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Ko mpensierter Wechselstrom-Transformator für Schweißgeräte vorzugsweise
zum Anschluß an eine Lichtleitung Die Erfindung betrifft einen kompensierten Wechselstrom-Transformator
für Schweißgeräte, vorzugsweise zum Anschluß an eine Lichtleitung.
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Es ist bekannt, für Schweißzwecke Transformatoren zu verwenden, welche
durch Kondensatoren, die dem Lichtnetz parallel geschaltet werden, kompensiert sind.
Auch ist es bekanntgeworden, die Kondensatoren über eine besondere feste Zusatzwicklung
mit einer höheren Spannung als der Netzspannung zu betreiben, um kleinere Kondensatoren
zu verwenden. Hierzu wurden auf dem hierfür vergrößerten Hauptkern zwei gegeneinandergeschaltete
Zusatzspulen angeordnet, um bei Last eine höhere Kompensation durch den Kondensator
als bei Leerlauf zu erzielen und mit höherer als der Netzspannung zu arbeiten.
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Es ist weiterhin bekanntgeworden, bei Schweißtransformatoren mit einem
Schnittbandkern die Schweißstrombereiche in an sich bekannter Weise mit Abgriffen
an der Primärwicklung einzustellen und zwischen den Lagen der Sekundärwicklung,
nach den äußeren Lagen hin, querschnittsmäßig zunehmende Streukerne vorzusehen,
die in der Weise bemessen und isoliert angeordnet sind, daß in der Sekundärwicklung
die Streuung erhöht wird.
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Infolge des hierdurch zwangläufig entstehenden sekundären Spannungs-
und damit Leistungsabfalls ergibt eine solche Bauart weder in Hinsicht auf die erzielbare
Leistung noch in Hinsicht auf Preis und Gewicht optimale Verhältnisse. Im Fall der
Verwendung von Zusatzspulen muß der Hauptkern und damit das Gewicht, Materialaufwand
und Preis vergrößert werden.
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Bei allen diesen bekannten Anordnungen besteht aber der größte Nachteil
darin, daß einerseits entweder die erzielbare Schweißleistung zu gering bleibt oder
andererseits ein Anschluß an eine Lichtleitung nicht möglich ist oder daß die Geräte
so schwer werden, daß sie nicht mehr handlich transportiert werden können und außerdem
noch einen zu hohen Materialaufwand erfordern und preislich zu teuer werden.
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Die Erfindung bezweck4 den Materialaufwand für einen Schweißtransformator
so niedrig zu halten, daß eine tragbare Gerätebauart ermöglicht wird und andererseits
der Herstellungspreis klein gehalten werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, gegenüber den bekannten Bauarten bei erhöhter Schweißleistung die Stromentnahme
aus dem Netz so zu erniedrigen, daß ein Anschluß an eine Lichtleitung möglich wird.
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Bei normalen Schweißtransformatoren, bei denen der Schweißstrom mit
einem Anzapfschalter und Anzapfungen der Primärwicklung eingestellt wird, ändert
sich die sekundäre Schweißspannung (Brennspannung des Lichtbogens) mit dem übersetzungsverhältnis,
nämlich dem Verhältnis der jeweils eingeschalteten Primärwindungszahl zur Sekundärwindungszahl.
Somit ändert sich die Brennspannung viel zu stark, während eine gute Schweißleistung
sich nur in einem relativ sehr engen Bereich der Schweißspannung, z. B. zwischen
20 und 24 Volt, höchstens aber 26 Volt bei Kleinschweißgeräten, erzielen
läßt. Auch die Rückwirkung des Schweißstromes auf den aus dem Netz entnommenen Strom
war dem starren Übersetzungsverhältnis entsprechend zu stark und für den Anschluß
an Lichtnetze zu ungünstig.
