DE4305243A1 - Stromquelle zum Schweißen und Schneiden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromquelle für Lichtbogen-, Schweiß- und Schneideverfahren, umfassend einen Netzan­ schluß für ein Wechselstromnetz, einen Netzgleichrichter zur Erzeugung einer DC-Zwischenkreisspannung, einen die Zwischenkreisspannung mit Hochfrequenz schaltendem Primär­ schalter zur Erzeugung einer hochfrequenten Pulsfolge, einen primärseitig von der hochfrequenten Pulsfolge ge­ speisten Hochfrequenzübertrager, eine sekundärseitig vom Hochfrequenzübertrager gespeiste Sekundärgleichrichter­ schaltung sowie eine Steuerspannungsversorgung für die Ansteuerung des Primärschalters.

Derartige Stromquellen sind bekannt und werden als soge­ nannte Inverter-Stromquellen bezeichnet.

Der Nachteil derartiger inverter Stromquellen besteht darin, daß diese sehr empfindlich auf Netzspannungs­ schwankungen reagieren, insbesondere wenn die üblichen Toleranzgrenzen für Netzspannungen überschritten werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Spannung des zur Verfügung stehenden Wechselstromnetzes, beispielsweise auf Baustellen, absinkt. Dies hat eine unzureichende Versor­ gung der Steuerstromkreises für den Primärschalter, die für die Betriebssicherheit des Leistungsteils unabdingbar ist, und somit ein plötzliches Aussetzen des Lichtbogens zur Folge.

Eine derartige Empfindlichkeit auf Spannungsschwankungen wird bei den bislang bekannten Inverterstromquellen als sehr störend empfunden, insbesondere da es für den Schweißer nicht erkennbar ist, daß die Netzspannung schwankt und der Schweißstrom im Begriff ist, zurückzu­ gehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stromquelle der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß diese gegen Spannungsschwankungen im Wechselstromnetz möglichst unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Stromquelle der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerspannungsversorgung eine Konstantgleichspannungs­ quelle umfaßt, welche eine außerhalb eines vorgegebenen Schwankungsbereichs der Zwischenkreisspannung liegende Gleichspannung erzeugt, daß ein die konstante Gleich­ spannung in Wechselspannung umsetzender Wechselrichter vorgesehen ist, daß die Wechselspannung an einer Primär­ seite eines weiteren Übertragers anliegt und daß eine Spannung auf einer Sekundärseite des weiteren Übertragers zur Erzeugung einer Steuerspannung des Primärschalters dient.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß durch die Lage der konstanten Gleichspannung außerhalb des vorgegebenen Schwankungsbereichs der Zwischenkreisspannung stets sichergestellt ist, daß Netz­ schwankungen, die zu Schwankungen der Zwischenkreis­ spannung innerhalb des vorgegebenen Schwankungsbereichs führen, niemals ein unerwünschtes Absinken der Steuerspannung des Primärschalters zur Folge haben, so daß dieser stets zuverlässig funktioniert und somit auch das bekannte plötzliche Aussetzen des Licht­ bogens bei Spannungsschwankungen in dem vorgegebenen Schwankungsbereichs der Zwischenkreisspannung nicht mehr auftritt.

Darüber hinaus ist ein Vorteil in dem Vorsehen eines Wechselrichters und eines weiteren Übertragers darin zu sehen, daß mit diesem Übertrager eine Potentialtrennung bei der Erzeugung der Steuerspannung des Primärschalters möglich ist.

Der vorgegebene Schwankungsbereich kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Konstantgleichspannungsquelle eine außer­ halb des Bereichs möglicher Zwischenkreisspannungen bei von den Stromversorgern vorgegebenen zulässigen Netzspan­ nungsschwankungen liegende Konstantspannung erzeugt. Damit ist gewährleistet, daß innerhalb der Netzspannungsschwan­ kungen, die von den Stromversorgern vorgegeben und für zu­ lässig erachtet werden, keine Probleme mit der Ansteuerung des Primärschalters auftreten.

Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Konstantgleich­ spannungsquelle eine außerhalb des Bereichs möglicher Zwischenkreisspannungen bei zulässigen Netzspannungs­ schwankungen sowohl bei Dreiphasen- als auch bei Ein­ phasennetzanschluß liegende Konstantspannung erzeugt. Dies hat den besonderen Vorteil, daß somit die Ansteuerung des Primärschalters sowohl bei einem Dreiphasen- als auch bei einem Einphasennetzanschluß der Stromquelle gewährleistet ist, so daß keine besonderen Ausführungen der Steuerspannungsversorgung für Stromquellen mit Dreiphasen- und Einphasennetzanschluß erforderlich sind, sondern die erfindungsgemäßen Steuer­ stromversorgungen völlig unabhängig von der Art des Netz­ anschlusses stets zuverlässig arbeiten und innerhalb der zulässigen Netzspannungsschwankungen keine Ausfälle auf­ treten.

Vorteilhafterweise ist hierbei vorgesehen, daß die Kon­ stantgleichspannungsquelle eine außerhalb eines Bereichs von ungefähr 200 bis 600 V liegende Konstantspannung er­ zeugt.

Um eine zusätzliche Sicherheitsmarge einzuhalten, ist vor­ gesehen, daß die Konstantspannung außerhalb eines Bereichs von 150 bis 650 V liegt, so daß die Steuerspannungsver­ sorgung unabhängig von Überspannungen oder kurzzeitig auf­ tretenden Unterspannungen ist.

Die Konstantspannung kann somit über 650V oder unter 150V liegen, wobei vorzugsweise zur Erzeugung einer Konstant­ spannung von über 650V ein Hochsetzsteller als Konstant­ gleichspannungsquelle zum Einsatz kommt.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Konstant­ gleichspannungsquelle eine Konstantspannung kleiner 140V erzeugt.

Um insbesondere beim Baustellenbetrieb, in welchem par­ tiell noch weit stärkere Schwankungen des Wechselstrom­ netzes auftreten können, zusätzliche Sicherheit gegen Ausfall zu haben, ist es vorteilhaft, wenn die Konstant­ gleichspannungsquelle eine Konstantspannung kleiner 100 V erzeugt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Konstantgleichspannungsquelle eine Konstantspannung im Bereich von ungefähr 40 V erzeugt.

Die Spannung von 40 V ist daher besonders vorteilhaft, da diese Spannung, weil sie kleiner als 42V ist, noch im Bereich von Schutzkleinspannungen liegt und somit Probleme mit aufwendigen Isoliermaßnahmen entfallen.

Als Konstantgleichspannungsquelle zur Erzeugung von kon­ stanten Gleichspannungen unterhalb des vorgegebenen Schwankungsbereichs der Zwischenkreisspannung ist vorzugs­ weise ein Tiefsetzsteller vorgesehen, da mit einem Tief­ setzsteller in einfacher Weise und mit geringen Verlust­ leistungen eine konstante Gleichspannung erzeugbar ist.

Hinsichtlich des Aufbaus des Übertragers ist es besonders vorteilhaft, wenn mit diesem eine Hochspannungspotential­ trennung zwischen Primär- und Sekundärseite erfolgt, so daß beim Aufbau der erfindungsgemäßen Stromquelle die sekundärseitig anliegende Spannung potentialfrei von der primärseitigen Spannung vorliegt.

Dies ermöglicht beispielsweise im einfachsten Fall direkt aus dieser sekundärseitigen Spannung die Steuerspannung für einen Schalttransistors des Primärschalters ohne weitere Potentialtrennung zu erzeugen, da dieser Schalt­ transistor eine potentialfreie Steuerspannung benötigt.

Das erfindungsgemäße Konzept läßt sich besonders vorteil­ haft dahingehend ausnützen, daß der Übertrager mit einer ersten Sekundärwicklung ein potentialfreies Niederspan­ nungsnetz mit konstanter Spannung speist, aus welchem die Ansteuerspannung erzeugt wird.

