DE1904737B2 - Gleichstromquelle für das Lichtbogenschweißen mit einem mehrphasigen Einzeltransformator - Google Patents

Gleichstromquelle für das Lichtbogenschweißen mit einem mehrphasigen Einzeltransformator

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DE1904737B2
DE1904737B2 DE1904737A DE1904737A DE1904737B2 DE 1904737 B2 DE1904737 B2 DE 1904737B2 DE 1904737 A DE1904737 A DE 1904737A DE 1904737 A DE1904737 A DE 1904737A DE 1904737 B2 DE1904737 B2 DE 1904737B2
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The Lincoln Electric Co., Cleveland, Ohio (V.St.A.)
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F29/02Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply

Description

2. Gleichstromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlabweichung zwischen den einzelnen Phasen in jeder Stellung eine Windung beträgt.
3. Gleichstromquelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Transformator einen Kern mit mindestens einem Mittelschenkel, zwei Außenschenkeln und die Schenkel endseitig magnetisch verbindenden Jochteilen aufweist und wobei an den Schenkeln die drei Sekundärwicklungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Mittelschenkel (12) angeordnete Sekundärwicklung (2) an ihrer Endwindung mit gegenüber einer vollen Windung in kleineren Abständen angeordneten Zusatzabgriffen (Z2, Z'2, Z",, Z"Y 2, Y2, Y"2, X2) versehen ist, wobei zumindest ein Anschluß dieser Zusatzabgriffe durch eine Durchführung (26,27) des magnetisch aktiven Bereichs des einen der beiden Jochteile (14,15) hindurchgeführt und eine zusätzliche Einstellvorrichtung (SWl, SW2) vorgesehen ist, mit der einer der Zusatzabgriffe als Ausgangsanschluß anschließbar ist.
Die Erfindung betrifft eine Gleichstromquelle für das Lichtbogenschweißen mit einem mehrphasigen Einzeltransformator, der drei Primärwicklungen und drei in Sternschaltung mit einem mehrphasigen Brükkengleichrichter verbundene Sekundärwicklungen aufweist, die jeweils mit mehreren Abgriffen an ihren Windungen versehen sind, wobei eine Einstellvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Abgriffe an den Sekundärwicklungen im Sternpunkt zusammen
schließbar sind.
Eine derartige Gleichstromquelle ist bekannt (US-PS 3016484).
Die bei solchen Schweißstromquellen verwendeten Schweißtransformatoren arbeiten normalerweise mit Ausgangsspannungen, die zwischen 15 und 60 V einstellbar sind. Die Stromwerte liegen zwischen 50 A und 1000 A, im allgemeinen zwischen 100 und 600 A. Die Netzspannung, an welche die Transformatoren priniärseitig angeschlossen werden, beträgt in einigen Fällen 100 V, im allgemeinen jedoch etwa 220 oder 440 V. Je nach der KVA-Nennleistung weisen die Primär- und Sekundärwicklungen der Schweißtransformatoren einen Spannungswert je Einzelwindung auf, der größer als 2 V ist. Schweißtransformatoren dieser Art haben gewöhnlich bei veränderlicher Stromstärke eine konstante Ausgangsspannung.
Bei zahlreichen Lichtbogen-Schweißverfahren, die mit konstanter Spannung arbeiten, ergibt sich die Notwendigkeit einer genauen Einstellung der Spannung. Es hat sich gezeigt, daß die Einstellung der Ausgangsspannung des Schweißtransformators in solch kleinen Spannungsstufen, wie dies zur Erzielung der gewünschten Schweißergebnisse erforderlich ist, erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringt. Es ist bekannt, die Sekundärseite des Transformators zur Einstellung der Betriebsspannung anzuzapfen. Da jedoch die Spannung an jeder Windung der Sekundärwicklungen des auf hohe Nennleistung ausgelegten Schweißtransformators im allgemeinen mehr als 3 V beträgt, läßt sich die Ausgangsspannung bzw. die Lichtbogenbrennspannung zumeist nur in solch großen Stufen einstellen.
