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Die Erfindung betrifft eine Stromquelle, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist.
Aus der US 5 351 157 A ist eine Umrichterschaltung für eine Schweissstromquelle bekannt, bei der mehrere Transformatoren angeordnet sind, wobei auf der Sekundärseite zusätzliche Spulen zur Sekundärspule angeordnet sind. Durch die zusätzlichen Spulen ist es möglich, dass eine weitere Spannung erzeugt werden kann. Nachteilig ist bei einer derartigen Umrichteschaltung, dass ein zusätzlicher Transformator zum Versorgen des Verbrauchers angeordnet ist, wobei der zusätzliche Transformator aus einer Primärwicklung, einem Eisenkern und zumindest einer Sekundärwicklung, insbesondere mit einer Zusatzwicklung, aufgebaut ist, sodass zusätzliche Verlustleistungen durch den weiteren Transformator auftreten.
Weiters ist aus der US 4 581 690 eine Wandlerschaltung bekannt, bei der mit zusätzlichen Spulen der Verbraucher mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen versorgt wird.
Es sind bereits Stromquellen, insbesondere Schweissstromquellen, mit Transformatoren bekannt, bei denen der Transformator aus einer Primärspule und zwei Sekundärspulen gebildet wird. Die Sekundärspulen werden dafür über eine Mittelpunktschaltung mit einem Verbraucher, insbesondere einem Schweissbren- ner, verbunden und beliefern somit den Schweissbrenner mit Strom und Spannung. Nachteilig ist hierbei, dass die Sekundärspulen auf eine bestimmte Leistung, die sich aus einem bestimmten Spannungswert und einem bestimmten Stromwert zusammensetzt, dimensioniert werden, wodurch eine Anpassung an die verschiedensten Betriebszustände nicht erfolgen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromquelle, insbesondere eine Schweissstromquelle, zu schaffen, bei der die Ausgangsspannung, insbesondere die Ausgangsleistung, an die benötigte Leistungsform des Verbrauchers angepasst werden kann.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaft ist dabei, dass aufgrund der Anordnung der Zusatzspulen auf der Sekundärseite des Transformators diese Zusatzspulen unterschiedlich zu den Sekundärspulen dimensioniert sind, wodurch der Verbraucher mit unterschiedlicher Leistungsform, insbesondere mit unterschiedlichen Spannungswerten, versorgt werden kann. Ein weiterer nicht vorhersehbarer Vorteil liegt darin, dass der Ausgangsbereich der Stromquelle durch Anordnung der Zusatzspulen mit unterschiedlicher Dlmensionierung zur Sekundärspule erhöht wird, ohne dass dabei eine Beeinflussung auf der Primärseite des Transformators erfolgt.
Es ist aber auch eine Ausführung nach Patentanspruch 2 möglich, wodurch ein einfaches Parallelschalten zur Sekundärspule erfolgen kann.
Von Vorteil Ist aber auch eine Ausbildung nach den Patentansprüchen 3 bis 5, weil durch die Ausbildung der Drossel als sogenannten Z-Kern Drossel die Aufmagnetisierung der Drossel nach Beendigung des Stromflusses durch die Drossel gespeichert bleibt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist im Patentanspruch 6 beschrieben, da dadurch standardmässige Bauteile eingesetzt werden können und somit eine kostengünstige Herstellung der Stromquelle gegeben ist.
Die Erfindung umfasst weiters auch ein Verfahren zum Herstellen einer vorbestimmbaren Leistungsform für eine Stromquelle, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 7 beschrieben ist.
Dieses Verfahren ist durch die Merkmale im Patentanspruch 7 gekennzeichnet. Vorteilhaft ist dabei, dass der Verbraucher mit unterschiedlichen Leistungsformen, beispielsweise eine Spannung von 80 Volt und 100 Ampere und 40 Volt und 200 Ampere versorgt werden kann, wodurch eine Anpassung an verschiedenen Gegebenheiten ohne zusätzliche Leitungsteile bzw. Transformatoren das Auslangen gefunden werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt dann, dass ohne zusätzliche Steuervorrichtungen ein Umschalten von der Zusatzspule auf die Sekundärspule oder umgekehrt erfolgen kann.
Durch die Massnahmen nach Patentanspruch 8 ist es möglich, den Verbraucher bei entsprechender benötigter Leistungsform nur über die Sekundärspule zu versorgen.
Ein Vorgehen nach Patentanspruch 9 ist vorteilhaft, da durch Über- oder Unterschreiten des Sollwertes die Leistungsform ständig an die benötigte Leistungsform des Verbrauchers angepasst werden kann.
Schliesslich ist aber auch ein Vorgehen nach Patentanspruch 10 von Vorteil, da für die Herstellung der
Umschaltvorrichtung genormte Bauteile verwendet werden können.
Die Erfindung wird Im Nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spiele näher erläutert.
Es zeigen : Flg. 1 ein Schaltschema einer zum Stand der Technik zählenden Stromquelle in vereinfachter, schematischer Darstellung ;
Fig. 2 ein Diagramm der Leistungsform der zum Stand der Technik zählenden Stromquelle in vereinfachter, schematischer Darstellung ;
Fig. 3 ein Schaltschema der erfindungsgemässen Stromquelle in vereinfachter, schematischer Darstel- lung ;
Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Schaltschema der erfindungsgemässen Stromquelle in
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vereinfachter, schematischer Darstellung ;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Schaltschema der erfindungsgemässen Stromquelle In vereinfachter, schematischer Darstellung ;
Fig. 6 ein anderes Schaltschema der erfindungsgemässen Stromquelle in vereinfachter, schemati- scher Darstellung.
In Fig. 1 ist eine zum Stand der Technik zählende Schweissstromquelle 1 gezeigt. Die Schweissstromquelle 1 wird dabei an eine Spannungsversorgungsquelle 2, welche aus einem Phasenleiter 3 und einem Nulleiter 4, z. B. des Netzes eines Elektroversorgungsunternehmens oder eines mobilen Stromgenerators, besteht, angeschlossen.
Ein Gleichrichter 5 ist über Zuleitungen 6,7 mit dem Phasenleiter 3 und dem Nulleiter 4 der Spannungsversorgungsquelle 2 verbunden. An den Ausgängen des Gleichrichters 5 ist jeweils eine Versorgungsleitung 8,9 angeschlossen, wobei die Versorgungsleitung 8 die Schweissstromquelle 1 mit dem positiven Potential und die Versorgungsleitung 9 die Schweissstromquelle 1 mit dem negativen Potential versorgt. Ein Zwischenkreiskondensator 10 ist dabei mit den Versorgungsleitungen 8 und 9 verbunden, wodurch dieser parallel an den Gleichrichter 5 geschaltet ist.
Parallel zum Zwischenkreiskondensator 10 sind Schaltvorrichtungen 11,12 über eine Verbindungsleitung 13 In Sene an die Versorgungsleitungen 8,9 geschaltet, wodurch zwischen den Schaltvorrichtungen 11, 12 ein Mittelpunkt entsteht, an dem über eine Leitung 14 eine Ausgangsklemme 15 angeschlossen ist. Weiters sind weitere Schaltvorrichtungen 16,17 über eine weitere Verbindungsleitung 18 in Serie geschaltet und parallel zu den SchaltvorrIchtungen 11, 12 mit den Versorgungsleitungen 8,9 verbunden, wodurch wiederum ein Mittelpunkt zwischen den beiden Schaltvorrichtungen 16, 17 gebildet wird, an dem über eine Leitung 19 eine weitere Ausgangsklemme 20 angeschlossen ist. Die Schaltvorrichtungen 11,16 werden dabei mit der Versorgungsleitung 8 und die Schaltvorrichtungen 12, 17 mit der Versorgungsleitung 9 verbunden.
