DE4305339C2 - Stromquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromquelle für Lichtbogen-, Schweiß- und Schneideverfahren, umfassend einen Netzanschluß für ein Wechselstromnetz, einen Netzgleichrichter zur Erzeu­ gung einer DC-Zwischenkreisspannung, eine die Zwischenkreis­ spannung mit Hochfrequenz schaltendem Primärschalter zur Er­ zeugung einer hochfrequenten Pulsfolge, einen primärseitig von der hochfrequenten Puls folge gespeisten Hochfrequenzüber­ trager, eine sekundärseitig vom Hochfrequenzübertrager ge­ speiste Sekundärgleichrichterschaltung sowie eine Steuer­ spannungsversorgung für die Ansteuerung des Primärschalters.

Derartige Stromquellen sind als sogenannte Inverterstrom­ quellen bekannt (DE 40 29 117 A1).

Bislang existieren jedoch lediglich Inverterstromquellen, welche entweder an ein Einphasennetz oder an ein Dreiphasen­ netz angeschlossen werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strom­ quelle der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß diese sowohl an ein Dreiphasen- als auch ein Einphasennetz anschließbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Stromquelle der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Netzgleichrichter einen Dreiphaseneingang aufweist, daß zwischen dem Netzanschluß und dem Dreiphaseneingang ein Umschalter zum Wechsel zwischen Ein- und Dreiphasenbetrieb vorgesehen ist und daß der Netzanschluß sowohl an ein Ein­ phasen als auch ein Dreiphasennetz anschließbar ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Stromquelle weitaus flexibler einsetzbar ist, da sie sowohl an ein Dreiphasen­ netz anschließbar ist, wenn ein solches vorhanden ist, oder, wenn lediglich ein Einphasennetz vorhanden ist, auch an dieses anschließbar und mit diesem betreibbar ist.

Prinzipiell könnte der Netzanschluß so ausgebildet sein, daß er einen Anschlußstecker für ein Dreiphasennetz und einen Anschlußstecker für ein Einphasennetz aufweist. Um jedoch Fehlbedienungen zu vermeiden, ist es besonders vor­ teilhaft, wenn der Netzanschluß einen Stecker für ein Dreiphasennetz und einen in diesen Stecker einsteckbaren Adapter für ein Einphasennetz aufweist. Dadurch ist sichergestellt, daß eine Bedienungsperson dann, wenn es möglich ist, das Dreiphasennetz zum Anschluß verwendet, jedoch dann, wenn lediglich ein Einphasennetz zur Verfü­ gung steht, den Adapter zum Anschluß des Einphasennetzes verwendet.

Der Umschalter könnte in der unterschiedlichsten Art und Weise ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Umschalter in einer Dreiphasenstellung eine bestimmte Phase mit einem bestimmten Eingang des Dreiphaseneingangs des Netzgleichrichters und in einer Einphasenstellung einen Nulleiter mit dem bestimmten Eingang des Dreiphasen­ einganges des Netzgleichrichters verbindet. Damit ist sichergestellt, daß in der Einphasenstellung an einem der Eingänge des Dreiphaseneingangs der Nulleiter anliegt und an einem der anderen beiden Eingänge des Dreiphasenein­ gangs die Phase anliegt, während in der Dreiphasenstellung an allen drei Eingängen des Dreiphaseneingangs jeweils eine Phase anliegt.

Im Rahmen der bisherigen Erläuterung der Ausführungsbei­ spiele wurde lediglich darauf eingegangen, welche Verbin­ dungen der Umschalter zwischen dem Netzanschluß und dem Netzgleichrichter herstellt. Beim Umschalten von einem Dreiphasennetz auf ein Einphasennetz sind jedoch auch die erhältlichen Zwischenkreisspannungen niedriger, so daß es ferner vorteilhaft ist, wenn der Umschalter in der Drei­ phasenstellung die hochfrequente Pulsfolge aus dem Primär­ schalter an beide Endanzapfungen einer Primärwicklung des Hochfrequenzübertragers und in der Einphasenstellung die hochfrequente Puls folge aus dem Primärschalter an eine der Endanzapfungen und eine Mittelanzapfung des Hochfrequenz­ übertragers legt, so daß der Umschalter gleichzeitig noch das Übertragungsverhältnis des Übertragers ändert.