Aus der oben bereits genannten US-PS 3016484 ist eine Gleichstromquelle für das Lichtbogenschweißen der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher die Sekundärwicklungen des mehrphasigen Transformators jeweils mit Abgriffen an mehreren Windungen versehen sind, die mittels mechanisch gekoppelter Schalter so zusammenschaltbar sind, daß an jeder Sekundärwicklung gleiche Windungszahlen abgegriffen werden. Es ist hier nicht möglich, eine Spannung an der einen Sekundärwicklung abzugreifen, die von der an den anderen Sekundärwicklungen abgegriffenen Spannung abweicht. Aufgrund des symmetrischen Abgriffes ist eine besonders feinstufige Einstellung der Spannung nicht möglich.
Aus GB-PS 278715 ist ferner eine Gleichstromquelle bekannt, bei welcher für die Spannungseinstellung eines mehrphasigen Haupttransformators ein Hilfstransformator vorgesehen ist, der an sämtlichen Windungen seiner drei Sekundärwicklungen jeweils einen Abgriff aufweist. Die Abgriffe sind mittels der Kontaktleiste eines Schalters in dem Sternpunkt der Sternschaltung derart zusammenschaltbar, daß an den drei Sekundärwicklungen des Hilfstransformators entweder gleiche Windungszahlen oder ungleiche Windungszahlen abgegriffen werden. Die Verwendung eines solchen Hilfstransformators, der mit den Sekundärwicklungen des Haupttransformators verbunden ist, führt zu einem aufwendigen Gesamtaufbau der Stromquelle.
Aus DE-PS 648 600 ist ferner eine Stufenschalteinrichtung zum unterbrechungslosen Umschalten mehrerer Anzapfungen eines Stufentransformators unter Last mittels eines an diesen Anzapfungen entlangbewegten Lastumschalters bekannt, der aus zwei abwechselnd nacheinander von Stufe zu Stufe fortbe-
wegten Schalterteilen besteht. Mit Hilfe dieser Stufenschalteinrichtung ist auch ein unsymmetrischer Abgriff der Wicklungen des mehrstufigen Transformators möglich.
Weiterhin ist es aus FR-PS 1029597 bei Stromquellen mit stufenweiser Spannungseinstellung bekannt, die Abgriffe der beiden Sekundärwicklungen eines Transformators mit einer Kontaktleiste zu verbinden, die mit Kontaktreihen versehen ist, deren Kontakte über lineare Brücken in Form von Laschen kurzgeschlossen werden können.
Schließlich sind aus DE-PS 626679 auch Stufentransformatoren bekannt, die mit Windungen versehen sind, die nicht mit dem gesamten magnetischen Kraftfluß verkettet sind und die zur Feinabstufung der Grobspannungsstufen verwendet werden. Dabei ist eine Windung mit einer der Anzahl der Eisenwege entsprechenden Anzahl von Anzapfungen versehen, die durch Schlitze zwischen den einzelnes. Eisenwegen zu Schaltern herausgeführt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine für das Lichtbogenschweißen bestimmte Schweißstromquelle der eingangs genannten Art bei möglichst geringem Aufwand so auszugestalten, daß eine Spannungseinstellung in kleine Stufen mit Hilfe einer einfachen und zugleich nicht übermäßig groß bauenden Einstellvorrichtung möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einstellvorrichtung aus einer Kontaktleiste besteht, die mit zwei Kontaktreihen mit in gleichen Abständen angeordneten Kontakten versehen ist, welche jeweils in wechselnder Folge an die aufeinanderfolgenden Abgriffe der drei Sekundärwicklungen angeschlossen sind, wobei die aufeinanderfolgenden Kontakte der beiden Kontaktreihen wechselseitig von der einen zur anderen Reihe versetzt und innerhalb der Reihe in gleichen Abständen angeordnet sind und die Kontakte der einen Kontaktreihe jeweils mi* zwei Kontakten der anderen Kontaktreihe auf den Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks liegen, derart, daß sie jeweils in einer Dreiergruppe durch eine Kurzschlußplatte zusammenschließbar sind, deren Kontaktpunkte in der gleichen dreieckförmigen Zuordnung liegen. Vorzugsweise beträgt dabei die Windungszahlabweichung zwischen den einzelnen Phasen in jeder Stellung höchstens eine Windung.
