DE10122104C1 - Arc welding device with HF blocking choke and additional secondary winding - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Lichtbogenschweißgerät, bestehend aus einer Inverterstromquelle mit einem netzspannungsgespeisten Gleichrichter (1), einem Zwischenkreis (2), einem primärseitig getakteten Stromwandler, einem sekundärseitig des Stromwandlers (4) angeordneten Gleichrichter (5), einem von der Inverterstromquelle gespeisten Wechselrichter, an dessen Ausgang der Schweißprozeß angeschlossen ist, wobei zur Zündung des Lichtbogens parallel zum Wechselrichterausgang ein Hochspannungsimpulsgeber (19) geschaltet ist, welcher über eine Sperrdrossel (14) vom Wechselrichterausgang entkoppelt ist. Um auch bei der Verwendung von Sperrdrosseln mit einer nichtlinearen magnetischen Kennlinie Nichtlinearitäten bei der Umkehr des Schweißstromes zu verhindern, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Kern aus magnetisch sättigbarem Material ausgebildete Sperrdrossel (14) die Primärseite eines Übertragers (20) bildet, welcher sekundärseitig mindestens eine Windung aufweist, welche über gesteuerte Schaltmittel (22, 23) während der Lichtbogenbrennphase kurzschließbar ist.The invention relates to an arc welding device comprising an inverter current source with a rectifier (1) supplied with line voltage, an intermediate circuit (2), a current transformer clocked on the primary side, a rectifier (5) arranged on the secondary side of the current transformer (4), and an inverter powered by the inverter current source the output of which is connected to the welding process, a high-voltage pulse generator (19) being connected in parallel with the inverter output to ignite the arc and which is decoupled from the inverter output via a blocking choke (14). In order to prevent non-linearities in the reversal of the welding current even when using blocking chokes with a non-linear magnetic characteristic, the invention is characterized in that the blocking choke (14) formed with a core made of magnetically saturable material forms the primary side of a transformer (20), which has at least one turn on the secondary side, which can be short-circuited via controlled switching means (22, 23) during the arc-burning phase.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lichtbogenschweißgerät bestehend aus einer Inverterstromquelle mit einem netzspannungsgespeisten Gleichrichter (1), einem Zwischenkreis (2), einem primärseitig getakteten Stromwandler, einem sekundärseitig des Stromwandlers (4) angeordneten Gleichrichter (5), einem von der Inverterstromquelle gespeisten Wechselrichter, an dessen Ausgang der Schweißprozeß angeschlossen ist, wobei zur Zündung des Lichtbogens parallel zum Wechselrichterausgang ein Hochspannungsimpulsgeber (19) geschaltet ist, welcher über eine Sperrdrossel (14) vom Wechselrichterausgang entkoppelt ist.The invention relates to an arc welding device comprising an inverter current source with a rectifier ( 1 ) supplied with mains voltage, an intermediate circuit ( 2 ), a current transformer clocked on the primary side, a rectifier ( 5 ) arranged on the secondary side of the current transformer ( 4 ), and an inverter powered by the inverter current source Output of the welding process is connected, a high-voltage pulse generator ( 19 ) being connected in parallel with the inverter output to ignite the arc and which is decoupled from the inverter output via a blocking choke ( 14 ).
