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Einrichtung zum Schweißen, insbesondere zum Lichtbogenschweißen Zum
Lichtbogenschweißen mit Gleichstrom werden vielfach Schweißgleichrichter verwendet.
Diese Gleichstromquellen müssen besondere Merkmale aufweisen, um sie für das Lichtbogenschweißen
geeignet zu machen. Diese Merkmale sind eine fallende Stromspannungskennlinie, eine
Einstellmöglichkeit der Schweißstromstärke und eine galvanische Trennung der Schweißstelle
vom Versorgungsnetz. Im allgemeinen wird die fallende Stromspannungskennlinie mit
Hilfe einer großen inneren Impedanz der Gleichstromquelle erzielt. Die Möglichkeit,
diese Impedanz zu verändern, bringt die Einstellbarkeit des Schweißstromes mit sich.
Die galvanische Trennung der Schweißstelle vom Versorgungsnetz erfolgt mit Hilfe
eines Transformators, der auch die Leerlaufspannung dem für das Schweißen erforderlichen
Wert anpaßt.
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Schweißgleichrichter, deren Impedanz durch einen mechanischen Eingriff
geändert wird, sind entweder mit einem raumsymmetrischen Drehstromtransformator
ausgerüstet, der magnetische Streuwege besitzt und deren magnetischer Leitwert veränderbar
ist, oder mit einem Drehstromtransformator mit vor- oder nachgeschalteten Drosseln,
deren Impedanz sich durch Änderung des Luftspaltes auf den gewünschten Wert einstellen
läßt. Die Schweißeigenschaften dieser Geräte sind im allgemeinen gut, da sowohl
die statische als auch die dynamische Kennlinie für das Schweißen günstig ist. Ein
Nachteil ist der erforderliche sehr stabile mechanische Aufbau dieser Geräte, um
die in den Streuwegen des Transformators oder der Drosseln auftretenden Kräfte aufzunehmen.
Durch diesen Aufwand erstellt sich die Anlage sehr teuer.
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Schweißgleichrichter, deren Impedanz durch einen elektrischen Eingriff
geändert wird, besitzen einen Drehstromtransformator mit vor- oder nachgeschalteten
gleichstromvormagnetisierten Drosseln, deren Impedanz sich durch Ändern der Vormagnetisierung
auf den gewünschten Wert einstellen läßt. Die Schweißeigenschaften dieser Geräte
sind nicht befriedigend, da lediglich die statische Kennlinie für das Schweißen
sich günstig auswirkt. Die dynamische Kennlinie dagegen ist ungünstig, da der Stoßkurzschlußstrom
dieser Systeme wesentlich größer als der Dauerkurzschlußstrom ist. Hierdurch wird
beispielsweise ein automatisches Schweißen von Blankdraht ohne zusätzliche Hilfsmittel
nahezu unmöglich. Ein weiterer Nachteil sind die sehr umfangreichen Steuerdrosseln,
deren Gewicht zumeist größer als das des Drehstromtransformators ist.
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Bei Transformatoren mit gleichstromvormagnetisierten Drosseln wird
die in der Gleichstromwicklung auftretende Oberwelle zweifacher Grundfrequenz ausgenutzt.
Die vormagnetisierte Drossel hat zwei magnetisch voneinander unabhängige Kerne,
die von einer gemeinsamen Gleichstromwicklung vormagnetisiert werden, während die
auf jedem Teilkern liegenden Wechselstromwicklungen mit entgegengesetztem Wickelsinn
in Reihe geschaltet sind. Da das Wechselfeld nur jeweils in dem Teilkern aufgebaut
wird, in dem die -Richtung der magnetisierenden Stromhalbwelle die vorsättigenden
Gleichstrom-Amperewindungen aufheben kann, führt jeder Kern im wesentlichen nur
eine Flußhalbwelle und bildet eine Gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) aus.
Aus den Teilspannungen beider Kerne setzt sich die Sinuskurve der resultierenden
Gegen-EMK zusammen, während durch die Vertauschung des Wickelsinnes in der Gleichstromwicklung
eine Wechselspannung mit doppelter Frequenz und gleichem Effektivwert auftritt.
