DE3236605C1 - Schweißgerät mit einem Drehstromtransformator - Google Patents

Description

• Mit dem Betriebsartenschalter kann wahlweise der Einphasen-Wechselstrombetrieb oder der Drehstrombetrieb eingestellt werden. Die Kontakte des Betriebsartenschalters nehmen die erforderlichen Umschaltungen der Primärwicklungen des Drehstromtransformators vor. Die Einbeziehung#nur der ersten Teilwicklung einer Primärwicklung beim Einphasen-Wechselstrombetrieb bringt zusammen mit der Kompensationsschaltung der beiden in Reihe geschalteten Voll- bzw.
• Teilwicklungen der beiden anderen Primärwicklungen einen Anstieg der Leistungsabgabe, so daß gegenüber dem Drehstrombetrieb wohl ein Leistungsabfall auftritt, der aber wesentlich geringer ist als bei einem normalen Einphasen-Wechselstrombetrieb der in Sternschaltung betriebenen Primärwicklungen des Drehstromtransformators. Die Abstufung der Teilwicklung in der Reihenschaltung richtet sich nach der Reduzierung der direkt gespeisten Teilwicklang der Primärwicklung.
• Beträgt die erste Teilwicklung nur 85% der Primärwicklung, dann ist die zweite Teilwicklung in der Reihenschaltung auf 15% der Primärwicklung beschränkt. Bei einer Abstufung der ersten Teilwicklung auf 95% reduziert sich die zweite Teilwicklung in der Reihenschaltung demzufolge auf 5%. Der Grad der Abstufung der direkt gespeisten Teilwicklung geht dabei in den Leistungsabfall ein und ist bei Schweißgeräten großer Leistung größer als bei Schweißgeräten kleiner Leistung.
• Damit die Uinschaitung der Betriebsart auch bei anliegender Spannung vorgenommen werden kann, sieht eine Ausgestaltung vor, daß der Betriebsartenschalter eine mittlere Ausschaltstellung aufweist, in der alle Phasen von den Primärwicklungen abgeschaltet sind.
• Um das Schweißgerät unabhängig von der Betriebsart ein- und ausschalten und in der Ausgangsstellung einstellen zu können, sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß in die Phasenzuleitungen zu den Anfängen der Primärwicklungen ein Ein-Aus-Schalter und ein Stufenschalter eingeschaltet sind, wobei der Stufenschalter mit seinen Kontakten verschiedene Anzapfungen der Primärwicklungen anschaltet Der Aufbau und die Einschaltung des Betriebsartenschalters für die geforderte Betnebsarten-Umscbaltung der Primärwicklungen des Drehstromtransformators ist nach einer Ausgestaltung so, daß eine erste Kontaktgruppe des Betriebsartenschalters in seiner Einphasen-Wechselstrombetriebs-Stellung den Nulleiter mit einer ersten Phasenzuleitung und in seiner Drehstrombetriebs-Stellung die zugeordnete Phase mit dieser Phasenzuleitung verbindet, daß eine zweite Kontaktgruppe in der Einphasen-Wechselstrombetriebs-Stellung und in der Drehstrombetriebs-Stellung eine zweite Phase über die zugeordnete Phasenzuleitung mit dem Anfang der Primärwicklung mit voller Windungszahl verbindet, daß eine dritte Kontaktgruppe nur in der Drehstrombetriebs-Stellung eine dritte Phase mit der zugeordneten Phasenzuleitung verbindet, daß eine vierte Kontaktgruppe in der Einphasen-Wechselstfombetriebs-Stellung die erste Phasenzuleitung mit dem Anfang der zweiten Teilwicklung und das Ende dieser Teilwicklung über eine fünfte Kontaktgruppe mit dem Ende der Primärwicklung mit voller Windungszahl verbindet, daß eine sechste Kontaktgruppe in der Einphasen-Wechselstrombetriebs-Stellung die zweite Phasenzuleitung mit dem Ende der ersten Teilwicklung verbindet und daß in der Drehstrombetriebs-Stellung die vierte, fünfte und sechste Kontaktgruppe die Enden aller Primärwicklungen zusammenschalten. Die Eiristellung verschiedener Aüsgangsleistungen bleibt nach einer Weiterbildung dadurch auch im Einphasen-Wechselstrombetrieb erhalten, ~daß die erste Teilwicklung am Anfang der Primärwicklung angeordnet ist und die Anzapfungen für den Stüfenschalter umfaßt und daß die zweite Teilwicklung am Ende der Primärwicklung angeordnet ist.
