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Sehweissgerät.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sehweissgerät, insbesondere zur Lichtbogenschweissung, bei dem eine oder mehrere Gleichrichterröhren zum Gleichrichten des Schweissstromes angewendet werden.
Bei derartigen, an sich bekannten Vorrichtungen werden die Gleichrichterröhren an die Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossen, der die Netzspannung bis auf die zum Schweissen erforderliche, verhältnismässig niedrige Spannung heruntertransformiert. Da bei einer derartigen Gleichstrom- schweissvorrichtung rotierende Teile fehlen, ist sie billig in Anschaffung und einfach in der Bedienung. Sie bietet in dieser Hinsicht insbesondere beim Schweissen von kleinen Arbeitsstücken, z. B. verhältnismässig dünnen Platten, grosse Vorteile. Die Überlastbarkeit der Gleichrichterröhren ist jedoch gering, so dass es nicht möglich ist, mit dem nämlichen Schweissgerät auch grössere Schweissströme anzuwenden.
Es wäre für solche Fälle notwendig, auf eine grössere Type überzugehen, wodurch ausser höheren Anschaffungskosten der Übelstand eines geringen Wirkungsgrades bei niedriger Belastung auftritt.
Die Erfindung hat den Zweck, ein mit Gleichrichterröhren versehenes Schweissgerät zu schaffen, bei dem dieser Übelstand beseitigt ist.
Es ist bereits bekannt, einphasige Schweissgeräte mit einer Umsehaltvorrichtung zu versehen, so dass nach Belieben mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom geschweisst werden kann. Die Erfindung hat den Zweck, ein mehrphasiges Schweissgerät derart umschaltbar zu machen, dass auf zweckdienliche und wirtschaftliche Weise, was die Belastung des Transformators anbetrifft, sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom geschweisst werden kann.
Der Transformator ist erfindungsgemäss aus mehreren einphasigen Teilen aufgebaut und ist mit einer Umschaltvorrichtung versehen, mittels derer die Primär-sowie die Sekundärwicklungen bzw. Teile derselben parallel geschaltet werden können, wobei der Transformator einphasig geschaltet ist und der Schweissstrom unmittelbar den Sekundärwicklungen entnommen wird.
Eine sehr einfache und, was die Verwendung von Material betrifft, wirtschaftliche Schaltung wird erhalten, wenn der Transformator aus zwei einphasigen Teilen zusammengestellt wird und die Wicklungen derart geschaltet werden, dass bei Gleichstromschweissung Dreiphasenstrom in symmetrischen Vierphasenstrom verwandelt wird (Scott-Schaltung). Es ist im allgemeinen vorteilhaft, eine oder mehrere zusätzliche Wicklungen vorzusehen, die bei Umschaltung in Reihe mit einer der andern Transformatorwicklungen geschaltet werden.
Das Schweissgerät gemäss der Erfindung ist universal ; Arbeitsstücke von verhältnismässig geringen Ausmassen werden unter Zwischenschaltung der Gleichrichterröhren geschweisst, wobei sich also die günstigen Eigenschaften des Gleichstromes geltend machen. Beim Schweissen von grösseren Arbeitsstücken wird der Schweissstrom dem Transformator unmittelbar entnommen. Letzterer ist gut überlastbar, insbesondere bei intermittierendem Betrieb ; es sind ferner eine Anzahl von Wicklungen parallel geschaltet, so dass mit verhältnismässig grosser Stromstärke geschweisst werden kann. Ein günstiger Umstand ist dabei, dass gerade grössere Arbeitsstücke sich meist gut zur Wechselstromschweissung eignen.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Schonung der Röhren gerade bei der Entnahme grosser Energien, so dass sie weniger oft erneuert zu werden brauchen.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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In Fig. l bezeichnen 1 und 2 Zweiweggleichrichterröhren, deren Anoden an einen Transformator 3 angeschlossen werden können, mittels dessen die Dreiphasenspannung des Netzes in eine Vierphasenspannung umgewandelt werden kann. Das Netz wird an die Klemmen U, V und W angeschlossen.
Der Transformator besteht aus zwei Einphasentransformatoren, die ein gemeinsames Joch aufweisen und deren Primär-und Sekundärwicklungen zur Vergrösserung der Streuung auf verschiedenen Teilen der magnetischen Kreise angeordnet sind, Es können zu dem gleichen Zweck zwischen den Primärund Sekundärwicklungen noch in der Figur nicht dargestellte eiserne Brückenstüeke vorgesehen sein,
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geschaltet.
Bei der dargestellten Stellung der mit mehreren Schaltarmen versehenen Schalter 4 und 5 ist das Gerät zum Schweissen mit Gleichstrom geschaltet. Die Schweisselektrode 7 wird mit den Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen 86 und 87 und das Arbeitsstück 8 mit Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen des Speisetransformators für die Kathoden verbunden oder umgekehrt. Die letztgenannten Wicklungen können auch auf dem Transformator 3 angeordnet werden.
