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Querfeld-Gleichstrommaschine mit regelbarer Kurzschlussstromstärke.
Die unter dem Namen ,,Querfeldmaschine" bekannte Gleichstrommaschie hat zwei Paate von Bürsten am Stromwender. Die Bürsten des ersten Paares stehen in der neutralen Zone und sind durch einen Leiter von kleinem Widerstand direkt miteinander verbunden. Die Bürsten des zweiten Paares sind um 900 gegen die Bürsten des ersten Paares versetzt : sie berühren also die Stellen des Stromwenders. die den Mitten der Erregerpole entsprechen. Durch die Bürsten des zweiten Paares wird dem Anker der Strom entnommen ; dieser Strom wird durch das ,,Querfeld" induziert. das den Anker quer zur Achse der Erregerpole durchsetzt, sich in den Polschuhen der Erregerpole schliesst und von der mittels der Bürsten des ersten Paares kurzgeschlossenen Ankerwicklung erzengt wird. wenn sie im Felde der ErTegerpole umläuft.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Querfeld-Gleichstrommaschine so auszuführen. dass sie auf rein elektrischem Wege, nämlich durch blosse Veränderung ihrer Erregung, auch von einer entfernten Stelle aus, für die verschiedenen Kurzschlussstromstrecken eingestellt werden kann. die erforderlich sind, wenn die Maschine als Stromerzeuger einer Lichtbogenschweissanlage verwendet werden soll.
Beim Betrieb einer solchen Anlas. e muss die Schweissstromstärke von Fall zu Fall verschieden gross gewählt werden, je nach der Beschaffenheit, insbesondere der Dicke des Werkstückes. Da der Stromerzeuger, der einen Schweisslichtbogen speist, nahezu kurzgeschlossen arbeitet, so ist eine Ver-
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bares. den Fachleuten wohl bekanntes Mittel zur Regelung der Schweissstromstärke.
Dieses Mittel ist aber bei der Qnerfeld-Gleichstrommaschine mit Reihenschluss der Erregerwicklung nicht in der Weise anwendbar, dass man die Wirkung der Erregerwicklung etwa durd) Verstellen eines Parallelwiderstandes oder durch Zuschalten und Abschalten von Windungen verändert.
Denn bei dieser Art der Regelung wird die als Belastungscharakteristik bezeichnete Beziehung zwischen der Klemmen- spannung der Maschine und der Stromstärke immer ungünstiger, je weiter man mit der Kurzschlussstromstärke unter den erreichbaren Höchstwert herabgeht ; für kleine Kurzschlussstromstärke eingestellt. liefert die Maschine nicht mehr die für den Schweissbetrieb nötige Klemmenspannung.
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aus einer in ähnlicher Weise angeordneten Haupterregerwicklung und aus einer wie die Haupterregewicklung mit Gleichstrom gespeisten Hilfserregerwicklung, die auf Eisen enthaltenden. ausserhalb der
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treiben sucht ;
ferner ist die Erregerwicklung mit einer Regeleinrichtung'verbunden, die es möglich macht. das Stärkeverhältnis der magnetomotorischen Kräfte der Hilfserregerwicklung und der Haupt erje. eer- wicklung willkürlich zu verändern.
Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird die Haupterregerwieklung in Reihe mit òem
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Die einfachste und für die praktische Anwendung geeignetste Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn man bei Reihenschluss der ganzen Erregerwicklung mit dem Anker der Maschine die Haupterregerwick1ung und die Hilfserregerwicklung parallel schaltet und in den Zweig der Hilfserregerwicldung einen Regelwiderstand legt.
Die Erfindung soll durch die Beispiele näher erläutert werden, die auf der Zeichnung dargestellt sind.