Damit ist eine leistungs- und verfahrensabhängige Änderung der Übersetzungsverhältnisse möglich.

Alternativ dazu ist auch eine sekundärseitige Umschaltung zwischen einer End- und einer Mittelanzapfung möglich. Vor­ zugsweise wird dabei zwischen einem Übertragungsverhältnis von 5 : 1 in der Dreiphasenstellung auf ein Übertragungsver­ hältnis von 3,3 : 1 in der Einphasenstellung geschaltet.

Darüber hinaus besteht bei dem Einphasenbetrieb einer auch im Dreiphasenbetrieb betreibbaren Stromquelle das Problem, daß die Steuerung des Schweißstroms von für den Drei­ phasenbetrieb üblichen Maximalwerten ausgeht, welche im Einphasenbetrieb zu einer unerwünscht hohen Stromaufnahme aus dem Einphasennetz führen. Aus diesem Grund ist es be­ sonders vorteilhaft, wenn der Umschalter in der Einphasen­ stellung einer Primärschaltersteuerung einen niedrigeren maximalen Schweißstrom vorgibt als in der Dreiphasenstel­ lung. Dieser niedrigere maximale Schweißstrom ist dabei vorzugsweise an die im Einphasenbetrieb noch zulässige Stromaufnahme aus dem Einphasennetz angepaßt.

Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Lösung ist der Umschalter ein handbetätigbarer Um­ schalter, welcher von einer Bedienungsperson entweder in die Dreiphasenstellung oder die Einphasenstellung bringbar ist.

Um jedoch zu vermeiden, daß mit einer Schaltung des Um­ schalters sofort ein Start der Primärschaltersteuerung und somit der Stromquelle erfolgt, ist vorzugsweise vorge­ sehen, daß der Umschalter eine Nullstellung und für jede Stellung zwei Stufen aufweist, wobei dieser in einer ersten Stufe den Netzanschlup mit dem Netzgleichrichter verbindet und in einer zweiten Stufe einen Start der Primärschaltersteuerung freigibt, so daß die Primär­ schaltersteuerung den Primärschalter erst dann ansteuert, wenn dieser voll unter Spannung steht. Damit lassen sich Betriebszustände vermeiden, bei welchen eine übermäßig hohe Stromaufnahme und somit ein Auslösen der Sicherung des jeweiligen Netzes auftritt.

Darüber hinaus läßt sich mit dem Vorsehen von zwei Stufen beim Umschalter eine kleinere Dimensionierung der Schalt­ kontakte erreichen, da diese nie unter Last geschaltet werden können, sondern erst nach Schalten der die Phasen und den Nulleiter betreffenden Schaltkontakte des Umschal­ ters ein Start der Primärschaltersteuerung erfolgt und somit letztlich eine Belastung der aber bereits geschlos­ senen Schaltkontakte des Umschalters.

Um stets die Stromquelle im optimalen Betriebszustand be­ treiben zu können ist vorteilhafterweise eine Spannungser­ kennung für die Höhe der Zwischenkreisspannung vorgesehen, wobei die Spannungserkennung in der Lage ist, aus der Höhe der Zwischenkreisspannung zu erkennen, ob die Stromquelle an einem Einphasen- oder an einem Dreiphasennetz ange­ schlossen ist.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Spannungserken­ nung den Umschalter ansteuert, so daß über die Spannungs­ erkennung die Möglichkeit besteht, automatisch den Um­ schalter zu betätigen und damit die Stromquelle in der jeweils gewünschten Stellung des Umschalters zu betreiben.

Vorzugsweise ist in diesem Fall der Umschalter als elek­ trisch ansteuerbarer Schütz ausgebildet. Alternativ dazu ist auch das Vorsehen eines elektronischen Lastrelais möglich.

Hinsichtlich der Ausbildung der Steuerspannungsversorgung wurden im Rahmen der bisherigen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denk­ bar, mit dem Umschalter auch eine Steuerspannungsversor­ gung so zu schalten, daß diese jeweils in Anpassung an das Dreiphasen- oder Einphasennetz arbeitet.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Steuerspan­ nungsversorgung eine Konstantgleichspannungsquelle umfaßt, welche eine außerhalb des Bereichs möglicher Zwischen­ kreisspannungen sowohl bei Einphasen- als auch bei Drei­ phasenbetrieb liegende Konstantspannung erzeugt.

