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In Stromkreisen. in denen verschiedene elektromotorische. Kräfte tätig sind, ist ein gewisses Mass von Widerstand zur Dämpfung von Schwingungen nützlich oder sogar nötig.
Einer dieser Fälle ist die Speisung eines Lichtbogens durch eine Dynamomaschine, die eine dem Lichtbogen angepasste Spannungscharakteristik, d. h. fallende Spannung bei steigender
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sich der Strom ändern und dadurch die Spannung der Dynamomaschine auf den nötigen grösseren oder kleineren Wert bringen. aber nicht momentan, sondern mit einer gewissen Verzögerung. die durch Selbstinduktion und Remanenz verursacht wird. Während dieser Ver-
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Bei zu geringem Widerstand entstehen in gewissen Fällen nachteilige Wirkungen, besonders bei dünnen Metallelektroden, bei denen ein zu viel an Strom eine momentane übermässige Erwärmung der Elektrodenkuppe und damit ein Verspritzen der Metallteilchen hervorrufen kann, während ein zu wenig an Strom eine zu grosse Ahkühlullg der Elektrodenkuppe und unter ungunstigen Umständen ein Auslöschen des Lichtbogens hervorruft.
Es hat sich gezeigt. dass eine Maschine, die bei Stromstärken vom normalen bis halben normalen Strom zufriedenstellend arbeitet, Schwierigkeiten bei dünnen Elektroden gibt. die einen bedeutend kleineren Strom erfordern, und dass diese Schwierigkeiten beseitigt werden können, wenn man in den Schweissstromkreis einen Widerstand einschaltet, der zusammen mit dem inneren Widerstand der Maschine und dem übrigen Widerstand des Schweissstromkreises einen Spannungsabfall von einigen Volt ergibt, z. B. bei einer bestimmten Elektrode 3 bis 4 Volt.
Die Zufügung eines äusseren Widerstandes ist unbequem und bietet keine Gewälir. dass der Schweisser ihn nur bei kleiner Stromstärke verwendet. Man kann wohl einen Selbstschalter vorsehen, der bei Überschreitung eines gewissen Stromes den Zusatzwiderstand kurzschliesst, doch können solche Apparate versagen und bedeuten jedenfalls zusätzliche Kosten in Anschaffung und Erhaltung.
Gemäss der Erfindung wird durch Schaltung innerhalb der Maschine selbst der innere Widerstand so verändert, wie er sich für den gebrauchten Strom als zweckmässig erweist. Die Anordnung kann sowohl bei Maschinen gebraucht werden, bei denen das Feld durch eine Reihenschlusswicklung geschaffen wird, als auch bei solchen, wo eine Reihenschlusswicklung dazu dient. um das Feld zu schwächen.
Als erstes Ausführungsbeispiel sei eine reihenschlusserregte Querfeldmaschine (Rosenbergdynamo) genannt. Solche Maschinen sind sowohl ohne als mit Regulierpolen zur Speisung eines Lichtbogens geeignet. Das Primärfeld wird von einer mit den Nutzbürsten des Ankers und dem äusseren Stromkreis in Reihe geschalteten Feldwicklung erregt, die Nutzbürsten schleifen auf den Kollektorlamellen, die zu Ankerleitern in der Polschuhmitte gehören, während Hilfsliürsten, die sich in der normalen neutralen Zone befinden, miteinander kurzgeschlossen sind und die Möglichkeit bieten, dass beispielsweise im zweipoligen Auker Strom aus dem einem Ankerviertel in das diametral gegenüberliegende übertragen wird.
so dass die Anker-
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die ihm entgegengesetzt gerichtet ist. Ein Teil des Feldes ist mit geringem Eisenquersehnitt versehen, so dass sich dort starke Sättigung ergibt. Bei einer Rosenbergdynamo ohne Regulierpole kann innerhalb gewisser Grenzen eine Regulierung des Stromes durch einen Parallelwiderstand zur Reihenschlusswicklung erfolgen. Bei der Maschine mit Regulierpolen lässt sich durch Verschieben eines Eisenteiles im magnetischen Kreis der stark-t gesättigte Querschnitt nach Belieben verändern, so dass die Maschine ohne Änderung in den Wicklungen auf verschiedene Kurzschlussströme eingestellt werden kann.