Die Schaltvorrichtungen 11, 12,16, 17 werden mit ihren Steuereingängen über Steuerleitungen 21 bis 24 mit einer Steuervorrichtung 25 verbunden.
Über Leitungen 26,27 wird eine Primärseite 28 eines Transformators 29 mit den Ausgangsklemmen 15, 20 verbunden, wobei die Primärseite 28 des Transformators 29 durch eine einzige Primärspule 30 gebildet wird. Die Sekundärseite 31 des Transformators 29 wird beispielsweise durch zwei Sekundärspulen 32,33 gebildet, wobei diese über eine Leitung 34 miteinander verbunden sind.
An die Sekundärseite 31 des Transformators 29 ist ein Verbraucher 35, insbesondere ein Schweissbrenner 36, in Form einer Mittelpunktschaltung 37 angeschlossen, d. h. dass an der Sekundärspule 32 der Schweissbrenner 36 unter Zwischenschaltung einer in Durchlassrichtung angeordneten Gleichnchterdiode 38 über eine Versorgungsleitung 39 angeschlossen ist. Ein Werkstück 40 wird über eine weitere Versorgungsleitung 41 und unter Zwischenschaltung einer Drossel 42 mit der Leitung 34, also mit dem Mittelpunkt der beiden Sekundärspulen 32,33, verbunden.
Die Sekundärspule 33 wird unter Zwischenschaltung einer weiteren in Durchlassrichtung angeordneten Gleichrichterdiode 43 über eine Versorgungsleitung 44 mit der Versorgungsleitung 39 zwischen der Gleichrichterdiode 38 und dem Schweissbrenner 36 verbunden.
Wird die Schweissstromquelle 1 in Betrieb genommen, d. h. dass der Gleichrichter 5 über die Zuleitungen 6,7 mit der Spannungsversorgungsquelle 2 verbunden wird, so liefen die Spannungsversorgungsquelle 2 über den Phasenleiter 3 und den Nulleiter 4 eine Wechselspannung an den Gleichrichter 5. Der Glelchnch- ter 5 richtet die von der Spannungsversorgungsquelle 2 gelieferte Wechselspannung in eine G) e) chspan- nung um und speist dabei das positive Potential der Gleichspannung in die Versorgungsleitung 8 und das negative Potential in die Versorgungsleitung 9 ein, wodurch der Zwischenkreiskondensator 10 geladen wird.
Anschliessend steuert die Steuervorrichtung 25 über die Steuerleitungen 21,23 die Schaltvorrichtungen 11, 17 an, wodurch ein Stromkreis über die Primärseite 28 bzw die Primärspule 30 des Transformators 29 aufgebaut wird. Der Stromkreis bildet sich dabei von der Versorgungsleitung 8 über die Schaltvorrichtung 11, die Ausgangsklemme 15 an eine Seite der Primärspule 30 und über die Primärspule 30 an die Ausgangsklemme 20 und über die Schaltvorrichtung 17 zur Versorgungsleitung 9.
Durch das Durchströmen der Primärspule 30 wird dabei im Transformator 29 die Spannung in einem bestimmten Verhältnis von der Primärspule 30 auf die beiden Sekundärspulen 32,33 übertragen und versorgt damit den Verbraucher 35, insbesondere den Schweissbrenner 36, mit Strom und Spannung.
Aufgrund der Anordnung von zwei Sekundärspulen 32, 33 muss der Wicklungssinn der einzelnen Sekundärspulen 32,33 bzw. der Primärspule 30 des Transformators 29 beachtet werden, d. h. dass bei gleichem Wicklungssinn der Primärspule 30 und der Sekundärspulen 32,33, wie dies mit einem Punkt schematisch dargestellt ist, der Stromfluss in den beiden Sekundärspulen 32,33 in die gleiche Richtung fliesst. Da nunmehr der Stromfluss bzw. Spannungsfluss von der Ausgangsklemme 15 zur Ausgangsklemme 20 erfolgt, liegt an der Leitung 26 das positive Potential an, sodass auf der Sekundärspule 32 das positive Potential an der Seite der Versorgungsleitung 41 und an der Sekundärspule 33 an der Seite der
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Versorgungsleitung 44 anliegt.
Aufgrund des positiven Potentials an der Versorgungsleitung 44 wird die Gleichnchterdlode 43, die in Durchlassrichtung zum Verbraucher 35 angeordnet Ist, durchströmt und anschliessend In die Versorgungsleitung 39 zwischen der Gleichrichterdiode 38 und dem Verbraucher 35 eingespeist, wodurch der Verbraucher 35, insbesondere der Schweissbrenner 36, mit dem positiven Potential versorgt wird. Um den Stromkreis zu schliessen wird an die Versorgungsleitung 41 die negative Spannung angelegt, wodurch eine Zündung eines Lichtbogens 45 beim Berühren einer Elektrode 46, die im Schweissbrenner 36 angeordnet ist, mit dem Werkstück 40 und anschliessend beim Abheben der Elektrode 46 hervorgerufen und somit ein Schweissvorgang durchgeführt werden kann.
An der Sekundärspule 32 liegt dabei eine Spannung an, jedoch fliesst kein Strom, da an die Anode der Gleichrichterdiode 38, die wiederum in Durchlassrichtung zum Schweissbrenner 36 angeordnet 1St, das negative Potential angelegt ist und somit die Gleichrichterdiode 38 sperrt und damit kein Stromkreis für die Sekundärspule 32 aufgebaut werden kann.
Nach einer voreinstellbaren Zeitdauer deaktiviert die Steuervorrichtung 25 die Schaltvorrichtungen 11 und 17 und steuert anschliessend über die Steuerleitungen 22 und 24 die Schaltvorrichtungen 16 und 12 an, wodurch nunmehr der Stromfluss von der Ausgangsklemme 20 über die Primärspule 30 in Richtung der Ausgangsklemme 15 strömt, d. h. dass nun der Stromfluss umgedreht wurde und somit das positive Potential an der Primärspule 30 über die Leitung 27 angelegt ist. Durch das Umpolen des Stromflusses wird die Spannung von der Primärspule 30 auf die Sekundärspulen 32,33 übertragen, wobei jedoch nunmehr die Sekundärspule 32 einen Stromkreis aufbaut, da nunmehr an der Anode der Gleichrichterdiode 38 das positive Potential anliegt und dadurch die Gleichrichterdiode 38 zu leiten beginnt.
Das positive Potential wird nunmehr über die Versorgungsleitung 39 an den Schweissbrenner 36 angelegt, wogegen das negative Potential wiederum über die Versorgungsleitung 41 an das Werkstück 40 angelegt wird und somit der Stromkreis geschlossen ist und der Lichtbogen 45 aufgebaut werden kann.