Damit ist sichergestellt, daß die Konstantgleichspannungs­ quelle in der Lage ist, stets die Konstantspannung zu lie­ fern unabhängig davon, ob die Stromquelle an einem Ein­ phasen- oder einem Dreiphasennetz angeschlossen ist.

Noch vorteilhafter ist es, wenn die Konstantgleichspan­ nungsquelle eine außerhalb des Bereichs möglicher Zwischenkreisspannungen bei zulässigen Netzspannungs­ schwankungen sowohl bei Dreiphasen- als auch bei Ein­ phasennetzanschluß liegende Konstantspannung erzeugt, da somit die Konstantspannung auch aufrechterhalten werden kann, wenn sowohl das Einphasen als auch das Dreiphasen­ netz innerhalb ihrer zulässigen Netzspannungsschwankungen sich ändern, so daß auch daraus kein Ausfallen der Strom­ quelle resultieren kann.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Konstantspan­ nung außerhalb eines Bereichs von ungefähr 200 bis 600, vorteilhafterweise außerhalb eines Bereichs von ungefähr 150 bis 650 V liegt.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Steuerspan­ nungsversorgung einen die konstante Gleichspannung in Wechselspannung umsetzenden Wechselrichter umfaßt, wenn die Wechselspannung an einer Primärseite eines weiteren Übertragers anliegt und wenn eine Spannung auf einer Sekun­ därseite des weiteren Übertragers zur Erzeugung einer Steuer­ spannung des Primärschalters dient.

Vorzugsweise ist dabei die an der Primärseite des weiteren Übertragers anliegende Wechselspannung ebenfalls eine hoch­ frequente Wechselspannung und der Übertrager ein als Hoch­ frequenzübertrager ausgebildet. Hiermit läßt sich in beson­ ders einfacher Weise eine konstante Steuerspannung für den Primärschalter erzeugen.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der Übertrager so ausgebildet ist, daß mit diesem eine Hochspannungspotential­ trennung erfolgt.

Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfol­ genden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Aus­ führungsbeispiels;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Steuer­ spannungsversorgung;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild eines Primär­ schalteransteuerspannungsgenerators;

Fig. 4 eine schematische Schaltung einer ersten Variante zur Reduzierung des maximalen Schweiß­ stroms;

Fig. 5 eine schematische Schaltung einer zweiten Variante zur Reduzierung des maximalen Schweiß­ stroms;

Fig. 6 eine schematische Schaltung einer dritten Variante zur Reduzierung des maximalen Schweiß­ stroms und

Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Stromquelle.

Tabelle 1: Stellungen von Schaltkontakten eines Umschal­ ters beim ersten Ausführungsbeispiel in Ab­ hängigkeit von dessen Betätigungsstellungen

Tabelle 2: Stellungen von Schaltkontakten eines Umschal­ ters beim zweiten Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strom­ quelle, in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnet, umfaßt einen Netzanschluß 12 für ein übliches Wechselstromnetz. 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 Puls folge 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, welche über eine Steuer­ spannungsversorgung 18 ansteuerbar sind, wobei mittels dieser Steuerspannungsversorgung 18 beispielsweise eine 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 hochfre­ quente Pulsfolge PS, welche in einer Sekundärgleichrich­ terschaltung 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 Schwein­ spannung US mit dem Schweißstrom kann entweder direkt zur Gleichstromschweißung verwendet werden oder es besteht die Möglichkeit, mittels eines Schweißstromformgenerators ge­ eignete Schweißstromformen zu erzeugen.

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

Die Steuerspannungsversorgung 18 ist in Fig. 2 dargestellt.

Diese umfaßt einen Tiefsetzsteller 30, an welchem eingangs­ seitig die Zwischenkreisspannung UZ anliegt. Dieser Tiefsetz­ steller 30 erzeugt mittels eines Tiefsetzstellerschalters 31 eine Spannung UT, und mittels einer nachfolgenden Glättungs­ stufe 32 die tiefgesetzte konstante Spannung UTG. Die Span­ nung UTG wird von einer Primärschaltersteuerung 34 abge­ griffen und zur geregelten Ansteuerung des Tiefsetzstellers 30, beispielsweise über Pulsweitenmodulation 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 seinerseits aus der konstanten Gleichspannung eine hochfrequente Puls­ folge PNP erzeugt, wobei die Frequenz dieser Pulsfolge eben­ falls im Bereich von ungefähr 20 bis 110 kHz liegt. Mit dieser hochfrequenten Pulsfolge PNP wird eine Primärwicklung 42 eines als Ganzes mit 40 bezeichneten Übertragers 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 ein Hochfrequenzübertrager.

