens to klemmer. En likeretter som er koplet i paral-ell med ladelikeretteren og ekstraviklingen,vil da i sin gjennomslippsretning føre i det minste en del av den strøm som avgis fra vekselstrømnettet til sveisestedet. En egen, direkte tilkopling til vekselstrømnettet er ikke nødvendig og dette forenkler koplingen for sveiselikerettere som er tilknyttet et flerfasenett.

Ifølge oppfinnelsen er det fordelaktig at ekstraviklingen er forsynt med flere uttak for tilkopling av kondensatoren og ladelikeretteren. Ved tilkopling av ladelikeretteren og kondensatoren til forskjellige uttak for ekstraviklingen oppnås forskjellige koplingsvarianter, som gir forskjellige strømkurver og sveiseforhold. De egnede uttak velges fortrinnsvis på forsøksbasis.

Ved kortbuesveising opptrer kortslutninger i rask rekkeføl-ge mellom elektroden og arbeidsstykket. Det er da ønskelig at den dynamiske kortslutningsstrøm ikke blir for sterk for at de forårsakede spruttap skål holdes på et minimum. Der-som sveisedrosselviklingen koples magnetisk løst med tilleggsviklingen, blir også andelen av utladingsstrøm i svei-sestrømmen redusert. Ifølge oppfinnelsen er det derfor fordelaktig at sveisedrosselviklingen og tilleggsviklingen er viklet ved siden av hverandre på en ikke lukket jernkjerne, fortrinnsvis en I-kjerne.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til vedlagte tegning, som viser et utførelseseksempel, og hvor fig. 1 er et koplingsskjerna for en sveisestrømkilde,

fig. 2a-2d viser forskjellige spennings- og strømkurver,

fig. 3 er en skjematisk gjengivelse av en sveisedrossel,

fig. 4-6 viser forskjellige utformninger av koplingsskjerna er .

En transformator 1 er med sin primærvikling 2 koplet til et enfaset nett. Primærviklingen er forsynt med uttak 3 for inn-kopling av et bestemt vindingstall for innstilling av en eg-net spenning på sekundærviklingen 4. Til sekundærviklingens 4 klemmer er en toveis-likeretter 5 og en sveiselikeretter 6 koplet i brokopling. To ledere 9, 10 er koplet til de to li-kestrømsklemmene 7,8 for sveiselikeretteren. Lederen 10 for-binder sveiselikeretterens klemme 8 med et arbeidsstykke 11. Lederen 9 er koplet til en sveisedrosselvikling 13, som sam-men med en seriekoplet tilleggsvikling 14 danner en serie-drossel 12. Sveisedrosselviklingen 13 er via en leder 15 forbundet med en sveiseelektrode 16. Tilleggsviklingen har flere uttak 17. Likeretteren 5 og en kondensator 18 er koplet til et av disse uttakene. Kondensatoren er også forbundet med sveiselikeretterens 6 klemme 8. Antallet av tilleggsviklin-gens 14 innkoplede vindinger er fortrinnsvis større enn svei-sedrosselviklingens vindingstall. Et vindingstallforhold mellom tilleggsvikling og sveisedrosselvikling på 1,5 til 5 har vist seg særlig fordelaktig.

Ved et kortslutningsfritt sveiseforløp som nærmest kan sam-menlignes med en motstandsbelastning, har spenningen mellom klemmene 7, 8 den kurveform som er vist i fig. 2. Den strøm i^ som avgis av sveiselikeretteren 6 og flyter gjennom lederen 9 har en kurveform som er vist i fig. 2b. Fra likeretteren 5 flyter en ladestrøm til kondensatoren 18. Når spennin-gens momentane verdi på klemmene 7, 8 og dermed også på ut-gangen for likeretteren 5 synker, avbrytes ladingen og kondensatoren 18 lader seg ut via seriedrosselen 12 til lysbuen som brenner mellom elektroden 16 og arbeidsstykket 11. Seriedrosselen 12 er forsynt med en I-kjerne 20. Sveisedrosselviklingen 13 og tilleggsviklingen er anordnet slik på kjernen at fluksen gjennom de to viklingene summeres, når viklingene gjennomstrømmes av utladingsstrømmen. De to viklingene er viklet ved siden av hverandre på kjernen for at det skal dannes en løs magnetisk kopling, som også fremmes av I-kjernens åpne magnetiske jernkrets.

Da seriedrosselens EMK motvirker en endring av den magnetiske fluks, øker strømmen ±2 (fig. 2c) som flyter gjennom tilleggsviklingen 14 for at amperevindingslikevekten skal bibeholdes, mens strømmen i-^ avtar, og omvendt. En liten andel av sveise-strømmen flyter direkte fra likeretteren 5 gjennom seriedrosselen til sveisestedet. Strømmens ±2 forløp påvirkes hovedsakelig av vindingstallforholdet mellom tilleggsviklingen og sveisedrosselviklingen, den magnetiske kopling mellom de to viklingene og kondensatorens kapasitet.

Sveisestrømmen i (fig. 2d) som flyter gjennom sveisedrosselviklingen til lysbuen og er summen av strømmen i-^ og strømmen ±2/ opprettholdes derfor uten avbrytelse og lysbuen vil ikke slokne selv om spenningen på klemmene 7, 8 er for lav til å opprettholde lysbuen.

Kondensatoren 18 og likeretteren 5 kan koples til forskjellige uttak 17 for tilleggsviklingen. Dermed kan sveiseegenskapene til en viss grad påvirkes. Valget av uttak bestemmes hensiktsmessig ved forsøk. Av praktiske grunner koples dog kondensatoren 18 og likeretteren 5 vanligvis til samme uttak og dette gir generelt tilstrekkelig gode sveiseegenskaper.

