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Tragbarer Lichtbogen-Schweißtransformator Die Erfindung betrifft einen
tragbaren Lichtbogen-Schweißtransformator mit zwei oder mehr wahlweise einstellbaren
Schweißstrombereichen, der sowohl in der Werkstatt als auch bei Montagearbeiten
angewendet werden kann.
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Es sind tragbare Lichtbogen-Schweißgeräte bekannt, welche von einer
gewöhnlichen Lichtsteckdose mit 220 V Anschlußwert betrieben werden können.
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Diese bekannten Geräte besitzen im allgemeinen aber solche Abmessungen
und ein solches Gewicht, daß sie kaum von einer Person allein getragen werden können.
Nun ist es bekannt, daß man das Gewicht von Transformatoren dadurch erheblich verringern
kann, daß man als Transformatorkern sogenannte Schnittbandkerne aus kornorientiertem
oder dergleichen verlustarmem Kernwerkstoff verwendet, die eine wesentlich erhöhte
spezifische Leistung des Transformators ermöglichen.
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Auf der anderen Seite hat es sich bekanntlich bei regelbarenTransformatoren
mit Einstellmöglichkeiten auf unterschiedliche Schweißströme als sehr schwierig
erwiesen, die Leerlaufspannung möglichst niedrig zu halten, was für Arbeiten in
engen Behältern od. dgl. von außerordentlicher Wichtigkeit ist. Zum anderen ist
es bisher nur durch besondere Kunstgriffe möglich gewesen, trotz der Veränderung
des Schweißstrombereiches die Schweißspannung (Brennspannung) in engen Grenzen konstant
zu halten. Bekanntlich läßt sich eine zufriedenstellende Schweißung nur in einem
relativ engen Spannungsbereich für die Brennspannung durchführen, der in weiten
Grenzen unabhängig von der Dicke des zu verschweißenden Materials ist.
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Zur Einstellung des Schweißstromes gibt es bekanntlich verschiedene
Möglichkeiten. In vielen Fällen wird zu diesem Zweck ein Teil des Magneteisens des
Transformators verschiebbar -angeordnet. Hierdurch ist ein relativ großer Raumbedarf
erforderlich. Das gleiche gilt für die Möglichkeit, bei der die beiden Wicklungen
des Transformators gegeneinander verschoben werden können. Am häufigsten ist eine
Regelung durch Anordnung verschiedener Abgriffe in der Sekundärwicklung, zwischen
denen Umschalter angeordnet sind. Diese letzte Möglichkeit hat den Nachteil, daß
sekundärseitig der gesamte Schweißstrom umgeschaltet werden muß. Der Umschalter
muß daher beispielsweise bis 150 A belastbar sein und benötigt daher auch einen
entsprechend großen Raum. Außerdem ändert sich beim Umschalten das Windungsverhältnis
und damit auch die Spannung. Zur Vermeidung dieses zuletzt genannten Nachteils ist
es bekannt, noch einen zusätzlichen Kompensationsschalter auf der Primärseite vorzusehen,
der gleichzeitig mit dem Schalter auf der Sekundärseite betätigbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen bequem zu handhabenden tragbaren
Lichtbogen-Schweißtransformator zu schaffen, der bei großer spezifischer Leistung
ein Umschalten der verschiedenen Schweißstrombereiche mit einfachen Mitteln gestattet,
ohne daß dadurch der bevorzugte Schweißspannungsbereich merklich beeinflußt wird,
und damit ein Arbeiten auch unter schwierigen Verhältnissen, z. B. in engen Behältern
od. dgL, ohne Gefahr möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung unter Verwendung der bekannten
Schnittbandkerne dadurch gelöst, daß bei ortsunveränderlichen Wicklungen die Schweißstrombereiche
über Schaltorgane einstellbar sind, die zwischen Abgriffen nur an der Primärwicklung
angeordnet sind, und zwischen den Lagen der Sekundärwicklung Streukerne vorgesehen
sind, die in der Weise bemessen und isoliert angeordnet sind, daß diese bei großer
Belastung der Sekundärwicklung die sich in der Primärwicklung ausbildenden gegenelektromotorischen
Kräfte schwächen.
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Es ist zwar an sich bekannt, bei einem Transformator mit einer Sekundärwicklung
zusätzliche Kernpfade zu umfassen. Dieser bekannte Transformator ist im übrigen
in ganz andererWeise als im vorliegenden Fall aufgebaut, so daß sich auch eine ganz
andere Wirkungsweise ergibt.
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Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung in Verbindung mit der Verwendung
eines Schnittbandkernes ergibt sich eine ungewöhnlich gute Konstanz der Brennspannung
auch bei erheblichen Änderungen des Windungsverhältnisses. Dadurch wird die praktische
Ausnutzung der verschiedenen Schweißstrombereiche verbessert, da die Elektrode praktisch
weder durch zu niedrige Brennspannung zu kalt noch durch zu
hohe
Brennspannung so heiß werden kann, daß das Material an der Schweißstelle verbrennt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Leerlaufspannung des Gerätes außerordentlich
niedrig gehalten werden kann. Bekanntlich ist die Leerlaufspannung bei Schweißtransformatoren
aus Sicherheitsgründen von großer Bedeutung. So wird nach den VDE-Vorschriften beim
Arbeiten in engen Behältern entweder Gleichstrombetrieb oder bei Wechselstrom ein
maximaler Wert der Leerlaufspannung von 42 V verlangt. Diese Spannung läßt sich
durch entsprechende Auslegung der Wicklungen erzielen. Es war bisher jedoch nur
unter erheblichem Aufwand möglich, Schwankungen dieser Spannung über das zulässige
Maß hinaus zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wurde diese Schwierigkeit
vollständig beseitigt.