Ein Lichtbogenschweißgerät dieser Art ist aus dem Stand der Technik der DE 41 28 175 bekannt. Bei diesem Lichtbogenschweißgerät ist am Ausgang des Wechselrichters ein Hochspannungsimpulsgeber angeschlossen, der bei Beginn des Schweißprozesses und nach jedem Nulldurchgang des Schweißstromes, wenn der Lichtbogen wieder erloschen ist, einen Hochspannungsimpuls abgibt (vgl. Fig. 1, 2). Da die Amplitude der Hochspannungsimpulse in der Größenordnung von ca. 10 KV liegen, ist zur Vermeidung von hochspannungsbedingten Rückwirkungen auf die vorgeordnete Inverterstromquellenschaltung eine Sperrdrossel in Reihe geschaltet. Bei solchen sog. berührungslosen Hochspannungszündeinrichtungen werden üblicherweise solche Sperrdrosseln eingesetzt, die typischerweise aus wenigen Windungen, z. B. 10 bis 20, bestehen und einen magnetischen Kern aufweisen. Beispielsweise sind hier Ferritkerne gebräuchlich. Hierdurch ergibt sich einerseits die gewünschte Sperrwirkung gegen die Rückwirkung der Hochspannung und andererseits wirkt sich eine Drossel dieser Art wegen ihrer geringen Windungszahl im Dauerstrombetrieb nicht nachteilig auf das Schweißverhalten aus.An arc welding device of this type is known from the prior art of DE 41 28 175. In this arc welding device, a high-voltage pulse generator is connected to the output of the inverter, which emits a high-voltage pulse at the start of the welding process and after each zero crossing of the welding current when the arc has extinguished (see Fig. 1, 2). Since the amplitude of the high-voltage pulses is of the order of magnitude of approx. 10 KV, a blocking choke is connected in series in order to avoid high-voltage effects on the upstream inverter current source circuit. In such so-called non-contact high-voltage ignition devices such blocking chokes are typically used, which typically consist of a few turns, for. B. 10 to 20 exist and have a magnetic core. For example, ferrite cores are common here. On the one hand, this results in the desired blocking effect against the reaction of the high voltage and, on the other hand, a choke of this type does not have a disadvantageous effect on the welding behavior due to its small number of turns in continuous current operation.
Allerdings wirkt sich die Nichtlinearität der magnetischen Kennlinie einer Sperrdrossel mit Ferritkern, insbesondere beim Wechselstromschweißen, deswegen nachteilig aus, weil sich bei der Umkehr des Schweißstroms im Bereich des Nulldurchgangs ein nichtlineares Verhalten der Stromkennlinie ergibt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Induktivität einer Sperrdrossel mit Ferritkern im Bereich außerhalb der magnetischen Sättigung, vor allem bei Kernausführungen ohne Luftspalt, stark ansteigt.However, the non-linearity of the magnetic characteristic of a blocking choke with ferrite core, especially with AC welding, that's why disadvantageous, because the reversal of the Welding current in the area of the zero crossing results in non-linear behavior of the current characteristic. This is due to the fact that the inductance of a Blocking choke with ferrite core in the area outside the magnetic saturation, especially for core designs without air gap, increases sharply.
Aus der US 4,484,059 ist ein Infrarotsensor zum Lichtbogenschweißen bekannt zur direkten Beobachtung des Schweißlichtbogens während des Lichtbogenschweißens.From US 4,484,059 an infrared sensor for Arc welding known for direct observation of the Welding arc during arc welding.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Lichtbogenschweißgerät der eingangs genannten Art auch bei der Verwendung von Sperrdrosseln mit einer nichtlinearen magnetischen Kennlinie Nichtlinearitäten bei der Umkehr des Schweißstromes zu verhindern.Proceeding from this, the object of the invention is in an arc welding device of the type mentioned Kind even when using blocking reactors with a nonlinear magnetic characteristic curve nonlinearities to prevent when the welding current is reversed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit einem Kern aus magnetisch sättigbarem Material ausgebildete Sperrdrossel die Primärseite eines Übertragers bildet, welcher sekundärseitig mindestens eine Windung aufweist, welche über gesteuerte Schaltmittel während der Lichtbogenbrennphase kurzschließbar ist. This object is achieved in that the one with a core made of magnetically saturable material trained blocking choke the primary side of a Transformer forms, which at least on the secondary side has a turn which is controlled Switching means during the arc burning phase can be short-circuited.