Sekundärseitig des Übertragers 40 erzeugt die erste Sekundär­ wicklung 44 eine konstante Niederspannungspulsfolge PNS, mit welcher ein potentialfreies Niederspannungsnetz 52 gespeist wird. Über dieses potentialfreie Niederspannungsnetz 52 wird ein Primärschalteransteuerspannungsgenerator 54 versorgt, welcher die Ansteuerspannungen für den Primärschalter 16 ge­ neriert. Diese Ansteuerspannungen UA, die ausgangsseitig des Primärschalteransteuerspannungsgenerators 54 anliegen, werden noch durch einen Primärschalter Ansteuerspannungsmodulator 56 moduliert, so daß zur Ansteuerung des Primärschalters 16, beispielsweise über Pulsweitenmodulation zur Stromregelung der Stromquelle, eine modulierte Ansteuerspannung UAM zur Verfügung steht.

Die Primärschaltersteuerung 34 steuert dabei noch zusätzlich den Wechselrichter 36 an, darüber hinaus beispielsweise über einen Optokoppler 58 den Primärschalteransteuerspannungsmodu­ lator 56.

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

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

Vorzugsweise wird die geglättete Spannung UTG als Nieder­ spannung gewählt. Sie beträgt ungefähr ungefähr 40 V.

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

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

Durch die die Rechteckwechselspannung mit ungefähr 40 V 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 Kondensator 70 noch geglättet ist. Aufgrund der Tatsache, daß die durch die Puls folge PNS gebildete Rechteckwechselspannung eine Konstantspannung ist, kann im einfachsten Fall ein Längs­ regler 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 Längs­ reglern dann lediglich ein geringer Leistungsabfall ein­ tritt, da lediglich geringe Spannungsschwankungen auszu­ regeln sind.

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

Aufgrund der Tatsache, daß mittels des Tiefsetzstellers 30 die Zwischenkreisspannung UZ auf eine Spannung herunterge­ setzt wird, die außerhalb des möglichen Toleranzbereichs der Zwischenkreisspannungen bei unterschiedlichem Netz an­ schlug 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 40 V festgelegt -, so ist je nach Betrieb des Tiefsetz­ stellers 30 ein Absinken der Zwischenkreisspannung UZ auf bis zu 80 V ausgleichbar, wenn der Tiefsetzsteller 30 nur über einen Ausgang eines Pulsweitenmodulations-IC′s ange­ steuert wird, ein Absinken auf bis zu 40 V möglich, wenn der Tiefsetzsteller 30 durch beide Ausgänge eines Puls­ weitenmodulations-IC′s angesteuert wird.

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

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

Darüber hinaus läßt sich vorteilhafterweise der Übertrager 40 noch dadurch ausbauen, daß an die zweite Sekundärwick­ lung beispielsweise eine Lüfterstromversorgung 80 ange­ schlossen und von dieser gespeist ist, die beispielsweise ein Gleichrichter 82 aufweist, der gleichgerichtete Span­ nungen für Lüftermotoren liefert.

Darüber hinaus ist jeweils durch die dritte Sekundärwick­ lung 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 15 V und die Logikstromversorgung 86 minus 15 V, um die Primärschaltersteuerung 34 mit diesen Spannungen zu versorgen.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Netzanschluß 12 als Drehstromstecker 100 ausgebildet, welcher normgemäß fünf Anschlüsse aufweist, nämlich drei für die Phasen L1 bis L3, eine für den Nulleiter N und einen für den Erd­ leiter PE.

Dieser Drehstromstecker 100 ist direkt mit einem Drei­ phasennetz mit entsprechenden Steckverbindungen, die mit dem Drehstromstecker 100 korrespondieren, verbindbar.