Bei dieser Ausführungsform der Schweissstromquelle 1 ist es erforderlich, dass beim erstmaligen Zünden des Lichtbogens 45 die Elektrode 46 mit dem Werkstück 40 kontaktiert wird, um den Lichtbogen 45 beim Entfernen der Elektrode 46 vom Werkstück 40 zu zünden. Bei Stromumkehrung von der Steuervorrichtung 25 durch Betätigung der entsprechenden Schaltvorrichtungen 11, 17 und 16,12 bleibt der Lichtbogen 45 aufrecht, da aufgrund der kurzen Umschaltzeit und durch die Anordnung der Drossel 42, in der Drossel 42 Energie gespeichert wird, der Lichtbogen 45 in der Umschaltzeit von der Drossel 42 vorsorgt wird. Entsteht jedoch zwischen der Elektrode 46 und dem Schweissbad, insbesondere dem Werkstück 40, ein Kurzschluss, so erlischt der Lichtbogen 45.
Weiters steigt aufgrund des Kurzschlusses der Strom an der Elektrode 46 auf den maximalen bzw. voreingestellten Ausgangsstrom, sodass der Tropfen, der den Kurzschluss verursacht hat, abgeschmolzen wird und ein neuerlicher Lichtbogen 45 aufgebaut wird. Es kann jedoch aufgrund der niedrigen Spannung, die durch die Dimensionierung des Transformators 29 festgelegt ist, zu Problemen beim neuerlichen Aufbau des Lichtbogens 45 kommen. Soll ein Schweissprozess beendet werden, so entfernt der Bediener den Schweissbrenner vom Werkstück 40, wodurch der Schweissprozess abgebrochen wird.
In Fig. 2 ist ein Diagramm für die Ausgangsleistung der Schweissstromquelle 1, wie sie in Fig. 1 beschrieben ist. gezeigt, wobei die Ausgangsleistung zwischen den Prüfklemmen 47, 48, die an die Versorgungsleitungen 39 und 41 angeschlossen sind, gemessen wird.
In dem dargestellten Diagramm ist auf der Ordinate die Spannung U und auf der Abszisse der Strom I dargestellt.
Aus dem Diagramm ist eine Spannungskennlinie 49 und eine Stromkennlinie 50 des Transformators 29 ersichtlich, wobei der Schnittpunkt der Spannungskennlinie 49 und der Stromkennlinie 50 eine Ausgangsleistung 51 des Transformators 29 ergeben. Der Transformator 29 wird dabei so dimensioniert, dass die maximale Ausgangsspannung beispielsweise von 40 Volt und ein maximaler Ausgangsstrom beispielsweise von 200 Ampere festgelegt wird und anschliessend die Wicklungen der Pnmärspule 30 und der Sekundärspulen 32,33 auf die daraus ergebene maximale Ausgangsleistung 51 ausgelegt werden.
Durch das Festlegen der maximalen Ausgangsleistung 51 mit der Spannung von beispielsweise 40 Volt und dem Strom von 200 Ampere ist es nunmehr möglich, dass bei einem Schweissvorgang der Lichtbogen 45 nach einmaliger Zündung durch das Berühren der Elektrode 46 mit dem Werkstück 40 bei jedem Kurzschluss der
Elektrode 46 mit dem Werkstück 40, insbesondere dem Schmelzbad, wieder selbständig aufgebaut wird, d. h. dass aufgrund eines zu grossen Tropfens der Elektrode 46 ein Kurzschluss entsteht und somit der
Lichtbogen 45 erlischt und nachdem der Kurzschluss nach Abbrennen des Tropfens beseitigt wurde, kann eine selbständige Zündung des Lichtbogens 45 erfolgen, da durch Anlegen der Spannung von 40 Volt an die Elektrode 46 die Elektrode 46 so erhitzt wird, dass ein automatischer Wiederaufbau des Lichtbogens 45 zustande kommt.
Aufgrund der Erhöhung der Spannung an den Elektroden 46 kann für den Schweissprozess eine
Elektrode 46 mit höherer Zündspannung eingesetzt werden. Um jedoch eine höhere Spannung an die
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Elektrode 46 zum Wiederaufbau des Lichtbogens 45 anzulegen, müsste ein zusätzlicher Transformator bzw. der Transformator 29 neu dimensioniert werden.
In strichlierten Linien ist nun eine andere Dimensionierung des Transformators 29 dargestellt, wobei eine Ausgangsleistung 52 des neu dimensionierten Transformators 29 der ursprünglichen Ausgangsleistung 51 entspricht. Der Unterschied bei der Dimensionierung des Transformators 29 liegt nun dann, dass die Ausgangsspannung von beispielsweise 40 Volt auf beispielsweise 80 Volt erhöht wurde und der Strom von beispielsweise 200 Ampere auf beispielsweise 100 Ampere verringert wurde, wodurch beim Umpolvorgang bzw. neuerlichen Aufbau des Lichtbogens 45 an die Elektrode 46 eine Spannung mit 80 Volt angelegt wird und somit ein rascheres und stabileres zünden bzw. aufbauen des Lichtbogens 45 erfolgt. Durch die Änderung der Dimensionierung des Transformators 29 wurde die Leistungsform, die dem Verbraucher 35 zugeführt wird. geändert.
Nachteilig ist durch die Änderung der Leistungsform jedoch, dass der Strom, der für den Schweissvorgang notwendig ist, von beispielsweise 200 Ampere nicht mehr erreicht wird.
Es ist jedoch auch möglich, dass der Transformator 29 mit dem Leistungsteil so dimensioniert wird, dass eine Ausgangsleistung 53 festgelegt wird, bei der die Spannung auf beispielsweise 80 Volt und der Strom von beispielsweise 200 Ampere ausgelegt ist. Bei dieser Dlmensionierung ist es nunmehr möglich, dass während des Umschaltvorganges bzw. Aufbaus des Lichtbogens 45 an die Elektrode 46 eine Spannung von 80 Volt und beim Schweissvorgang ein Strom von beispielsweise 200 Ampere eingestellt werden kann.
Nachteilig ist jedoch dabei, dass sowohl der Leistungsteil, der der Ansteuerschaltung des Transformators 29 entspricht, und der gesamte Transformator 29. also die Pnmärspule 30 sowie die Sekundärspulen 32, 33, geändert werden müssen und dadurch der Leistungsteil sowie der Transformator 29 überdimensioniert werden müssen, d. h. dass die Leistung, wie schraffiert dargestellt, für den Schweissvorgang überflüssig ist und somit eine teure Herstellung des Transformators 29 erfolgt.
In Fig. 3 ist die Schweissstromquelle 1 mit dem erfindungsgemässen Transformator 29 gezeigt, wobei für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Der Transformator 29 besteht dabei wiederum aus der Primärseite 28 mit der Primärspule 30 und der Sekundärseite 31 mit den Sekundärspulen 32 und 33. Weiters weist der Transformator 29 auf der Sekundärseite 31 zwei Zusatzspulen 54,55 auf. Die Sekundärspulen 32,33 werden dabei wie in Fig. 1 beschrieben über die Versorgungsleitung 39. in der die Gleichrichterdiode 38 zwischengeschaltet ist. mit dem Verbraucher 35, insbesondere dem Schweissbrenner 36, verbunden. Im Mittelpunkt der beiden Sekundärspulen 32,33 wird das Werkstück 40 über die Versorgungsleitung 41 unter Zwischenschaltung der Drossel 42 mit dem Werkstück 40 verbunden.
Weiters wird in die Versorgungsleitung 39 bzw. in die Versorgungsleitung 44 eine Umschaltvorrichtung, insbesondere eine Drossel 56, 57, zwischen der Sekundärspule 32 und der Gleichrichterdiode 38 sowie der Sekundärspule 33 und der Gleichrichterdiode 43 zwischengeschaltet.
