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Schweißstromtransformator
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Die Erfindung betrifft einen Schweißstromtransformator mit einem aus
wechselseitig geschichteten U-I-Schnitten gebildeten Kern, auf dessen Schenkel die
Primär- und Sekundärwicklungen aufgebracht sind.
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Für die gebräuchlichsten Schweißarten, wie die Elektroden-Schweißung,
die MIG/MAG-Schweißung und die WIG-Schweißung gibt es besonders ausgebildete Schweißgeräte,
wobei es entscheidend auf die Auslegung des Schweißstromtransformators ankommt.
Bei der MIG/MAG-Schweißung wird vorzugsweise mit Gieichstrom und einer konstanten
Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie gearbeitet. Bei der Elektroden-Schweißung
und der WIG-Schweißungkann dagegen sowohl mit Gleichstrom, als auch mit Wechselstrom
gearbeitet werden, wobei stets eine fallende Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
gewählt wird.
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Bei der ersten Arbeltskennlinie ist ein Schweißstromtransformator
erforderlich, bei dem die Primärwicklung mit der Sekundärwicklung fest gekoppelt
ist; während bei der zweiten Arbeitskennlinie die Kopplung zwischen der Primärwicklung
und der Sekundärwicklung loser sein kann. Dies ist der Grund dafür, daß die bekannten
Schweißgeräte je nach Schweißart einen besonders ausgelegten Schweißstromtransformator
-aufweisep.
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Es besteht in manchen Schweißbetrieben der Wunsch, mit einem Schweißgerät
alle Schweißarten durchführen zu können. Um dies in einfacher
Weise
durchführen zu können, sehen bekannte kombinierte Schweißgeräte zwei Schweißstromtransformatoren
vors die je nach gewünschter Schweißart und damit Arbeitskennlinie eingeschaltet
werden.
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Wie die DE-OS 27 49 087 zeigt, ist auch schon versucht worden, einen
Schweißstromtransformator mit zwei Sekundärwicklungen unterschiedlicher Auslegung
für.derartige kombinierte Schweißgeräte einzusetzen.
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Es hat sich dabei aber herausgestellt, daß ein derartiger Schweißstromtransformator,
insbesondere beim Betrieb mit einer konstanten Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
nicht optimal ausgelegt werden kann. Für eine vorgegebene Schweißlelstung ist ein
im Verhältnis zu großer Schweißstromtransformator erforderlich.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schweißstromtransformator der
eingangs erwähnten Art zu schaffen, der für alle Schweißarten eingesetzt werden
kann, dabei aber optimaler ausgenützt ist und insbesondere bei kleiner Leistungsreserve
schon einen Betrieb mit konstanter Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie zuläßt,
ohne daß der Spannungsverlust.bei voller Belastung zu stark ansteigt.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wickelräume
beider Schenkel jeweils in zwei Kammern unterteilt sind, daß jeweils in einer Kammer
beider Schenkel'auf einer Tellprimärwicklung direkt eine Teilsekundärwicklung mit
niedrigem Innenwiderstand zur Erzeugung einer konstanten Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
aufgebracht ist, daß in den beiden freien Kammern der beiden Schenkel jeweils eine
Teilsekundärwicklung mit hohem Innenwiderstand zur Erzeugung einer fallenden Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
aufgebracht ist und daß zumindest die Teilsekundärwicklungen mit niedrigem Innenwiderstand,
sowie die Teilsekundärwicklungen mit hohem Innenwiderstand jeweils in Reihe geschaltet
sind.
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Durch diese Wicklungsauftellung wird erreicht, daß die Teilprimärwicklungen
fest mit den Teilsekundärwicklungen mit niedrigem Innenwiderstand gekoppelt sind,
was eine entsprechend verbesserte Stabilität der Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
zur Folge hat.
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Die verhAltnismäßig lose Kupplung zwischen den Tellprimärwicklungen
und den Teilsekundärwicklungen mit hohem Innenwiderstand ist nicht storen, da sowieso
eine fallende Schweißspannungs-Schweißstrom-Kennlinie gewünscht wird, wenn diese
Teilsekundärwicklungen belastet werden. Außerdem steht für diese Teilsekundärwicklungen
noch genügend Wickelraum zur Verfügung, um den Abfall der Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
in gewünschtem Rahmen zu halten bzw. entsprechend vorzugeben.