Dies ist beispielsweise durch Vorsehen einer weiteren Potentialtrennung mittels eines Übertragers und nachfol­ gender Gleichrichtung zur Erzeugung der Ansteuerspannung möglich.

Ferner läßt sich das erfindungsgemäße Konzept durch Vor­ sehen des weiteren Übertragers dahingehend weiterführen, daß der weitere Übertrager mehrere Sekundärwicklungen aufweist.

So ist beispielsweise vorgesehen, daß der Übertrager eine weitere Sekundärwicklung für eine Logikversorgung auf­ weist. Damit kann die primärseitig konstante Wechselspan­ nung des Übertragers gleichzeitig zur Versorgung der Logik mit ebenfalls einer Gleichspannung vorteilhaft eingesetzt werden.

Darüberhinaus ist es auch vorteilhaft, die Lüfter mit konstanten Spannungen zu versorgen. Aus diesem Grund ist vorgesehen, daß der Übertrager eine weitere Sekundär­ wicklung für eine Lüfterversorgung aufweist.

Bezüglich der für den weiteren Übertrager benötigten Wechselspannung wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So ist es besonders vorteilhaft, wenn der Wech­ selrichter ebenfalls eine hochfrequente Pulsfolge erzeugt und daher der weitere Übertrager ebenfalls ein Hochfre­ quenzübertrager ist.

Vorteilhafterweise wird die Frequenz der hochfrequenten Pulsfolge so gewählt, daß keine Schwebungen mit der Frequenz der vom Primärschalter erzeugten hochfrequenten Pulsfolge auftreten.

Hinsichtlich der Versorgung der Konstantgleichspannungs­ quelle mit einer eingangsseitigen Gleichspannung wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So wäre es bei­ spielsweise möglich, für die Konstantgleichspannungsquelle einen eigenen Gleichrichter vorzusehen. Besonders vorteil­ haft ist es jedoch, wenn die Konstantgleichspannungsquelle vom Netzgleichrichter mit der Zwischenkreisspannung ge­ speist ist.

Bei den bislang bekannten Ausführungsformen der Strom­ quellen wurde für jede Leistungsstufe der Schweißstrom­ geräte ein eigenes Konzept entwickelt, wobei jede Lei­ stungsstufe mit einem Primärschalter einem Hochfrequenz­ übertrager und einer Sekundärgleichrichterschaltung ar­ beitet.

Ein alternativ oder ergänzend zu den vorstehenden Lösungs­ möglichkeiten bestehendes weiteres erfindungsgemäßes Kon­ zept sieht dabei vor, daß die Stromquelle mehrere iden­ tische Invertermodule aufweist.

Vorzugsweise weist dabei jedes Invertermodul einen Primär­ schalter und einen Sekundärgleichrichterschalter auf, welche miteinander identisch sind, wobei die Sekundär­ gleichrichterschaltungen ausgangsseitig parallel ge­ schaltet sind, um höhere Schweißstromstärken zu erreichen. Somit lassen sich durch modulare Bauweise der erfindungsgemäßen Stromquelle lediglich durch Einbau mehrerer identischer Module in einfacher und hinsichtlich der Fertigungskosten günstiger Weise Stromquellen mit unterschiedlichen Leistungen herstellen.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die erfindungs­ gemäße Steuerspannungsversorgung die Primärschalter aller Invertermodule versorgt.

Vorzugsweise erfolgt dies durch das sekundärseitig des weiteren Übertragers vorgesehene potentialfreie Nieder­ spannungsnetz, aus welchem die Steuerspannungen aller Primärschalter erzeugt werden.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß das potentialfreie Niederspannungsnetz einen für jedes Invertermodul vorge­ sehenen Primärschalteransteuerspannungsgenerator speist, welcher vorzugsweise seinerseits zur Potentialtrennung noch einen Übertrager aufweist.