Die Umschaltvorrichtung, insbesondere die Drosseln 56, 57, bestehen dabei aus zwei Spulen 58,59 bzw. 60, 61 zwischen denen ein Eisenkern, insbesondere mit einer Z-förmigen Hysteresis, angeordnet ist.
Die Drossel 56,57 kann beispielsweise aus einem Ringbandkern mit Z-förmiger Hysteresis, sogenannte ZKern Drossel, mit einer Zusatzspule, insbesondere der Spulen 59,61, gebildet werden. Der Vorteil einer sogenannten Z-Kern Drossel liegt darin, dass bei Aufmagnetis ! erung der Drossel 56, 57 die Magnetisierung der Drossel 56. 57 bei nichtbeaufschlagtem Strom aufrecht erhalten bleibt.
Die Zusatzspulen 54 und 55 des Transformators 29 bilden dabei wiederum einen Mittelpunkt, d. h. dass die Zusatzspulen 54 und 55 über eine Leitung 62 miteinander verbunden werden. An die Leitung 62 ist eine Versorgungsleitung 63 angeschlossen, die unter Zwischenschaltung einer Drossel 64 mit der Versorgungsleitung 41 verbunden wird und zwar so, dass die Verbindung der Versorgungsleitung 63 mit der Versorgungsleitung 41 zwischen der Drossel 42 und dem Werkstück 40 erfolgt.
Das freie Ende der Zusatzspule 54 wird über eine Leitung 65 mit der Spule 61 der Drossel 57 verbunden. Der Ausgang der Spule 61 wird wiederum unter Zwischenschaltung einer Gleichrichterdiode 66 über eine Leitung 67 mit der Versorgungsleitung 44 zwischen der Gleichnchterdiode 43 und dem Schweissbrenner 36 verbunden. Das freie Ende der Zusatzspule 55 wird ebenfalls über eine Leitung 68 mit der Spule 59 der Drossel 56 verbunden. Der Ausgang der Spule 59 wird unter Zwischenschaltung einer Gleichrichterdiode 69 über eine Leitung 70 mit der Versorgungsleitung 39 und zwar zwischen der Gleichrichterdiode 38 und dem Schweissbrenner 36 verbunden.
Wird nunmehr die Schweissstromquelle 1 in Betrieb genommen, so aktiviert, wie zuvor in Fig. 1 beschrieben, die Steuervorrichtung 25 die Schaltvorrichtungen 11 und 17, wodurch der Strom bzw. die Spannung von der Ausgangsklemme 15 zur Ausgangsklemme 20 fliesst, d. h. dass die Primärspule 30 mit Strom und Spannung beaufschlagt wird. Durch das Beaufschlagen der Primärspule 30 mit Strom und Spannung wird eine Spannung auf die Sekundärseite 31 des Transformators 29 transferiert, d. h. dass die Sekundärspule 32,33 sowie die Zusatzspulen 54,55 mit Strom und Spannung beaufschlagt werden.
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Grundsätzlich sei dazu erwähnt, dass beim Umschalten von den Zusatzspulen 54,55 auf die Sekundärspulen 32, 33 und umgekehrt, dies ohne zusätzliche Steuervornchtung erfolgt, d. h. dass die Sekundärspulen 32,33 bzw. die Zusatzspulen 54,55 so gesteuert werden, dass zumindest immer eine Sekundärspule 32, 33 oder eine Zusatzspule 54,55 den Verbraucher 35 mit Strom und Spannung versorgt. Weiters sei erwähnt,
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h.beispielsweise die Sekundärspulen 32,33 entsprechend der Leistungsform der Ausgangsleistung 51, wie In Fig. 2 beschrieben, und die Zusatzspulen 54,55 entsprechend der Leistungsform der Ausgangsleistung 52, ebenfalls wie In Fig. 2 beschrieben, dimensioniert sind.
Durch diese unterschiedliche Dimensionierung der Spulenpaare ist es nunmehr möglich, dass der Transformator 29 verschiedene Spannungen bzw. verschiedene Ströme für den Schweissvorgang liefern kann.
Vorteilhaft ist dabei, dass die Verwendung dieses Transformators 29 eine stabile Zündung des Lichtbogens 45 bzw ein rasches aufbauen des Lichtbogens 45 nach einem Kurzschluss erreicht wird und somit Kosten für einen zusätzlichen Transformator 29, In dem ein zusätzlicher Eisenkern und eine zusätzliche Primärspule 30 sowie ein weiteres Leistungsteil angeordnet sein müssen, eingespart werden kann.
Soll nunmehr ein Schweissvorgang von einem Bediener durchgeführt werden, so wird der Bediener, wie In Fig. 1 beschrieben, die Elektrode 46 des Schweissbrenners 36 mit dem Werkstück 40 in Verbindung bringen, wodurch beim Abziehen der Elektrode 46 vom Werkstück 40 ein Lichtbogen 45 gezündet wird. Durch das zünden des Lichtbogens 45 entsteht dabei ein Stromkreis in der Zusatzspule 55, d. h. dass aufgrund des Wicklungssinnes die Zusatzspule 55 am gegenüberliegenden Punkt, der den Wicklungssinn bestimmt, die positive Spannung liefert, die anschliessend über die Leitung 68 der Spule 59 der Drossel 56 durch die Gleichrichterdiode 69 an die Versorgungsleitung 39 fliessen kann und somit an die Elektrode 46 des Schweissbrenners 36 angelegt wird.
Gleichzeitig mit dem Zünden des Lichtbogens 45 versucht die Sekundärspule 33, ebenfalls einen Stromkreis aufzubauen, da wiederum aufgrund des Wicklungssinnes die positive Spannung am gegenüberliegenden Punkt der Sekundärspule 33 anliegt und somit durch die Spule 60 der Drossel 57 der Gleichrichterdiode 43 an die Versorgungsleitung 39 strömen kann und somit den Schweissbrenner 36 ebenfalls mit Strom und Spannung versorgt.
Da aufgrund der unterschiedlichen Dimensionierung der Zusatzspulen 54,55 und der Sekundärspulen 32, 33 die Spannung der Zusatzspule 55 höher ist als die Spannung der Sekundärspule 33, d. h. dass beispielsweise die Zusatzspule 55 80 Volt und die Sekundärspule 33 40 Volt liefern, bleibt der Stromkreis mit der Zusatzspule 55 aufrecht. Dies geschieht dadurch, da die Kathode der Gleichrichterdiode 43 positiver als die Anode der Gleichrichterdiode 43 ist, wodurch die Gleichrichterdiode 43 sperrt und somit der Stromkreis von der Sekundärspule 33 unterbrochen wird.
Durch den nunmehr gebildeten Stromkreis mit der Zusatzspule 55 wird der Verbraucher 35 mit der Leistungsform für die Zusatzspule 55 versorgt Tritt nunmehr zwischen der Elektrode 46 und dem Werkstück 40, insbesondere dem Schmelzbad, ein Kurzschluss auf bzw. wird in der Steuervorrichtung ein Schweissvorgang mit einer Stromstärke von beispielsweise 200 Ampere eingestellt, so wird der Strom entsprechend dem eingestellten Wert ansteigen.
