Schweißstromquelle

Eine Schweißstromquelle dient zur Erzeugung des für das Schweißen benötigten hohen Stromes. Die einfachste Schweißstromquelle ist ein Schweißtransformator alleine, sie besteht zusätzlich jedoch meist auch aus einem Gleichrichter.

Moderne Schweißstromquellen, wie Schweißinverter, benötigen keinen konventionellen Transformator mehr, sondern erzeugen den benötigten hohen Strom durch elektronische Bauteile (siehe Schaltnetzteil).

Schweißtransformator

Im Schweißtransformator wird der Wechselstrom des Netzes mit hoher Spannung und niedriger Stromstärke in einen Wechselstrom mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke umgewandelt, wie er beim Schweißen benötigt wird. Die Regelung des Schweißstromes erfolgt durch Anzapfungen an der Primärspule des Netztransformators. Vielfach wird ein bewegliches Joch zwischen der Sekundär- und der Primärspule montiert, wodurch sich eine stufenlose Reglung ergibt. Seine Stromabgabe ähnelt der einer Konstantstromquelle, welche den eingestellten Strom bei wechselnder Last nahezu konstant hält.

Schweißgleichrichter

Ein Schweißgleichrichter wandelt den Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) in Gleichstrom zum Schweißen um.

Symbol: Transformator und Gleichrichter

Schweißstromquelle mit Schweißgleichrichter zum Lichtbogenhandschweißen

Er besteht aus einem Netztransformator und einem nachgeschalteten Gleichrichterblock. Der Gleichrichterblock wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um. Die Restwelligkeit wird im Wesentlichen durch die Gleichrichterart bestimmt. Durch die Verwendung von Drehstrom (dreiphasige Anordnung) kann die Welligkeit auf ca. 4 % gegenüber den fast 50 % bei Wechselstrom (einphasige Anordnung) reduziert werden .
Die nachgeschaltete Glättungsdrossel dient zur Verringerung der Restwelligkeit und bestimmt entscheidend die Schweißeigenschaften, z.B. das Zünden des Lichtbogens und die Spritzerbildung.

Schweißumformer

Schweißumformer bestehen aus einem Elektromotor, in der Regel mit Dreiphasenwechselstrom betrieben, der einen regelbaren Gleichstromgenerator über eine Welle antreibt. Diese Geräte wurden hauptsächlich in der Zeit gebaut, als leistungsfähige Elektronik noch nicht verfügbar war. Umformer zeichneten sich durch eine geringe Oberwelligkeit aus, aber sie sind durch die mechanischen Bauteile störanfälliger und wartungsintensiver als Schweißgleichrichter. Mit aufkommender Leistungselektronik verschwanden diese Geräte vom Markt. Sie hielten sich jedoch noch einige Zeit in der oberen Leistungs- bzw. Stromklasse. Schweißumformer werden fast ausschließlich mit fallender U/I-Kennlinie beim Elektrodenhandschweißen eingesetzt. Durch die rotierenden Bauteile sind diese Geräte lauter als moderne Schweißgleichrichter. Zusätzlich ist ihr Wirkungsgrad vergleichsweise niedrig (max 60 %).

Neben den reinen Umformern gibt es Kombinationsgeräte, bei denen wahlweise der Generator über einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Sie sind für den Baustelleneinsatz konzipiert und können bei nicht ausreichend dimensionierter Stromversorgung verbrennungsmotorisch betrieben werden. Dabei sind sie allerdings lauter als im Elektrobetrieb.

Nicht zu den Schweißumformern zählen Geräte, bei denen der Generator ausschließlich verbrennungsmotorisch betrieben wird, da dies die Definition eines Umformers verletzt. Sie werden jedoch häufig umgangssprachlich als Umformer bezeichnet.

Verbrennungsmotorisch betriebene Schweißstromquellen

Für den Baustelleneinsatz, bei dem kein oder kein ausreichender Stromanschluss existiert, gibt es verbrennungsmotorisch betriebene Schweißgeräte. Bei ihnen treibt ein Verbrennungsmotor, bei großen Geräten fast immer ein Diesel, einen Generator an. Praktisch immer wird ein Gleichstromgenerator verwendet, der sich durch seine fallende Kennlinie zum Elektrodenhandschweißen eignet. Durch den Verbrennungsmotor sind die Geräte sehr laut.

Außerdem sind Stromerzeuger auf dem Markt, die neben der üblichen Netzspannung von 230/400 V auch noch Anschluss mit niedrigerer Spannung und regelbarem Strom zum Schweißen besitzen.

Schweiß-Inverter

Der Schweiß-Inverter ist eine elektronische Schweißstromquelle. Inverterschweißgeräte werden für alle Lichtbogenschweißverfahren wie Elektroden-, MIG/MAG-, Plasma- und WIG/TIG-Schweißen gebaut. Die Geräte werden je nach Leistung ein- oder dreiphasig an das Stromnetz angeschlossen. Das Grundprinzip eines Inverters entspricht einem Schaltnetzteil. Die Netzspannung wird zuerst gleichgerichtet, mit Hilfe von Leistungshalbleitern mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 150 kHz zerhackt und über einen relativ kleinen Transformator auf eine geringere Spannung transformiert. Anschließend muss der Schweißstrom mit Hilfe geeigneter Dioden gleichgerichtet werden. Die Baugröße von Transformatoren gleicher Leistung ist ca. umgekehrt proportional zu ihrer Arbeitsfrequenz, d.h. je höher die Frequenz, desto kleiner und leichter kann der Transformator und das gesamte Schweißgerät gebaut werden. Der Wirkungsgrad von Inverter-Schweißgeräten ist besser als der anderer Schweißstromquellen. Durch die höhere Arbeitsfrequenz können stark dynamische Schweißprozesse deutlich besser geregelt werden. Außerdem sind diverse Komfortfunktionen realisierbar:

• Antistick

Kurz vor dem Kurzschluss gibt die Anlage den eingestellten Maximalstrom ab, was das Festkleben und Ausglühen der Elektrode verhindert.

• Arc–Force Steuerung

Elektronische Regelung des Lichtbogens, die den eingestellten Stromwert kontinuierlich automatisch erhöht, wenn der Lichtbogen kürzer wird. Die Lichtbogenlänge wird nahezu konstant gehalten.

• Hot-Start

Verhindert durch kurzfristige Überlagerung des eingestellten Schweißstromes das Klebenbleiben der Stabelektrode und wärmt den Schweißnahtanfang schneller auf.