Bei dieser Ausgestaltung der Schweißstromquelle mit ihrer Einstellvorrichtung ist es möglich, die einzelnen aufeinanderfolgenden Windungen der Sekundärwicklungen des Transformators entweder symmetrisch oder aber unsymmetrisch so abzugreifen, daß die Ausgangsspannung an einer Sekundärwicklung von der abgegriffenen Ausgangsspannung der anderen Sekundärwicklungen höchstens um die Spannung einer Einzelwindung abweicht. Damit ist es möglich, die am Ausgang des Brückengleichrichters liegende Spannung der Schweißstromquelle in Stufen einzustellen, die kleiner sind als die Spannung je Einzelwindung. Die Spannungseinstellung wird zugleich mit Hilfe einer einfachen Einstellvorrichtung erzielt, deren Kontaktleiste aufgrund der genannten Anordnung der Kontakte und der entsprechenden Ausgestaltung der Kurzschlußplatte selbst dann eine vergleichsweise kurze Länge erhalten kann, wenn die Spannung in verhältnismäßig weiten Grenzen feinstufig einstellbar ist.
Es empfiehlt sich, bei der erfindungsgemäßen Gleichstromquelle einen Transformator zu verwenden, dessen Kern mindestens einen Mittelschenkel, zwei Außenschenkel und die Schenkel endseitig magnetisch verbindende Jochteile aufweist, wobei an den Schenkeln die drei Sekundärwicklungen angeordnet '· sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die auf dem Mittelschenkel angeordnete Sekundärwicklung an ihrer Endwindung mit gegenüber einer vollen Windung in kleineren Abständen angeordneten Zusatzabgnf fen versehen, wobei zumindest ein Anschluß
ι» dieser Zusatzabgriffe durch eine Durchführung des magnetisch aktiven Bereichs des einen der beiden Jochteile hindurchgeführt und eine zusätzliche Einstellvorrichtung vorgesehen ist, mit der einer der Zusatzabgriffe als Ausgangsanschluß anschließbar ist.
ι) Mit dieser Anordnung, bei der die genannte Durchführung im Jochteil des Transformators einen magnetisch neutralen Weg bildet, kann demgemäß die auf dem Mittelschenkel angeordnete Sekundärwicklung in Bruchteilen einer Einzelwindung abgegriffen wer-
ΛΙ den, so daß eine besonders feinstufige Einstellung der Ausgangsspannung möglich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt
_'·. Fig. 1 eine Gleichstromquelle gemäß der Erfindung nebst Einstellvorrichtung für die feinsiufige Spannungseinstellung,
Fig. 2 bis 4 verschiedene Vektor- und Spannungs-Zeitdiagramme.
in Die dargestellte Gleichstromquelle für das Lichtbogenschweißen weist einen mehrphasigen Einzeltransformator T zur Umspannung der Netzspannung in die gewünschte Arbeitsspannung, ferner einen mehrphasigen Brückengleichrichter R zur Gleich-
r. richtung des Transformator-Ausgangsstromes sowie eine Einstellvorrichtung zur stufenweisen Einstellung der Spannung auf, die aus einer als Klemmleiste ausgebildeten Kontaktleiste S und einer hiermit zusammenwirkenden Kurzschlußplatte P besteht. Die von
mi den Teilen S und P gebildete Einstellvorrichtung dient zur Grobeinstellung der Ausgangsspannung des Transformators, während die Feineinstellung mit Hilfe einer aus Schaltern SWl und SWl bestehenden Einstellvorrichtung erfolgt.
