Schweißtransformatoren

Schweißtransformator Definition

Ein Schweißtransformator (auch Schweißstromquellen genannt) wird benötigt, um den hohen Strombedarf eines Schweißgerätes zu decken. Ein Schweißtransformator liefert hauptsächlich Wechselstrom, ein Gleichrichter wird zusätzlich benötigt sobald der Schweißtrafo mit Gleichstrom läuft. In der Regel wird für das Schweißen eine Stromstärke von 100 Ampere benötigt. Moderne Schweißgeräte sind mit einem Inverter ausgestattet und benötigen deshalb keinen konventionellen Schweißtrafo mehr.

Schweißtransformator Funktion

Bei einem Schweißtrafo wird der Wechselstrom des Netztes mit hoher Spannung und niedriger Stromstärke in einen Wechselstrom mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke umgewandelt, um den Trafo für das Schweißen zu nutzen. Die Regelung des Stroms erfolgt durch Anzapfung an der Primärspule des Trafos. Für das Schweißgerät wird ein Schweißtrafo in Form von einem Netztransformator eingesetzt. Es wird ein bewegliches Joch zwischen Primär- und Sekundärspule des Trafos montiert, wodurch sich eine stufenlose Regelung (regelbarer Schweißstrom) gewährleisten lässt. Die Stromabgabe des Trafos ähnelt einer Konstantstromquelle, welche den eingestellten Schweißstrom bei wechselnder Last nahezu konstant hält. Die Spannungskennlinie eines Schweißtransformators ist leicht fallend, sodass bei einem Kurzschluss etwas mehr als der eingestellte Strom fließt. Die Leerlaufspannung liegt bei 50 V, somit besteht keine Gefahr gefährlicher Stromschläge für den Anwender. Kleine Schweißtrafos mit einem Schweißstrom von 50 bis 125 A Leistung wiegen bereits über 30 Kg.
Die Bauleistung eines Trafo wird in VA oder kVA ausgedrückt (VA ist die Bezeichnung für Voltampère und steht für die Maßeinheit der elektrischen Scheinleistung, kVA für Kilovoltampère).
Kupfer hat bis auf Silber den besten Leitwert mit γ = 56. Aluminium dagegen hat nur γ = 36. Aluminium folgt also mit etwa 35 Prozent Abstand. So ist Kupfer das beste Metall und Aluminium «nur» das zweitbeste der technisch und wirtschaftlich verwertbaren Leiterwerkstoffe für die elektrische Energie. Alle anderen Metalle kommen als Stromleiter nicht in Betracht, und Legierungen haben generell eine erheblich niedrigere Leitfähigkeit als reine Metalle. Silber oder Gold scheiden wegen des hohen Preises ganz aus.

Schweißtransformator Aufbau

Ein Transformator besteht im Wesentlichen aus zwei oder mehreren Spulen sowie einem gemeinsamen Eisenkern. Die Wicklungen eines Trafos sind in der Regel aus isoliertem Kupferdraht angefertigt und befinden sich aufgewickelt auf dem Eisenkern.
An der Primärwicklung des Transformators wird die Eingangsspannung angelegt. Deswegen wird die Spule an der Primärseite oft Primärspule genannt. An der Primärspule wird die Eingangsspannung angelegt. Durch die Wechselspannung and der Primärspule entsteht aufgrund von Induktivität ein wechselndes Magnetfeld. Der magnetische Fluss durchdringt die Sekundärspule mit Hilfe des Eisenkerns. An der Sekundärseite des Transformators kann somit die Ausgangsspannung entnommen werden. Entsprechend der Primärseite wird die Spule an Sekundärseite, Sekundärspule genannt. Das Wicklungsverhältnis der Primär- und Sekundärspule definiert, ob die Ausgangsspannung kleiner oder größer ist als die Eingangsspannung. Ist die Windungszahl der Sekundärspule größer als die der Primärspule, so ist die Ausgangsspannung größer als die Eingangsspannung. Wenn jedoch die Windungsanzahl der Sekundärspule geringer ist, dann ist die Ausgangsspannung kleiner als die Eingangsspannung. Besitzen beide Spulen gleich viele Windungen mit Draht umwickelt, dann entspricht die Ausgangsspannung der Eingangsspannung.
Neben den Spulen ist der Eisenkern ein wichtiger Bestandteil eines Transformators. Ein Eisenkern besteht oft aus Eisenpulver, Ferrit oder Silizium-Stahl Legierungen. Auf den Eisenkern sind die Spulen mit Draht aufgewickelt, um zwischen ihnen eine magnetische Verbindung herzustellen. Viele Transformatoren unterliegen ebenfalls einer Kühlung. Gekühlt werden Transformatoren in und durch ein Ölbad. Das Öl ist neben der Kühlung gleichzeitig als Isolator zu betrachten und isoliert dabei besser als Luft. Zusätzlich können bei sehr hohen Leistungen und Netzspannungen zusätzliche Kühlsysteme installiert werden.

Einsatz von Schweißtransformatoren

Ein Schweißtransformator wird in einem Schweißgerät eingesetzt, um den hohen Strombedarf beim Schweißen zu decken. Neben Schweißtransformatoren können beim Schweißen ähnliche Geräte für dasselbe Ergebnis eingesetzt werden. Hierbei handelt sich um Schweißgleichrichter, Schweißumformer oder Schweißinverter. All diese elektronischen Geräte sind Möglichkeiten, um ein Schweißgerät zu betreiben.