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Die Lichtbogenspannung soll nun nicht mehr praktisch dem übersetzungsverhältnis
derWindungen entsprechen, sondern sowohl im Leerlauf als auch beim Schweißen diejenigen
Werte weitgehend beibehalten, welche sowohl zum Zünden (Zündspannung) als auch zum
Schweißen (Brennspannung) benötigt werden, um sicher und rasch Elektroden bis zu
etwa 3,25 mm Durchmesser verschweißen zu können. Der 130 bis 140 Ampere
betragende Schweißstrom soll aus dem Lichtnetz entnehmbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem kompensierten
Wechselstrom-Transformator für Schweißgeräte, vorzugsweise zum Anschluß an eine
Lichtleitung, mit völlig getrennter Primär- und Sekundärwicklung und Regelung des
Schweißstromes mittels Anzapfschalter und Zusatzwindungen zur Primärwicklung die
Sekundärwicklung mit möglichst geringer eigener Streuung und völlig ohne zusätzliche
Streustege ausgeführt ist, während die Primärwicklung nebst ihren Regelwindungen
dagegen mit vielen Amperewindungen pro Zentimeter
Schenkellänge.(viele
Lagen übereinander) mit stark vergrößerter Streuung, gegebenenfalls verstärkt durch
magnetische Einlagen oder Anordnung zusätzlicher Streustege, zwischen den Lagen
oder im Bereich der Primärwicklung, ausgeführt ist und diese Erhöhung der primärseitigen
Streuung in ihrer Höhe derart abgestimmt und bemessen ist, daß trotz Einschaltens
von Zusatzwindungen, über die der auf den einzelnen Schaltstufen variable voreilende
Blindstrom eines in bekannter Weise mit höherer Spannung als der Netzspannung gespeisten
Kompensationskondensators geleitet wird, die effektive Übersetzung von dem jeweils
eingeschalteten Windungszahlverhältnis weitgehend unabhängig gemacht wird.
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Mittel zur Erniedrigung der Streuung der Sekundärwicklung und zur
Erhöhung der Streuung der Primärwicklung einschließlich ihrer Regel- bzw. Zusatzwindungen
sind für sich bekannt.
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So kann die Streuung der Sekundärwicklung beispielsweise durch eine
Verringerung ihrer Windungszahl, weiterhin durch die Art ihrer räumlichen Anordnung
auf dem Schenkel des Kerns mit geringer Amperewindungszahl pro Zentimeter Schenkellänge
(wenig Lagen übereinander) oder durch andere dem -Fachmann bekannte Mittel erniedrigt
werden. Die Streuung der Primärwicklung einschließlich ihrer Regel- bzw. Zusatzwindungen
kann beispielsweise durch die räumliche Anordnung derselben auf dem Schenkel des
Kerns mit vielen Amperewindungen pro Zentimeter Schenkellänge (viele Lagen übereinander)
oder durch magnetische Einlagen oder zusätzliche Streustege zwischen den Lagen oder
im Bereich der Primärwicklung, welche die Streuung wirksam vergrößern, durch die-
räumliche Anordnung der Primärwicklung einschließlich ihrer Regel- bzw. Zusatzwindungen
getrennt neben der Sekundärwicklung (keine konzentrische Wicklung) oder durch andere,
dem Fachmann an sich bekannte Maßnahmen erhöht werden. Nicht hierher gehört dagegen
die Erhöhung der primären Streuung durch zusätzliches Einschalten von Zusatzwindungen,
weil hierdurch das Übersetzungsverhältnis gestört wird.
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Wesentlich ist auch, daß der verwendete Kompensationskondensator nicht
mehr direkt dem Netz parallel geschaltet wird, sondern über -die zusätzlichen Anzapf-
bzw. Regelwindungen derart gespeist wird, daß der voreilende Blindstrom über die
gesamte Primärwicklung einschließlich Regelwindungen mit ihrer erhöhten Streuung
fließt.
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In den primären Netzteilen einschließlich Regelwindungen entsteht
bei der Anordnung nach der Erfindung durch die erhöhte Streuung eine Kraftflußerhöhung,
welche dazu benutzt wird, die Windungszahl der Sekundärwicklung und quadratisch
damit ihre Streuung zu einiedrigen, ohne daß dadurch die gelieferte Spannung bzw.
Leistung geringer wird.
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Entscheidend für den Erfolg ist die durch die geringere Sekundärwindungszahl
erhöhte Leistungsfähigkeit beim Schweißen (infolge geringeren Spannungsabfalls)
und die durch die geringere sekundäre Windungszahl verringerte primäre Netzstromentnahme.