Es möge nun eine für 400 Amp. Maximalstrom gebaute Maschine noch bei einem Strom von 200 Amp. gerade noch genügend inneren Widerstand aufweisen und es wird gewünscht, sie auch bei einem Strom von 100 Amp. für Drahtschweissung zu verwenden, wozu ein Gesamtwiderstand der Maschine vom doppelten des Widerstandes erforderlich wäre. Hat die Maschine zwei Kollektoren mit getrennten Ankerwicklungen, so kann auch die Magnetentwicklung in zwei Teile geteilt werden, die beim vollen Strom parallelgeschaltet werden. Will man dann die Maschine für weniger als den halben Strom verwenden, so wird die Parallelschaltung der Ankerhälften und die Parallelschaltung der Magnetspulen unterbrochen und die Maschine nur mit einem Anker und einer Magnetwicklung verwendet, so dass der innere Widerstand der doppelte ist.
Durch Parallel-, Einzel-oder Hintereinanderschaltung der zwei Magnetwicklungen und der beiden Ankerwicklungen kann der innere Widerstand der Maschine in verschiedenen Stufen vom einfachen bis zum vierfachen erhöht werden.
Bei einer Maschine mit nur einem Kollektor wird die Widerstandsänderung lediglich in die Magnetspulen verlegt. Die Reihenschlussmagnetspule hat in der Regel viel weniger Widerstand als der Anker. Um daher den inneren Widerstand der Maschine bei gleichbleibendem Ankerwiderstand zu verdoppeln, mag es nötig sein, den Widerstand der Magnetspulen auf den vierfachen oder einen noch höheren Wert zu bringen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen. Bei einer Ausführungsform werden die Magnetspulen aus zwei Leitern gewickelt, deren einer einen weitaus geringeren Querschnitt hat als der andere und für den kleinen Strom bestimmt ist. Für den geringeren Strom kann man den schwachen Leiter allein verwenden, für den vollen Strom entweder den starken Leiter allein oder in Parallelschaltung mit dem schwachen Leiter.
Es ist zweckmässig die Wicklung so vorzunehmen, dass die schwachen Leiter von starken Leitern umgeben sind, so dass sie die von ihnen erzeugte Ware an die vom Strom nicht durchflossenen starken Leiter abgeben können. Dies wird am leichtesten bei bandförmigen Leitern erzielt, dass man dicke und dünne, gegeneinander isolierte Kupferbänder gleichzeitig aufspult. Soll der dünne Leiter die halbe Stromstärke wie der dicke ertragen. so ist es bei gleicher Windungszahl und gleichem Leitermaterial zulässig, seinen Querschnitt gleich einem Viertel des dicken Leiters zu machen, weil dann in der ganzen Spule nur der gleiche Wärmeverlust stattfindet, als wenn der dicke Leiter vom vollen Strom durchflossen wäre.
Mann kann auch den schwachen Leiter an Stellen der Spule bringen, die besonders gute Wärmeableitungen geniessen, und kann dadurch die Beanspruchung unter Umständen noch steigern. Werden die schwachen Leiter nach aussen, die starken nach innen gelegt, so ist die mittlere Windungslänge der schwachen Leiter grösser als die der starken, so dass auch aus diesem Grunde eine Widerstandsvermehrung erfolgt.
Bei der Anordnung, wie sie bisher beschrieben war, wäre noch keine 3icherheit dagegen gegeben, dass der Schweisser aus Irrtum beim Schweissen dicker Drähte die Wicklung benutzt, die nur für schwache Drähte dimensioniert ist, so dass eine Überhitzung der Spule eintritt. Um dies zu verhindern, kann die Schwachdrahtspule mit kleinerer wirksamer Windungszahl ausgeführt werden als die Starkdrahtspule.
In einem konkreten Fall wird, beispielsweise bei Ver- 1'ingerung der Feldwindungen auf 60010 der höchst erreichbare Ankerstrom auf die Hälfte
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geschehen, dass die Schwachdrahtwicklung effektiv weniger Windungen erhält oder dass sie ebenso viele Windungen erhält wie die Starkdrahtwicklung, dass aber ein Teil der Windungen geschaltet wird, beispielsweise 800/0 der Windungen in derselben Richtung wie die Starkstromwicklung und 200/0 entgegengeschaltet, so dass zur Magnetisierung nur 80-20 = 600/o der Windungen in der Schwachdrahtwicklung wirksam sind, gegenüber 100 in der Starkdrahtwicklung.