•r. Der Transformator T ist ein Dreiphasen-Wechselstromtransformator, dessen Kern drei parallel zueinander angeordnete Schenkel 11, 12 und 13 aufweist, die endseitig über ein oberes und ein unteres Jochteil 14 bzw. 15 magnetisch verbunden sind. Jeder Schen-
-.Ii kel 11,12 und 13 weist eine (nicht dargestellte) Primärwicklung und eine Sekundärwicklung 1 bzw. 2 bzw. 3 auf. Der Aufbau des Kerns und seine Abmessungen werden vor allem von der KVA-Leistung des Transformators bestimmt. Die Primärwicklungen
ν. können jede geeignete Windungszahl aufweisen, wie dies unter Berücksichtigung der KVA-Leistung und der Leitungsspannung erforderlich und zweckmäßig ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Transformator auf eine Leistung von angenähert
π» 30 KVA bei 440 V Speisespannung des dreiphasigen Wechselstromnetzes ausgelegt. Hierbei weist jede Primärwicklung vierunddreißig Windungen auf.
I?ie Sekundärwicklungen 1,2 und 3 können jeweils mit der zugeordneten Primärwicklung zusammenge-
,-, wickelt sein oder auch unterhalb oder seitlich der Primärwicklung angeordnet werden. Die Sekundärwicklungen 1, 2 und 3 weisen jeweils dieselbe Windungszahl auf. die abhänem ist von der pewiiht
Ausgangsspannung des Transformators T, Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede Sekundärwicklung sechs Windungen mit einer Windungsspannung von 3,9 V auf, so daß die Gesamtspannung über der Sekundärwicklung jeweils 23,4 V beträgt. Die Sekundärwicklungen 1, 2 und 3 sind in Sternschaltung mit dem mehrphasigen Brückengleichrichter R verbunden. Die Effektivspannung je Phase beträgt 40,5 V und die Scheitelspannung 57,3 V.
Der Brückengleichrichter R weist sechs Dioden 30 auf, die in herkömmlicher Dreiphasen-Brückengleichrichterschaltung mit drei Eingangsklemmen 31, 32 und 33 und einer gemeinsamen positiven bzw. negativen Ausgangsklemme 34 bzw. 35 verbunden sind. Die beiden Ausgangsklemmen 34 und 35 sind an die Klemmen 36 und 37 des Schweißstromkreises angeschlossen. Die Klemme 31 ist mit einem oberen Endabgriff Z1 der Sekundärwicklung 1 verbunden, während die Klemme 33 an den oberen Endabgriff Z, der Sekundärwicklung 3 angeschlossen ist. Die Klemme 32 ist dagegen mit dem einen Arm 42 eines Schalters SWl verbunden, dessen Kontakte mit den verschiedenen Abgriffen der auf dem Mittelschenkel 12 angeordneten Sekundärwicklung 2 in Verbindung stehen.
Die Sekundärwicklungen 1,2 und 3 weisen jeweils einen unteren Endabgriff A und an jeder darüberliegenden Windung einen Abgriff auf. Diese Abgriffe sind an der Sekundärwicklung 1 mit ßp C1, D1, E1, an der Sekundärwicklung 2 mit B2, C2, D2, E2 und an der Sekundärwicklung 3 mit B3, C3, D3 und E, bezeichnet.
Die Kontaktleiste S ist mit einer Anzahl an Kontakten versehen, die in zwei horizontalen Reihen angeordnet und mit den Abgriffen der Sekundärwicklungen 1, 2 und 3 verbunden sind. Die Kontakte der Kontaktleiste 5 tragen die Bezugszeichen derjenigen Abgriffe, mit denen sie in Verbindung stehen. Die Kontakte der oberen Reihe sind in horizontaler Richtung in gleichen Abständen zueinander angeordnet, während die Kontakte der unteren Reihe zu denjenigen der oberen Reihe versetzt so angeordnet sind, daß sie jeweils mittig zwischen zwei Kontakten der oberen Reihe liegen, derart, daß jeweils zwei benachbarte Kontakte der einen Kontaktreihe mit einem Kontakt der anderen Kontaktreihe auf den Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks liegen.