Da die vormagnetisierte Drossel einphasig ist, erhält man in der Gleichstromwicklung
eine unerwünschte Oberwelle, Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es,
die unerwünschte Oberwelle gleichzurichten.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schweißen, insbesondere
zum Lichtbogenschweißen, mit mindestens zwei in bezug auf die primären Wechselstromwicklungen
verschiedensinnig gewickelten Gleichstromvormagnetisierungswicklungen und mit den
magnetischen Flüssen gekoppelter Sekundärwicklung, und sie besteht darin, daß der
so erhaltene Strom doppelter Frequenz, gleichgerichtet, direkt als Schweißstrom
dient.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig.1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung mit dreiphasigem Frequenzwandler
in Dreieckschaltung. Fig.2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung mit dreiphasigem
Frequenzwandler in Sternschaltung. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Drosselsätze sind mit I, II, III bezeichnet. Die zugehörigen Primärwicklungen
sind mit P l, PI', P2,
P2', P3, P3', die Gleichstromwicklungen
mit Gl, G1', G2, G2', G3, G3' und die Arbeitswicklungen mit A 1; A 1',
A2,
A2 ', A3, A3'sowie die zugehörigen Kerne mit K1, K1', K2, KZ', K3,
K3' bezeichnet. Jede Wicklung trägt zur Kennzeichnung ihres Wickelsinnes
die Buchstaben Y bzw. L. Sowohl in Fig. 1 als auch in rig. 2 sind die sekundären
Arbeitswicklungen A 1, A 1', A 2, A 2',
A 3, A 3', deren Klemmen mit
U, V und W bezeichnet sind, in Dreieck geschaltet. Dagegen unterscheidet
sich die Schaltung der Primärwicklungen insofern, als in Fig. 1 die Primär,@"icklungen
P1, P1', P2, P2', P3, P3',
in Dreieckschaltung mit ihren Klemmen R,
S und T an das Drehstromnetz gelegt sind, während sie in Fig. 2 in Sternschaltung
gelegt sind, wobei die Wicklungen mit ihren einen Endkleiriineii R, Sund T an die
gleichbenannten Phasenleitungen des Drehstromnetzes angeschlossen sind, während
die anderen Endklemmen X, Z und Y im Sternpunkt 0 zusammengefaßt sind.
Die Gleichstromwicklungen G1, G1', G2, G2', G3, G3', sind nach Art einer offenen
Dreieckwicklung geschaltet, so daß die Summenspannung der zweiten Harmonischen in
den Gleichstromwicklungen gleich Null wird. An den Sekundärklemmen U, V und W ist
der Gleichrichtersatz G 1 angeschlossen, an dessen Endklemmen Plus und Minus der
Schweißstrom abgenommen wird.
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Die Phasenwinkel der Primärspannungen sind 0°, 120° und 240°, diejenigen
der entsprechenden zweiten Spannungsoberwellen sind doppelt so groß; also 0°, 240°,
-180° oder 0°, 240°, 120°. Es bildet also auch die zweite Harmonische ein symmetrisches
Drehstronisystem aus. Durch die hohe innere Impedanz, die durch die Gleichstromerregung
auf einfache Weise geändert werden kann, ist der Frequenzwandler in Verbindung mit
einem Gleichrichtersatz für Schweißzwecke besonders geeignet. Der konstruktive Aufbau
des Schweißgleichrichters ist durch die Anwendung eines Frequenzwandlers wesentlich
vereinfacht worden, da keine mechanischen Kräfte mehr auftreten. Auch ist der Aufwand
wesentlich geringer als bei den bekannten Schweißgleichrichtern mit Transformator
und gleichstromvormagnetisierten Drosseln.
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Die erfindungsgemäße Anordnung beschränkt sich nicht nur auf Schweißgleichrichter,
sondern kann auch für Gleichstromquellen, die eine dem Verwendungszweck angepaßte
Stromspannungskennlinie haben müssen, beispielsweise Batterieladegeräte, Galvanikgleichrichter
od. dgl., verwendet werden.