Top 3 Gleichstrom-Schweißstromquellen
Dieser Artikel wirft Licht auf die drei gleichgerichteten Gleichstrom-Schweißstromquellen.
Quelle Nr. 1. SCR-Schweißstromquelle:
Eine Schweißstromquelle kann entworfen werden, die ihre Steuerung von der Fähigkeit eines Torsignals ableitet, den SCR im gewünschten Moment einzuschalten. Das Schema eines Typs von 3-Phasen-SCR ist in Abb. 4.35 dargestellt.
Diese Schweißstromquelle besteht aus einem Abwärtstransformator Tr, einer Silizium-gesteuerten Gleichrichtereinheit SCR, einem Lüfter F und einem Schaltgerät, die alle in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sind. Der Gleichrichter wandelt einen dreiphasigen Strom in Gleichstrom zum Lichtbogenschweißen um. Der Transformator kann vom Typ mit hoher Reaktanz sein, um abfallende Volt-Ampere-Eigenschaften zu erreichen.
Der von den meisten dieser Einheiten erhaltene Schweißstrom kann in zwei Bereichen eingestellt werden. Eine Umschaltung von Bereich zu Bereich wird erreicht, indem die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators mittels Verbindungen auf der Stufenschalterplatine TB zu einem Stern oder einem Dreieck verbunden werden.
Innerhalb jedes Bereichs kann der Schweißstrom kontinuierlich gesteuert werden, indem der Abstand zwischen der Primär- und der Sekundärspule variiert und somit die Kriechreaktanz des Transformators verändert wird. Dementsprechend sind die Wicklungen beweglich ausgebildet und können durch Drehung eines Handrads nach oben oder unten verschoben werden.
Um die Leistungsmenge in der Last durch SCR einzustellen, ist es ferner erforderlich, genau zu bestimmen, wo in einem gegebenen Halbzyklus die Leitung eingeleitet werden soll. Wenn eine hohe Leistung erforderlich ist, muss die Leitung früh im Halbzyklus beginnen. Wenn eine geringe Leistung erforderlich ist, wird die Leitung in einem halben Zyklus verzögert, wie in Abb. 4.36 gezeigt, wobei die der Last in Impulsen zugeführte Leistung proportional zu den schattierten Bereichen unter den Wellenformhüllkurven ist. Dies wird als Phasensteuerung bezeichnet.
Aus Abb. 4.36 ist ersichtlich, dass möglicherweise signifikante Intervalle bestehen, wenn der Last keine Energie zugeführt wird. Dies kann zu einer Lichtbogenunterbrechung führen. Dies macht eine Wellenfilterung erforderlich, indem die erforderliche Induktivität in der Schweißschaltung bereitgestellt wird.
Die für die SCR-Stromquelle charakteristische Volt-Ampere-Form kann für einen bestimmten Schweißprozess und seine Anwendung angepasst und angepasst werden. Tatsächlich können diese Stromquellen jede gewünschte Volt-Ampere-Charakteristik von Konstantspannung bis Konstantstrom liefern.
Obwohl Dioden normalerweise auf Aluminiumplattenkühlkörpern montiert sind, um ihre Temperatur innerhalb des zulässigen Grenzwerts zu halten, aber für die Gesamtkühlung des Transformators und der Gleichrichtereinheit kann ein Lüfter vorgesehen sein, der in das Gehäuse eingebaut ist.
Die Primärwicklung des Transformators ist über einen Magnetstarter MS an eine dreiphasige Wechselstromversorgung angeschlossen. Die Starterspule ist über einen "NO Over Load" -Kontakt NO mit dem Netz verbunden, der nur dann schließt, wenn der Lüfter eingeschaltet ist. Wenn der Lüfter gestartet wird, indem der Schalter FS in die Ein-Position gebracht wird, strömt ein Luftstrom auf das Flügelrad eines Lüfterrelais, die Schließerkontakte des Relais erregen die Starterspule und die Schließerkontakte des magnetischen Starters werden angeschlossen der Transformator primär an der Leitung. Wenn ein Fehler im Lüfter auftritt, wird der Gleichrichter automatisch von der Leitung getrennt.