In der Reihenfolge von links nach rechts sind die Kontakte der beiden Kontaktreihen so an die Abgriffe der drei Sekundärwicklungen 1, 2 und 3 angeschlossen, daß der erste Kontakt an den Abgriff A., der darunterliegende zweite Kontakt an den Abgriff A,, der darüberliegende folgende Kontakt an den Abgriff Ay der vierte Kontakt an den Abgriff B1, der fünfte Kontakt an den Abgriff B,, der sechste Kontakt an den Abgriff B3 usw. angeschlossen ist. An der Kontaktleiste S ist daher jedem Abgriff A1 bis E1 bzw. A2 bis E2 bzw. A3 bis E3 jeweils ein Kontakt zugeordnet.
Die Kurzschlußplatte P besteht aus einem flachen Kupferblech, dessen Kontaktpunkte in der gleichen dreieckförmigen Zuordnung liegen wie die Kontakte an der Kontaktleiste S. Die Kontaktpunkte bestehen hier aus öffnungen, in welche die Kontaktorgane der Kontaktleiste einfassen. Über die Kurzschlußplatte P können jeweils drei Abgriffe der Sekundärwicklungen 1, 2 und 3, z. B. die Abgriffe A1, A2, A3 zusammengeschlossen werden, wobei in diesem Fall die Se-
kundärwicklungen 1, 2 und 3 untereinander dieselbe Windungszahl aufweisen (symmetrischer Abgriff). Andererseits kann die Kurzschlußplatte P, wie ir Fig. 1 gestrichelt angedeutet, gedreht werden, so daß nun die Kontakte A2, A3 und B1 zusammengeschlossen werden, wobei in diesem Fall der abgegriffene Teil der Sekundärwicklung 1 um eine Windung kleiner ist als an den Sekundärwicklungen 2 und 3. In jeder möglichen Stellung der Kurzschlußplatte P weisen entweder sämtliche über die Kurzschlußplatte verbundenen Sekundärwicklungen untereinander dieselbe abgegriffene Windungszahl oder aber eine um eine Einzelwindung voneinander abweichende Windungszahl auf. Die an den Sekundärwicklungen jeweils abgegriffenen Spannungen überlagern sich, wobei sich am Brückengleichrichter R eine Durchschnittsspannung einstellt.
Mit der Verstellung der Kurzschlußplatte P läßt sich somit eine Einstellung der Ausgangsspannung des Transformators T innerhalb weiter Grenzen vornehmen. Um eine noch feinstufigere Einstellung zu ermöglichen, ist die Sekundärwicklung 2 aus zwei Wicklungsabschnitten aufgebaut, und zwar der Hauptwicklung, die vier Windungen umfaßt, und einer Zusatzwicklung, welche aus den beiden Windungen 49 und 50 besteht. Die obere Windung 50 weist einen Endabgriff Z2 sowie Zwischenabgriffe Z',, Z"2, Z'"; und Y2 auf, die jeweils um eine viertel Windung in Richtung auf den Abgriff A 2 versetzt zueinander angeordnet sind. Der Abgriff V2 liegt demgemäß um eine volle Windung versetzt zu dem Endabgriff Z2. Von dem Abgriff Y2 ausgehend weist die nächstfolgende Windung 49 einen Abgriff Y"2 auf, der um die halbe Windungslänge versetzt zu dem Abgriff Y2 angeordnet ist. Die Windung 49 endet an dem Endabgriff X2. Die nächstfolgende Windung 48 weist einer Endabgriff E2 auf, der mit einem Anschluß X2 fluchtet, jedoch gegenüber diesem isoliert ist. Die Wicklung setzt sich dann in gleichmäßigen Windungen nach unten fort, wobei sie in der beschriebenen Weise an den Stellen D2, C2, B2 und A2 angezapft ist. Die Gesamtzahl der Windungen der Sekundärwicklung 2 entspricht derjenigen der Sekundärwicklungen 1 und 3, wobei jedoch an der Sekundärwicklung 2 die beider oberen Windungen 49 und 50 von den übrigen Windungen getrennt und in der beschriebenen Weise abgegriffen sind.