Det er hensiktsmessig, men ikke nødvendig, at det i ladekret-sen som dannes av likeretteren 5 og kondensatoren 18 koples inn en strømbegrensningsmotstand 19, som beskytter likeretteren 5 mot for sterke ladestrømmer. Ladingen av kondensatoren 18 blir noe forsinket på denne måten. Ved en passende dimensjonering av motstanden, kondensatoren og likeretteren vil innflytelsen på sveiseegenskapene dog bli ubetydelig.

Ved kortslutninger mellom elektroden og arbeidsstykket, som f.eks. er nokså hyppige ved kortbuesveising, på grunn av den dråpeformede materialovergang, har det vist seg at en løs magnetisk kopling mellom de to viklingene forårsaker vesentlig mindre spruttap enn en fast kopling. Årsaken ligger for-modentlig i at endringen av strømmen ±2 ved endring av strømmen i ikke er så utpreget som ved en fast kopling. Koplingen som er vist i fig. 4 er noe forenklet, sammenlig-net med den som er vist i fig. 1. En likeretterbro 22 er koplet til sekundærsiden av en enfasetransformator 21. To dioder 23, 24 er koplet til en av de to klemmene 39, 40 for sveiselikeretteren 22. Hovedandelen av sveisestrømmen flyter gjennom dioden 23 og en sveisedrosselvikling 26 for en seriedros-sel 25. Gjennom dioden 24 flyter i det vesentlige ladestrøm-men for en kondensator 28. Både kondensatoren 28 og dioden 24 er koplet til et uttak 29 for tilleggsviklingen.

Virkemåten er den samme som omtalt i forbindelse med fig.' 1. Ladestrømkretsen som dannes av dioden 24 og kondensatoren 28 er her koplet til klemmene 39, 40 for sveiselikeretteren. Diodene 23, 24 hindrer kortslutning av tilleggsviklingen 27 under kondensatorens 28 utladingsfase.

Koplingen ifølge fig. 5 er ytterligere forenklet. Til sekundærsiden av en enfasetransformator 30 er to dioder 31, 32 koplet. Dioden 31 virker som sveiselikeretter og gjennomstrøm-mes av sveisestrømmen. Dioden 32 danner ladestrømkretsen sam-men med en kondensator 37. Den her viste seriedrdssel 33 med en sveisedrosselvikling 34 og en tilleggsvikling 35 er en meget forenklet form av de ovenfor omtalte utførelser ifølge

■fig. 1 og 4. Til den uttaksløse viklingsende 36 for tilleggsviklingen 35 er dioden 32 og kondensatoren 37 koplet. Mange-len på uttak tillater riktignok ikke noe valg for påvirkning av sveiseegenskapene, men reduserer produksjonsomkostningene, og dette kan kompensere ulempene. Enveislikerettingen med dioden 31 gir en pulserende spenning med en lang spennings-fri luke på klemmene 41, 42. Kondensatorens 37 kapasitet må derfor være forholdsvis stor, slik at utladingsstrømmen kan opprettholde lysbuen når den likerettede spenning er null.

Claims (7)

1. Anordning for lysbuesveising med en sveiselikeretter (6, 22, 31, 38), som er koplet til et vekselstrømnett for avgivning av en pulserende likespenning, som periodevis er null i takt med nettfrekvensen eller et multiplum av denne Under en del av perioden, med en sveisedrossel, som er forsynt med en jernkjerne og har sin vikling (13, 26, 34) koplet mellom en av sveiselikeretterens to klemmer og et sveisested som dannes av sveiseelektrode (16) og arbeidsstykke (11) og er koplet til den andre sveiselikeretterklemmen, og med en filtreringsstrømkrets som er forbundet med begge klemmer og omfatter en filtrerinsdrossel og en kondensator, karakterisert ved at f iltreringsdrosselens vikling er en tilleggsvikling (14, 27, 35) som er anordnet på jernkjernen (20) for sveisedrosselen og med en tilkoblina er slik forbundet med sveisedrosseviklingen (13, 26, 34) at viklingene blir koblet i serie, at kondensatoren (18, 28, 37) er koplet inn mellom en annen tilkobling til tilleggsviklingen (14, 27, 35) og den andre sveiselikeretterklemmen, og at en ladelikeretter (5, 24, 32) som mates av vekselstrømnettet er koplet til den annen eller en ytterligere tilkobling (17, 29, 36) for tilleggsviklingen (14, 27, 35),idet forholdet mellom vindingstallene for tilleggsviklingen og sveisdrosselviklingen, den magnetiske kobling mellom de to viklinger og kapasitansen for kondensatoren velges slik at den absolutte verdi av sveisestrømmen ikke synker under en viss verdi under sveising.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at ladelikeretteren (24) via sveiselikeretterens (22, 38) to klemmer er koblet til vekselstrømnet-tet, idet en likeretter (23) som er koplet i parallell med ladelikeretteren (24) og tilleggsviklingen (27), i sin gjennomstrømningsretning fører i det minste en del av den strøm som er avgitt fra vekselstrømnettet til sveisestedet (11, 16).

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, k a r a k - terisert ved at tilleggsviklingen (14, 27) er forsynt rned uttak (17, 29) for tilkopling av kondensatoren (18, 28) og ladelikeretteren (5, 24).

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at ladelikeretteren (5, 24) og kondensatoren (18, 28) er koplet til samme uttak for tilleggsviklingen (17,29).

5. Anordning som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at sveisedrosselviklingen (13,

26, 34) er magnetisk løst koplet til tilleggsviklingen (14,

27, 35).

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at sveisedrosselviklingen og tilleggsviklingen er viklet opp ved siden av hverandre på en ikke lukket jernkjerne.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at jernkjernen er en I-kjerne ,(20).