Zum Anschluß eines Einphasennetzes an die erfindungsgemäße Drehstromquelle ist ein als Ganzes mit 102 bezeichneter Adapter vorgesehen, welcher einerseits eine Kupplung 104 aufweist, welche in den Drehstromstecker 100 einsteckbar ist und andererseits einen Stecker 106, beispielsweise einen Schukostecker, über welchen das Einphasennetz an­ schließbar ist. Bei diesem Stecker 106 ist der Anschluß für die Phase L an einen der Anschlüsse K1 bis K3 der Kupplung 104 angeschlossen, beispielsweise an den Anschluß K2. Ferner ist der Nulleiter mit dem Anschluß N der Kupplung 104 verbunden und der Erdleiter PE mit dem An­ schlup PE der Kupplung 104, so daß beim Einstecken der Kupplung 104 in den Drehstromstecker 100 über das Ein­ phasennetz der Anschluß für die Phase L2 mit der Phase L des Einphasennetzes verbunden ist, der Nulleiter N durch­ verbunden ist und auch der Erdleiter PE.

Ferner ist zwischen dem Netzanschluß 12 und dem Netz­ gleichrichter 14 ein Umschalter 110 angeordnet, welcher, wie in Fig. 1 dargestellt, insgesamt acht Schaltkontakte A1 bis A5 aufweist. Der Umschalter 110 dient dabei gleich­ zeitig als Netzschalter zum Einschalten der erfindungsge­ mäßen Stromquelle.

Die Funktionen des Umschalters 110 sind in einer Tabelle 1 zusammengefaßt, wobei ein X bedeutet, daß der Schalter ge­ schlossen ist.

Aus der Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß der Schalter einerseits eine Nullstellung, zwei Dreiphasenstellungen D1 und D2 und zwei Einphasenstellungen E1 und E2 aufweist. Dabei dienen die beiden Stufen D1 und D2 der Dreiphasen­ stellung sowie die beiden Stufen E1 und E2 der Einphasen­ stellung lediglich dazu, zunächst an den Primärschalter 16 eine Spannung anzulegen und zwar jeweils in der Stufe D1 der Dreiphasenstellung und E1 der Einphasenstellung und danach in der zweiten Stufe, das heißt der Dreiphasenstel­ lung D2 bzw. Einphasenstellung E2 die Primärschalter­ steuerung 34 mit einem Startsignal zu versehen, worauf erst eine Ansteuerung des Primärschalters 16 erfolgt. Dieses zweistufige Einschalten dient dazu, um kurzfristig hohe Ströme beim Einschalten zu vermeiden.

Wie sich ferner aus der Tabelle 1 ergibt, sind in der Dreiphasenstellungen D die Schaltkontakte A3 bis A5 ge­ schlossen, das heißt der Netzgleichrichter 14 wird an seinem Dreiphaseneingang 108 direkt auf die drei Phasen L1, L2 und L3 geschaltet. Der Schaltkontakt A6 ist ge­ öffnet, so daß der Nulleiter N nicht auf den Netzgleich­ richter 14 geschaltet ist.

Die Schaltkontakte A1 und A2 des Umschalters 110 dienen dazu, die vom Primärschalter 16 erzeugte Pulsfolge PP auf beide primärseitige Endanzapfungen Z1 und Z2 einer Primär­ wicklung 112 des Übertragers 20 zu schalten, was in den Dreiphasenstellungen D der Fall ist, das heißt der Schalt­ kontakt A2 des Umschalters ist geschlossen und der Schalt­ kontakt A1 geöffnet.

Ferner ist noch in den Dreiphasenstellungen D des Umschal­ ters 110 der Schaltkontakt A7 geöffnet, das heißt, daß die Primärschaltersteuerung 34 keine besonderen Vorgaben hin­ sichtlich der Steuerungsparameter gemacht werden und die für den Dreiphasenbetrieb vorgegebenen Parameter von der Primärschaltersteuerung 34 berücksichtigt werden.

Vorzugsweise ist der Glättungsdrossel 24 noch ein Strom­ erfassungsglied 114 nachgeschaltet, durch welches über eine Leitung 116 eine Erkennung des Schweißstroms durch die Primärschaltersteuerung 34 möglich ist, so daß die Primärschaltersteuerung 34 aufgrund des erfaßten Schweiß­ stroms mittels unterschiedlicher Ansteuerung des Primär­ schalters 16 in der Lage ist, den Schweißstrom zu regeln. Dies erfolgt in bekannter Weise durch unterschiedliche Modulationen über den Primärschalteransteuerspannungs­ modulator 56.