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß einerseits die Wirkung der Sperrdrossel zur Entkopplung der Hochspannung vom Wechselrichterausgang erhalten bleibt und daß andererseits die oben genannten nichtlinearen Eigenschaften der Drossel vermieden werden. Durch die "Erweiterung" der Sperrdrossel zu einem Übertrager mit einer sekundärseitig kurzschließbaren Windung hat diese dann, wenn sich ihr Kern im magnetisch ungesättigten Zustand befindet, die Wirkung eines transformatorischen Kurzschlusses. Dies bedeutet, daß die Drossel, wenn sie sich im magnetisch gesättigten Zustand befindet, die entsprechenden induktiven Eigenschaften beibehält und im magnetisch ungesättigten Zustand de facto eine Überbrückung darstellt. Diese Lösung weist im Unterschied zu derjenigen Lösung, die sich aus dem Stand der Technik naheliegender Weise ergeben würde, nämlich die dort vorhandene HF-Sperrdrossel nach dem Zünden des Lichtbogens über einen Schalter zu überbrücken, einen besonderen Vorteil auf: Bei einem überbrückenden Schalter muß der gesamte Schweißstrom während der Zeitdauer des Schweißprozesses geführt werden, so daß immerhin Stromwerte von typischerweise 400 A dauerhaft über einen solchen üblicherweise als Halbleiterschalter ausgeführten Schalter fließen müssen. Demgegenüber wirkt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung bei gesättigtem Kern die niedrige Induktivität der Sperrdrossel praktisch nicht aus. Beim Stromrückgang auf einen Wert unterhalb der Kernsättigung wird aufgrund der Flußänderung im Übertragerkern sekundärseitig eine Spannung induziert. Daher wird auf der Sekundärseite des Übertragers nur kurzzeitig eine Strombelastung vorgenommen, nämlich ausschließlich im Bereich des Nulldurchganges des Schweißstromes, wenn sich die Drossel im ungesättigten Zustand befindet. Nimmt der Strom wieder zu, so daß der Kern wieder gesättigt wird, verliert die Sekundärwindung des Übertragers wieder ihren Einfluß.The invention is characterized in that on the one hand the effect of the blocking choke for decoupling the High voltage from the inverter output is retained and that, on the other hand, the above non-linear ones Properties of the throttle can be avoided. Through the "Extension" of the blocking choke to a transformer with it has a turn that can be short-circuited on the secondary side then when its core is in the magnetically unsaturated State located, the effect of a transformative Short circuit. This means that the throttle when it is in the magnetically saturated state, the maintains appropriate inductive properties and in magnetically unsaturated state de facto one Represents bridging. This solution shows the difference to the solution that is based on the prior art obvious way, namely that there existing RF blocking choke after the ignition of the Arc over a switch to bridge one special advantage: With a bridging switch the total welding current during the period of Welding process are carried out, so that at least Current values of typically 400 A permanently over a those usually implemented as semiconductor switches Switches must flow. In contrast, the solution according to the invention with a saturated core low inductance of the blocking choke practically not out. When the current drops to a value below the Core saturation is due to the change in flow in the Transformer core induces a voltage on the secondary side. Therefore, on the secondary side of the transformer only briefly made a current load, namely exclusively in the area of the zero crossing of the Welding current when the choke is in the unsaturated Condition. If the current increases again, so that the Core becomes saturated again, the secondary turn loses of the transmitter again their influence.
Somit ergibt sich in schaltungstechnisch denkbar einfacher Weise eine wirksame Unterdrückung der durch die Nichtlinearität der Ferritkernsperrdrossel bedingten Nichtlinearität beim Nulldurchgang des Schweißstromes.This results in a conceivable circuit effective way of effectively suppressing the Non-linearity of the ferrite core blocking inductor Non-linearity at zero crossing of the welding current.
