183036. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés ívhegesztésnél fellépő un. részleges egyenirányítás káros hatásának kiküszöbölésére
1 183 036 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés ívhegesztésnél fellépő ún. részleges egyenirányítás káros hatásának kiküszöbölésére. Ismeretes, hogy könnyűfémek, egyes ötvözetek és magas széntartalmú acélok villamos ívhegesztésekor előnyösen alkalmazható a váltakozóáramú argon védőgázas, wolframelektródás (AWI) hegesztési eljárás. Az ilyen célra alkalmazott ismert áramforrások váltakozó feszültségű tápforrásból és ezzel sorbakapcsolt, az eső áram-feszültség jelleggörbét megvalósító, változtatható soros impedanciából állnak. A berendezések tartozéka még a nagyfrekvenciás ívgyújtó készülék is, mely az ív gyújtásához és stabilizálásához szükséges. Az argon védőgázas, wolframelektródás hegesztési eljárás során fellépő egyik ismert káros jelenség abból a körülményből fakad, hogy alacsony olvadáspontú anyagok hegesztésekor (pl, alumínium, magnézium) a hegesztőáram pozitív, illetve negatív félhulláma mellett az ívfeszültség erősen eltérő; a középérték csak akkor lehet zérus, ha a hegesztőáram pozitív, illetve negatív félperiódusainak időtartama eltér egymástól. Ennek a jelenségnek részleges egyenirányítás a következménye (lásd dr. Gillemot László: Szerkezeti anyagok technológiája II., Tankönyvkiadó, Budapest, 1966. 107-109. old.). Ha megfelelő intézkedést nem tesznek, a pozitív áram-félhullám (mely a magas olvadáspontú oxidréteg feltöréséhez szükséges és a wolframelektródától a munkadarab felé folyik) erősen lecsökken, vagy el is maradhat, s az így létrejövő egyenáramú összetevő a transzformátort előmágnesezi. A részleges egyenirányítás káros hatásának kiküszöbölésére a technika állása szerint leginkább a következőket alkalmazzák: 1. A hegesztő áramkörbe sorosan nagy kapacitású (pl. 100 fjF/A) kondenzátort iktatnak; ez a hegesztőív egyenfeszültségű összetevőjét felveszi, az áramszimmetria ezzel helyreáll. A megoldás egyik hátránya az erre a célra alkalmazott elektrolit kondenzátorok alacsony élettartama. További hátrány, hogy a kis hegesztőáramok tartományában az ívstabilitás erősen lecsökken. 2. Az ívvel ohmos ellenállást kapcsolnak sorba. Az ellenállásnak ilyenkor a teljes áramot el kell viselnie. Ha pedig a szekunder tekercs megcsapolására úgy kapcsolják söntként az ellenállást, hogy a fél hegesztőáramot elviselje, akkor az illesztés is körülményes. 3. Ellenpárhuzamosan kapcsolt vezérelt egyenirányítók alkalmazása. Erre sokféle megoldás született, közös hátrányuk, hogy nagy teljesítményű, költséges és bonyolult vezérlő áramköröket igényelnek. A találmány alapja az a felismerés, hogy a hegesztési technológiában más célra, nevezetesen az eső jelleggörbe kialakítására már alkalmazott mágneses erősítő kis kiegészítéssel a részleges egyenirányításból eredő káros hatások kiküszöbölésére is felhasználható és a találmány szerinti kapcsolási elrendezés ugyanakkor a váltakozó áramú AWI hegesztési eljárás minőségi jellemzőinek javítását is lehetővé teszi. A mágneses erősítőket a hegesztési technológiában különböző vezérlési és szabályozási funkciókra alkalmazzák, főképpen azonban hegesztő áramforrások teljesítményerősítőiként nyertek alkalmazást, különösen a mágneses erősítők széles körű elterjedése idején (amikor az argon védőgázas hegesztést még nem alkalmazták). A mágneses erősítő egyik ismert típusa a kényszermágnesezésű, áramvezérlő tulajdonságú, váltakozóáramú kimenetű mágneses erősítő kapcsolás, melyben a vezérlőáram elsősorban a kimenő áram értékét határozza meg. (Általános jellemzését lásd dr. Csáki Frigyes et. al. : Teljesítményelektronika, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1971. 271. oldaltól.) Erre a mágneses erősítőre természetesen csak váltakozó feszültség juthat, tie a hegesztőív egyenirányító hatására létrejövő egyenáramú összetevőt ki lehet küszöbölni azzal, hogy a találmány szerint a mágneses erősítőt aszimmetrikusan vezéreljük, az egyébként szimmetrikus felépítésű mágneses erősítőben az egyik vezérlőtekercs gerjesztését a másikhoz képest megváltoztatjuk. így a mágneses erősítő az eső jelleggörbe megvalósításán kívül a nem kívánatos egyenáramú összetevő kiküszöbölésére is alkalmas és a szelephatású vezérléshez nem szükséges külön vezérlőmechanizmus beiktatása, mint az ellenpárhuzamosan kapcsolt vezérelt egyenirányítók esetében, mert az eső jelleggörbét megvalósító szabályozó szerv az említett módosítás folytán egyben ezt a feladatot is ellátja. További jelentős előnye ennek a megoldásnak, hogy a hegesztőáram közel négyszög alakú, ami a hegesztési ív stabilitását nagymértékben javítja. Tapasztalataink szerint a javulás oly mértékű, hogy megfelelő minőségű mágneses erősítő alkalmazása esetén az egyébként szokásos nagyfrekvenciás ívstabilizálás feleslegessé válhat. Találmányunk tárgya kapcsolási elrendezés ívhegesztésnél fellépő ún. részleges egyenirányítás káros hatásának kiküszöbölésére olyan ívhegesztő berendezésnél, melynél az eső jelleggörbét mágneses erősítővel valósítjuk meg és a mágneses erősítő két munkatekercse a hegesztő transzformátor szekunder tekercsével van sorba kapcsolva. A találmány abban van, hogy az egyik vezérlőtekercset olyan áramköri ággal hidaljuk át, melyben fojtótekercs és változtatható ellenállás van sorba kapcsolva. A találmány előnyös kiviteli alakjánál a változtatható ellenállás vezérelhető belső ellenállású félvezető, melyre - közvetlenül vagy közvetve — a transzformátor szekunder tekercsével sorbakötött áramérzékelő szerv csatlakozik. Az áramérzékelő szerv és a vezérelhető belső ellenállású félvezető közé célszerűen vezérlőfokozat, pl. kétpontszabályozó van iktatva. Találmányunkat részletesebben ábrák kapcsán magyarázzuk. Az 1. ábra a mágneses erősítővel a technika állásából ismert ajánlásokkal összhangban kialakított kapcsolási elrendezést mutatja, a 2. ábra az ilyen kapcsolási elrendezésnél mérhető feszültség- és áramalakokat. A 3. ábra a találmány szerint kialakított kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakjának kapcsolási vázlatát mutatja olyan esetre, amikor a fojtótekerccsel változtatható ellenállás van sorbakötve, s a 4. ábra az ehhez tartozó feszültség- és áramalakokat. Az 5. ábra a vezérelhető belső 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