Aufgrund dieses starken Stromanstieges über den maximalen Stromwert der Zusatzspule 55 sinkt die Spannung an den Prüfklemmen 47,48 ab, d. h. dass am Ausgang immer weniger Spannung an die Elektrode 46 des Schweissbrenners 36 geliefert wird. Hat die Spannung eine bestimmte Höhe unterschritten, so wird die Anode der Gleichrichterdiode 43 positiver als die Kathode, wodurch die Gleichrichterdiode 43 zu leiten beginnt und somit der Verbraucher 35 mit Strom und Spannung von der Sekundärspule 33 aus versorgt wird. Durch den entstehenden Stromkreis von der Sekundärspule 33 über die Spule 60 der Drossel 57, der Versorgungsleitung 39 an den Schweissbrenner 36 wird die Drossel 57 vormagnetisiert, d. h. dass die Spule 60 die Spule 61 über die Z-förmige Hysteresis in die Sättigung treibt.
Nachdem die voreinstellbare Zeitdauer zum Umschalten der Schaltvorrichtungen 11,17 auf die Schaltvorrichtungen 16,12 abgelaufen ist, steuert die Steuervorrichtung 25 die Schaltvorrichtungen 16, 12 an, wodurch der Stromfluss nunmehr von der Ausgangsklemme 20 zur Ausgangsklemme 15 fliesst. Gleichzeitig mit dem Umschalten von den Schaltvorrichtungen 11,17 auf die Schaltvorrichtungen 16,12 wird der Lichtbogen 45 von der in der Drossel 42 bzw. 64 gespeicherten Energie aufrecht erhalten.
Grundsätzlich würde nunmehr aufgrund des Wicklungssinnes und der entsprechenden Dimensionierung die Zusatzspule 54, wie zuvor beschrieben, über die Leitung 65 und der Gleichrichterdiode 66 einen Stromkreis mit dem Verbraucher 35 aufbauen. Da jedoch aufgrund des Stromflusses von der Sekundärspule 33 die Drossel 57 bzw. die Spule 61 der Drossel 57 in die Sättigung getrieben wurde und diese aufgrund der Stromabschaltung und der Z-förmigen Hysteresis ihre Vormagnetisierung nicht verliert, kann kein Strom über eine festgelegte Zeitdauer durch die Spule 61 fliessen, wodurch die Drossel 57 den Aufbau des Stromkreises für die Zusatzspule 54 über eine gewisse Zeitdauer sperrt. Die Festlegung der Zeitdauer kann aufgrund des unterschiedlichen Windungsverhältnis zwischen der Spule 60 und der Spule 61 festgelegt
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werden.
Diese Zeitdauer, in der die Zusatzspulen 54 bzw. 55 gesperrt werden, nützt nunmehr die Sekundärspule 32 aus, indem diese über die Spule 58 der Drossel 56 und der Gleichrichterdiode 38 einen Stromkreis mit dem Verbraucher 35 aufbaut und dadurch die Gleichrichterdiode 66 sperrt Nachdem die Zeitdauer zum Sperren der Zusatzspule 54 abgelaufen ist, würde ein Stromkreis mit der Zusatzspule 54 entstehen, da jedoch bereits ein Stromkreis mit der Sekundärspule 32 aufgebaut ist und durch diesen Stromkreis die Gleichrichterdiode 69 gesperrt wurde, kann sich kein Stromkreis über die Zusatzspule 54 bilden.
Durch das Durchströmen der Spule 56 wird wiederum die Spule 59 der Drossel 56 in die Sättigung getrieben, d. h. dass bei einem neuerlichen Umpolvorgang die Spule 59 den Stromfluss in der Leitung 68 über eine gewisse Zeitdauer sperrt, wobei wiederum über das Windungsverhältnis der Spule 58 zu der Spule 59 die Zeitdauer eingestellt werden kann.
Ist die Zeitdauer für das Umschalten der Schaltvorrichtungen 16, 12 auf 11,17 abgelaufen, so steuert die Steuervorrichtung 25 abermals die Schaltvorrichtungen 11,17 an, wodurch sich der Stromfluss wieder von der Ausgangsklemme 15 zur Ausgangsklemme 20 erstreckt und die Sekundärspule 33 einen Stromkreis über die Spule 60 der Drossel 57 und der Gleichrichterdiode 43 mit dem Verbraucher 35 aufbaut. Da aufgrund des vorhergehenden Stromflusses über die Spule 58 der Drossel 56 die Spule 59 vormagnetisiert bzw. in die Sättigung getrieben wurde, kann sich kein Stromkreis über die Zusatzspule 55 aufbauen.
Erfolgt beispielsweise innerhalb der Periodendauer zum Umschaltvorgang von den Schaltvorrichtungen 11,17 auf 16, 12 ein Kurzschluss der Elektrode 46 mit dem Werkstück 40 oder reisst der Lichtbogen 45 ab, so wird nachdem der Kurzschluss durch Abschmelzen der Elektrode 46 und nach Ablauf der Zeitdauer, in der die Drossel 57 die Zusatzspule 54 sperrt, ein Stromkreis mit einer der Zusatzspulen 54,55, beispielsweise der Zusatzspule 54, aufgebaut. Dieser Stromkreis kommt dadurch zustande, da nach Ablauf der Zeitdauer die Drossel 57 den Stromfluss nicht mehr sperren kann und somit aufgrund der höheren Spannung die Anode der Gleichrichterdiode 66 gegenüber der Kathode höher ist und damit die Gleichnch- terdiode 66 zu leiten beginnt.
Durch das Durchschalten der Gleichrichterdiode 66 wird die Gleichrichterdiode 38 gesperrt, da nunmehr an der Gleichrichterdiode 38 die Anode negativer als die Kathode ist und somit ein Stromkreis mit der Zusatzspule 54 über die Leitung 65 aufgebaut wird.
Aufgrund des Stromkreises über die Zusatzspule 54 wird nunmehr eine Spannung von beispielsweise 80 Volt an die Elektrode 46 angelegt, wodurch diese stark erwärmt wird und somit der Lichtbogen 45 automatisch wieder aufgebaut bzw. gezündet wird. Nachdem jedoch der Lichtbogen 45 wieder aufgebaut ist und die Stromeinstellung über den Maximalwert der Zusatzspulen 54,55 liegt, erfolgt-wie zuvor beschrieben-ein automatisches Umschalten auf die Sekundärspulen 32, 33. Durch dieses automatische Umschalten von einer Leistungsform bzw. Leistungskurve auf eine andere Leistungsform bzw.
Leistungskurve ist ersichtlich, dass der erfindungsgemässe Transformator 29 für jedes beliebige Anwendungsgebiet, in dem verschiedene Leistungskurven benötigt werden, angewendet werden kann, ohne dass dabei erhebliche Kosten für aufwendige Steuervorrichtungen zum Umschalten zwischen den beiden Leistungsformen entstehen.
Ein weiteres Einsatzgebiet des erfindungsgemässen Transformators 29 liegt darin, dass der Benutzer des Schweissgerätes beispielsweise einen Schweissprozess mit einem Stromwert von beispielsweise 80 Ampere einstellen kann, wodurch aufgrund der Anordnung der Zusatzspulen 54, 55 diese mit einer Spannung von beispielsweise 80 Volt erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass dadurch Elektroden 46 für unterschiedliche Spannungen mit dem Transformator 29 eingesetzt werden können.
Dabei wird wiederum an die Primärseite 28 des Transformators 29 eine Spannung angelegt, wobei bei der Inbetriebnahme der Schweissstromquelle 1 ein Stromkreis über die Zusatzspule 55 aufgebaut wird, da aufgrund des höheren Spannungswertes die Gleichrichterdiode 69, wie zuvor beschrieben, zuleiten beginnt und somit die Gleichrichterdiode 43 gesperrt wird. Durch die Einstellung des Strombedarf von beispielsweise 80 Ampere sinkt die Spannung an den Prüfklemmen 47,48 nicht unter einen festgelegten Spannungspegel, wodurch gegenüber dem zuvor beschriebenen Einsatzgebiet die Gleichnchterdiode 43 nicht zu leiten beginnt und somit kein Stromkreis über die Sekundärspule 33 entstehen kann.