In den Einphasenstellungen E ist dagegen der Schaltkontakt A2 geöffnet und der Schaltkontakt A1 geschlossen, so daß die Pulsfolge PP nicht mehr zwischen den Endanzapfungen Z1 und Z2 der primärseitigen Wicklung 112 des Hochfrequenz­ übertragers 20 liegt, sondern zwischen einer Mittelan­ zapfung M und der Endanzapfung Z2 der Primärwicklung 112. Damit ist das Übertragungsverhältnis des Hochfrequenz­ übertragers 40 den niedrigeren Spannungen der Pulsfolge PP im Einphasenbetrieb angepaßt.

Darüber hinaus ist durch Schließen des Schaltkontakts A4 die Phase L des Steckers 106 auf einen der Eingänge des Dreiphaseneingangs 108 des Netzgleichrichters 14 ge­ schaltet und durch Schließen des Schaltkontakts A6 der Nulleiter N auf einen anderen der Eingänge des Dreiphasen­ eingangs 108, wobei die Schaltkontakte A3 und A5 geöffnet sind.

Gleichzeitig wird der Schaltkontakt A7 geschlossen, was zu einer Veränderung der vorgegebenen Parameter für die Stromregelung in der Primärschaltersteuerung 34 führt, insbesondere zu einer Reduzierung des maximal zulässigen Schweißstroms, um die Stromaufnahme in zulässigen Grenzen zu halten.

Die Möglichkeit den maximalen Schweißstrom zu begrenzen ist auf unterschiedliche Art und Weise möglich, wie sich aus den Varianten gemäß den Fig. 4 bis 6 ergibt.

Bei der Variante gemäß Fig. 4 wird, wie bereits in Fig. 1 angedeutet, im Stromerfassungsglied 114 ein Spannungsab­ fall an einem Shuntwiderstand R1 gemessen, welcher über einen Operationsverstärker OP verstärkt wird und einem Pulsweitenmodulator 118 zugeführt wird, welcher mit unter­ schiedlichen Pulsen den Primärschalteransteuerspannungs­ modulator 56 ansteuert. Dem Pulsweitenmodulator 118 wird ferner noch ein Sollwert über ein Potentiometer 120 vorge­ geben.

Der Schaltkontakt A7 liegt bei dieser Variante parallel zu einem Eingangswiderstand R2 des Operationsverstärkers und reduziert diesen beim Schließen des Schaltkontakts A7, das heißt also in der Einphasenstellung, so daß dadurch die Verstärkung des Operationsverstärkers erhöht wird, so daß der Eingang des Pulsweitenmodulators 118 bereits bei einem kleineren Schweißstrom so angesteuert wird, wie wenn der maximale Stromistwert erreicht wäre.

Bei der zweiten Variante, dargestellt in Fig. 5 sind die Bauelemente prinzipiell die gleichen wie bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel in Fig. 4, allerdings liegt der Schalter A7 parallel zu einem Widerstand R3 zwischen dem Operations­ verstärker und dem Eingang des Pulsweitenmodulators 118 und beim Schließen des Schalters A7 erfolgt eine Redu­ zierung des Widerstands R3. Dies hat zur Folge, daß der Stromistwert eine stärkere Gewichtung erfährt und dadurch der Stromregelbereich reduziert wird.

Bei einer dritten Variante, dargestellt in Fig. 6 sind diejenigen Teile, die mit denen der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 4 und 5 identisch sind, ebenfalls mit denselben Bezugszeichen versehen.

Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der Schaltkontakt A7 parallel zum Potentiometer 120, mit welchem eine Sollwertvorgabe erfolgt, angeordnet, so daß bei Schließen des Schalters A7 ein niedrigerer Soll­ wert vorgegeben wird.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 7, sind diejenigen Teile, welche hinsichtlich ihrer Funk­ tion mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüg­ lich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist anstelle des Umschalters 110, welcher gleichzeitig als Netzschalter dient, ein Netzschalter 130 und diesem nachgeordnet ein Schütz 132 vorgesehen, welcher elektrisch ansteuerbar ist.

Der Netzschalter 130 schaltet dabei lediglich beim Ein­ schalten der Stromquelle die drei Phasenanschlüsse L1 bis L3 des Drehstromsteckers 100 und außerdem den Nulleiter N durch.