Hochfrequenz wird durch die Kondensatorbank CF unterdrückt.
Die SCR-Zellen in der Gleichrichtereinheit sind in einer 3-Phasen-Brückenschaltung angeordnet, die die Welligkeiten im Gleichrichterstrom auf ein Minimum hält.
Halbleiter-Inverter:
Die Gleichstrom-Gleichstrom-Schweißstromquellen sind im Allgemeinen ziemlich schwer und die Hauptursache dafür ist das Gewicht des Transformators und der Filterdrossel. Frühere Versuche, Gewicht und Masse durch Änderung der Kupferwicklungen auf Aluminiumwicklungen zu reduzieren, waren nicht sehr erfolgreich. Um dieses Ziel zu erreichen, hat sich der Einsatz der Inverter-Technologie jedoch als sehr nützlich erwiesen.
Der herkömmliche Transformator arbeitet mit der ankommenden Netzfrequenz von 50 Hz. Da die Transformatorgröße umgekehrt proportional zur Versorgungsfrequenz ist, kann die Größe und das Gewicht der Stromquelle mit der in Abb. 4.36 A gezeigten Wechselrichterschaltung um bis zu 75% reduziert werden.
Bei dieser Art von Stromquelle wird die primäre Wechselstromversorgung zuerst gleichgerichtet und die resultierende hohe Gleichspannung wird vom Wechselrichter elektronisch in Hochfrequenzwechselstrom umgewandelt, bevor er dem Hauptschweißtransformator zugeführt wird. Da die Betriebsfrequenz zwischen 5000 und 50.000 Hz liegt, ist der Transformator klein. Mit diesem Ansatz können sehr kompakte und tragbare Netzteile hergestellt werden.
Eine typische Gleichrichter / Inverter-Schaltung ist in Abb. 4.36 B dargestellt. In dieser Schaltung wird die Ausgangsleistung nach dem Prinzip der Zeitverhältnissteuerung (TRC) gesteuert. Die Halbleiterbauelemente (Halbleiter) in einem Wechselrichter fungieren als Schalter, dh sie sind entweder "ein" und "leitend" oder "aus" und blockieren.
Dieser Vorgang des Ein- und Ausschaltens wird manchmal als Schaltmodusbetrieb bezeichnet. TRC ist die Regelung der Ein- und Ausschaltzeiten der Schalter zur Steuerung des Ausgangs. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, ist die Ausgangsspannung (V 2 ) gleich der Eingangsspannung (V 1 ). Wenn der Schalter die Ausgangsspannung ausschaltet, ist V 2 = 0.
Der Durchschnittswert der Ausgangsspannung V 2 ist gegeben durch:
TRC, dargestellt durch Gleichung (4.3), schlägt zwei Verfahren vor, um die Ausgabe einer Inverter-Schweißstromquelle zu steuern, nämlich Pulsweitenmodulation, dh durch Ändern von t on und Frequenzmodulation, dh durch Ändern von f c . Die TRC-Steuerungen ermöglichen es dem Bediener, entweder einen Konstantstrom- oder einen Konstantspannungsausgang auszuwählen, und mit geeigneten Optionen können diese Stromquellen gepulste Stromausgänge bereitstellen.
Der Wechselrichtertyp wurde anfangs für SMAW-Stromquellen verwendet, wird jedoch jetzt für GTAW- und GMAW-Einheiten verwendet.
Quelle Nr. 2. Impulsquellen für das Lichtbogenschweißen:
Der gepulste Strom wird zunehmend beim Wolfram-Lichtbogenschweißen und beim Metall-Lichtbogenschweißen eingesetzt. Während es in GTAW dazu dient, die Schweißbadgröße und die Abkühlgeschwindigkeit des Schweißgutes ohne jegliche Lichtbogenmanipulation zu steuern, bietet es in GMAW einen Sprüh- und kontrollierten Modus der Metallübertragung bei niedrigerem Schweißstrom für einen bestimmten Typ und Durchmesser der verwendeten Elektrode.