• Um den Anschluß des Schweißgerätes- am einem Drehstrom- und einem-Wechselstrornnetz-zu erleichtern, sieht eine Ausgestaltung vor, daß das Schweißgerät eine Drehstrom- und eine Weehs.elstrom-Steckdose aufweist. Mit entsprechend ausgebildeten Verlängerungskabeln kann das Schweißgerät wahlweise an dem Drehstrom- oder dem Wechselstromnetz angeschlossen werden. Derselbe Zweck wird auch dadurch erreicht, daß das Schweißgerät ein Dréhstrom- und ein Wechselstrom-Anschlußkabel aufweist.
• Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 den Stromlaufplan der -Strömversorgung für das Schweißgerät in dem Drehstrotnbetrieb, Fig.2 den Stromlaufplan der Stromversorgung- für das Schweißgerät in dem Einphasen-Wechselst,rombetrieb und F i g. 3 die Schweißstrom-'Schweißspannungs,kennli nien für das Schweißgerät in dem Drehstronibetrieb und dem Einphasen-Wechselstrombçtriebf Der Stromlaufplan nach F i g. 1 zeigt den Betriebsartenschalter BS in der 380 V-Stellung. Die Kontaktgruppen b 1 bis b 7 nehmen die' eingezeichneten Stellungen ein. Die Sammelschienen PE, N, R, 5 und, T geben die Schutzerde, den Nulleiter und die drei Phasen eines Drehstromnetzes an. Der Drehstromtransformator TR hat die drei Primärwicklungen 1, Ei und III, sowie die drei Sekundärwicklungen, die stets im' Stern geschaltet sind und über eine nicht dargestellte Gleiehrickterschaltung GR die Schweißspannung liefern.
• Die Primärwicklungen 1, in und-111 sind von oben nach unten gewickelt, so daß der Anfang oben und das Ende der-Wicklung unten liegt. Der Schalter c 1 diéntzur Ein-und Ausschaltung und liegt mit seinen drei Kontakten in den Phasenzuleitüngen r, s und t, die über die Kontakte i 1, i2 und i3 eines Stufenschalters IS zu den Anfängen der drei Primärwicklungen 1, 11 und III führen. Der Stufenschalter IS dient zur Einstellung der Schweißleistung, da er verschiedene Anzapfungen der Primärwicklungen 1,11 und IIP anschaltet. Die erste Kontaktgruppe b 1 des Betriebsartenschalters BS schaltet die Phase S über die Phasenzuleitung s auf den Anfang der Primärwicklung ll: Die zweite Kontaktgruppe b2 des Betriebsartenschalters BS schaltet die Phase R über die Phasenzuleitung r auf den Anfang der Primärwicklung I und die dritte Kontaktgruppe b3 schaltet die Phase T über die Phasenzuleitung t auf den Anfang der Primärwicklung III. Die vierte Kontaktgruppe b 4 schaltet das Ende der Primärwicklung III, die fünfte Kontaktgruppe b 5 das Ende der Primärwicklung I und die sechste Kontaktgruppe b6 das Ende der Primärwicklung II auf die gemeinsame Sammeischiene p so daß die Primärwicklungen 1, II und III im Dreieck geschaltet und von dem Drehstromnetz mit den Phasen R, 5 und T gespeist werden können. Dabei können die Anfänge der Primärwicklüngen L II und III ~über den Stufenschalter IS variiert werden. Eirte Verkleinerung der Wicklung wirkt sich dabei in einer erhöhten abgegebenen Leistung aus. Dies ist durch die in F i g. 3 eingezeichneten ausgezogenen Kennlinien gezeigt. Der Parameter 151 gibt die Mindestleistung an, wenn die vollen Primärwicklungen 1,11 und III angesçhaltet sind, während der Parameter ISn die Maximalleistung angibt, wenn die kleinsten #eilwicklungeri iiber die Anzapfungen angeschaltet sind. Die eingezeichnete Gerade gibt die Lichtbogenkennlinie an und läßt erkennen, daß bei einem Ausführungsbeispiel der Einstellbereich von 50 A bis 15 V Schweißspannung bis auf 160 A bei 20 V Schweißspannung eingestellt werden konnte.
• F i g. 2 zeigt nun den Stromlaufplan der Stromversorgung im Einphasen-Wechselstrombetrieb. Dabei schaltet die erste Kontaktgruppe b 1 des Betriebsartenschalters BS den Nulleiter N an und die Phase S von der.
• Phasenzuleitung s ab. Die zweite Kontaktgruppe b 2 schaltet gleichzeitig die Phasenzuleitung r auf die Phase R. Die vierte Kontaktgruppe b 4 des Betriebsartenschalters BS schaltet den Anfang der Teilwicklung Ilib der Primärwicklung III auf die Phasenzuleitung s und das Ende der Teilwicklung Illb über die fünfte Kontaktgruppe b5 auf das Ende der Primärwicklung 1. Die sechste Kontaktgruppe b 6 des Betriebsartenschalters BS schaltet das Ende der Teilwicklung lla der Primärwicklung II auf die Phasenzuleitung r. Die vierte, fünfte und sechste Kontaktgruppe b 4, b 5 und b 6 hebt gleichzeitig die Zusammenschaltung der Enden aller Primärwicklungen 1,11 und III über die Sammelschiene p auf.