Die Abgriffe der Windung 49 sind mittels eines Schalters SW2 wahlweise an den Endabgriff E2 anschließbar. Der Endabgriff E2 ist mit einem Arm 60 od. dgl. des Schalters SW2 verbunden. Die drei Kontakte dieses Schalters sind an die verschiedenen Abgriffe dieser Windung angeschlossen, derart, daß der Abgriff X2 mit dem Kontakt X22, der Abgriff Y"2 mil dem Kontakt V2, und der Abgriff Y2 mit dem Kontakt Y22 sowie mit dem Kontakt Y24 des Schalters verbunden ist. Ferner sind der Abgriff Z'"2 mit dem Kontakt Z'"24, der Abgriff Z"2 mit dem Kontakt Z"24: der Abgriff Z'2 mit dem Kontakt Z'24 und der Endar> griff Z2 mit dem Kontakt Z24 des Schalters SWl verbunden.
Die Abgriffe Z'"2 und Z'2 mit den ihnen zugeordneten Kontakten sind über isolierte Leitungen 24 und 25 verbunden, die, wie Fig. 1 zeigt, durch aus Löchern bestehende Durchführungen 26 und 27 in dem oberen Jochteil 14 des Kerns nach oben herausgeführt sind. Bei dieser Anordnung ist somit die Spannungsdifferenz zwischen Abgriff X2 und Abgriff V1 gleich der
Hälfte der über jeder Windung dieser Sekundärwicklung liegenen Spannung, so daß die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 2 durch entsprechende Einstellung des Schaltarmes 60 des Schalters SW2 in Stufen verstellt werden kann, die gleich der halben Windungsspannung der Sekundärwicklung 2 ict.
Ferner ergibt sich, daß die Spannungsdifferenz zwischen Abgriff Z2 und Abgriff Z', sowie zwischen Abgriff Z", und Abgriff Z'2 gleich "dem vierten Teil der über jeder Einzelwindung der Sekundärwicklung 2 liegenden Spannung ist. Entsprechend ist die Spannungsdifferenz zwischen den Abgriffen Z'"2 und Z"2 gleich ein Viertel der über der Gesamtwindung liegenden Spannung. Durch Betätigen des Schalters SWl kann die Spannung an seinem Arm 42 demgemäß in Stufen verstellt werden, die dem vierten Teil der über der Einzelwindung liegenden Spannung entspricht.
Falls die Spannung über jeder Windung des Transformators 3,9 V, ist demgemäß die Spannungsdifferenz zwischen den einzelnen Kontakten des Schalters SWl 0,975 V. Diese Spannungsdifferenz ist so klein, daß selbst bei Verwendung eines verhältnismäßig einfachen Schalters ein Schalten unter Last ohne weiteres möglich ist.
Durch entsprechende Einstellung der Kurzschlußplatte P an den Kontakten der Kontaktleiste S läßt sich überdies eine Grob-Spannungseinstellung von jeweils 3,9 V erreichen. Da über die Kurzschlußplatte P nur jeweils drei benachbarte Kontakte zusammengeschlossen werden können, ist die maximale Spannungsdifferenz, die zwischen den Endabgriffen Z1, Z2 und Z3 erhalten werden kann, entsprechend 3,9 V. Durch entsprechende Wahl und Einstellung der Abgriffe läßt sich die Spannung an jedem Klemmenpaar so einstellen, daß sie von der an den beiden anderen Klemmenpaaren liegenden Spannung abweicht. Die Einzelspannungen werden gleichgerichtet und erscheinen an den Ausgangsklemmen des Brückengleichrichters R als pulsierende Gleichspannung mit bestimmten Spannungsspitzen. Diese Spannungsspitzen können mittels einer Reiheninduktanz und/oder einer parallelgeschalteten Kapazität ausgeglichen werden. In jedem Fall hat die Gleichspannung einen Durchschnittswert Vav, der gleich der effektiven Ausgangsspannung der Stromquelle ist.
In den Fig. 2, 3 und 4 sind diese Verhältnisse grafisch dargestellt. Die Vektoren Vx, V-, und V3 repräsentieren die Spannungen sowie die Phasenlage der Aasgangsspannungen der Sekundärwicklungen 1, 2 und 3 bei verschiedenen typischen Einstellungen der Kurzschlußplatte P und der Schalter SWl und SW2. Mit K12, V23 und F31 sind die Spitzenspannungen an den Gleichnchterklemmen 31, 32 und 33 bezeichnet. Der Durchschnittswert der Gleichstrom-Ausgangsspannung Vav des Brückengleichrichters R hat eine Wellenform.