Diesem Übertrager ist insbesondere dann ein Gleichrichter nachgeschaltet.

Hinsichtlich der Versorgung der Invertermodule mit einer Gleichspannung wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn alle Inverter­ module von einem Netzgleichrichter gespeist und somit mit derselben Zwischenkreisspannung versorgt sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Stromquelle;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Steuerspannungsversorgung;

Fig. 3 eine ausschnittsweise schematische Darstellung von Primärschalteransteuerspannungsgeneratoren;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Stromquelle mit Invertermodulen und

Fig. 5 eine ausschnittsweise Darstellung der Speisung von für jedes Invertermodul vorgesehenen Primärschalteransteuerspannungsgeneratoren durch ein potentialfreies Niederspannungsnetz.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strom­ quelle, in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnet, umfaßt einen Netzanschluß 12 für ein übliches Wechselstromnetz, wobei dieser Netzanschluß 12 sowohl an einphasiges als auch ein dreiphasiges Wechselstromnetz anschließbar ist. Eine am Netzanschluß 12 anliegende Wechselspannung UW wird in einem Netzgleichrichter 14 gleichgerichtet und zwar zu einer sogenannten Zwischenkreisspannung UZ, welche eine Gleichspannung ist, die eine gewisse Restwelligkeit noch aufweist, wobei diese Restwelligkeit beispielsweise durch einen Kondensator glättbar ist.

Diese Zwischenkreisspannung UZ wird durch einen Primär­ schalter 16 geschaltet, wobei dieser Primärschalter 16 eine hochfrequente Pulsfolge PP von Rechteckimpulsen um­ faßt und die Frequenzen dieser Pulsfolge zwischen 20 kHz und 100 kHz liegen.

Im Primärschalter 16 finden übliche Schalttransistoren, beispielsweise MOS-FET-Transistoren Verwendung, wobei vor­ zugsweise ein oberer Schalttransistor mit unterer Frei­ laufdiode und ein unterer Schalttransistor mit oberer Freilaufdiode zum Einsatz kommen. Die Schalttransistoren sind über eine Steuerspannungsversorgung 18 ansteuerbar, wobei mittels dieser Steuerspannungsversorgung 18 entweder eine ungeregelte oder eine geregelte, beispielsweise schweißstromgeregelte Ansteuerung des Primärschalters 16 möglich ist.

Mit dieser Pulsfolge PP wird ein Hochfrequenzübertrager 20 primärseitig gespeist. Sekundärseitig des Hochfrequenz­ übertragers 20 ergibt sich dabei ebenfalls eine hoch­ frequente Pulsfolge PS, welche in einer Sekundärgleich­ richterschaltung 22 zu einer Gleichspannungspulsfolge PG gleichgerichtet und beispielsweise mit einer Drossel 24 geglättet wird, so daß schließlich am Ausgang der Drossel 24 eine Schweißspannung US der Stromquelle mit dem ge­ wünschten Schweißstrom zur Verfügung steht. Diese Schweiß­ spannung US mit dem Schweißstrom kann entweder direkt zur Gleichstromschweißung verwendet werden oder es besteht die Möglichkeit, mittels eines Schweißstromformgenerators 26 geeignete Schweißstromformen zu erzeugen.

Die in Fig. 1 dargestellten Komponenten einer erfindungs­ gemäßen Stromquelle sind auch die Komponenten, die bei einer sogenannten üblichen Inverterstromquelle Verwendung finden.

Die erfindungsgemäße Steuerspannungsversorgung 18 ist in Fig. 2 dargestellt.

Diese umfaßt einen Tiefsetzsteller 30, an welchem ein­ gangsseitig die Zwischenkreisspannung UZ anliegt. Dieser Tiefsetzsteller 30 erzeugt mittels eines Tiefsetzsteller­ schalters 31 eine Spannung UT, und mittels einer nachfol­ genden Glättungsstufe 32 die tiefgesetzte konstante Span­ nung UTG. Die Spannung UTG wird von einer Primärschalter­ steuerung 34 abgegriffen und zur geregelten Ansteuerung des Tiefsetzstellers 30, beispielsweise über Pulsweiten­ modulation zur Ansteuerung eines im Tiefsetzsteller 30 vorgesehenen Schalttransistors 36 herangezogen.