Da nunmehr kein Stromkreis über die Sekundärspule 33 entstehen kann, wird durch das Aufrechterhalten des Stromkreises über die Zusatzspule 55 nun ein Schweissprozess mit beispielsweise 80 Ampere und einer Spannung von beispielsweise 80 Volt durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund des höheren Spannungswertes ein rascheres und stabileres Zünden bzw. Wiederaufbauen des Lichtbogens 45 erreicht wird und mit demselben Leistungsteil, insbesondere dem Transformator 29, Elektroden 46 für Spannungen von beispielsweise 80 Volt verwendet werden können.
Schaltet die Steuervorrichtung 25 von den Schaltvorrichtungen 11,17 auf die Schaltvorrichtungen 16, 12 um, so wird die Stromrichtung in der Primärspule 30 verändert, wodurch nunmehr wiederum ein Stromkreis über die Zusatzspule 54 aufgebaut wird, da die Drosseln 56,57 nicht vormagnetisiert wurden.
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betätigen, da aufgrund der unterschiedlichen Spannungshöhen in den Zusatzspulen 54,55 und in den Sekundärspulen 32, 33 ein automatisches Umschalten, wie dies in Fig. 3 beschrieben ist, von den Zusatzspulen 54, 55 auf die Sekundärspulen 32,33 gewährleistet ist.
Weiters Ist es möglich, dass die erfindungsgemässe Stromquelle 1 von einem ein-oder mehrphasigen Wechselspannungsnetz sowie von einem Gleichstromnetz angespeist werden kann.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die erfindungsgemässe Stromquelle 1 für jedes beliebige Anwendungsgebiet, beispielsweise für Batterieladegeräte, in denen von 24 Volt auf 12 Volt umgeschaltet werden kann, oder für MIG/MAG-Schweissgeräte, eingesetzt werden kann. Ebenso ist es möglich, dass anstelle der speziell ausgestalteten Drosseln 56,57 eine normale Drossel mit einer normalen Hysteresis und einer Zusatzwicklung verwendet werden kann. Es ist weiters auch möglich, dass anstelle der Anordnung von Zusatzspulen 54,55 die Sekundärspulen 32, 33 eine Wicklungsanzapfung aufweisen, die anschliessend entsprechend der Zusatzspulen 54,55 geschaltet werden.
In Fig. 5 ist ein weiters Ausführungsbeispiel der Schweissstromquelle 1 gezeigt, wobei für die selben Teile die selben Bezugszeichen verwendet werden. Der Transformator 29 besteht dabei wiederum aus der Pnmärseite 28 mit der Primärspule 30 und der Sekundärseite 31 mit den Sekundärspulen 32,33 sowie den Zusatzspulen 54, 55. Weiters weist der Transformator 29 zwei weitere Zusatzspulen 82, 83 auf. Die beiden Zusatzspulen 82,83 sind dabei wiederum über eine Mittelpunktschaltung mit dem Verbraucher 35 verbunden. Der Mittelpunkt der Zusatzspulen 82,83 wird über eine Leitung 84 unter Zwischenschaltung einer Drossel 85 mit der Versorgungsleitung 41 verbunden.
Die Sekundärspulen 32,33 und die Zusatzspulen 54,55 werden, wie in Fig. 3 beschrieben, über eine Mittelpunktschaltung und der Drossel 56, 57 mit dem Verbraucher 35 verbunden. Die Zusatzspule 82 wird mit ihrem freie Ende über eine Leitung 86 unter Zwischenschaltung einer Gleichrichterdiode 87 mit der Versorgungsleitung 39 verbunden. Das freie Ende der Zusatzspule 83 wird ebenfalls über eine Leitung 88 und unter Zwischenschaltung einer Gleichrichterdiode 89 mit der Versorgungsleitung 44 verbunden, wobei die Versorgungsleitung 44 mit der Versorgungsleitung 39 verbunden ist.
Grundsätzlich sei zu der dargestellten Ausführungsform erwähnt, dass nunmehr jeder einzelne Spulenkreis, also die Sekundärspulen 32,33, die Zusatzspulen 54,55 sowie die Zusatzspulen 82,83 einen eigenen Stromkreis mit dem Verbraucher 35 bilden, wobei jeder Stromkreis unterschiedliche Leistungsformen, wie Spannungshöhen bzw. Stromstärken, aufweist, d. h. dass die Zusatzspulen 82,83 eine Spannung von beispielsweise 160 Volt und einen Strom von beispielsweise 50 Ampere, die Zusatzspulen 54,55 eine Spannung von beispielsweise 80 Volt und einen Strom von beispielsweise 100 Ampere sowie die Sekundärspulen 32,33 eine Spannung von beispielsweise 40 Volt und einen Strom von beispielsweise 200 Ampere aufweisen. Durch diese unterschiedlichen Stromkreise kann nun der Ausgang der Schweissstromquelle 1 an verschiedene Bedingungen angepasst werden.
Die Steuerung mit drei verschiedenen Stromkreisen erfolgt dabei so, dass die Sekundärspulen 32,33 und die Zusatzspulen 54,55 so an den Verbraucher 35 geschaltet werden, wie dies in Fig. 3 beschrieben wurde. Weiters wird zur Steuerung der Zusatzspulen 82,83 eine weitere Drossel 90, 91, die aus einem einzigen Eisenkern und jeweils drei Drosselspulen 92 bis 97 gebildet werden, d. h. dass zu der Hauptspule, also der Drosselspule 92 bzw. 95, zwei zusätzliche Drosselspulen 93,94 bzw. 96,97 auf den Eisenkernen der Drosseln 90,91 angeordnet werden.
Die Drosselspule 92 wird dabei zwischen der Sekundärspule 32 und der Spule 58 der Drossel 56 in die Versorgungsleitung 39 eingeschaltet. Die zusätzliche Drosselspule 93 wird zwischen der Zusatzspule 55 und der Spule 59 der Drossel 56 in die Leitung 68 angeordnet. Die dritte Drosselspule 94 wird nunmehr in die Leitung 86 für die dritte Zusatzspule 82 zwischen der Zusatzspule 82 und der Gleichrichterdiode 87 zwischengeschaltet. Die Drosselspule 95 der Drossel 91 wird in die Versorgungsleitung 44 zwischen der Sekundärspule 33 und der Spule 60 der Drossel 57 angeordnet. Die Drosselspule 96 der Drossel 91 wird zwischen der Zusatzspule 54 der Spule 61 der Drossel 57 In die Leitung 65 zwischengeschaltet. Die dritte Drosselspule 97 der Drossel 91 wird nunmehr in die Leitung 88 zwischen der dritten Zusatzspule 83 und der Gleichrichterdiode 89 angeordnet.
Wird die Schweissstromquelle 1 in Betrieb genommen, so kann die Leistungsform für den Verbraucher 35 entsprechend den unterschiedlichen Stromkreisen angepasst werden. Dabei erfolgt die Steuerung der einzelnen Stromkreise, wie bei der Ausführungsform in Fig. 3 beschrieben ist, über die Magnetisierung der Drosseln 56,57 bzw. 90, 91.
