-
'.leris
1 -r1 Wid.@.rgta?@s er a .u g, insbesondere Schweißgerät
Dadurch ist die Baugröße eines solchen Gerätes begrenzt. Oberhalb
einer gewissen Grenze würde man zu einem gewaltigen Strombedarf gelangen. Es ist
daher äußerst wichtig, eine Anordnung des Sekundärkreises zu wählen, die eine kleine
Reaktanzbesitzt.
-
Es ist bekannt, zur Verminderung der Blindleistung in den Primär-
oder Sekundärkreis des Speisetransformators des Gerätes einen Kondensator einzuschalten.
Ein Kondensator konstanter Größe im Primärkreis des Gerätes zeitigt jedoch keine
guten Ergebnisse, denn die von einem solchen Gerät, namentlich beim Stumpfschweißen,
aufgenommene Leistung schwankt fortwährend; das Gerät ist zeitweise überkompensiert,
und es entstehen elektrische Schwingungserscheinungen, die sich auf das Netz übertragen.
Beim unmittelbaren Ausgleich der Reaktanz im Sekundärkreis des Gerätes ist außer
einem Kondensator noch ein weiterer Transformator erforderlich, dessen Kern mit
der Sekundärschleife des Speisetransformators gekoppelt ist. Dies bringt eine weitere
Vergrößerung der Sekundärschleife mit sich, und die durch eine solche Maßnahme erzielten
Vorteile stehen in keinem Verhältnis zu den hierdurch entstehenden höheren Kosten.
-
Eine andere bekannte Konstruktionsart sieht zur Verkleinerung der
Fläche der Sekundärschleife einen Speisetransformator schlanker Form direkt zwischen
den Spannbackenträgern vor, der also so nahe an den Spannbacken angeordnet ist,
daß die Sekundärleitungen kurz ausfallen und die Fläche der Sekundärschleife klein
ist. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß dieser Transformator -zwischen
den Trägern trotz seiner Kleinheit doch ein Hindernis für die Annäherung der Spannbackenpaare
zueinander bildet. Die Annäherung wird hierdurch begrenzt. Außerdem wird ein in
der Nähe der Spannbackenpaare angeordneter Speisetransformator während des Schweißens
durch erhitzte Metallteilchen stark bespritzt. Es ist sehr schwierig, ein - Eindringen
von Metallstaub zwischen die Windungen des Speisetransformators zu verhindern.
-
Bei Geräten für größere Leistung werden aus Gründen gleichmäßiger
Wärmeverteilung im ganzen Querschnitt des Werkstückes beide Spannbacken eines jeden
Spannbackenpaares mit Stromzuleitungen versehen. Es ist üblich, die Spannbacken
aus zwei Sekundärwicklungen entweder eines einzigen Transformators oder zweier getrennter,
parallelgeschalteter Transformatoren diagonal zu speisen. Dabei ist es notwendig,
die sekundären Zuführungsleitungen zu den Spannbacken über Kreuz zu verlegen. Die
Anschlüsse der einen Sekundärwicklung werden z. B. zur linken oberen und zur rechten
unteren Spannbacke, die Anschlüsse der anderen Sekundärwicklung zur rechten oberen
und zur linken unteren Spannbacke geführt. Die dadurch entstehenden Kreuzungen der
sekundären Zuführungsleitungen bringen große Schwierigkeiten mit sich, da die Leitungen
aus Gründen einer guten Kühlung blanke Oberflächen besitzen und biegsam sein müssen,
da die Backenpaare in vertikaler Richtung zueinander und die Ständer, die sie tragen,
in horizontaler Richtung beweglich sind. Beim plötzlichen Einschalten und Unterbrechen
der Sekundärströme, die praktisch Kurzschlußströme sind, ziehen sich die biegsamen
Zuführungsleitungen `gegenseitig stark an oder stoßen sich ab, und es entsteht so
eine Kurzschlußgefahr.