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Durch die eingelegten Streukerne wird erreicht, daß sie bei starker
Belastung der Sekundärwicklung auf die Primärwicklung in der Weise induktiv einwirken
(induktive Rückkopplung), daß sie die gegenelektromotorischen Kräfte, die sich im
Primärkreis auszubilden suchen, schwächen und damit einer Änderung der Arbeitsspannung
entgegenwirken.
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Durch diese Maßnahme werden ausgezeichnete elektrische Werte für den
Transformator gemäß der Erfindung erhalten. So wird durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen bei einem Transformator mit 2 kVA ein Nennstrom bei 220 V von nur 9 A
nicht überschritten, so daß sich ohne jede Gefahr das Gerät an eine Lichtsteckdose
anschließen läßt. Bei dem obengenannten Gerät läßt sich mit einfachen Drucktastenschaltern
der Schweißstrom in beispielsweise fünf Bereiche von 45 bis 115 A unterteilen. Bei
einem Gewicht von nur 24 kg läßt sich bei den obengenannten Werten das Gerät im
Dauerbetrieb mit 80 A Schweißstrom bei 20 V betreiben. Im Handschweißbetrieb erreicht
man bei 22 V etwa 115 A.
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Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel
näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Schweißtransformator im Längsschnitt;
Fig. 2 ist eine Prinzipskizze der Regelschaltung zur Einstellung des Schweißstrom-Transformators;
Fig. 3 und 4 zeigen die Anordnung der erfindungsgemäßen Streukerne.
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Fig. 1 ist mit einem kofferartig ausgebildeten Gehäuse für den Schweißstrom-Transformator
gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. An einem Rahmenteil t, der in dem Gehäuse
befestigt ist, ist der Kern 3 des Transformators unterstützt. Dieser Kern ist ein
Schnittbandkern, d. h. aus einem Transformator-Bandstahl aus hochmagnetischem Werkstoff
gewickelter Kern, der nach der Fertigstellung zum Aufbringen der Wicklungen 4 und
5 aufgeschnitten und nachträglich mit geringstem Luftspalt wieder zusammengebaut
ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, für den Transformator gemäß der Erfindung
einen zweischenkligen Schnittbandkern zu verwenden, auf dessen beiden Schenkeln
die Wicklungen angeordnet sind.
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Die Sekundärspule 6 (Fig. 2) ist unveränderlich und ortsfest ausgebildet.
Zur Einstellung des Stromstärkebereichs ist gemäß der Erfindung die Primärspule
7 mit mehreren zusätzlichen Abgriffen 8 a bis 8 c versehen. Die Zahl der zusätzlichen
Abgriffe richtet sich nach der Zahl der gewünschten Schweißstrombereiche. Die einzelnen
Abgriffe sind durch entsprechende Schaltelemente, vorzugsweise Druckschalter (nicht
dargestellt), untereinander verbunden. Da die Umschaltung primärseitig erfolgt,
können kleine einfache Schalter verwendet werden.
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Ebenso wie die Einstellung der Strombereiche erfolgt bei der Schaltung
gemäß der Erfindung auch die bei Schweißtransformatoren übliche Kompensation durch
Kondensatoren 9 (Fig. 1) im Stromkreis der Primärwicklung. Durch diese Maßnahme
können gegenüber der sekundärseitigen Kompensation wesentlich kleinere und elektrisch
kleiner bemessene Kondensatoren verwendet werden. Während bei den bekannten Geräten
eine Beeinflussung des Streufeldes des Transformators durch zusätzliche Drosseln
oder Wahl des Abstandes zwischen Sekundär- und Primärwicklung erfolgt, erfolgt die
Beeinflussung gemäß der Erfindung durch Streukerne 10 (Fig. 3 und 4). Diese Streukerne
bestehen aus bandförmigen Eisenkörpern, welche zwischen den einzelnen Lagen 11 der
Sekundärwicklung angeordnet sind. Der Streukern, der zwischen den am weitesten innen
liegenden Lagen vorgesehen ist, kann beispielsweise folgende Abmessungen besitzen:
Höhe 5 mm, Breite 20 mm, Länge 110 mm. Die Abmessungen richten sich selbstverständlich
nach der jeweiligen Ausführung des Transformators. Vorzugsweise nimmt der Querschnitt
der Streukerne von Lage zu Lage nach außen hin zu. Es ist zweckmäßig, aber nicht
unbedingt notwendig, daß jeweils ein Streukern zwischen je zwei benachbarten Lagen
vorgesehen ist.