Die sekundärseitige Windung ist erfindungsgemäß während der Brennphase des Lichtbogens stets geschlossen, wobei sie nur dann, wenn der Lichtbogen gezündet werden soll, also der Betrag des Schweißstromes gleich null ist, geöffnet sein muß. Hierzu ist ein Detektormittel vorgesehen, welches erfindungsgemäß auf verschiedene Weise ausgestaltet sein kann, nämlich entweder als Stromdetektormittel zur Feststellung, ob der Betrag des Schweißstroms von Null abweicht, als Spannungsdetektormittel oder als optisches Detektormittel unter Beobachtung des Lichtbogens.The turn on the secondary side is according to the invention during the arc burning phase is always closed, whereby only if the arc is to be ignited so the amount of welding current is zero, must be open. There is a detector for this provided, which according to the invention to different Can be configured, namely either as Current detector means for determining whether the amount of Welding current deviates from zero when Voltage detector means or as an optical detector means observing the arc.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenThe invention is described below with reference to drawings explained in more detail. Show
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Lichtbogenschweißgerät, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist: Fig. 1 shows an embodiment of an arc welding machine, as is known from the prior art:
Fig. 2 einen Verlauf des Schweißstromes über der Zeit im Falle einer Stromumkehr, wie er beim Stand der Technik üblich ist; Fig. 2 is a graph of the welding current over time in the case of current reversal, as is common in the prior art;
Fig. 3 die Gestaltung der Sperrdrossel gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; FIG. 3 shows the design of the blocking inductor in accordance with embodiments of the present invention;
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf bei der Umkehr des Schweißstromes gemäß der vorliegenden Erfindung; FIG. 4 shows the time course for the reversal of the welding current in accordance with the present invention;
Fig. 5 den zeitlichen Verlauf des sekundärseitigen Kurzschlußstromes gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 shows the time course of the secondary short-circuit current according to the present invention.
Fig. 1 zeigt einen von einem Dreiphasennetz L1, L2, L3 gespeisten Gleichrichter 1, der einen einen Zwischenkreis bildenden Kondensator 2 speist, welcher seienrseits einen ihm nachgeordneten Stromwandler 4 versorgt. Der Stromwandler 4 wird primärseitig über Halbleiterschalter 3a, 3b getaktet, derart, daß primärseitig eine Taktfrequenz im Mittelfrequenzbereich von zum Beispiel 25-100 kHz entsteht. Fig. 1 shows a supplied by a three-phase network L1, L2, L3 rectifier 1 which feeds a an intermediate circuit forming capacitor 2, which provides a downstream seienrseits him DC converter 4. The current transformer 4 is clocked on the primary side via semiconductor switches 3 a, 3 b, such that a clock frequency in the medium frequency range of, for example, 25-100 kHz is produced on the primary side.
Sekundärseitig ist der Stromwandler 4 an eine Gleichrichterdiode 5 angeschlossen, wobei der Reihenschaltung aus Sekundärwicklung des Stromwandlers 4 und Gleichrichterdiode 5 eine Freilaufdiode 6 parallel geschaltet ist.On the secondary side, the current transformer 4 is connected to a rectifier diode 5 , the free-wheeling diode 6 being connected in parallel with the series circuit comprising the secondary winding of the current transformer 4 and the rectifier diode 5 .
Die bis hierhin beschriebene Schaltung stellt eine sog. Inverterstromquelle dar, welche den im folgenden zu beschreibenden Schaltungsteil mit Gleichstrom versorgt.The circuit described so far represents a so-called Inverter power source, which is the following descriptive circuit part supplied with direct current.