• Bei dieser Umschaltung liegt die Teilwicklung lla der Primärwicklung II direkt an der Einphasen-Wechselstrom-Versorgungsspannung, wobei das Ende mit der Phase R und der Anfang mit dem Nulleiter Nverbunden sind. Die Primärwicklung list mit der Teilwicklung Illb der Primärwicklung III gegensinnig in Reihe geschaltet, da das Ende der Primärwicklung I über die Kontaktgruppen b 5 und b 4 mit dem Ende der Teilwicklung Illb der Primärwicklung III verbunden ist. Diese Reihenschaltung liegt parallel zu der Teilwicklung lla der Primärwicklung und damit auch an der Einphasen.
• Wechselstrom-Versorgungsspannung. Da der Anfang der Primärwicklung I über die Kontaktgruppe b 2 an der Phase R und der Anfang der Teilwicklung Ilib über die Kontaktgruppen b 4 und b 1 am Nulleiter N angeschaltet sind, ist der Wicklungssinn der Teilwicklung lla und der Primärwicklung I in der Parallelschaltung gegensinnig, aber gleichsinnig mit der Teilwicklung Illb.
• Die Aufteilung der Primärwicklung 11 ist nun so, daß die Teilwicklung lla etwa 85% bis 95% und die Teilwicklung llb demzufolge 15% bis 5% umfaßt. Da die Primärwicklungen 1,11 und III gleiche Windungszahlen aufweisen, gelten diese Prozentwerte auch auf diese Windungszahl bezogen. Die Primärwicklung III ist so auf die Teilwicklungen Illa und Illb aufgeteilt, daß die Teilwicklung Illa wieder 85% bis 95% und die Teilwicklung Illb 15% bis 5% umfaßt. Die im Einphasen-Wechselstrombetrieb in Reihe geschaltete Teilwicklung Illb und die Primärwicklung I sind gegensinnig geschaltet und ergeben in ihrer Differenz die Windungszahl der Teilwicklung lla. Dabei ist die Teilwicklung lla um so kleiner, je größer die abgegebene Leistung, d. h. je kleiner der Leistungsverlust, sein soll.
• Wie die in F i g. 3 eingezeichneten, gestrichelten Kennlinien zeigen, ließ sich beim Ausführungsbeispiel ein Arbeitsbereich von ca. 40 A bei 15 V Schweißspannung bis etwa 140 A bei ca. 20V erreichen. Der Leistungsabfall im Einphasen-Wechselstrombetrieb ist gegenüber dem Drehstrombetrieb mit dieser Umschaltung des Drehstromtransformators daher sehr klein.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Schweißgerät mit einem flrehstromtransformator, dessen Primärwicklungen im Drehstrombetrieb im Stern geschaltet sind und dessen Sekundärwicklung in Sternschaltung über eine Gleichrichterschaltung die Schweißspannung liefern, da du roh gekennzeichnet, daß mittels eines Betriebsartenschalters (BS) im Einphasen-Wechselstrombetrieb zwei Phasen (S, T) abgeschaltet sind und die verbleibende Phase (R) und der Nulleiter (N) auf eine Teilwicklung (liga) einer der drei Primärwicklungen (II) geschaltet sind, wobei diese erste Teilwicklung (lla) etwa 85% bis 95% der Windungszahl dieser Primärwicklung (II) umfaßt, daß die beiden anderen Primärwicklungen (I, III) gegensinnig in Reihe geschaltet sind, wobei die eine Primärwicklung (I) mit voller Windungszahl und die andere Primärwicklung (III) mit einer zweiten Teilwicklung (Illb), die nur etwa 15% bis 5% ihrer Windungszahl umfaßt, eingeschaltet sind und daß diese Reihenschaltung der Teilwicklung (lla) der einen der drei Primärwicklungen (I1) so parallelgeschaltet ist, daß die Primärwicklung (I) mit voller Windungszahl zu dieser Teilwicklung (lla) gegensinnig gerichtet ist.
2. 2. Schweißgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsartenschalter (BS) eine mittlere Ausschaltstellung (o) aufweist, in der alle Phasen (R, S, T) von-den Primärwicklungen (1, II, III) abgeschaltet sind.