Bei einer andern Ausführungsform wird eine Schwachdraht-Gegenwicklung verwendet.
Die Starkdrahtwicklung bleibt dauernd eingeschaltet und wird zur Erzielung höheren Widerstandes und geringeren Stromes in Reihe geschaltet mit der in entgegengesetztem Sinne gewickelten Schwachdrahtwicklung, die beispielsweise 40 % der Windungen besitzt, so dass die wirksame Windungszahl 100-4 40 = 600/o ist, während die ohm'schen Widerstände der Stark-und Schwaclhdrahtwicklung hintereinander geschaltet sind. Zur Erreichung vollen Stromes und kleineren inneren Widerstandes der Maschine kann man die Schwachdrahtwicklung kurz-
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schliessen oder den äusseren Stromkreis an eine Klemme anschliessen, die zwischen Stark-und Sehwachdrahtwicklung liegt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, zwei Wicklungshälften mit ungleicher Windungszahl für Betrieb mit grossem Strom paralell, für Betrieb mit kleinem Strom gegeneinander zu schalten. Man kann beispielsweise eine Wicklung mit 20, eine mit 10 Windungen versehen. Haben sie beide etwa infolge verschiedener mittlerer Windungslänge gleichen Widerstand, so wird bei Paralellschaltung jede den halben Strom führen und sie wirken so, wie eine Spule von 15 Windungen, die den vollen Strom führt. Sind sie gegeneinander geschaltet, so wirken sie wie eine Spule von 20-10 = 10 Windungen. Der Widerstand in letzterem Falle ist der vierfache wie bei Paralellschaltung.
Als Maschine für Lichtbogenschweissung kann auch eine solche mit einem auf beliebige Art erregten Primärfeld verwendet werden, das durch eine entgegenwirkende Hauptstrom-
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eine Schwachdraht (gegen) wicklung verwendet werden, die mehrfach grösseren Widerstand als die Starkdrahtwicklung hat. Um eine Überlastung der Schwachdrahtwicklung zu verhindern, kann sie mit grösserer Windungszahl ausgeführt werden, als die Starkdrahtwicklung. Hat z. B. die von einer fremden Stromquelle konstant erregte Primärwicklung 5000 Ampèrewindungen und hat die Starkdralitgegenwicklung 10 Windungen, so kann im Falle des Kurzschlusses des äusseren Stromkreises der Strom auf 500 Amp. anwachsen, ehe das Primärfeld ausgelöscht wird.
Wird die Schwachdrahtwicklung mit 20 Windungen ausgeführt und allein in den Stromkreis eingeschaltet, so erfolgt schon bei 250 Amp. ein Auslöschen des Primärfeldes.
Anstatt die Schwachdrahtwicklung mit 20 Windungen auszuführen, kann man auch zwei gleiche, je für den halben Strom bemessene Spulen mit je 10 Windungen vorsehen, die für vollen Strom parallel, für halben Strom gleichsinnig hintereinander geschaltet werden.
Natürlich ist es auch zulässig, zwei Wicklungen ungleicher Windungszahl und ver- schiedenen Widerstandes gleichsinnig hintereinander zu schalten, beispielsweise eine Stark- drahtwicklung von 10 und eine Schwachdrahtwicklung von 20 Windungen, dann erfolgt ein Auslöschen des Primärfeldes sehon bei 167 Amp.
Im Vorgehenden wurde der Ausdruck Schwaelh"-und Stark"-Drahtwicklung in der Voraussetzung angewendet, dass beide Wicklungen aus gleichem Material bestehen und daher zur Erhöhung des Widerstandes der Leiterquerschnitt verringert wird. Es kann aber auch statt dessen ein Material mit hohem spezifischen Widerstand und grösserem Querschnitt angewendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung an Dynamomaschinen zur Speisung von Lichtbogen, insbesondere für Lichtbogenschweissung zum wahlweisen Anpassen an den Betrieb mit starken oder schwachen Elektroden durch Umschaltung von Wicklungen, dadurch gekennzeichnet, dass für den Betrieb mit schwachen Elektroden durch die Umschaltung der innere Widerstand der Maschine der-
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gungen zu dampen und Stetigkeit des Lichtbogens zu ermöglichen.