-
Es ist somit schwierig, in dem engen, zur Verfügung stehenden Raum
eine Kreuzung der Zuführungsleitungen vorzunehmen. Wird die Kreuzung nicht in der
Nähe der Spannbacken vorgenommen, ergibt sich eine Vergrößerung der von den Sekundärschleifen
umschlossenen Fläche und somit eine Vergrößerung der Reaktanz.
-
Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen mit zwei Sekundärschleifen
besteht darin, daß bei einer Stromunterbrechung oder Vergrößerung des Widerstandes
in einem der Sekundärkreise-- was sehr oft eintritt, da die Oberfläche des Werkstückes
unter den Spannbacken nicht rein ist - die Belastung des parallelgeschalteten anderen
Sekundärkreises bzw. die des parallelgeschalteten Speisetransformators steigt, so
daß die Gefahr des Durchbrennens mit den damit verbundenen unangenehmen Folgen besteht.
-
Bei den bekannten Geräten mit zwei Sekundärwicklungen ist man bestrebt,
die Gesamtreaktanz durch Verminderung der Fläche der Schleife zwischen zwei Zuleitungen
einer jeden Sekundärwicklung dadurch zu vermindern; daß man die Zuleitungen auf
einer möglichst langen Strecke dicht nebeneinander führt und sie erst dort auseinander
gehen läßt, wo es wegen der Beweglichkeit der Spannbacken unbedingt nötig ist oder
wo genug Platz für eine Kreuzung zur Verfügung steht. Die sich verzweigenden Zuleitungen
werden dann zu Spannbacken geführt, die diagonal zueinander liegen. Eine solche
bekannte Anordnung ist in Abb. r der Zeichnungen schematisch dargestellt. Mit r
und 2 sind die Sekundärwicklungen eines einzigen oder zweier getrennter Speisetransformatoren
bezeichnet.
-
Die -Ströme I1 und I2 durchfließen das Werkstück (nicht eingezeichnet)
diagonal und sich kreuzend, wie zwischen den Spannbacken 5, 6, 7, 8 strichpunktiert
angedeutet ist. Wenn die Verzweigung und Kreuzung der Leiter 1r, 12 und 2i, 22 in
der Nähe der Spannbacken vorgenommen wird, so ist dies nicht nur konstruktionsmäßig
sehr schwer durchzuführen, sondern es entstehen auch Schwierigkeiten beim Einspannen
des Werkstückes. Wird die Kreuzung im Abstand von den Spannbacken angeordnet, dann
werden die Flächen a und b der Schleifen und damit die Reaktanz größer.
-
Außerdem besteht die Gefahr, daß das verspritzte Metall an der Kreuzungsstelle
Kurzschlüsse zwischen den blanken Leitungen hervorruft.
-
Diese wesentlichen Nachteile werden durch die Erfindung behoben. Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die beiden Zuführungsleitungen derart
ausgeführt, gespeist und an Spannbacken
angeschlossen werden, daß
zwei aufeinanderliegende Schleifen entstehen, die bei gleichen Strömen entgegengesetzte
magnetische Felder gleicher Größe erzeugen. Dadurch wird der gesamte Blindwiderstand
der Zuführungsleitungen praktisch kompensiert, und zwar auch im Falle, daß beide
Zuführungsleitungspaare eine große Fläche umschließen.
-
Diese große Fläche kann ja sogar als vorteilhaft betrachtet werden,
da sie einmal das Aufstellen des Speisetransformators an einer aus Konstruktionsgründen
günstigeren Stelle ermöglicht, zum arideren bessere Konstruktionsmöglichkeiten bietet,
da die ferromagnetischen Teile des Gerätes einwandfrei innerhalb der erwähnten Fläche
angeordnet werden können, und schließlich dadurch beim Herabsetzen, ja sogar beim
Unterbrechen des einen Stromes die obenerwähnte Kompensationswirkung herabgesetzt
bzw. sogar annulliert wird. Infolgedessen kommt der Blindwiderstand des zweiten
Stromkreises zur Wirkung, wodurch der Strom dieses zweiten Stromkreises je nach
Form und Größe der Schleife konstant gehalten bzw. sogar vermindert werden kann.