Wünscht man mit Wechselstrom zu schweissen, so werden die Schalter umgelegt. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass in diesem Fall die Wicklungen 81 und 82 parallel zu der Reihenschaltung der Wicklungen 83 und S4 an die Phase U V des Netzes angeschlossen werden. Letztere Wicklung hat so viele Windungen, dass in den zwei parallelen Zweigen gleiche Spannungen induziert werden. Die rechten Hälften der Sekundärwicklungen 86 und S7 werden parallel geschaltet, die linken Hälften sind stromlos.
Es wurde gefunden, dass der Spannungsverlust des Transformators beim Schweissen mit Wechselstrom in manchen Fällen zu gross ist. Dieser Übelstand ist entsprechend Fig. 1 dadurch beseitigt, dass bei Wechselstromschaltung in Reihe mit den parallel geschalteten Sekundärwicklungshälften S6 und 87 Spulen S8 und S9 geschaltet sind, die auf dem Kern der Primärwicklungen angeordnet sind und daher enge mit diesen gekoppelt sind. Die Schalter 4 und 5 werden zweckmässig miteinander und mit dem Heizstromschalter mechanisch gekuppelt. Dies ist zur Vereinfachung in der Zeichnung nicht dargestellt.
Bei der in Fig. 2 beispielsweise dargestellten Vorrichtung wird ein Transformator verwendet, bei dem die Erfindung besondere Vorteile bietet. Der Transformator, der sich zum Anschluss an ein Drehstromnetz eignet, besteht, wie in Fig. 1, aus zwei Einphasentransformatoren, die gemäss Scott geschaltet werden können und bei denen auf der Sekundärseite eine Vierphasenspannung erhalten wird.
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des zweiten Einphasentransformators. Auf der Sekundärseite entspricht die Schaltung im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten.
Beim Schweissen mit Gleichstrom nehmen die Schalter 4 und 5 die dargestellte Stellung ein.
Der Transformator ist in diesem Fall zum Anschluss an ein Drehstromnetz geschaltet. Die Schaltkontakte des Schalters 4 sind an das Klemmenbrett 6 mit Klemmen U, V, W, X, Y und Z geführt.
Das Drehstromnetz wird an die Klemmen U, V, W angeschlossen. Der Transformator eignet sich für zwei verschiedene Netzspannungen, z. B. 380 Volt und 220 Volt. Bei der höheren Netzspannung sind die Wicklungen in Stern entsprechend Fig. 3 geschaltet, bei der niedrigeren Netzspannung wird eine Dreieckschaltung entsprechend Fig. 4 angewendet. Bei Sternschaltung sind die Klemmen X, Y, Z untereinander verbunden und bilden den Sternpunkt, bei Dreieckschaltung sind die Klemmen U, V, W mit den korrespondierenden Klemmen Z, Y, X verbunden (Fig. 4). Die in den verschiedenen Primärspulen induzierten Spannungen sind für den Fall einer Netzspannung von 380 Volt in Fig. 3 angeschrieben. Die Spulen 83 und 85 sind unterteilt ; auch sind aus später zu besprechenden Gründen Spulen 810 und 8n an 81 und 82 angeschlossen.
Beim Umschalten für Wechselstromschweissung werden, wie aus der Figur ersichtlich ist, durch
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in Reihe geschaltet. Diese beiden Kombinationen werden parallel geschaltet und an eine der Phasen der Netzspannung U, V angeschlossen, wobei der Transformator also als Einphasentransformator wirkt. Die Spannungen in den Spulen 86 und 87, die im ersten Fall 90 in bezug aufeinander in der Phase verschoben waren, sind unter diesen Umständen in Phase. Da die beiden Teile des Transformators auf der Primärseite eine gleiche Anzahl von Windungen besitzen, sind auch die Spannungen in den
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bewirkt. Das zu schweissende Arbeitsstück wird dabei an die Parallelschaltung der zwei Sekundärwicklungen angeschlossen.
Die beschriebene Schaltung hat den Vorzug, dass beim Schweissen mit Wechselstrom das Kupfer des Transformators möglichst wirtschaftlich benutzt wird, da alle Spulen verwendet werden. Auch bei Wechselstromschweissung ist das Gerät an verschiedene Netzspannungen
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Es ist einleuchtend, dass die Schalter 4 und 5 durch andere Umschaltorgane, z. B. durch Stecker oder Klemmen, ersetzt werden können. Auf der primären Seite, wo die Ströme am geringsten sind, werden zweckmässig Stecker und auf der Sekundärseite Klemmen verwendet.