Die Phasen L1 und L2 sind dabei mit zwei Eingängen des Dreiphaseneingangs 108 des Netzgleichrichters 14 direkt verbunden, lediglich die Phase L3 ist im Anschluß an den Netzschalter 130 zum Schütz 132 und zwar zu einem Schalt­ kontakt S4 desselben geführt. Ferner ist der Nulleiter N im Anschluß an den Netzschalter 130 auf einen Schaltkon­ takt S3 des Schützes 132 geführt.

Die Schaltkontakte S3 und S4 sind dabei so geschaltet, daß entweder einer geöffnet und der andere geschlossen ist. Ist der Schaltkontakt S3 geschlossen, so wird der Nullei­ ter N durch den Schütz 132 auf den dritten Eingang des Dreiphaseneingangs 108 des Netzgleichrichters 14 geschal­ tet. Ist der Schaltkontakt S4 geschlossen, so wird die Phase L3 auf den dritten Eingang des Dreiphaseneingangs des Netzgleichrichters 14 geschaltet.

Ferner sind die Endanzapfung Z1 und die Mittelanzapfung M der Primärwicklung 112 des Hochfrequenzübertragers auf die Schaltkontakte S1 und S2 gelegt und andererseits ein Aus­ gang des Primärschalters 16 gleichfalls auf eine gegen­ überliegende Seite beider Schaltkontakte S1 und S2. Die Schaltkontakte S1 und S2 sind ebenfalls so angeordnet, daß einer geöffnet und der andere geschlossen ist. Ist der Schaltkontakt S1 geschlossen, so liegt die Puls folge PP an der Mittelanzapfung M und der Endanzapfung Z2 an, ist der Schaltkontakt S2 geschlossen, so liegt die Pulsfolge PP zwischen den Endanzapfungen Z1 und Z2 der Primärwicklung 112.

Die Zwischenkreisspannung UZ wird ferner durch eine Span­ nungserkennung 134 abgefragt, welche gleichzeitig eine Steuerwicklung 136 des Schütz 132 steuert.

Der Schütz 132 steht dabei stets so, daß ohne Bestromung der Steuerwicklung 136 die Schaltkontakte S1 und S3 ge­ schlossen sind, das heißt also der Schütz 132 in seiner Einphasenstellung steht. Ist in dieser Einphasenstellung des Schütz 132 trotzdem der Drehstromstecker 100 an ein Dreiphasennetz angeschlossen, so liegt die Zwischenkreis­ spannung UZ höher als ungefähr 370 V. In diesem Fall steuert die Spannungserkennung 134 die Steuerwicklung 136 an und schaltet den Schütz 132 so um, daß die Schaltkon­ takte S2 und S4 geschlossen sind. In diesem Fall liegen alle drei Phasen L1 bis L3 an den Dreiphaseneingang des Netzgleichrichters 14 an und die Pulsfolge PP des Primär­ schalters 16 liegt zwischen den beiden Endanzapfungen Z1 und Z2 der Primärwicklung 112, so daß die Stromquelle im bereits beschriebenen Dreiphasenbetrieb arbeitet.

Erkennt im Gegensatz dazu die Spannungserkennung 134, daß die Zwischenkreisspannung UZ lediglich zwischen ungefähr 250 V bis 350 V beträgt, so betätigt sie den Schütz 132 nicht, so daß die Schaltkontakte S1 und S3 geschlossen bleiben. Ist dies der Fall, so ist durch den Adapter 102 sichergestellt, daß die Phase des Einphasennetzes mit der Phase L2 und somit einem Eingang des Dreiphaseneingangs des Netzgleichrichters 14 verbunden ist und andererseits wird durch den Schaltkontakt S3 der Nulleiter N auf einen anderen Eingang des Dreiphaseneingangs des Netzgleichrich­ ters 14 geschaltet, so daß dieser im Einphasenbetrieb arbeitet. Gleichzeitig wird durch den geschlossenen Schaltkontakt S1 und den geöffneten Schaltkontakt S2 die Puls folge PP zwischen der Mittelanzapfung M und der Endan­ zapfung Z2 der Primärwicklung 112 angelegt und somit das Übertragungsverhältnis des Übertragers, wie bereits im Zu­ sammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, geändert.