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Für die Anordnung der Teilprimärwicklungen und Teilsekundärwicklungen
gibt es zwei äquivalente Ausführungen. Die erste Ausführung ist nach der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilprimärwicklungen und die beiden Teilsekundärwicklungen
mit niedrigem Innenwiderstand in den Kammern untergebracht sind, die an entgegengesetzten
Enden der Schenkel angeordnet sind. Die äquivalente zweite Ausführung sieht dagegen
so aus, daß die beiden Teilprimarwicklungen und die beiden Teilsekundärwicklungen
mit niedrigem Innenwiderstand in den Kammern untergebracht sind, die an-demselben
Ende der Schenkel angeordnet sind.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Verschaltung
der Teilprimärwicklungen so vorgenommen werden, daß die Teilprimärwicklungen parallelgeschaltet
sind, oder daß die Teilprlmärwlcklungen in Reihe geschaltet sind und daß zumindest
eine der Teilprimärwicklungen mit Anzapfungen versehen ist. Die zweite Ausführung
hat dabei den Vorteil, daß eine Anpassung an die Spelsewechselspannung vorgenommen
werden kann.
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Ei'ne einfache Anpassung der Schweißspannung auf der Sekundärseite
des Schwefßstromtransformators läßt sich für die beiden Betriebsarten dadurch erreichen,
daß von den beiden in Reihe geschalteten Teilsekundärwicklungen mit niedrigem Innenwiderstand
zumindest eine Teilsekundärwicklung mit Anzapfungen versehen ist bzw. daß von den
beiden in Reihe geschalteten Teilsekundärwicklungen mit hohem Irnenwiderstand zumindest
eine Teilsekundärwicklung mit Anzapfungen versehen ist.
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Soll bei einem Betrieb mit fallender Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
die Schweißspannung einen konstanten Grundanteil enthalten, dann kann die Auslegung
nach einer Weiterbildung auch so sein, daß die beiden in Reihe gschalteten Teilsekundärwicklungen
mit niedrigem Innenwiderstand mittels eines Betriebsschalters mit den in Reihe geschalteten
Teilsekundärwicklungen mit hohem Innenwiderstand in Reihe schaltbar sind.
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Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine erste Wicklungsaufteilung für den Schweißstromtransformator
nach der Erfindung, Fig. 2 eine zweite Wicklungsaufteilung für den Schweißstromtransformator
nach der Erfindung, Fig. 3 eine erste Verschaltung der Teilprimär-und Teilsekundärwicklungen
und Fig. 4 eine zweite Verschaltung der Teilprimär-und Teilsekundärwicklungen.
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In den Fig. 1 und 2 ist der konstruktive Aufbau des Schweißstromtransformators
erkennbar. Der Kern ist aus U-Schnitten 10 mit den Schenkeln 11 und 12 und den l-Schnitten
13 aufgebaut, wobei die Schnitte wechselseitig geschichtet sind, um einen Luftspalt
im magnetischen Kreis des Kernes zu vermeiden. Auf dem Paket der so geschichteten
Schnitte 10 und 13 werden in bekannter Weise auf den Schenkeln 11 und 12 Spulenkörper
aufgebracht. Diese Spulenkörper bilden jeweils zwei Kammern 14 und 15 auf dem Schenkel
11 und 16 und 17 auf dem Schenkel 12. Die U-Schnitte 10 werden abwechselnd von oben
und unten in die Aufnahmen der Spulenkörper eingesteckt und die I-Schnitte ergänzen
den magnetischen Kreis entsprechend abwechselnd unten und oben. Vor der Einbringung
des geschichteten Kernes werden die Spulenkörper mit den Wicklungen versehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel .nach Fig. 1 wird in die Kammern 14 und
17 jeweils unten eine Teilprlmärwicklung PW1 bzw. PW2 eingebracht. Auf diese Teilprimärwicklungen
PW1 und PW2 werden direkt die Teilsekundärwicklungen SW1 und SW2 aufgebracht. Diese
Teilsekundärwicklungen SW1 und SW2 sind daher fest mit den Tei Iprimärwicklungen
PW1 und PW2 gekoppelt und werden mit dickem Draht oder Band gewickelt, um einen
möglichst niedrigen Innenwiderstand zu erhalten, der für eine konstante Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
wichtig ist. In die Kammern 15 und 16 werden die Teilsekundärwicklungen SW3 und
SW4 eingebracht, die aus dünneremDraht gewickelt sind und einen entsprechend höheren
Innenwiderstand aufweisen. Außerdem ist die Kopplung zwischen diesen Teilsekundärwicklungen
SW3 und SW4 zu den Teilprimärwicklungen PW1 und PW2-loser, so daß dadurch der Innenwiderstand
der beiden in Reihe geschalteten Teilsekundärwicklungen SW3 und SW4 noch ansteigt.
