Schweissgerät. Die Erfindung bezieht sich auf ein Schweissgerät zur wahlweisen Entnahme von Gleichstrom oder Wechselstrom.
Bekannt sind Vorrichtungen, bei denen die Gleichrichterröhren an die Sekundär wicklung des Transformators angeschlossen werden, welcher :die Netzspannung bis auf die zum Schweissen erforderliche, verhältnis mässig niedrige Spannung heruntertransfor= miert.
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 dün nen Platten, grosse Vorteile. Die Überlast- barkeit 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 ge ringen Wirkungsgrades bei niedriger Bela stung auftritt.
Die Erfindung hat den Zweck, -ein mit Gleichrichterröhren versehenes Schweissgerät zu schaffen, bei edem dieser Übelstand besei tigt ist.
Es ist bereits bekannt, einphasige Schweissgeräte mit einer Umschaltvorrich tung zu versehen, so dass nach Belieben mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom ge schweisst werden kann. Die Erfindung er möglicht, ein Schweissgerät derart umschalt bar zu machen, dass auf zweckdienliche und wirtschaftliche Weise, was die Belastung des Transformators anbetrifft, sowohl mit Gleichstrom, als auch mit Wechselstrom ge schweisst werden kann.
Der Transformator ist erfindungsgemäss mit Umschaltvorrichtungen versehen und so mit mindestens einem Gleichrichter verbun den, dass ein ,Schweissgerät entsteht zur Wahl= weisen Entnahme von gleichgerichtetem Strom oder Wechselstrom.
Eine sehr einfache und, was die Verwen dung von Material betrifft, wirtschaftliclhe Schaltung wird erhalten, wenn der Transfor mator aus zwei einphasigen, d. h.
nicht oder nur lose gekoppelten Teilen zusammenge schaltet wird und die Wicklungen derart ge schaltet werden, dass bei Gleichstromschwei- sstung Dreiphasenstrom in symmetrischen Vierphasenstrom verwandelt wird (Scott- schaltung). Es ist im allgemeinen vorteil- haft, eine oder mehrere zusätzliche Wicklun gen vorzusehen, die bei Umschaltung in Reihe mit einer der andern Transformator wicklungen geschaltet werden.
Das Schweissgerät gemäss der Erfindung ist bei geeigneter Ausbildung universal: Arbeitsstücke von verhältnismässig geringen. Ausmassen können unter Zwischenschaltung der Gleichrichterröhren geschweisst werden, wobei sich also die günstigen Eigenschaften des Gleichstromes geltend machen. Beim Schweissen von grösseren Arbeitsstücken kann der Schweissstrom dem Transformator un mittelbar entnommen werden.
Letzterer ist gut überlastbar, insbesondere bei intermittie- rendem Betrieb. Beim Schweissen mit Wech selstrom ist zweckmässig eine Anzahl von Wicklungen parallel geschaltet, so dass, mit verhältnismässig grosser Stromstärke ge schweisst werden kann. a' in günstiger Um stand ist dabei, @dass gerade .grössere Arbeits stücke sich häufig gut zur Wechselstrom- schweissung eignen.
Ein weiterer Vorteil be steht in der Schonung der Röhren.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes.
In. Fzg. 1 bezeichnet 1 und 2, Zweiweg gleichrichterröhren, deren Anoden an einen Transformator 3 angeschlossen werden kön- nen,-mittels dessen die Dreiphasenspannung des Netzes in eine Vierphasenspannung um gewandelt werden kann. Das Netz wird an die Klemmen <I>U,</I> V und W angeschlossen.
Der Transformator besteht aus zwei Einpha- sentransformatoren, -die ein gemeinsames Joch aufweisen und deren Primär- und Se kundärwicklungen zur Vergrösserung der Streuung auf verschiedenen Teilen der magnetischen Kreise angeordnet sind. Es können zu dem .gleichen Zweck zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen noch in der Figur nicht dargestellte eiserne Brücken stücke vorgesehen sein, die zweckmässig ver stellbar gemacht werden. Die Primärwick lungen S, S1, S= sind gemäss .Scott 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 Se kundärwicklungen S, und S., und das Arbeits stück 8 mit Mittelanzapfungen der Sekundär wicklungen 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 S, paral lel zu der Reihenschaltung der Wicklung S und einer Wicklung S1 an das Netz ange schlossen werden. Letztere Wicklung hat soviele Windungen, dass in den zwei para11e- len Zweigen gleiche Spannungen induziert werden.
Die Sekundärwicklungen werden parallel geschaltet, die linken Hälften sind stromlos.