Gleichzeitig schließt die Spannungserkennung 134 einen Schaltkontakt S5, welcher dem Schaltkontakt A7 entspricht und der Primärschaltersteuerung 34 zu erkennen gibt, daß der maximale Schweißstrom reduziert werden muß, was in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel beschrieben, erfolgt.

Darüber hinaus schließt die Spannungserkennung 134 noch einen Schaltkontakt 56, welcher dem Schaltkontakt A8 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, und der Primär­ schaltersteuerung 34 das Startsignal meldet, welches der zweiten Stufe der Stellungen des Umschalters 110 ent­ spricht.

Im übrigen funktioniert das zweite Ausführungsbeispiel identisch wie das erste Ausführungsbeispiel, so daß auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollin­ haltlich Bezug genommen werden kann.

Claims (12)

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 Primärschal­ ters, dadurch gekennzeichnet, daß der Netzgleichrichter (16) einen Dreiphaseneingang (108) aufweist, daß zwischen dem Netzanschluß (12) und dem Dreiphaseneingang des Netzgleichrichters (16) ein Umschalter (110, 132) zum Wechsel zwischen Ein- und Dreiphasenbetrieb vorgesehen ist und daß der Netzanschluß (12) sowohl an ein Einphasen- als auch an ein Dreiphasennetz anschließbar ist.

2. Stromquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Netzanschluß (12) einen Stecker (100) für ein Dreiphasennetz und einen in diesen Stecker (100) ein­ steckbaren Adapter (102) für ein Einphasennetz auf­ weist.

3. Stromquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umschalter (110, 132) in einer Dreiphasenstellung eine bestimmte Phase (L2) mit einem bestimmten Eingang des Dreiphaseneingangs des Netzgleichrichters (14) und in einer Einphasenstel­ lung einen Nulleiter (N) mit dem bestimmten Eingang des Dreiphaseneinganges des Netzgleichrichters (14) verbindet.

4. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (110, 132) in der Dreiphasenstellung die hochfrequente Pulsfolge (PP) aus dem Primärschalter (16) an beide Anzapfungen (Z1, Z2) einer Primärwicklung (112) des Hochfrequenz­ übertragers (20) und in der Einphasenstellung an eine der Endanzapfungen (Z2) und eine Mittelanzapfung (M) der Primärwicklung (112) des Hochfrequenzübertragers (20) legt.

5. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (110, 132) in der Einphasenstellung einer Primärschaltersteue­ rung (34) einen niedrigeren maximalen Schweißstrom vorgibt als in der Dreiphasenstellung.

6. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (110) eine Nullstellung (0) und für jede Stellung (D, E) zwei Stufen (D1, D2; E1, E2) aufweist, wobei dieser in einer ersten Stufe (D1, E1) den Netzanschluß (12) mit dem Netzgleichrichter (14) verbindet und in einer zweiten Stufe (D2, E2) einen Start der Primärschal­ tersteuerung (34) freigibt.

7. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungserkennung (134) für die Höhe der Zwischenkreisspannung (UZ) vorgesehen ist.

8. Stromquelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungserkennung (134) den Umschalter (132) ansteuert.

9. Stromquelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter ein elektrisch ansteuerbarer Schütz (132) ist.

10. Stromquelle nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungs­ versorgung (18) eine Konstantgleichspannungsquelle (30) umfaßt und daß die Konstantgleichspannungsquelle (30) eine außerhalb möglicher Zwischenkreisspannungen (UZ) sowohl bei Dreiphasen- als auch bei Einphasenbe­ trieb liegende Konstantspannung (UTG) erzeugt.

11. Stromquelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantgleichspannungsquelle (30) eine außerhalb des Bereichs möglicher Zwischenkreis­ spannungen (UZ) bei zulässigen Netzspannungs­ schwankungen - sowohl bei Dreiphasen- als auch bei Einphasenbetrieb - liegende Konstantspannung (UTG) erzeugt.

12. Stromquelle nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerspannungsversorgung (18) einen die Konstantspannung (UTG) in Wechselspannung (PNP) umsetzenden Wechselrichter (38) umfaßt, daß die Wechselspannung (PNP) an einer Primärseite (42) eines weiteren Übertragers (40) anliegt und daß eine Span­ nung auf einer Sekundärseite (44) des weiteren Über­ tragers (40) zur Erzeugung einer Steuerspannung des Primärschalters (16) dient.