Dies führt zu der gewünschten. fallenden Schweißspannung-Schweißstrom-Kenn lin ie.
Die Kammern des. Schweißstromtransformators können gleich groß sein. Es ist jedoch
auch möglich, die Kammern für
dieTeilsekundärwicklungen SW3 und
SW4 mit hohem Innenwiderstand etwas kleiner auszulegen. Dies wird besonders dann
getan, wenn für die fallende SchweiÇspannung-Schweißstrom-Kennlinie alle vier Teilsekundärwicklungn
SW1, SW2, SW3 und SW4 in Reihe geschaltet werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 können zwei gleich gewickelte
Spulenkörper verwendet werden, die um 1800 verdreht auf die Schenkel 11 und 12 aufgebracht
werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die gleichen Spulenkörper in
gleicher Richtung auf den Schenkeln 11 und 12 angeordnet. Die Teiprimärwicklungen
PW1 und PW2 und die Teilsekundärwicklungen SW1 und SW2 mit niedrigem Innenwiderstand
sind daher in den Kammern 14 und 16 untergebracht. Die Teilsekundärwicklungen SW3
und SW4 sind in den Kammern 15 und 17 untergebracht.
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Bei beiden Wicklungsaufbauten sind die in Reihe geschalteten Teilsekundärwicklungen
SW1 und SW2 fest mit den Teilprimärwicklungen PWl und PW2 gekoppelt, während die
Kopplung zwischen den Teilprimärwicklungen PW1 und PW2 zu den Teilsekundärwicklungen
SW3 und SW4 lose ist. Beide Schweißstromtransformatoren nach Fig. 1 und 2 eignen
sich daher zur Abgabe einer konstanten Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie an
den in Reihe geschalteten Teilsekundärwicklungen SW1 und SW2 und einer fallenden
Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie an den in Reihe geschalteten Teilsekundärwicklungen
SW3 und SW4.
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Der Stromlaufplan nach Fig. 3 läßt erkennen, daß die beiden Teilprimärwicklungen
unter Berücksichtigung des Magnetflusses in den beiden Schenkeln des Kernes auch
parallelgeschaltet werden können. Außerdem kann zumindest eine der Teilsekundärwicklungen,
z.B. SW2, mit niedrigem Innenwiderstand mit Anzapfungen versehen sein, um die Leerlauf-Schweißspannung
anpassen zu können. Dasselbe gilt auch für die Teilsekundärwicklungen mit hohem
Innenwiderstand, wobei die Teilsekundärw
Icklung SW4 mit Anzapfungen
versehen ist. In der gezeichneten Stellung kann an den Klemmen 3 und 4 die Schweißspannung
abgegriffen werden, die von den in Reihe geschalteten Teilsekundärwicklungen Swl
und SW2 geliefert wird und die sich bei Belastung nach der konstanten Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
verhält. Die Teilsekundärwicklungen SW3 und SW4 sind ebenfalls in Reihe geschaltet
und werden über einen Betriebsschalter mit den Teilsekundärwicklungen SW1 und SW2
in Reihe geschaltet, so daß an den Klemmen 3 und 4 eine Schweißspannung abgegeben
wird, die sich nach der gewünschten fallenden Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie
verhält. Dabei wird ein Teil der konstanten Schweißspannung der Teilsekundärwicklungen
SWl und SW2 der von den Teilsekundärwicklungen SW3 und SW4 gelieferten Schweißspannung
überlagert, um die gewUnschte Kennlinie zu erreichen. Der Kontakt BS1 des Betriebsschalters
schaltet die Teilsekundärwicklung SW3 an eine Anzapfung der Teilsekundärwicklung
SW2 und der Kontakt BS2 schaltet die Klemme 4 vom Ende der Teilsekundärwicklung
SW2 auf das Ende bzw.
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eine Anzapfung der Teilsekundärwicklung SW4. Diese Anzapfungen an
der Teilsekundärwicklung SW4 erlauben eine weitere Anpassung der Schweißspannung
bei fallender Schweißspannung-Schweißstrom-Kennlinie.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt, daß auch die Teilprimärwicklungen
PW1 und PW2 bei entsprechender Auslegung in Reihe geschaltet werden können. Aus
Anpassungsgründen an die Speisewechselspannung, die an die Klemmen 1 und 2 angeschaltet
wird, kann zumindest eine Teilprimärwicklung, z.B. PW2, mit Anzapfungen versehen
sein.
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