Eine weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 dargestellt, in der zwei Einphasentransformatoren A und B schematisch dargestellt sind, die ebenso wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zu einem einzigen Transformator vereinigt werden können. Der Transformator ist zweckmässig als Streutransformator ausgebildet, dessen Primär-und Sekundärwicklungen durch verstellbare magnetische Brückenstücke getrennt sind. Die Primärwicklungen werden zum Zwecke des Schweissens mit gleichgerichtetem Strom gemäss Scott geschaltet. Die Primärwicklung des Transformators A weist zu diesem Zweck eine Mittelanzapfung auf, die zur Klemme M führt. Die Enden sind mit Klemmen U'und W' verbunden.
Es sind ferner noch symmetrisch in bezug auf den Mittelpunkt angeordnete Anzapfungen vorhanden, die mit Klemmen U" und W" verbunden sind und zum Anschluss des Transformators an eine andere Netzspannung dienen. Der Transformator B weist zwei Primärwicklungen 12 und 13 auf, deren letztere beim Schweissen mit Gleichstrom ausser Betrieb ist. Die Anzahl der Windungen
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angeschlossen. Die Wicklungen 1. und 13 weisen auch geeignete, an Klemmen V"und T"angeschlossene Anzapfungen auf, um den Anschluss an eine andere Netzspannung zu ermöglichen.
Die Schaltung der Primärwicklung ist in Fig. 8 dargestellt, in der Z/i, L und L3 die Anschlussklemmen eines Dreiphasennetzes bezeichnen. 37 ist ein Klemmenbrett für die Anschlussklemmen der primären Transformatorwicklungen, die miteinander, je nach der Netzspannung, auf zwei verschiedene Weisen verbunden werden können. Bei der in gestrichelten Linien angegebenen Schaltung ist die Vorrichtung für die höhere Netzspannung, z. B. 380 Volt, geschaltet. Werden die Verbindungen auf die Klemmen der unteren Reihe umgelegt, so ist die Vorrichtung für eine niedrige Netzspannung, z. B.
220 Volt, geschaltet.
Es ist ferner eine Umschaltvorrichtung mit drei miteinander gekuppelten, drehbaren, l-förmigen
Schaltern 37, 38 und 39 vorgesehen. Es sind drei Gruppen von vier Kontakten vorhanden und vier
Stellungen der Schalter möglich, unter ihnen zwei Nullstellungen. Die Kontakte und die Klemmen sind mit den Bezugszeichen der Klemmen bezeichnet, mit denen sie verbunden sind. In der dargestellten
Stellung der Schalter sind die Primärwicklungen gemäss Scott geschaltet. Die Vorrichtung eignet sich in diesem Fall, wie schon gesagt, zur Umwandlung eines Dreiphasenstromes in einen Vierphasenstrom.
Der Transformator A weist eine Anzahl von Sekundärwicklungen 14, M, 16, 17, 18 und 19 auf.
Die Wicklungen 14 und 15 sind als Hauptwicklungen zu betrachten und sind zweckmässig durch nicht dargestellte magnetische Nebenschlüsse von der Primärwicklung getrennt. In Reihe mit ihnen sind die Wicklungen 16 bzw. 17 geschaltet, die auf demjenigen Teil des Kernes angeordnet sind, wo sich auch die Primärwicklung befindet und in denen also eine nahezu konstante Spannung induziert wird.
Sie dienen dazu, die höchste vom Transformator zu liefernde Stromstärke bei Wechselstromschweissung zu erhöhen. Diese Wicklungen sind bei Gleichstromschweissung ausser Betrieb.
Die Wicklungen 18 und 19 dienen zur Lieferung des Heizstromes und können je aus einer einzigen Windung bestehen. Sie sind gleichfalls auf dem Kernteil der Primärwicklung angeordnet.
Die Sekundärwicklungen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 des Transformators B sind auf vollkommen ähnliche Weise wie die des Transformators A ausgeführt und haben dieselbe Aufgabe. Die in der Figur am meisten nach aussen liegenden Enden der vier Sekundärwicklungen 14, 15, 20 und 21 sind mit den Anoden der Glühdrahtzweiweggleichrichterröhren 1 und 2 verbunden. Die andern Enden führen zu besonders ausgebildeten, nachstehend näher beschriebenen Klemmen K2, K3 und K4. Die nicht mit den Hauptwicklungen verbundenen Enden der Sekundärwicklungen 16, 17, 22 und 23 führen zu den Klemmen K3 und K4. Der Heizstrom für die Röhren 1 und 2 wird von den in Reihe mit ihnen geschalteten Wicklungen 18, 19, 24 und 25 geliefert.