Es wurde .gefunden, dass der Spannungs verlust des Transformators beim Schweissen mit Wechselstrom zu verschiedenen Zwecken zu gross ist. Bei der in der Figur dargestell ten Schaltung ist dieser Übelstand dadurch beseitigt, dass in Reihe mit den Sekundär wicklungen Spulen S, und S, geschaltet sind, die auf dem Kern der Primärwicklungen an geordnet sind und daher enge mit diesen ge koppelt sind. Es sind dabei ferner lediglich die zwei rechten Hälften der Sekundärwick lungen beim ,Schweissen mit Wechselstrom im Betrieb.
Die :Schalter 4 und 5 werden zweck mässig miteinander und mit dem H.eizstrom- schalter mechanisch gekuppelt. Dies ist deutlichkeitshalber in der Zeichnung nicht dargestellt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrich tung 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.
Die Pri märwicklung ist in fünf ,Spulen <B>8"</B> 82, S3, und S, unterteilt, wodurch erreicht wird, dass sich der Transformator für zwei ver schiedene Netzspannungen eignet.
Die .Spulen 8, und<B>8"</B> bilden die Primär wicklung des ersten Einphasentransforma- tors. Ihre Windungszahlen sind gleich und verhalten sich zu denjenigen der Spulen 8" und<B>8,</B><U>de</U>s zweiten Einphasentransformators wie @/3 : 1.
Auf .diesem zweiten Einphasen- tra.nsformator ist noch eine Wicklung S, an geordnet, deren Windungszahl das Doppelte derjenigen der Spulen S, oder<B>8,</B> beträgt.
Dieses Windungsverhältnis und diese An ordnung der Spulen sind so gewählt, dass in dieser Weise sowohl die Schaltung der Pri- märwicklungen gemäss Scott, als auch eine Reihenparallel- bezw. Parallelschaltung die ser Wicklungen bezw. eines Teils derselben durch Umstellung des Schalters 4 möglich ist.
Auf der Sekundärseite entspricht die Schaltung im wesentlichen der in Fig. 1 dar gestellten.
Beim Schweissen mit Gleichstrom nehmen die Schalter 4 und 5 die dargestellte Stellung ein. Der Transformator ist in .diesem Fall zum dreiphasigen Anschluss an ein Dreh stromnetz ,geschaltet. Die .Schaltkontakte des Schalters 4 sind an das Klemmenbrett 6 mit Klemmen<I>U,</I> V, <I>W, X, Y</I> und Z geführt. Das Drehstromnetz wird an .den Klemmen U, V, W angeschlossen. Der Transformator eignet sich für zwei verschiedene Netzspannungen, z. B. 380 V und 220 V.
Bei der höheren Netzspannung sind die Wicklungen im Stern entsprechend Fig. .3 geschaltet, bei der nie- drigeren Netzspannung wird eine Dreieck schaltung entsprechend Fig. 4 angewendet. Bei Sternschaltung sind die Klemmen X, Y, Z untereinader verbunden und bilden den Sternpunkt, bei Dreieckschaltung sind die Klemmen<I>U,</I> V, <I>W</I> mit den korrespondieren den Klemmen Z, Y, X verbunden (Fig. 4).
Die Spulen: <B>8,</B> und 8, sind unterteilt; auch sind aus später zu besprechenden Gründen Spulen 8" und S11 an S1 und S= ange schlossen.
Beim Umschalten werden, wie aus der Figur ersichtlich ist, die Spulen S1, <B>8,</B> und S4 in Reihe geschaltet. Die Spulen S2 und S., werden gleichfalls in Reihe geschaltet. Diese beiden Kombinationen werden parallel geschaltet und an eine der Phasen der Netz spannung angeschlossen, wobei der Trans formator also als Einphasentransformator wirkt. Die ,Spannungen in den Spulen S, und S;, die im ersten Fall 90 in bezug auf einander in der Phase verschoben waren, sind unter .diesen Umständen in Phase.
Da in Fig. 2, wie unten erläutert, die beiden Teile des Transformators auf der Primärseite durch geeignete Schaltung der Primärwick- lungen eine gleiche Anzahl von Windungen erhalten können, sind auch die Spannungen in den Spulen S6 und<B>8,</B> gleich, so dass sie parallel geschaltet werden können. Dies wird mit Hilfe des Schalters 5 bewirkt.
Das zu schweissende Arbeitsstück wird dabei an die Parallelschaltung,der zwei Sekundärwicklun- gen angeschlossen. Die beschriebene Schal tung hat den Vorzug, dass beim Schweissen mit Wechselstrom das Kupfer des Transfor mators möglichst wirtschaftlich benutzt wird, da alle Spulen gebraucht werden.
Die Fig. 5 und 6 stellen. die mittels eines nicht gezeichneten Umschalters herstellbareu Schaltungen .der Spulen der Primärwicklung nach umgelegten Schalter 4 dar für den Fall. .dass mit Wechselstrom von 380 bezw. 220 V geschweisst wird, wobei dann der Trans formator einphasig (zwischen U und V) am Netz angeschlossen ist. Die Schaltung nach Fig. 5 eignet sich für die höhere Netzspan nung (z. B. 380 V).