Die Spannung UTG ist aufgrund der geregelten Ansteuerung des Tiefsetzstellers 30 eine konstante Gleichspannung, mit welcher ein Wechselrichter 38 gespeist wird, der seiner­ seits aus der konstanten Gleichspannung eine hochfrequente Pulsfolge PNP erzeugt, wobei die Frequenz dieser Pulsfolge ebenfalls im Bereich von ungefähr 20 bis 110 kHz liegt. Mit dieser hochfrequenten Pulsfolge PNP wird eine Primär­ wicklung 42 eines als Ganzes mit 40 bezeichneten Über­ tragers gespeist.

Dieser Übertrager 40 weist eine erste Sekundärwicklung 44, eine zweite Sekundärwicklung 46 sowie eine dritte und vierte Sekundärwicklung 48 bzw. 50 auf. Dabei ist der Übertrager 40 ebenfalls eine Hochfrequenzübertrager.

Sekundärseitig des Übertragers 40 erzeugt die erste Sekundärwicklung 44 eine konstante Niederspannungs­ pulsfolge PNS, mit welcher ein potentialfreies Niederspan­ nungsnetz 52 gespeist wird. Über dieses potentialfreie Niederspannungsnetz 52 wird ein Primärschalteransteuer­ spannungsgenerator 54 versorgt, welcher die Ansteuerspan­ nungen für den Primärschalter 16 generiert. Diese An­ steuerspannungen UA, die ausgangsseitig des Primärschal­ teransteuerspannungsgenerators 54 anliegen, werden noch durch einen Primärschalteransteuerspannungsmodulator 56 moduliert, so daß zur Ansteuerung des Primärschalters 16, beispielsweise über Pulsweitenmodulation zur Stromregelung der Schweißstromquelle, eine modulierte Ansteuerspannung UAM zur Verfügung steht.

Die Primärschaltersteuerung 34 steuert dabei noch zusätz­ lich den Wechselrichter 36 an, darüberhinaus beispiels­ weise über einen Optokoppler 58 den Primärschalteran­ steuerspannungsmodulator 56.

Bei der erfindungsgemäßen Steuerspannungsversorgung 18 liegt am Tiefsetzsteller 30 eine Zwischenkreisspannung UZ an, welche bei gleichgerichtetem einphasigem Netzanschluß zwischen ungefähr 200 und ungefähr 345 V liegt und bei gleichgerichtetem dreiphasigem Netzanschluß zwischen unge­ fähr 450 und 600 V.

Der Tiefsetzsteller 30 arbeitet nun so, daß die Spannung UTG außerhalb des bei beiden Netzanschlußarten möglichen Variationsbereichs der Zwischenkreisspannung UZ von unge­ fähr 200 V bis ungefähr 600 V liegt.

Vorzugsweise wird die Spannung UTG als Niederspannung ge­ wählt, die ungefähr 40 V beträgt.

Somit beträgt auch die geglättete Spannung UTG ungefähr 40V.

Durch den Wechselrichter 38 entsteht die Pulsfolge PNP, welche eine Rechteckwechselspannung mit ebenfalls ungefähr 40V darstellt. Somit treten sekundärseitig bei der Puls­ folge PNS ebenfalls eine Rechteckwechselspannung mit unge­ fähr 40V auf, die über das potentialfreie Niederspannungs­ netz 52 verteilt.

Hierzu ist der Übertrager 40 als ein zwischen Primärseite und Sekundärseite potentialtrennender Übertrager ausge­ bildet, welcher vorzugsweise eine Potentialtrennung von 4000V gewährleistet.