Dadurch entsteht eine automatische Sicherung gegen Stromüberlastung des ganzen Gerätes.
-
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Kreuzungsstelle von den Spannbacken
und der Schweißstelle entfernt wird.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die eine Zuführungsleitung bis zur
oberen und die andere Zuführungsleitung bis zur unteren Spannbacke eines Spannbackenpaares
geführt sind sowie der eine Leiter jeder Zuführungsleitung mit der einen Sekundärwicklung
und der zweite Leiter derselben Zuführungsleitung mit der zweiten Sekundärwicklung
verbunden sind, wobei der eine Leiter an der oberen bzw. unteren Spannbacke des
einen Spannbackenpaares angeschlossen ist und biegsame Verbindungsleiter die leitende
Verbindung der zweiten Leiter mit der oberen bzw. unteren Spannbacke des zweiten
Spannbackenpaares herstellen, so daß zwei Sekundärstromschleifen mit gegensinnigen
magnetischen Wirkungen entstehen.
-
Die Zeichnungen stellen außer der bekannten Ausführung (Abb. i) Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar. Dabei zeigt Al--,b. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Gerätes, Abb. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung der Zuführungsleitungen,
Spannbacken und Verbindungsleiter, Abb. q. eine Kreuzung zwischen zwei Sekundärwicklungen,
Abb. 5 eine andere Anordnung der Sekundärwicklungen, Abb. 6 und 7 weitere Beispiele
von Kreuzungen an einem Speisetransformatorschenkel und Abb. 8, 9, io eine andere
Ausführung der Kreuzung an zwei Transformatorschenkeln.
-
In der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und den Patentansprüchen
sollen sich die Bezeichnungen »obere« und »untere« auf die übliche, in Abb. 3 dargestellte
Lage des Gerätes beziehen. Für andere Lagen, z. B. für eine vertikale Anordnung
der beiden Spannbackenpaare, müssen die Bezeichnungen »obere« und »untere« analog
aus Abb. 3 übertragen werden.
-
Abb. 2 veranschaulicht schematisch die erfindungsgemäße Anordnung
von zwei Stromkreisen, die aus zwei Sekundärwicklungen gespeist werden. Die Bezugszeichen
sind hier wie bei den übrigen Abbildungen die gleichen wie in Abb. i. Der Strom
12 der Sekundärwicklung 2 fließt in Pfeilrichtung durch den Leiter 21 zur Spannbacke
5, dann durch das nicht eingezeichnete Werkstück zur Spannbacke 8 und durch den
Leiter 22 zurück zur Wicklung 2. Der Strom I1 fließt entsprechend von der Wicklung
i durch Leiter 12, Spannbacke 7, Werkstück, Spannbacke 6, Leiter i i zurück zur
Wicklung i. Zwischen den zwei Spannbackenpaaren 5, 7 und 6, 8 ist die Stromrichtung
gleichsinnig.