Hier sind die Spulen 8.. und S, in Reihe geschaltet. parallel zu der Reihenschaltung der Spulen S1, S;, und S4, wobei die zusätzlichen Wicklungen S,o und S11, sowie die Spulenteile s3 und s., nicht in der Schaltung aufgenommen sind. Fig. 6 stellt die Schaltung für .die niedrigere Span nung von z. B. 220 V dar.
In diesem Fall besteht die Primärwicklung aus vier paralle len Zweigen, nämlich die in Reihe geschalte ten Spulen S3 und S4, die Spule<B>8,</B> mit Sio, SZ mit S11 und die Spule S" wobei der Punkt 9. ein vierfacher Abzweigpunkt ist; alle Spu- lenteile und zusätzlichen Wicklungen sind in der Schaltung aufgenommen.
Es ist einleuchtend, dass die Schalter 5 und 4 durch mehrere als Umschaltvorrichtun gen ausgebildete Stecker oder Klemmen, z. B. ähnlich denjenigen nach Fig. 9 ersetzt werden können. Auf der primären Seite, wo die Ströme am geringsten sind, werden zweckmässig Stecker und auf der Sekundär seite Klemmen verwendet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 dargestellt, in der zwei Einphasen- transformatoren <I>A</I> und<I>B</I> schematisch darge stellt sind, die ebenso wie die Transforma toren in den vorhergehenden Ausführungs beispielen, zu einem einzigen Transformator zusammen geschaltet sind. Der Transfor mator ist zweckmässig als Streutransformator ausgebildet, dessen Primär- und Sekundär wicklungen durch verstellbare magnetische Brückenstücke getrennt sind.
Die Primär wicklungen werden beim Schweissen mit gleichgerichtetem Strom gemäss Scott ge schaltet. Die Primärwicklung des Transfor mators A weist zu diesem Zweck eine Mittel anzapfung auf, die zur Klemme M führt. Die Enden sind mit Klemmen LT' und l4" verbunden. Es sind ferner noch symmetrisch in bezug auf den Mittelpunkt angeordnete Anzapfungen vorhanden, die mit Klemmen U" und W" verbunden sind und zum An schluss des Transformators an eine andere \Tetzspannung dienen.
Der Transformator B weist zwei Primärwicklungen 12 und 13 auf, deren letztere beim Schweissen mit Gleich- Strom ausser Betrieb ist. Die Anzahl der Windungen der Wicklung 11 verhält sich zu derjenigen der andern Primärwicklung 12 wie 1 :2 V3. Die Anzahl der Windungen der Wicklung 13 entspricht der Differenz zwischen den Windungszahlen der Wicklun gen 11 und 12. Die Enden der Wicklungen 12 und 13 sind an Klemmen I',<I>V', T'</I> und<I>b</I> angeschlossen. Die Wicklungen 12 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 Primärwiäklung ist in F'ig. 8 dargestellt, in der L1, L= und L3 die Anschlussklemmen eines Dreiphasennetzes be zeichnen. 316 ist ein Klemmenbrett für die Anschlussklemmen der primären Transfor- matorwicklungen, 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 'Netzspan nung, z. B. 380 Volt, geschaltet. Werden die Verbindungen auf die Klemmen der untern 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 3'7, 38 und 39 vorge sehen. Es sind drei Gruppen von vier Kon takten vorhanden und vier Stellungen der Schalter möglich, unter denen zwei Nullstel lungen. Die Kontakte und die Klemmen sind mit den Bezugszeichen der Klemme bezeich net, 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 leicht einzusehen ist, zur Umwandlung eines Dreiphasenstromes in einen Vierphasen strom.
Der Transformator A weist eine Anzahl von .Sekundärwicklungen 14, 15, 16, 17, 18 und 19 auf. Die Wicklungen 14 und 15 sind als Hauptwicklungen zu betrachten und sind zweckmässig durch nicht dargestellte magne tische Nebenschlüsse von der Primärwicklung getrennt. In Reihe mit ihnen sind die Wick lungen 16 bezw. 17 geschaltet, die auf dem jenigen Teil des Kernes angeordnet sind, wo sich auch die Primärwicklung befindet, und in denen also eine nahezu konstante Span nung induziert wird.
Sie dienen .dazu, die höchste vom Transformator zu liefernde Stromstärke bei Wechselstromschweissung zu erhöhen. Diese Wicklungen, sind bei Gleich- stromschweissung 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 Primär wicklung angeordnet.