Durch die die Rechteckwechselspannung mit ungefähr 40V darstellende Pulsfolge PNS erfolgt eine Speisung des Primärschalteransteuerungsgenerators 54, welcher vorzugs­ weise, wie in Fig. 3 dargestellt, zwei Übertrager 60 und 62 aufweist, die primärseitig parallel geschaltet sind, wobei sekundärseitig des Übertragers 60 ein Gleichrichter 64 vorgesehen ist, dessen gleichgerichtete Spannung UOS zusätzlich noch durch einen Kondensator 66 geglättet wird. Die Spannung UOS dient dabei zur Ansteuerung des "oberen Schalters" des Primärschalters 16. in gleicher Weise ist auf der Sekundärseite des zweiten Übertragers 62 ein Gleichrichter 68 angeordnet, welcher die Spannung UUS erzeugt, die ebenfalls durch einen Kon­ densator 70 noch geglättet ist. Aufgrund der Tatsache, daß die durch die Pulsfolge PNS gebildete Rechteckwechsel­ spannung eine Konstantspannung ist, kann im einfachsten Fall ein Längsregler nach jedem der Gleichrichter 64 und 68 entfallen. Um zusätzlich die Spannungen UOS und UUS noch konstant zu halten, ist es aber ebenfalls möglich, jeweils einen Längsregler 72 bzw. 74 vorzusehen, wobei bei diesen Längsreglern dann lediglich ein geringer Leistungs­ abfall eintritt, da lediglich geringe Spannungsschwan­ kungen auszuregeln sind.

Die Spannungen UOS und UUS werden nun durch den Primär­ schalteransteuerspannungsmodulator 56 noch beispielsweise einer Pulsweitenmodulation unterworfen, um über den Primärschalter 16 beispielsweise den Schweißstrom der Stromquelle zu regeln.

Aufgrund der Tatsache, daß mittels des Tiefsetzstellers 30 die Zwischenkreisspannung UZ auf eine Spannung herunter­ gesetzt wird, die außerhalb des möglichen Toleranzbereichs der Zwischenkreisspannungen bei unterschiedlichem Netzan­ schluß liegt, wird der Primärschalter 16 bei sämtlichen innerhalb des Toleranzbereichs liegenden Spannungsschwan­ kungen des Wechselstromnetzes korrekt angesteuert.

Wird die Spannung UTG - wie vorstehend dargelegt bei unge­ fähr 40V festgelegt, so ist je nach Betrieb des Tiefsetz­ stellers 30 ein Absinken der Zwischenkreisspannung UZ auf bis zu 80V ausgleichbar, wenn der Tiefsetzsteller 30 nur über einen Ausgang eines Pulsweitenmodulations-IC′s ange­ steuert wird, ein Absinken auf bis zu 40V möglich, wenn der Tiefsetzsteller 30 durch beide Ausgänge eines Puls­ weitenmodulations-IC′ s angesteuert wird.

Erst bei einem Unterschreiten der Spannungen von 80V bzw. 40V erfolgt ein Zusammenbrechen der Spannungen UOS und UUS auf weniger als die erforderliche Steuerspannung und somit eine Beeinträchtigung der Schaltfunktionen des Primär­ schalters 16.

Da die durch die Pulsfolge PNS vorliegende Rechteck­ wechselspannung eine hochfrequente Rechteckwechselspannung ist, sind auch die Übertrager 60 und 62 Hochfrequenzüber­ trager.

Darüberhinaus läßt sich vorteilhafterweise der Übertrager 40 noch dadurch ausbauen, daß an die zweite Sekundär­ wicklung beispielsweise eine Lüfterstromversorgung 80 an­ geschlossen und von dieser gespeist ist, die beispiels­ weise ein Gleichrichter 82 aufweist, der gleichgerichtete Spannungen für Lüftermotoren liefert.