Eine typische Impulslichtbogen-Schweißstromquelle besteht normalerweise aus einem 3-Phasen-Schweißtransformator und einer Gleichrichter-Einheit, die parallel zu einem Einphasen-Einweggleichrichter geschaltet ist. Die dreiphasige Einheit liefert Hintergrundstrom und die einphasige Einheit liefert den Spitzenstrom. Sowohl die Transformator- als auch die Gleichrichtereinheit sind in einem einzigen Gehäuse untergebracht, mit geeigneten Bedienelementen zur individuellen Einstellung der Hintergrund- und Spitzenströme.
Elektrodengröße und Vorschub werden durch die Einstellung des Spitzenstroms berücksichtigt. Der Spitzenstrom wird knapp über dem Wert eingestellt, der den Sprühmodus der Metallübertragung für diesen Elektrodendurchmesser und diese Vorschubgeschwindigkeit bereitstellt.
Die Sprühübertragung findet während der Spitzenstromdauer statt, während die globuläre Übertragung aufgrund des Zeitmangels auf dem Hintergrundstrompegel nicht stattfindet. Somit liefert sie die Abscheidungsrate zwischen denen für die kontinuierliche Sprühübertragung und die globuläre Übertragung.
Quelle Nr. 3: Transistorisierte Schweißstromquellen:
Wie eine Gleichrichterzelle ist ein Transistor ein weiteres Halbleiterbauelement, das in Schweißstromquellen verwendet wird. Gegenwärtig werden Transistoren jedoch nur für solche Stromquellen verwendet, die eine genaue Steuerung einer Anzahl von Variablen erfordern.
Ein Transistor unterscheidet sich von einem SCR darin, dass die Leitung durch ihn proportional zu dem angelegten Steuersignal ist. Wenn also ein kleines Signal angelegt wird, gibt es eine kleine Leitung und für ein großes Signal eine große Leitung. Ein Transistor kann auch durch ein Signal abgeschaltet werden, das sich von einem SCR unterscheidet, bei dem das Potential der Anode auf einen niedrigeren Wert als das der Kathode abfallen muss oder der Stromfluss gestoppt werden muss, damit der SCR nicht mehr funktioniert.
Transistoren werden in Schweißstromquellen mit einem Pegel zwischen "Aus" und "Voll Ein" verwendet, wobei sie als elektronisch gesteuerter Serienwiderstand wirken. Transistoren können nur bei niedrigen Betriebstemperaturen zufriedenstellend arbeiten, was eine Kühlwasserzufuhr erforderlich machen kann, um sie innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs zu halten.
Transistorisierte Schweißstromquellen wurden zur genauen Steuerung der Schweißparameter entwickelt. Die Betriebsgeschwindigkeit und das Ansprechverhalten von Transistoren sind sehr hoch, daher sind solche Stromquellen am besten für GTAW- und GMAW-Prozesse geeignet.
Die neueste Stromversorgungsquelle ist nur das Ergebnis von Entwicklungen bei Transistor-Schweißstromquellen. Eine solche Energiequelle kann eingestellt werden, um eine beliebige Volt-Ampere-Charakteristik zwischen konstantem Strom und konstantem Spannungstyp zu erhalten.
Es ist auch möglich, das Steuersystem so zu programmieren, dass es während des tatsächlichen Schweißvorgangs die vorbestimmte variable Stromstärke und Spannung liefert. Dieses Merkmal macht es besonders attraktiv für das Rohrschweißen, bei dem der Wärmeaufbau mit fortschreitender Arbeit eine höhere Schweißgeschwindigkeit erfordert. Normalerweise sind solche Systeme vom Impulsstromtyp, um eine maximale Kontrolle über die Art der Metallübertragung und damit die Qualität der Schweißnaht zu erreichen.