Fig. 2 gibt den Betriebszustand wieder, bei dem die Kurzschiußplatte P in der in Fig. 1 voll ausgezeichneten Lage und der Arm 42 des Schalters SWl am Kontakt Z24 sowie der Arm 60 des Schalters SW2 am Kontakt X21 liegen. Bei diesem Betriebszustand umfassen die Sekundärwicklungen jeweils sechs Windungen, wobei Vx, V2 und V^ jeweils 23,4 V, F12, V23 und V3x jeweils 40,5 V Effektivspannung oder 5773 V Spitzenspannung betragen. Die durchschnittliche Gleichspannung Vav am Ausgang des Brückengleichrichters R beläuft sich auf 54,5 V.
Die Darstellung gemäß Fig. 3 entspricht einem Betriebszustand, bei dem sich die Kurzschlußplatte in der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Lage und die beiden Schalter in den Schaltstellungen gemäß Fig. 2 befinden. Dieser Betriebszustand entspricht zugleich einem Betriebszustand, bei dem die Kurzschlußplatte P und der Schalter SWl die Einstellung gemäß Fig. 2 aufweisen und der Arm 60 des Schalters SW2 am Kontakt Y22 liegt. Der gleiche Betriebszustand kann auch dadurch erreicht werden, daß die Kurzschlußplatte P und der Schalter SW2 in die Stellung gemäß Fig. 2 und der Schalter SWl auf den Kontakt V24 geschaltet werden. In allen diesen Stellungen sind zwei Sekundärwicklungen mit jeweils sechs Windungen eingeschaltet, während die dritte Sekundärwicklung nur mit fünf Windungen wirksam ist. In dem zweitgenannten Fall (Kurzschlußplatte P und Schalter SJPl in der Stellung gemäß Fig. 2 und Arm 60 des Schalters SW2 am Kontakt V22) betragen die Spannungen V. und V3 jeweils 23,4 V, während sich die Spannung V2 auf 19,5 V beläuft. Die effektiven Spannungen betragen für K3140,5 V und für K12 und K23 jeweils 37,2 V bei einer Spitzenspannung von 52,5 V. Die Durchschnittsspannung ist demgemäß 51,7 V.
Fig. 4 gibt einen Betriebszustand wieder, bei dem die Kurzschlußplatte P und die Schalter SWl und SW2 so eingestellt sind, daß die Sekundärwicklung 1 auf sechs Windungen und die Sekundärwicklungen 2 und 3 jeweils auf fünf Windungen eingestellt sind. Die Spannung K1 beträgt 23,4 V, die Spannungen K2 und K3 jeweils 19,5 V. Die effektiven Spannungen K1, und K31 belaufen sich jeweils auf 37,2 V, während die Spitzenspannungen 52,5 V betragen. Die Spannung K23 ist gleich 33,4 V bzw. 47,2 V Spitzenspannung. Die Durchschnittsspannung Vav beträgt 48,7 V.