Darüberhinaus ist jeweils durch die dritte Sekundär­ wicklung 48 und die vierte Sekundärwicklung 50 eine Logik­ stromversorgung 84 bzw. 86 gespeist, von denen jede einen Gleichrichter 88 bzw. 90 und einen Längsregler 92 bzw. 94 aufweist. Beispielsweise liefert die Logikstromversorgung 84 plus 15V und die Logikstromver­ sorgung 86 minus 15V, um die Primärschaltersteuerung 34 mit diesen Spannungen zu versorgen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromquelle, dargestellt in Fig. 4 ist insbesondere eine Stromquelle für höhere Ströme.

Diese Stromquelle, als Ganzes mit 100 bezeichnet, umfaßt zwei Invertermodule 102 und 104, die über einen gemein­ samen Netzanschluß 112 und einen gemeinsamen Netzgleich­ richter 114 gespeist werden. Jeder dieser Invertermodule 102 und 104 umfaßt einen Primärschalter 16a bzw. 16b und einen Sekundärgleichrichterschalter 22a bzw. 22b.

Die Ausgänge der Drosseln 24a und 24b sind dabei wiederum parallel geschaltet, um die Schweißspannung US mit dem gewünschten Schweißstrom zu liefern. Vorzugsweise sind beide Invertermodule 102 und 104 identisch aufgebaut, so daß die Stromquelle 100 die doppelte Leistung eines der Invertermodule 102 oder 104 aufweist.

Durch Vorsehen weiterer parallelgeschalteter, mit den Invertermodulen 102 und 104 identischer Invertermodule lassen sich noch stärkere Stromquellen in einfacher Weise und kostengünstig herstellen, da jeweils die gleichen Primärschalter 16 und die gleichen Sekundärgleichrichter 22 verwendbar sind. Der Hochfrequenzübertrager 120, der Netzgleichrichter 114 und die Drossel 124 werden ent­ sprechend der höheren Leistung ausgelegt.

Die Steuerspannungsversorgung 18 ist dabei, bis zum poten­ tialfreien Niederspannungsnetz 52 identisch aufgebaut wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind an dem potentialfreien Niederspannungsnetz 52 zwei Primärschal­ teransteuerspannungsgeneratoren 54a und 54b angeschlossen, auf welche jeweils ein Primärschalteransteuerungsmodulator 56a bzw. 56b folgt (Fig. 5).

Die Primärschalteransteuerspannungsgeneratoren 54 sind dabei identisch aufgebaut, wie beim ersten Ausführungsbei­ spiel. Gleiches gilt für die Primärschalteransteuer­ spannungsmodulatoren 56.

Damit läßt sich eine Stromquelle gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel ebenfalls besonders kostengünstig dadurch herstellen, daß lediglich die gleichen Primärschalter­ ansteuerspannungsgeneratoren 54 und Primärschalteran­ steuerspannungsmodulatoren 56 mehrfach verwendet werden müssen und über dasselbe potentialfreie Niederspannungs­ netz 52 versorgt werden, so daß derselbe Tiefsetzsteller 30, derselbe Wechselrichter 38, derselbe Übertrager 40 und dasselbe potentialfreie Niederspannungsnetz 52 verwendbar sind.

Selbst bei Vorsehen weiterer Invertermodule sind lediglich die Primärschalteransteuerspannungsgeneratoren 54 und Primärschalteransteuerspannungsmodulatoren 56 zusätzlich noch vorzusehen.

Im übrigen wird voll inhaltlich auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels Bezug genommen.