-
je zwei mit zwei verschiedenen Sekundärwicklungen i, 2 verbundene
Zuleitungen liegen auf ihrer ganzen Länge gegeneinander isoliert und möglichst dicht
nebeneinander. Sie werden von den Strömen Il und 12 in entgegengesetzter Richtung
durchflossen. Die magnetische Wirkung der Stromschleife der Sekundärwicklung 2 wird
durch die der Stromschleife der Sekundärwicklung i kompensiert; die resultierende
Reaktanz wird also klein. Unter der Voraussetzung, daß die Ströme I1 und 1, einander
gleich sind, ist der Einfluß der Schleife zwischen den Leiterpaaren 1i, 2,1 und
12, 22 praktisch aufgehoben. Die Leiterpaare sind ungekreuzt bis dicht an das eine
Backenpaar 5, 7 geführt. je ein Leiter 2i, 12 der Leiterpaare, die mit verschiedenen
Sekundärwicklungen i, 2 verbunden sind, wird unmittelbar an das Spannbackenpaar
5, 7 angeschlossen, während die anderen Leiter i i, 22 über kurze, biegsame Verbindungsleiter
13, 23 mit dem anderen Backenpaar 6, 8 verbunden sind. Durch eine solche Anordnung
wird erreicht, daß im Werkstück ein diagonaler Verlauf der Ströme Il und 12 erzielt
wird, obwohl keine Kreuzung der Zuleitungen in der Nähe der Spannbacken vorgenommen
wird. Dadurch werden die von den Stromschleifen der Sekundärkreise umschlossenen
Flächen praktisch auf die der kleinen Schleifen der Verbindungsleiter
13
und 23 reduziert.
-
Diese Anordnung bringt jedoch noch weitere Vorteile mit sich. Wenn
durch schlechten Kontakt zwischen Spannbacke und Werkstück eine Unterbrecheng in
einem der Stromkreise, z. B. im Sekundärkreis i, entsteht, wird die Wirkung seiner
Stromschleife aufgehoben. Dadurch wird die nicht kompensierte breite Schleife der
Sekundärwicklung 2 zwischen den Zuleitungen 21 und 22 voll wirksam, und die Reaktanz
dieses Stromkreises wächst stark an, so daß der Strom bei genügendem Abstand der
Leiter 21, 22 nicht nur nicht steigt, sondern gegebenenfalls sogar sinkt.
-
Hierdurch wird ein selbsttätiger Schutz sowohl der Zuleitungen als
auch der Sekundärwicklung, gegebenenfalls sogar der Primärwicklung des
Transformators
des nicht unterbrochenen StrAmkreises erziel.
-
In Abb, 3 ist ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Zuleitungen
dargestellt. Die eng nebeneinander verlaufend-n Leiter i z, a1 sind bis zur oberen
Spannbacke 5 geführt. Einer dieser Leiter, z. B. der Leiter 21;ist mit der Spannbacke
5 leitend verbunden; der Leiter ii ist jedoch durch die Isolation io vom Leiter
2i isoliert und durc einen Verbindungsleiter 13 bis zur Backe 6 geführt. In .g'leicher
Weise ist der Leiter 12 mit der Spannbac@ke 7 leitend verbunden und der Leiter z2
durch die isölation ro' vorl der Spannbacke 7 isoliert und über einen Verbindungsleiter
2q mit der ßpannbacke 8 verbunden, Die Leiter 11, 12 und :z T, 22 sowie die Verbindungsleiter
13, 23 bestehen aus biegsamen Kupferbändern, so daß eine vertikale Bewegung dgrSpannbacken
5, möglich ist (Richtung c), wobei die Verbindungsleiter 13: 23 gleichzeitig auch
eine horizontale Bewegung der Spannbacken 6, 8 zulassen (Richtung c). Die Anschlüsse
bzw, Anschlußstücke für die Verbindung mit der Sekundärwicklung sind mit 14, 24
und 15, 25 bezeichnet. Die Zeichnung iäßt erkennen, daß es vorteilhaft ist, die
Zuführungsleitungen in der durch die Linie C-C angedeuteten Ete4e der Spannbacken
5, 7 verlaufen zu lassen. Die Vertikalachse des Speisetransformators liegt dann
im Abstand d seitlich von der Erhitzungsstelle D, und der Speisetransfarmator ist
besser vor Bespritzung durch die erhitzten Metallteilchen geschützt.