Beim Anlegen einer Spannung an die Primärspule 30 wird entsprechend dem Stromfluss die Spannung auf die Sekundärseite 31 des Transformators 29 übertragen. Fliesst die Spannung von der Ausgangsklemme 15 zur Ausgangsklemme 20, so wird das positive Potential der Spannung an den gegenüberliegenden Punkten, die den Wicklungssinn der einzelnen Spulen darstellt, übertragen, sodass nach Anlegen einer Spannung an die Pnmärspule 30 die Zusatzspule 83 aufgrund der höchsten Spannung von beispielsweise
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160 Volt ein Stromkreis mit dem Verbraucher 35 bildet. Dies geschieht insofern, da das positive Potential über die Leitung 88 der Gleichnchterdiode 89 zur Versorgungsleitung 39 und somit zur Elektrode 46 fliesst.
Das negative Potential wird vom Werkstück 40 über die Versorgungsleitung 41 der Leitung 84 an die Zusatzspule 83 zurückgeführt. Benötigt nun der Verbraucher 35 mehr Strom um den Lichtbogen 45 zu zünden bzw. nach einer erfolgten Zündung den Lichtbogen 45 bei einem Kurzschluss der Elektrode 46 wieder aufzubauen, so sinkt die Spannung aufgrund der benötigten Leistung unterhalb eines Schwellwertes, der beispielsweise 50 Ampere beträgt, sodass von der Zusatzspule 83 auf die Zusatzspule 55 umgeschaltet wird. Das Umschalten auf die Zusatzspule 55 entsteht aufgrund des Spannungszusammenbruches an der Zusatzspule 83, wodurch die Gleichrichterdiode 69 zu leiten beginnt und somit ein Stromkreis mit der Zusatzspule 55 aufgebaut wird.
Durch das Durchströmen der Drosselspule 93 der Drossel 90 wird nunmehr die Drosselspule 94 In die Sättigung getrieben, sodass beim Umpolen der Spannung an der Primärspule 30 anschliessend der Stromkreis über die Zusatzspule 82 über eine bestimmte Zeitdauer, wie dies bereits in Fig. 3 beschneben ist, gesperrt wird.
Bildet nunmehr die Elektrode 46 mit dem Werkstück 40 einen Kurzschluss, so benötigt der Verbraucher 35 die maximale Leistung, d. h. dass ein Stromkreis mit der Spannung von 40 Volt und einem Strom von 200 Ampere zum Abschmelzen der Elektrode 46 benötigt wird. Aufgrund des hohen Strombedarfs am Verbraucher 35 bncht wiederum die Spannung an der Zusatzspule 55 unter einen gewissen Schwellwert, sodass
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für die Sekundärspule 33 aufgebaut wird.
Durch den Stromkreis über die Drosselspule 95 der Drossel 91 werden nun die weiteren Drosselspulen 96. 97 in die Sättigung getrieben, sodass nach einem Umpolvorgang der Spannung an der Primärspule 30 die Zusatzspulen 55 bzw 83 über eine gewisse Zeitdauer gesperrt werden
Die weiteren Schallvorgänge für die einzelnen Zusatzspulen 82,83, 54,55 bzw. die Sekundärspulen 32, 33 entsprechen dabei dem Prinzip, wie es bei dem Ausführungsbeispiel In Fig. 3 beschrieben wurde, und daher für das Ausführungsbeispiel in Fig. 5 nicht näher erläutert wird.
Es ist auch möglich, dass noch weitere Zusatzspulen 54,55, 82,83 auf der Sekundärseite 31 des Transformators 29 angeordnet werden. Dazu muss für jede zusätzliche Zusatzspule 54,55, 82, 83 eine zusätzliche Drossel 56, 57, 90,91 mit den entsprechenden Spulen angeordnet werden, um ein einwandfreies automatisches Umschalten auf die einzelnen Stromkreise zu ermöglichen.
In Fig. 6 ist eine Ausführungsform einer Stromquelle mit dem erfindungsgemässen Transformator 29 und einem weiteren Transformator 98 gezeigt, wobei der Transformator 29 aus der Primärspule 30, der Sekundärspule 32 und der Zusatzspule 54 gebildet wird. Der Transformator 98 weist dabei eine Primärspule 99 sowie die Sekundärspule 33 und die Zusatzspule 55 auf. Grundsätzlich sei dazu erwähnt, dass bei diesem Ausführungsbeispiel zwar zwei unabhängige Transformatoren 29, 98 eingesetzt werden, wobei jeweils eine Spule der Sekundärseite 31 des Transformators 29 wie in den zuvor beschnebenen Fig 1 bis 5 an den Transformator 98 angeordnet sind, sodass für den Transformator 98 nur die Primärspule 99 sowie der Eisenkern zusätzlich angeordnet werden müssen.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird dabei eine zum Stand der Technik zählende asymmetrische Halbbrücke 100 verwendet. Die asymmetrische Halbbrücke 100 wird dabei, wie in den zuvor beschriebenen Fig. 1 bis 5, von der Spannungsversorgungsquelle 2, bestehend aus dem Phasenleiter 3 und dem Nulleiter 4, mit Strom und Spannung versorgt, wobei über die Zuleitungen 6,7 der Gleichrichter 5 zum Gleichrichten der Wechselspannung in eine Gleichspannung an der Spannungsversorgungsquelle 2 angeschlossen ist.
Von den Ausgängen des Gleichrichters 5 wird die asymmetrische Halbbrücke 100 über die Versorgungsleitungen 101, 102 mit Gleichspannung versorgt, wobei an der Versorgungsleitung 101 das positive Potential und an der Versorgungsleitung 102 das negative Potential anliegt. Parallel zum Gleichrichter 5 ist ein Stützkondensator 103 mit den Versorgungsleitungen 101,102 verbunden.
Parallel zum Stützkondensator 103 sind zwei Schaltvorrichtungen 104,105 mit den Versorgungsleitungen 101,102 verbunden, wobei die Schaltvorrichtungen 104,105 über eine Leitung 106 und unter Zwischenschaltung der Primärspule 30 des Transformators 29 miteinander verbunden sind. Gleichzeitig sind Freilaufdioden 107,108 für die Primärspule 30 angeordnet, wobei die Anode der Freilaufdiode 107 zwischen der Schaltvorrichtung 105 und der Primärspule 30 an der Leitung 106 angeschlossen ist. Die Kathode der Freilaufdiode 107 wird mit der Versorgungsleitung 101 verbunden. Weiters ist zwischen der Schaltvorrichtung 104 und der Primärspule 30 die Kathode der Freilaufdiode 108 an der Leitung 106 angeschlossen. Die Anode der Freilaufdiode 108 wird mit der Versorgungsleitung 102 verbunden.
Der Transformator 29 Ist dabei, wie in Fig. 3 beschrieben, ausgeführt, d. h. dass der Transformator 29 aus den Sekundärspulen 32 und den Zusatzspulen 54 gebildet ist, wobei die Sekundärspulen 32 über eine
Leitung 109 mit der Sekundärspule 33 des Transformators 98 und die Zusatzspulen 54 über eine Leitung
110 mit der Zusatzspule 55 des Transformators 98 miteinander verbunden. Die Primärspule 99 des
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Transformators 98 wird dabei wiederum über eine Leitung 111 mit Schaltvorrichtungen 112,113 verbunden.