Zur Glättung des Ausgangsstromes der Inverterstromquelle ist eine Glättungsdrossel 7 vorgesehen, der ein Wechselrichter nachgeordnet ist. Der Wechselrichter wird gebildet durch eine Brückenschaltung aus vier Halbleiterschaltern 12a bis 12d, die beispielsweise als Transistoren ausgebildet sein können. Jedem der Halbleiterschalter 12a bis 2d ist eine Freilaufdiode 13a bis 13d parallel geschaltet. Am Ausgang des Wechselrichters ist der Schweißprozeß angeschlossen, welcher durch die Schweißelektrode 15 und den Masseanschluß 16 zeichnerisch dargestellt ist. Parallel zum Wechselrichterausgang ist ein Hochspannungsimpulsgeber 19 geschaltet, der bei Beginn des Schweißprozesses und nach jedem Nulldurchgang des Schweißstromes einen Hochspannungsimpuls abgibt. Zur Entkopplung der Hochspannungsimpulse vom Wechselrichterausgang ist eine Sperrdrossel 14 in Reihe geschaltet.To smooth the output current of the inverter current source, a smoothing choke 7 is provided, which is followed by an inverter. The inverter is formed by a bridge circuit made up of four semiconductor switches 12 a to 12 d, which can be designed, for example, as transistors. Each of the semiconductor switches 12 a to 2 d, a free-wheeling diode 13 a to 13 d is connected in parallel. At the output of the inverter, the welding process is connected, which is shown in the drawing by the welding electrode 15 and the ground connection 16 . A high-voltage pulse generator 19 is connected in parallel with the inverter output and emits a high-voltage pulse at the start of the welding process and after each zero crossing of the welding current. A blocking choke 14 is connected in series to decouple the high-voltage pulses from the inverter output.
Die Funktion der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird
im folgenden näher erläutert:
Zur Versorgung des Schweißprozesses 15, 16 mit einem
Wechselstrom IS der gewünschten Wechselfrequenz,
beispielsweise 50 bis 500 Hz, werden die
Halbleiterschalter 12a bis 12d entsprechend an ihren
Basisanschlüssen so getaktet, daß in einer ersten
Schalterstellung die aus den Halbleiterschaltern 12a und
12d gebildete Diagonale des Wechselrichters stromführend
und die aus den Halbleiterschaltern 12b und 12c gebildete
Diagonale stromlos ist. In dieser Phase fließt der Strom
aus der Inverterstromquelle über die Glättungsdrossel 7,
den Halbleiterschalter 12a, die Induktivität 14, den
Schweißprozeß 15, 16 und über den Halbleiterschalter 12d.The function of the circuit shown in FIG. 1 is explained in more detail below:
To supply the welding process 15 , 16 with an alternating current I S of the desired alternating frequency, for example 50 to 500 Hz, the semiconductor switches 12 a to 12 d are clocked accordingly at their base connections so that in a first switch position the ones from the semiconductor switches 12 a and 12 d formed diagonal of the inverter is live and the diagonal formed from the semiconductor switches 12 b and 12 c is currentless. In this phase, the current flows from the inverter current source via the smoothing inductor 7 , the semiconductor switch 12 a, the inductance 14 , the welding process 15 , 16 and via the semiconductor switch 12 d.
Während der zweiten Halbwelle des Wechselstromes ist die durch die Halbleiterschalter 12b und 12c gebildete Brückendiagonale stromführend und die durch die Halbleiterschalter 12a und 12d gebildete Brückendiagonale stromlos. Daher fließt in der zweiten Halbwelle Strom aus der Inverterstromquelle über die Glättungsdrossel 7, den Halbleiterschalter 12b, den Schweißprozeß 16, 15, die Induktivität 14 und den Halbleiterschalter 12c.During the second half-wave of the alternating current, the bridge diagonal formed by the semiconductor switches 12 b and 12 c is live and the bridge diagonal formed by the semiconductor switches 12 a and 12 d is currentless. Therefore, current flows in the second half-wave from the inverter current source via the smoothing inductor 7 , the semiconductor switch 12 b, the welding process 16 , 15 , the inductor 14 and the semiconductor switch 12 c.