Die Sekundärwicklungen 20, 21, 2,2, 23, 24 und 25 des Transformators B sind auf vollkommen ähnliche Weise wie die des Transformators A ausgeführt und haben die selbe Aufgabe. Die in der Figur am meisten nach aussen liegenden Enden :
der vier Sekun därwicklungen 14, 15, 20, 2,1 sind mit den Anoden der Glühdrahtzweiweggleichrichter- röhren 1 und 2 verbunden. Die andern Enden führen zu besonders ausgebildeten, nachste hend näher beschriebenen Klemmen KZ, K3 und K4. Die nicht mit den Hauptwicklungen verbundenen Enden der Sekundärwicklungen 16, 17, 22 und 28 führen zu den Klemmen Kund K4. Der Heizstrom für die Röhren 1 und 2 wird von den in. Reihe mit ihnen ge schalteten Wicklungen 18, 19, 24 und 25 geliefert.
Die nicht mit den Glühdrähten ver bundenen Enden dieser Wicklungen führen zu der Klemme K,, 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 Figur 8 dargestellte Lage ein. Die ,Sekundärwick lungen bilden also ein symmetrisches Vier phasensystem. An die Klemmen K, und K2 werden die Schweisskabel mittels Kabel schuhen 40 und. 41 angeschlossen.
Die Klem men sind derart ausgebildet, dass die Kabel- schuhe eine Verbindung zwischen den An schlussstücken 26 und 27 bezw. 28 und 29 herstellen, aus denen die Kontakte K, und KZ bestehen. Die Klemmen K und K, @die- nen also, ausser als Anschlussklemmen für die Schweisskabel, als Schaltorgane.
Erst beim Anschla des Schweisskabels an die positive Klemme K werden, wie sich aus einer ein fachen Betrachtung (Phasenverschiebung :der Spannungen in den; Transformatoren<I>A, B</I> um 90 ) ergibt, die Glühdrähte der Röhren auf die volle Spannung gebracht. Die nega tive Klemme K2 bildet beim Anschluss des Schweisskabels überdies den Sternpunkt des Vierphasen systems.
Bei Wechselstromschweissung werden die Schalter 37, 3 & und 39 nach rechts gedreht. Die Wicklung 13 wird infolgedessen in Reihe mit der Primärwicklung 12 geschaltet, wo- ,durch die gesamte Anzahl vpn primärwin- dun:gen des Transformators B derjenigen des Transformators A gleich wird.
Das Ganze wird parallel zu der Primärwicklung 11 des Transformators A geschaltet und an eine der Netzphasen, nämlich an L1, L3, angeschlos sen. Die Schweisskabel werden an die Klem men K3 und K4 angeschlossen, die je unter anderem aus ,drei als Streifen dargestellten leitenden Teilen @30, 31, 3,2 bezw. 33, 34 und 35 bestehen können,
mit denen die zu den Sekundärwicklungen führenden Leitungen verbunden sind. Die Kabelenden sind mit gabelförmigen Kabelschuhen 40 bezw. 41 versehen, die zwischen die erstgenannten Streifen .greifen und diese miteinander ver binden.
Die vier Sekundärwicklungen wer den .infolgedessen parallelgeschaltet. Es. ist leicht einzusehen, dass die vier Wicklungen des Heizstromkreises dabei zu zweien ent gegengesetzt geschaltet sind, so dass in die sem Kreise keine Spannung wirksam ist.
Eine bauliche Ausführungsform für die Klemmen K3 und K4 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, lei tend verbunden ist. Die Streifen 30 und 31 sind zwischen isolierenden Teilen 42, 43 und 44 angeordnet, .die gleichfalls auf der Mon tageplatte 50 befestigt sind.
Die :Streifen 30 und 31 weisen an .den Enden Löcher auf, durch die .der Bolzen 49 geführt ist. Letzte rer ist jedoch, z. B. mittels Ringen aus Iso liermaterial, 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 Bol zen 49 verbunden ist. Zwischen die Streifen kann der am Schweisskabel befestigte gabel förmige Kabelschuh 40 geschoben werden, wodurch,die Streifen 30, 31 und 3I2 mitein ander leitend verbunden werden.
Mittels einer Flügelmutter .51 kann das Ganze fest ange drückt werden. Die Klemmen g, und K2 können auf ähnliche Weise ausgebildet wer den, wobei einer,der Streifen 30 oder 311 weg gelassen werden kann. Sowohl bei Gleich- als auch bei Wechselstromschweissung wer den die :gleichen Schweisskabel 40 und 41 verwendet.
Die beschriebene Vorrichtung hat der Vorzug, .dass sie sehr einfach ist und leicht bedient werden kann. Fehlerhafte Schaltungen, die gurzschluss oder Beschädi- gung der Röhren herbeiführen könnten, sind nicht möglich. Derartige --Klemmen können auch bei den in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Vorrichtungen angewendet werden.