Die nicht mit den Glühdrähten verbundenen Enden dieser Wicklungen führen zu der Klemme Kil, deren Bauart derjenigen der Klemme K2 vollkommen entspricht.
Gesetzt den Fall, dass mit Gleichstrom geschweisst werden soll. Die Schalter 37, 38 und 39 nehmen in diesem Fall die in Fig. 8 dargestellte Lage ein. Die Sekundärwicklungen bilden also ein symmetrisches Vierphasensystem. An die Klemmen Kl und K2 werden die Schweisskabel mittels Kabelschuhen 40 und 41 angeschlossen. Die Klemmen. sind derart ausgebildet, dass die Kabelschuhe eine Verbindung zwischen den Leitern 26 und 27 bzw. 28 und 29 herstellen, aus denen die Kontakte Kl und K2 bestehen. Die Klemmen Kl und K2 dienen also, ausser als Anschlussklemmen für die Schweisskabel, als Schaltorgane. Erst beim Anschluss des Schweisskabels an die positive Klemme Kl werden, wie sich aus einer einfachen Betrachtung ergibt, die Glühdrähte der Röhren auf die volle Spannung gebracht.
Die negative Klemme K2 bildet beim Anschluss des Schweisskabels überdies den Sternpunkt des Vierphasensystems.
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Für Wechselstromschweissung werden die Schalter 37, 38 und 39 im Sinne des Uhrzeigers um 900 gedreht. Die Wicklung 13 wird infolgedessen in Reihe mit der Primärwicklung geschaltet, wodurch die gesamte Anzahl von Primärwindungen des Transformators B derjenigen des Transformators A gleich wird. Das Ganze wird parallel zu der Primärwicklung 11 des Transformators-1 geschaltet und an eine der Netzphasen angeschlossen. Die Schweisskabel werden an die Klemmen und K4 angeschlossen, die aus je drei als Streifen ausgebildeten leitenden Teilen 30, 31, 32 bzw. 33,34 und 35 bestehen können, mit denen die zu den Sekundärwicklungen führenden Leitungen verbunden sind.
Die Kabelenden sind mit gabelförmigen Kabelschuhen 40 bzw. 41 versehen, die zwischen die erstgenannten Streifen greifen und diese miteinander verbinden. Die vier Sekundärwicklungen werden infolgedessen parallelgeschaltet. Es ist leicht einzusehen, dass die vier Wicklungen der Heizstromkreise dabei zu zweien entgegengesetzt geschaltet sind, so dass in diesen Kreisen keine Spannung wirksam ist.
Eine bauliche Ausführungsform für die Klemmen K3 und ist in Fig. 9 dargestellt, in der 50 eine isolierende Platte bezeichnet, durch die ein Bolzen 49 geführt ist, mit dem einer der Streifen, z. B. der Streifen 32, leitend verbunden ist. Die Streifen 30 und 31 sind zwischen isolierenden Teilen 42, 43 und 44 angeordnet, die gleichfalls auf der Montageplatte 50 befestigt sind. Die Streifen 30 und 31 weisen an den Enden Löcher auf, durch die der Bolzen 49 geführt ist. Letzterer ist jedoch, z. B. mittels Ringen aus Isoliermaterial von den Streifen isoliert. Die Kabel 46,47 und 48 sind mit den Sekundär- wicklungen verbunden. 45 ist ein leitender Ring, der zweckmässig leitend mit dem Bolzen 49 verbunden ist.
Zwischen die Streifen kann der am Schweisskabel befestigte gabelförmige Kabelschuh 40 geschoben werden, wodurch die Streifen 30, 31 und 32 miteinander leitend verbunden werden. Mittels einer Flügelmutter 51 kann das Ganze fest angedrückt werden. Die Klemmen K1 und K2 können auf ähnliche
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Gleich-als auch bei Wechselstromschweissung werden die gleichen Schweisskabel 40 und 41 verwendet.
Die beschriebene Vorrichtung hat den Vorzug, dass sie sehr einfach ist und leicht bedient werden kann. Fehlerhafte Schaltungen, die Kurzschluss-oder Beschädigung der Röhren herbeiführen könnten, sind nicht möglich. Derartige Klemmen können auch bei den in den Fig. 1-6 dargestellten Vorrichtungen angewendet werden.
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Schweissgerät zur wahlweisen Entnahme von gleichgerichtetem Strom oder Wechselstrom, bestehend aus einem Transformator, der aus mehreren einphasigen Teilen zusammengesetzt ist und einem oder mehreren Gleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Umschaltvorrichtungen vorgesehen und so mit dem Transformator und den Gleichrichtern verbunden sind, dass das Gerät bei Lieferung von gleichgerichtetem Schweissstrom an mehrere Netzphasen, bei Lieferung von Wechselstrom als Schweissstrom nur an eine Netzphase angeschlossen ist.