Die Kommutierung, also der Übergang von einer Brückendiagonalen auf die andere, erfolgt nun derart, daß zunächst die zuvor geschlossenen Halbleiterschalter 12a, 12d bzw. 12b, 12c geöffnet werden und nach Ablauf der Kommutierungszeit die Halbleiterschalter der danach stromführenden Brückendiagonale geschlossen werden.The commutation, i.e. the transition from one bridge diagonal to the other, is now carried out in such a way that the previously closed semiconductor switches 12 a, 12 d and 12 b, 12 c are opened and after the commutation time has elapsed, the semiconductor switches of the bridge diagonal that is then live are closed ,
Fig. 2 zeigt den Verlauf des Schweißstromes IS beim Übergang vom Wert +IS nach -IS und umgekehrt. Nach dem Beginn der Stromumkehr fällt der Strom IS zunächst linear ab, bis der obere Sättigungspunkt erreicht ist, d. h. bis zu dem sich der Kern der HF-Sperrdrossel 14 noch in der Sättigung befindet. Bei weiterem Absinken des Schweißstromes verändert sich die magnetische Kennlinie des Ferritkernes der Sperrdrossel, wodurch im Ergebnis der Strom wesentlich langsamer abfällt als im Bereich der Sättigung. Demzufolge entsteht ein Knick in der Stromverlaufskurve nach Fig. 2, welcher sich bis zum unteren Sättigungspunkt erstreckt, bei dessen Unterschreitung der Ferritkern wiederum in die Sättigung gelangt. Entsprechendes gilt für den Übergang von -IS nach +IS (zweiter Abschnitt des Verlaufs in Fig. 2). Fig. 2 shows the course of the welding current I S at the transition from the value + I S to -I S and vice versa. After the start of the current reversal, the current I S initially drops linearly until the upper saturation point is reached, ie up to which the core of the RF blocking choke 14 is still in saturation. If the welding current drops further, the magnetic characteristic of the ferrite core of the blocking choke changes, as a result of which the current drops much more slowly than in the area of saturation. As a result, there is a kink in the current profile curve according to FIG. 2, which extends to the lower saturation point, below which the ferrite core in turn saturates. The same applies to the transition from -I S to + I S (second section of the course in FIG. 2).
Nach der erfindungsgemäßen Lösung ist die Induktivität gemäß Fig. 3 modifiziert. Es ist ein Übertrager 20 vorgesehen, dessen Primärwicklung die vom Schweißstrom IS durchflossene Sperrdrossel 14 bildet und welcher sekundärseitig eine Windung 21 aufweist, welche durch einen Schalter 22 kurzschließbar ist, so daß in ihr der Kurzschlußstrom IK geführt wird. Das Übersetzungsverhältnis des Übertragers 20 beträgt vorzugsweise 10 : 1.According to the solution according to the invention, the inductance is modified according to FIG. 3. A transformer 20 is provided, the primary winding of which forms the blocking choke 14 through which the welding current I S flows and which has a turn 21 on the secondary side, which can be short-circuited by a switch 22 , so that the short-circuit current I K is conducted in it. The transmission ratio of the transmitter 20 is preferably 10: 1.
Die Steuerung des Schalters 22 erfolgt mittels eines Detektors 23, welcher erkennt, ob der Lichtbogen gezündet ist oder nicht. Wenn er gezündet ist, wird der Schalter 22 geschlossen. Als Ansteuermittel für den Detektor 23 dient dabei die in Fig. 3 dargestellte Istwert- Erfassungseinrichtung 24 für den Schweißstrom. Alternativ hierzu kann auch die Lichtbogenspannung als Eingangsgröße dienen oder ein optisches Signal, mit dem festgestellt wird, ob der Lichtbogen brennt oder nicht.The switch 22 is controlled by means of a detector 23 which detects whether the arc is ignited or not. When it is ignited, switch 22 is closed. The actual value detection device 24 for the welding current shown in FIG. 3 serves as the control means for the detector 23 . As an alternative to this, the arc voltage can also serve as an input variable or an optical signal with which it is determined whether the arc is burning or not.
Die erfindungsgemäße Schaltungsvariante arbeitet wie
folgt (vgl. Fig. 4 und 5):
Nach dem Zünden des Lichtbogens wird der Schalter 22 von
der Detektoreinrichtung 23 geschlossen. Im Falle eines
hohen Schweißstrombetrages arbeitet die Drossel 14 auf
der Primärseite des Übertragers 20 im Bereich der
Kernsättigung, d. h. sie hat dann typischerweise einen
Wert von etwa 10 µH. Wird der Strom IS nun abgesenkt (Fig.