Claims (19)

1. Stromquelle für Lichtbogen-, Schweiß- und Schneide­ verfahren, umfassend einen Netzanschluß für ein Wechselstromnetz, einen Netzgleichrichter zur Erzeu­ gung einer DC-Zwischenkreisspannung, einen die Zwischenkreisspannung mit Hochfrequenz schaltenden Primärschalter zur Erzeugung einer hochfrequenten Pulsfolge, einen primärseitig von der hochfrequenten Pulsfolge gespeisten Hochfrequenzübertrager, eine sekundärseitig vom Hochfrequenzübertrager gespeiste Sekundärgleichrichterschaltung sowie eine Steuerspan­ nungsversorgung für die Ansteuerung des Primär­ schalters, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungsversorgung (18) eine Konstantgleich­ spannungsquelle (30) umfaßt, welche eine außerhalb eines vorgegebenen Schwankungsbereichs der Zwischen­ kreisspannung (UZ) liegende Gleichspannung (UTG) erzeugt, daß ein die konstante Gleichspannung (UTG) in Wechselspannung (PNP) umsetzender Wechselrichter (38) vorgesehen ist, daß die Wechselspannung (PNP) an einer Primärseite (42) eines weiteren Übertragers (40) anliegt und daß eine Spannung (PNS) auf einer Sekundärseite (44) des weiteren Übertragers (40) zur Erzeugung einer Steuerspannung (UA) des Primär­ schalters (16) dient.

2. Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantgleichspannungsquelle (30) eine außerhalb des Bereichs möglicher Zwischenkreisspannungen (UZ) bei von den Stromver­ sorgern vorgegebenen zulässigen Netzspannungs­ schwankungen liegende Konstantspannung (UTG) erzeugt.

3. Stromquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konstantgleichspannungsquelle (30) eine außerhalb des Bereichs möglicher Zwischenkreis­ spannungen (UZ) bei zulässigen Netzspannungsschwan­ kungen sowohl bei Dreiphasen- als auch bei Einphasen­ netzanschluß liegende Konstantspannung (UTG) erzeugt.

4. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantgleich­ spannungsquelle (30) eine außerhalb eines Bereichs von ungefähr 200 bis ungefähr 600V liegende Konstant­ spannung (UTG) erzeugt.

5. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantgleich­ spannungsquelle (30) eine Konstantspannung (UTG) von kleiner 140V erzeugt.

6. Stromquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantgleichspannungsquelle (30) eine Konstantspannung (UTG) von kleiner 100V erzeugt.

7. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantgleich­ spannungsquelle (30) ein Tiefsetzsteller ist.

8. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch den weiteren Über­ trager (40) eine Hochspannungspotentialtrennung zwischen primär- (42) und sekundärseitigen (46) des­ selben erfolgt.

9. Stromquelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Übertrager (40) mit einer ersten Sekundärwicklung (44) ein potentialfreies Niederspan­ nungsnetz (52) mit konstanter Spannung (PNS) speist.

10. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Übertrager (40) mehrere Sekundärwicklungen (44, 46, 48, 50) auf­ weist.

11. Stromquelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Übertrager (40) eine weitere Sekun­ därwicklung (48, 50) für eine Logikversorgung (84, 86) aufweist.

12. Stromquelle nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der weitere Übertrager (40) eine weitere Sekundärwicklung (46) für eine Lüfterversor­ gung (80) aufweist.

13. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (38) eine hochfrequente Pulsfolge (PNP) erzeugt und daß der weitere Übertrager (40) ein Hochfrequenzüber­ trager ist.

14. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantgleich­ spannungsquelle (30) vom Netzgleichrichter (114) mit der Zwischenkreisspannung (UZ) gespeist ist.

15. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle mehrere identische Invertermodule (102, 104) aufweist.

16. Stromquelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertermodule (102, 104) jeweils identische Primärschalter (16a, 16b) und jeweils identische Sekundärgleichrichterschaltungen (22a, 22b) auf­ weisen.

17. Stromquelle nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerspannungsversorgung (18) die Primärschalter (16a, 16b) aller Invertermodule (102, 104) versorgt.

18. Stromquelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungsversorgung mit dem potential­ freien Niederspannungsnetz (52) einen für jeden Primärschalter (16a, 16b) vorgesehenen Primär­ schalteransteuerspannungsgenerator (54a, 54b) versorgt.

19. Stromquelle nach einem der Ansprüche 15 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Invertermodule (102, 104) von demselben Netzgleichrichter (114) gespeist sind.