Stimmt man erfindungsgemäß die Erhöhung der primären Streuung der einzelnen priinären
Wicklungsteile einschließlich der Regelwindun-,gen jeweils auf die bei den einzelnen
Schaltstufen variablen voreilenden Ströme ab, so gelingt es, die wirksame Schweißspannung
von def früher zu starren Übersetzung weitgehend unabhängig zu machen und in den
geforderten Grenzen zu halten, trotz eines großen Schweißstrombereiches. Die erforderliche
Erhöhun- der primären Streuäng kann daher bei den einzelnen Wicklungsteilen jeweils
sehr verschieden groß sein. Gegenüber dem Stand der Technik bewirkt die Erfindung
die angestrebte Erhöhung der praktischen Schweißleistung, ohne daß dieNetzentnahme
zu groß ausfällt. Es können mit dem Gerät nach der Erfindung einwandfrei laufend
Elektroden bis zu 3,25 mm Durchmesser verarbeitet werden, wobei das Gerät
netzseitig nur mit 15 Ampere abgesichert zu sein braucht.
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Der Transformator weist vorzugsweise einen Kern aus komorientiertem
Material auf.
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Um Rückwirkungen auf die Schweißleistung zu vermeiden, ist das Transformatorgehäuse
aus unmagnetischem Material herzustellen. Vorteilhaft wird deshalb ein Gehäuse aus
glasfaserverstärktem Polyesterharz verwendet. Der Transformator kann auch ganz oder
teilweise in Gießharz eingegossen oder mit Gießharz unigossen sein.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und einer
Zeichnung näher erläutert werden.
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In der Zeichnung ist die Sekundärwicklung S mit verringerter
Streuung und die Primärwicklung P mit erhöhter Streuung des Schweißtransformators
T dargestellt. Die Regel- bzw. ZusatzwindungenZ1, Z., Zse Z 41 Z, sind ebenfalls
mit erhöhter, größenmäßig aber jeweils auf die bei den einzelnen Schaltstufen variablen
voreilenden Ströme abgestimmter Streuung hergestellt.
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Bei der Zusatzwicklung Z, wird beispielsweise auch die mögliche Erhöhung
der Streuung dadurch erreicht, daß ein Teil der Zusatzwicklungen in beliebigem Verhältnis
mit Vorwärts- und Rückwärtswindungen (bifilar) gewickelt wird, wodurch infolge der
vermehrten Gesamtwindungszahl die Streuung steigt. Da in diesem Falle, auch der
Ohmsche Widerstand steigt, eignet sich diese Maßnahme besonders als letzte Schaltstufe
für Dünnblechschweißung mit geringstem Schweißstrom, ohne daß beim Zünden Durchbrenngefahr
für die Dünnbleche besteht. Diese Schaltstufe ist daher nur als Sonderstufe für
die Dünnblechschweißung bei ganz geringer Netzstromentnahme anzusehen.
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Der Transformator selbst kann in all sich bekannter Weise mit einem
Schnittbandkern aus kornorientiertein Material versehen werden, wodurch bekanntlich
eine weitere Einsparungsmöglichkeit an Material und besonders an Gewicht für tragbare
Geräte eintritt, ohne daß die Eignung für die erfindungsgemäße Bauart hiervon berührt
wird, wobei sich lediglich die Abmessungen und Bemessungen der aktiven Teile ände,rn.
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Wird der erfindungsgemäß gebaute Transformator T in ein normales Gehäuse
eingesetzt, dessen Wände oder Konstruktionsteile ganz oder teilweise aus Eisen bestehen,
so tritt infolge der hohen Stromwerte der Sekundärwicklung sehr leicht eine für
die Wirkung schädliche Erhöhung der Streuung der Sekundärwicklung auf, wodurch die
Schweißleistung merkbar verringert wird. Es ist daher vorteilhaft, Gehäuse aus unmagnetischem
Material zu verwenden.
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Aus vorgenannten Gründen empfiehlt sich der Einbau des erfindungsgemäß
hergestellten Transformators nebst des Schalters und des Kondensators in ein
allgemein
bekanntes, isolierendes, unmagnetisches Gehäuse, vorzugsweise ein Gehäuse aus glasfaserverstärktem
Polyesterharz.
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Auch kann der Transformator nebst anderen Teilen in an sich bekannter
Weise mit Gießharz in beliebiger Zusammensetzung oder mit beliebiger Verstärkung
durch Glasfasern od. dgl. umgossen oder eingegossen werden und bestimmte erforderliche
Teile des Gerätes derart mit einschließen, daß ein besonderes Gehäuse überhaupt
entbehrlich wird.
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Das erfindungsgemäß gebaute Gerät benötigt infolge der wesentlich
verringerten Sekundärwindungszahl viel weniger aktives Gewicht an Wickel- und Kernmaterial.
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Das Gerät ist tragbar und überall leicht einzusetzen. Es ist mit geringerem
Preis herstellbar.