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Transformatorenanordnung für elektrische Lichtbogenschweißung zum
Anschluß an zwei Phasen eines Drehstromnetzes Für die Lichtbogenschweißung mittels
Wechselstrom wird üblich ein Transformator benutzt, welcher mit der Primärwicklung
direkt an die Netzspannung :geschaltet wird, während die Sekundärseite eine Leerspannung
von 6o bis roo Volt abgibt, die beim. Schweißen auf die Bogenspannung von etwa 2o
Volt absinkt.
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Dieses Absinken der Spannung wird mittels Anzapfung der Wicklung oder
in den Primär-oder Sekundärkreis geschalteter Drossel oder mittels einer abgepaßten
Streuung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung erzielt.
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Diese Transformatoren haben den Nachteil, daß sie eine verhältnismäßig
hohe Leerspannung brauchen und daß ihre Leistung einphasig dem Netz :entnommen werden
müß. Die Verwendung .der niedrigsten Spannung von 6o Volt ergibt aber einen kurzen
und leicht abreißenden Lichtbogen. Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile
zu vermeiden, und zwar durch Verteilung der Transformatorenleistung auf. die .drei
Zuleitungen eines. Drehstromnetzes und durch eine möglichst niedrige Leerspannung
der Schweißseite, bei welcher niedrigen Spannung jedoch der Bogen die gleichen Eigenschaften
wie bei einer höheren Leerspannung, bezogen auf bisher übliche Bauart, haben soll.
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Es ist bisher in vielfacher Weise versucht worden, diese Aufgabe zu
lösen. Die vollkommen gleichmäßige Verteilung der einphasigen Belastung des Schweißstromes
auf die drei Phasen des üblich verwendeten Drehstromnetzes zieht Schaltungen nach
sich, die eines großen Nebenaufwandes bedürfen und somit für die praktische Verwendung
zu teuer werden. Die günstigste Lösung ist mit der Benutzung von zwei Phasen des
Drehstromnetzes erzielbar. Dadurch werden die drei Zuleitungen zwar ungleichmäßig
in der Stromstärke belastet, aber es sind keine weiteren Zusatzteile erforderlich.
Diese zweiphasige Schaltung von Schweißtransformatoren ist auch bereits angewendet
worden, jedoch in Verbindung mit Anordnungen, welche die großen Nachteile eines
großen Materialaufwandes besaßen. Es ist auch eine Einrichtung für die Zwecke der
Erzielung einer konstanten Sekundärspannung bei schwankender primärer Anschlußspannung
bekanntgeworden, welche sich zweier Einphasentransforniatoren bedient, deren Kerne
von einer für beide Kerne gemeinsamen Sekundärspule umfaßt werden. In neuartiger
Verwendung und Schaltung einzelner Teile dieser Einrichtung für den Zweck der Lichtbogenschweißung.entsteht
bei passender Bemessung ein Sch-,veißtransformator mit überraschend günstigen Schweißeigenschaften
bei geringstem Materialaufwand.
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Es werden daher beieiner Transforrnatorenanordnung für elektrische
Lichtbogenschweißung zum Anschluß an zwei Phasen eines
Drehstromnetzes,
bestehend aus zwei Kerntransformatoren mit in Reihe geschalteten Primärwicklungen,
die auf je einen Tran.sfor-@; matorenschenkel der beiden Transformato%,i angeordnet
sind, und einer ;gemeinsamen Sekundärwicklung, die die beiden ande Transformatorenschenkel
umgibt, gemäß .de. Erfindung die freien Enden der Primärwicklung und ihr Verbindungsplunkt
an zwei Phasen eines Drehstromnetzes angeschaltet, wobei die Primärwicklungen so
geschaltet sind, daß -die in der Sekundärwicklung erzeugten Teilspannungen vektoriell
einen Winkel von i2o° bilden. Die Flußrichtung in dem. Eisenkern innerhalb der Sekundärwicklung
ist so abgepaßt, daß sich die Flußrichtungen der Primärwicklungen zeitlich nacheinander
unterstützen. Der magnetische Kraftfluß in den Eisenkernen kann beiderseits gleich
;groß oder untereinander verschieden sein. Die Anzahl der Kraftlinien ist bekannterweise
durch die Primärwicklungszahl bestimmbar. Mit Hilfe dieser Einrichtung wird die
dem Netz entnommene Leistung auf zwei Phasen verteilt. Die geometrische Addition
der Spannungen in der Sekundärwicklung ergibt unter normalen Verhältnissen auch
wieder .eine sinusförmige Spannung. Durch die passend gewählte magnetische Streuung
zwischen den Primär- und den Sekundärwicklungen wirkt sich aber die doppelte Speisung
der Sekundärwicklung günstig auf den Lichtbogen aus.
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In dem Augenblick des Abreißens des Lichtbogens beim Betrieb durch
die resultierende Spannungswelle entlasten sich die Teilwellen und halten den Lichtbogen
durch die Spannungserhöhung infolge der Entlastung länger in der Nähe des Nulldurchganges
der resultierenden Welle aufrecht als bei nur einer Sinuswelle von der Größe der
resultierenden Welle. Im praktischen Betrieb zeigt sich diese Wirkung durch einen
sehr elastischen Lichtbogen, der sich trotz der niedrigen Schweißspannung sehr gut
führen läßt. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß auch bei 40 Volt Schweißspannung
der Lichtbogen noch betriebssicher arbeitet. In Bild i ist ein Ausführungsbeispiel
des Transformators dargestellt. Die Sekundärwicklung a, welche den Schweißstrom
liefert, wird von dem magnetischen Kreis b und c umfaßt. .Diese Kreise werden durch
die Spulen d und f erregt und sind miteinander so verbunden, daß die Flußichtungen
innerhalb der Spule a zeitlich nacheinander unterstützend wirken. Die Endender Spulen
sind in gezeichneter Weise mit dem :Drehstromnetz verbunden. Der Strom in a ist
durch magnetische Nebenanschlüsse zwischen d Lund a (indem Bild mit
h bezeichnet) oder nur auf :einer Seite, d. h. zwischen. d und h oder f und
a, änderbar. Es ist daher auch ein magnetischer Nebenschluß denkbar, welcher
außerhalb der Spuled bzw. t liegt. Die magnetischen Nebenschlüsse sind durch räumliche
Veränderung ihrer Lage dazu bestimmt, den Strom stufenlos zu regeln. Um das Streuungsverhältnis
zwischen der primären und der sekundären Spule zu ändern, wird erfindungsgemäß auch
ein Teil der Primärwicklungen von f und d noch innerhalb der Spule a auf
ihren zugehörigen Eisenkern untergebracht. Ein nach den vorstehenden Angaben gebauter
Transformator ergab bei 5o Volt Leerspannung, die sich geometrisch aus den Teilspannungen
von 38 und i9 Volt zusammensetzte, bei 7o Amp. mit 2 mm umhüllten Elektroden bereits
:einen sehr beständigen Lichtbogen.