-
Wie aus Abb. 2 hervorgeht, ist es zweckmäßig, die gewünschte Ausgangslage
der Zuführungsleitungen möglichst nahe oder unmittelbar am Speisetransformator oder
den Speisetransformatoren herzustellen, und zwar so, 'daß von den verschiedenen
Sekundärwicklungen immer zwei Ableitungen mit entgegengesetzter Strpmrichtung zusammen
ausgehen. Wie aus der weiteren Beschreibung ersichtlich; ist, sind hierfür verschiedene
Aus-
einer anderen Stelle, z. B. an der Rückseite des Speisetrapsformatorsi erzielt werden,
wie dies in Abb. 7 veranschaulicht ist. Im allgemeinen wird die Kreuzung außerhalb
des Raumes zwischen den aus den. Leitern 11, 21 und i2, 22 zusammgngeieg: ten Zuführungsleitungen
1z1. zwischen den Spannb,ckenträgerri durchgeführt.
-
Schließlich kann die Kreuzung unmittelbar zwischen den Schenkeln 9,
9' eines als Kerntransformgtor ausgeführten @peigetransformators vorgenommen werden.
Abb, 8 zeit schematisch eine Ausführungsform eines ßpgisetransformators, bei der
die primäre urig sekundäre Wicklunauf zwei Schenkel 9. und g` des Kernes verteilt-'sind.
Die Kreuzung beendet sich an der Steile A. Wie aus der Abfindung ersichtlich ist,
umschließt der größere Teil der Sekundärwicklung den Schenkel 9 und der verbleibende
Teil den zweiten Schenkel 9`. Bei dieser Ausführungsform wird ein besonders wirksamer
Selbstschutz der Sekundärwicklung gegen Überlastung erzielt, da die Sekundärwicklungen
eine nahezu offene Schleife bilden; bei Unterbrechung des einen Stromkreises besitzt
bereits die zweite Sekundärwicklung allein ohne die Schleife der Zuleitung eine
große Reaktanz. Abb. 9 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel für die Kreuzung
der Sekundärwicklungen an der Stelle A nach Art der Kreuzung von Flachriemen. An
der Kreuzungsstelle wird, wie angedeutet, das Profil der Sekündärwicklungen flacher
und breiter, so daß der Leiterquerschnitt auch an der Kreuzungsstelle erhalten bleibt
und, wie die Vorderansicht des Transformators in Abb. io erkennen läßt, kein Hindernis
für die scheibenförmigen Primärspulen bildet, die mit 3, 3' und 4, 4` bezeichnet
sind. Der Erfindungsgedanke wird nicht verlassen, wenn an Stelle ,eines Speisetransformators
zwei Speisetransformatoren verwendet werden, auf deren' Sekundärseiten die
Jung wird die zweite Sekundärwicklung noch wirksamer gegen Überlastung
geschützt, da die Primärwicklung des Speisetransformators, dessen Sekundärkreis
unterbrochen ist, als Drosselspule für die Primärwicklung des anderen Speisetransformators
wirkt. Zusammenfassend läßt sich sagen, daß das Gerät gemäß der Erfindung in erster
Linie folgende Vorteile aufweist. Der Speisetransformator kann im Abstand von den
Spannbacken angeordnet und dadurch gegen Eindringen von Metallstaub besser geschützt
werden, wobei die Reaktanz der Zuüihrungsleitungen auf der Sekundärseite dennoch
sehr gering bleibt. Die Zuführung des Stromes zu den Spannbacken erfolgt im Prinzip
über Kreuz, ohne daß durch diese Kreuzung der Zuführungsleitungen auch nur die geringsten
konstruktiven Schwi#!rigkeiten auftreten. Bei dem Gerät gemäß der Erfindung sind
die Leiter einer Sekundärwicklung nicht paarweise dicht nebeneinander geführt, sondern
sie können im Gegenteil weit voneinander entfernt sein: unter bzw. zwischen den
Zuleitungspaaren kann sich sogar ein Werkstoff aus ferromagnetischem 'Material bestehender
Teil des Gerätes befinden.