3. 3. Schweißgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Phasenzuleitungen (r, s, t) zu den Anfängen der Primärwicklungen (1. If, III) ein Ein-Aus-Schalter (cl) und ein Stufenschalter (IS) eingeschaltet sind, wobei der Stufenschalter (IS) mit seinen Kontakten (i 1, i2, i3) verschiedene Anzapfungen der Primärwicklungen (1,11,111) anschaltet
4. 4. Schweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Kontaktgruppe (b 1) des Betriebsartenschalters (BS) in seiner Einphasen-Wechselstrombetriebs-Steilung den Nulleiter (N) mit einer ersten Phasenzuleitung (s) und in seiner Drehstrombetriebs-Stellung die zugeordnete Phase (S) mit dieser Phasenzuleitung (s)verbindet, daß eine zweite Kontaktgruppe (b2) in der Einphasen-Wechselstrombetriebs-Stellung und in der Drehstrombetriebs-Stellung eine zweite Phase (R) über die zugeordnete Phasenzuleitung (r) mit dem Anfang der Primärwicklung mit voller Windungszahl verbindet, daß eine dritte Kontaktgruppe (b 3) nur in der Drehstrombetriebs-Stellung eine dritte Phase (T) mit der zugeordneten Phasenzuleitung (t) verbindet, daß eine vierte Kontaktgruppe (b 4) in der Einphasen-Wechselstrombetriebs-Stellung die erste Phasenzuleitung (s) mit dem Anfang der zweiten Teilwicklung (Illb) und das Ende dieser Teilwicklung (Illb) über eine fünfte Kontaktgruppe (b 5) mit dem Ende der Primärwicklung (I) mit voller Windungszahl verbindet, daß eine sechste Kontaktgruppe (b 6) in der Einphasen-Wechselstrombetriebs-Stellung die zweite Phasenzuleitung (r) mit dem Ende der ersten Teilwicklung (lla) verbindet und daß in der Drehstrombetriebs-Stellung die vierte, fünfte und sechste Kontaktgruppe (b 4, b 5, b 6) die Enden aller Primärwicklungen (1, 11,111) zusammenschalten.
5. 5. Schweißgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilwicklung (A) am Anfang der Primärwicklung (II) angeordnet ist und die Anzapfungen für den Stufenschalter (IS) umfaßt und daß die zweite Teilwicklung (Illb) am Ende der Primärwicklung (III) angeordnet ist.
6. 6. Schweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Drehstrom-und eine Wechselstrom-Steckdose aufweist.
7. 7. Schweißgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Drehstrom- und ein Wechselstrom-Anschlußkabel aufweist.

   Die Erfindung betrifft ein Schweißgerät mit einem Drehstromtransformator, dessen Primärwicklungen im Drehstrombetrieb im Dreieck geschaltet sind und dessen Sekundärwicklungen in Sternschaltung über eine Gleichrichterschaltung die Schweißspannung liefern.

   Derartige Schweißgeräte weisen schon mit einem kleinen Drehstromtransformator eine für viele Zwecke ausreichende Schweißleistung auf. Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie stets an einem Drehstromnetz betrieben werden müssen. Diese Stromversorgung steht aber nicht immer zur Verfügung. Man hat daher schon versucht, ein Schweißgerät dieser Art im Einphasen-Wechselstrombetrieb zu speisen,-wobei die Wechsel.

   spannung an zwei Punkten der Dreieckschaltung der Primärwicklungen angeschaltet wird. Dieser Einphasen-Wechselstrombetrieb eines Schweißgerätes mit einem Drehstromtransformator bringt aber einen starken Leistungsabfall am Ausgang der von den Sekundärwicklungen gespeisten Gleichrichterschaltung Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Schweißgerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das wahlweise im Drehstrombetrieb oder Einphasen-Wechselstrombetrieb betrieben werden kann, dabei aber im Einphasen-Wechselstrombetrieb nur einen geringen Leistungsabfall in Kauf nehmen muß, der die Einsatzmöglichkeiten des Schweißgerätes praktisch nicht beschränkt.

   Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß mittels eines Betriebsartenschalters im Einphasen-Wechselstrombetrieb zwei Phasen abgeschaltet sind und die verbleibende Phase und der Nulleiter auf eine Teilwicklung einer der drei Primärwicklungen geschaltet sind, wobei die erste Teilwicklung etwa 85% bis 95% der Windungszahl dieser Primärwicklung umfaßt, daß die beiden anderen Primärwicklungen gegensinnig in Reihe geschaltet sind, wobei die eine Primärwicklung mit voller Windungszahl und die andere Primärwicklung mit einer zweiten Teilwicklung, die nur etwa 15% bis 5% ihrer Windungszahl umfaßt, eingeschaltet sind und daß diese Reihenschaltung der Teilwicklung der einen-der drei Primärwicklungen so parallelgeschaltet ist, daß die Primärwicklung mit voller Windungszahl zu dieser Teilwicklung gegensinnig gerichtet ist.