Durch Verminderung der wirksamen Windungszahl zunächst um eine Windung in nur einer Wicklung und dann um eine Windung in der zweiten Sekundärwicklung und schließlich um eine Windung in der dritten Sekundärwicklung kann die Ausgangsspannung Vav von 54,8 V auf 51,7, 48,7 und 45,0 V, d. h. jeweils um etwa 3 V für jede abgeschaltete Windung herabgesetzt werden. Würden dagegen sämtliche Sekundärwicklungen gleichzeitig um jeweils eine Windung vermindert werden, wie dies bisher der Fall war, so würde an allen Windungen dieselbe Spannung anliegen und der Transformator im Gleichgewicht sein. Andererseits würde aber die Spannungsänderung bei Verminderung der Wicklungen um jeweils eine Windung im vorliegenden Fall 9,3 V betragen. Die Erfindung ermöglicht somit eine Spannungsregelung in erheblich kleineren Stufen, wobei ein Grobeinstellung der Spannung innerhalb weiter Grenzen mittels der Kurzschlußplatte P erreichbar ist. Innerhalb der verschiedenen Stufen der Grobeinstellvorrichtung lassen sich feinstufige Spannungsänderungen mit Hilfe der Schalter SWl und SW2 erreichen, wobei mit dem Schalter SWl die Ausgangsspannung Vav in Stufen von etwa 0,78 V je Schaltstellung vermindert und mit dem Schalter SW2 Verstellungen um etwa 1,56 V je Schaltstellung durchgeführt werden können.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel lassen sich durch Verstellung der Kurzschlußplatte P und der Schalter SWl und SW2 folgende Spannungswerte einstellen:
Kurzschlußplatte P; Einstellung auf:
Stellung
xonSWl
Stellung von SWl
Vav
Kurzschlußplatte P; Einstellung auf:
Stellung
vonSWl
Stellung
von 5 Wl
Vav
A1A1A,
A1A1A,
A, A, A,
A, A, B1
X1,.
Y11
X11
Z1,
Z'u
Z""4 Y1,
Z'u Z"u
Y1, '
Zu
Z1,
Y1, "
ζ,,
Z'u
Z"u
54,80 54,02 53,24 52,46 51,70 53,24 52,46 51,70 50,92 50,12 51,70 50,92 50,14 49,36 48,58 51,70 50,92 50,14
Z'" u 49,36
Y1, 48,58
Es ist ersichtlich, daß bei Verstellung der Kurzschlußplatte P in der Weise, daß die weiteren Abgriffe kurzgeschlossen werden, z. B. die Abgriffe C2, C3, Dx bzw. B1, B2, B3 bzw. D3, E1, E1 usw., andere Spannungswerte für die Ausgangsspannung eingestellt werden können, wobei diese Spannungswerte wiederum mittels der Schalter SWl und SW2 in kleinen Abstufungen verändert werden können.
Es ergibt sich, daß die Feineinstellungen der Spannung nur mit Hilfe der auf dem Mittelschenkel angeordneten Wicklung erreicht werden kann und daß hierbei der Abgriff durch eine öffnung in dem die Schenkel verbindenden Jochteil unmittelbar nach außen geführt werden muß. Eine Feineinstellung an den auf den Schenkeln 11 und 13 angeordneten Wicklungen ist dagegen nicht möglich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Gleichstromquelle für das Lichttogenschweißen mit einem mehrphasigen Einzeltransformator, der drei Primärwicklungen und drei in Sternschaltung mit einem mehrphasigen Brückengleichrichter verbundene Sekundärwicklungen aufweist, die jeweils mit mehreren Abgriffen an ihren Windungen versehen sind, wobei ein Einstellvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Abgriffe an den Sekundärwicklungen im Sternpunkt zusammenschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung aus einer Kontaktieiste (S) besteht, die mit zwei Kontaktreihen mit in gleichen Abständen angeordneten Kontakten versehen ist, welche jeweils u\ wechselnder Folge an die aufeinanderfolgenden Abgriffe (Ax bis E1; A2 bis E2; A3 bis E3) der drei Sekundärwicklungen^, 2,3) angeschlossen sind, wobei die aufeinanderfolgenden Kontakte der beiden Kontaktreihen wechselseitig von der einen zur anderen Reihe versetzt und innerhalb der Reihe in gleichen Abständen angeordnet sind und die Kontakte der einen Kontaktreihe jeweils mit zwei Kontakten der anderen Kontaktreihe auf den Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks liegen, derart, daß sie jeweils in einer Dreiergruppe durch eine Kurzschlußplatte (P) zusammenschließbar sind, deren Kontaktpunkte in der gleichen dreieckförmigen Zuordnung liegen.
DE1904737A 1968-02-02 1969-01-31 Gleichstromquelle für das Lichtbogenschweißen mit einem mehrphasigen Einzeltransformator Expired DE1904737C3 (de)

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