Die Schaltvorrichtungen 112,113 sind dabei mit der Versorgungsleitung 101,102 verbunden. Gleichzeitig sind wiederum Freilaufdioden 114,115 für die Primärspule 99 angeordnet. Die Kathode der Freilaufdiode 114 wird dabei zwischen der Schaltvorrichtung 112 und der Primärspule 99 mit der Leitung 111 verbunden, wogegen die Anode der Freilaufdiode 114 mit dem negativen Potential, also mit der Versorgungsleitung 102, verbunden ist. Die Anode der Freilaufdiode 115 ist mit der Leitung 111 zwischen der Schattvomchtung 113 und der Primärspule 99 mit der Leitung 111 verbunden, wobei die Kathode der Freilaufdiode 115 mit dem positiven Potential, also mit der Versorgungsleitung 101, verbunden 1St.
Das freie Ende der Sekundärspule 32 wird über eine Leitung 116 mit der Spule 58 der Drossel 56 verbunden. Der Ausgang der Spule 58 ist unter Zwischenschaltung der Gleichrichterdiode 38 über die Versorgungsleitung 39 mit dem positiven Potential des Verbrauchers 35 verbunden. Der Verbraucher 35 wird nunmehr nicht wie in den zuvor beschriebenen Flg. 1 bis 5 aus einem Schweissbrenner 36 gebildet, sondern aus einer zu ladenden Batterie 117.
Das freie Ende der Sekundärspule 33 ist über eine Leitung 118 mit der Spule 60 der Drossel 57 verbunden. Der Ausgang der Spule 60 ist unter Zwischenschaltung der Gleichrichterdiode 43 über die Versorgungsleitung 44 mit der Versorgungsleitung 39 verbunden. Die Zusatzspule 54 wird, wie in Fig. 3 beschrieben, über die Leitung 65 mit der Spule 61 der Drossel 57 verbunden, wobei der freie Ausgang der Spule 61 über die Leitung 67 unter Zwischenschaltung der Gleichrichterdiode 66 mit der Versorgungsleitung 39 bzw. der Versorgungsleitung 44 verbunden ist. Die Zusatzspule 55 ist über die Leitung 68 mit der Spule 59 der Drossel 56 verbunden, wobei das freie Ende der Spule 59 unter Zwischenschaltung der Gleichrichterdiode 69 über die Leitung 70 mit der Versorgungsleitung 39 bzw der Versorgungsleitung 44 verbunden ist.
Ein weiterer Unterschied zu der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform liegt dann, dass zwischen der Versorgungsleitung 39 und der Leitung 109, die die beiden Sekundärspulen 32,33 miteinander verbindet, eine Freilaufdiode 119 angeordnet ist.
Das negative Potential des Verbrauchers 35 wird dabei unter Zwischenschaltung der Drosseln 42, 64 über die Versorgungsleitungen 41,63 mit den Leitungen 109, 110 verbunden, sodass ein Stromkreis über die Sekundärspulen 32,33 bzw. über die Zusatzspulen 54, 55 aufgebaut werden kann.
Der Aufbau des Transformators 29 bzw. 98 entspricht dabei dem Aufbau des Transformators 29, wie er in Fig. 3 beschrieben ist, wobei die Sekundärseite 31 auf die beiden Transformatoren 29, 98 aufgeteilt ist. Die weitere Primärspule 99 des Transformators 98 wird deshalb benötigt, da die asymmetrische Halbbrücke 100 aus vier Schatzvorrichtungen 104,105, 112, 113 besteht, wobei jeweils eine Primärspule 30 bzw. 99 einem Paar der Schaltvorrichtungen 104, 105 bzw. 112, 113 zugeordnet ist. Die Steuerung der Schaltvorrichtung 104,105 bzw. 112, 113 erfolgt dabei so, dass Paarweise die Schaltvorrichtungen 104,105 von der, in Fig. 3 beschriebenen Steuervorrichtung 25, die jedoch In Flg. 6 nicht dargestellt ist, eingeschaltet werden und somit die Spannung von der Versorgungsleitung 101 über die Primärspule 30 an die Versorgungsleitung 102 strömen kann.
Durch das Durchströmen der Pnmärspule 30 wird nun auf der Sekundärspule 32 bzw. auf der Zusatzspule 54 eine Spannung übertragen, sodass der Verbraucher 35 entsprechend dem Steuerungsverfahren, wie es in Fig. 3 beschrieben ist, mit Strom und Spannung entweder von der Sekundärspule 32 oder von der Zusatzspule 54 versorgt wird.
Nach einer voreinstellbaren Zeitdauer schaltet die Steuervorrichtung 25 die Schaltvorrichtungen 104, 105 aus, sodass kein Strom mehr über die Primärspule 30 fliessen kann. Die aufmagnetisierte Primärspule 30 kann sich nunmehr über die Freilaufdioden 107,108 entmagnetisieren, wodurch beim neuerlichen Einschalten der Schaltvorrichtungen 104,105 eine Übertragung der Spannung von der Primärseite 28 auf die Sekundärseite 31 ermöglicht wird.
Durch das Ausschalten der Schaltvorrichtung 104, 105 werden nunmehr die Schaltvorrichtungen 112, 113 eingeschaltet, wodurch wiederum eine Spannung über die Primärspule 99 fliesst und somit eine Spannung auf die Sekundärspule 33 bzw. die Zusatzspule 55 übertragen wird. Durch das Übertragen der Spannung von der Primärseite auf die Sekundärseite wird nun wiederum der Verbraucher 35, in diesem Fall die Batterie 117, entsprechend der geforderten Leistung von der Zusatzspule 55 bzw. der Sekundärspule 33 versorgt. Nachdem die Zeitdauer, in der die Schaltvorrichtungen 112, 113 eingeschaltet sind, abgelaufen ist, schaltet die Steuervorrichtung 25 die Schaltvorrichtungen 112,113 aus, sodass sich nunmehr die Primärspule 99 wiederum über die Freilaufdioden 114,115 entmagnetisiert.
Für die Dimensionierung der Sekundärspulen 32,33 bzw. der Zusatzspulen 54,55 kann nun eine Leistungsform verwendet werden, in der beispielsweise die Zusatzspulen 54,55 für eine Spannung von 24 Volt und einem Strom von 10 Ampere und die Sekundärspulen 32,33 für eine Spannung von beispielsweise 12 Volt und einem Strom von 20 Ampere ausgelegt werden, sodass eine automatische Anpassung an die benötigte Leistungsform des Verbrauchers 35, also der Battene 117, erfolgen kann.
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Dies hat den Vorteil, dass damit kein Umschalten zwischen einer 12-Volt Batterie 117 bzw. einer 24-Volt Batterie 117 erfolgen muss, da aufgrund der Transformatoren 29, 98 eine selbständige Anpassung der Leistungsform an die benötigte Leistung am Verbraucher 35 bewirkt wird.
Abschliessend sei der Ordnung halber darauf hingewiesen, dass in den Zeichnungen einzelne Bautelle
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stellt sind.
Es können auch einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele mit anderen Einzelmerkmalen von anderen Ausführungsbeispielen oder jeweils für sich alleine den Gegenstand von eigenständigen Erfindungen bilden.
Vor allem können die einzelnen Fig. 1, 2 ; 3 ; 4, 5 ; 6 ; gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Des weiteren wird darauf hingewiesen, dass es sich bel den dargestellten Schaltbildern um schemattsch vereinfachte Blockschaltbilder handelt, In welchen einzelne Schaltungsdetails, wie z. B zur Stabilisierung der Spannung bzw. zur Vermeidung von Kurzschlüssen, nicht dargestellt sind.