4), wirkt sich die sekundärseitig kurzgeschlossene
Windung 21 des Überrtragers 20 solange nicht aus, bis
keine Flußänderung innerhalb des Ferritkerns erfolgt,
d. h. solange sich dieser noch im Sättigungszustand
befindet. Gelangt er jedoch aus dem Sättigungszustand
heraus, wird sekundärseitig eine Spannung induziert, die
einen Kurzschlußstrom IK durch die Windung 21 treibt,
dessen Größe über das Windungsverhältnis vom Primärstrom,
also dem Schweißstrom, abhängt. Im Moment, in dem der
Kern die Sättigung verläßt, entsteht daher die in Fig. 5
dargestellte Stromspitze des Kurzschlußstromes IK. Bei
weiterem Absinken des Stromes sinkt auch der
Kurzschlußstrom entsprechend dem dargestellten Verlauf
linear ab, bis der untere Sättigungspunkt erreicht ist,
an dem der Kurzschlußstrom IK seinen maximalen negativen
Wert erreicht. Nach Erreichen der Sättigung und
entsprechend zu Null geführter Flußänderung im Ferritkern
springt der Kurzschlußstrom wieder auf Null. Ein
entsprechender Verlauf ergibt sich beim Übergang von -IS
auf +IS, wie dies ebenfalls in den Fig. 4 und 5
dargestellt ist.The circuit variant according to the invention works as follows (see FIGS. 4 and 5):
After the arc is ignited, the switch 22 is closed by the detector device 23 . In the case of a high amount of welding current, the choke 14 works on the primary side of the transformer 20 in the area of the core saturation, ie it typically has a value of approximately 10 μH. If the current I S is now reduced ( FIG. 4), the winding 21 of the transformer 20 which is short-circuited on the secondary side does not have an effect until there is no change in flow within the ferrite core, ie as long as it is still in the saturated state. However, if it gets out of the saturation state, a voltage is induced on the secondary side which drives a short-circuit current I K through the winding 21 , the magnitude of which depends on the winding ratio of the primary current, that is to say the welding current. At the moment when the core leaves saturation, the current peak of the short-circuit current IK shown in FIG. 5 arises. If the current continues to decrease, the short-circuit current also decreases linearly in accordance with the curve shown, until the lower saturation point is reached, at which the short-circuit current I K reaches its maximum negative value. After saturation is reached and the flux change in the ferrite core is brought to zero, the short-circuit current jumps back to zero. A corresponding course results when the transition from -I S to + I S , as is also shown in FIGS. 4 and 5.
Gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wirkt die Induktivität somit als sekundärseitig kurzgeschlossener Transformator, dessen Windungsverhältnis dann optimal ausgeführt ist, wenn sich sekundärseitig die Windungszahl 1 und primärseitig die Windungszahl von etwa 10 ergibt.According to the solution proposed according to the invention, the inductance thus acts as a transformer short-circuited on the secondary side, the turns ratio of which is optimally designed if the number of turns 1 on the secondary side and the number of turns on the primary side is approximately 10.
Gegenüber der gebräuchlichen Lösung, die darin besteht, die Sperrdrossel während der Brennphase des Lichtbogens über einen Halbleiterschalter zu überbrücken, zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung, abgesehen von den oben beschriebenen Vorteilen, zudem durch einfache schaltungstechnische Maßnahmen aus, ohne daß zusätzliche hochspannungsfeste Bauelemente erforderlich wären.Compared to the common solution, which is the blocking choke during the burning phase of the arc to bridge over a semiconductor switch the solution according to the invention, apart from the above advantages described, also by simple circuitry measures without additional high voltage resistant components would be required.
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EP0900620A1 (en) * | 1997-08-06 | 1999-03-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Arc start ancillary apparatus |
-
2001
- 2001-05-07 DE DE2001122104 patent/DE10122104C1/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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