Die Fig. 1, 2 und 3 sind schematische Darstellungen von zweipoligen Querfeld-Gleichstrommaschinen, die sich durch verschiedene Anordnung der magnetischen Hilfspfade und der Hilfserregerwicklung voneinander unterscheiden. In den Fig. 4 und 5 ist ein konstruktiv durchgebildeter Teil eines Poles einer nach dem Schema Fig. 3 ausgeführten Maschine dargestellt, u. zw. in Fig. 4 im gestreckten Schnitt längs der Zylinderfläche mit der Spur A-B in Fig. 5, in Fig. 5 im Schnitt nach der Ebene mit der Spur C#D in Fig. 4.
In den Figuren ist 1 der Anker, 2 der Stromwender, 3 und 4 sind die in der neutralen Zone stehenden Bürsten, die durch den Leiter 5 direkt miteinander verbunden sind. 6 und 7 sind die Bürsten, durch die dem Anker der Strom entnommen wird.
Die Haupterregerwicklung besteht aus den Spulen E und E2, die in üblicher Weise auf den Schäften Sa, 9a der Pole 8, 9 des zweipoligen Magnetgestelles angeordnet sind. Diese Pole werden als Träger der Haupterregerwicklung ,,Haupterregerpole" genannt. Ihre Polsehuhe sind mit 8b und 9b bezeichnet. 10 ist das Joch des Magnetgestells.
Die Haupterregerwicklung ist mit dem Anker in Reihe geschaltet. Der Stromweg verläuft von
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Hilfspfad, der ausserhalb der Haupterregerwicklung i, E2 liegt und mit dem einen Ende an den Polschuh 8b, mit dem anderen an den Polschuh 9b angeschlossen ist. Einen gleichartigen magnetischen Hilfspfad bilden die Kerne Ag und h4 zusammen mit dem Joch 10.
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Leitung 13. Die Hilfserregerwicklung befindet sich dabei, wei die Haupterregerwicklung in Reihenschluss mit dem Anker. Sie könnte aber auch als Nebenschlusswicklung ausgeführt werden. Dafür wäre die Leitung 25 zu unterbrechen und dafür die Leitung 24 durch die Leitung 26 an die Leitung 17 anzuschliessen.
Die Spulen der Erregerwicklung sind so angeschlossen, dass bei positiver Polarität der Bürste 6 die magnetomotorisehen Kräfte die Richtungen der innerhalb der Spulen gezeichneten Pfeile haben. Die Spulen el und e2 wirken in gleichem Sinn auf den aus den Kernen hl, 112 und dem Joch bestehenden Hilfspfad ; ebenso wirken die Spulen % und e4 im gleichen Sinn auf den aus den Kernen h3, lk, und dem Joch bestehenden Hilfspfad.
Dieser Sinn ist in beiden Hilfspfaden entgegengesetzt der Richtung, in der die magnetomotorischen Kräfte der Haupterregerwieklung einen magnetischen Fluss durch die Hilfspfade zu treiben suchen.
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gebildet, die die Lücken zwischen den Polschuhen 8b und 9b überbrücken. Die Hilfserregerwicklung besteht aus den beiden Spulen e5 und e6, die auf den Kernen Tig und h6 angeordnet sind.
Diese Spulen sind miteinander in Reihe und beide zusammen parallel zur Haupterregerwicklung geschaltet. Der Stromweg der Hilfserregerwicklung geht von Leitung 11 über Leitung 18. Spule eg, Leitung 27, Spule e5, Leitung 28, Regler 21, Leitungen 29 und 30 zur Leitung l'), da die Hilfserregerwicklung als Reihenwieklung geschaltet ist. Der Stromwegführt über die Leitungen 29 und. 31, nach Unterbrechung der Leitung. 30, zur Leitung'17, wenn die Hilfserregerwicklung als Nebenschlusswicklung geschaltet wird.
Die Richtungen der magnetomotorischen Kräfte der Erregerspulen sind wieder durch Pfeile angegeben, unter der Voraussetzung, dass Bürste 6 positive Polarität hat.
Bei der Maschine nach Fig. 3 besteht der eine Hilfspfad aus dem Joch 10 und den Eisenkernen h7, h8, der andere aus dem Joch und den Eisenkernen h9 und h10. Die Eisenkerne h7 und h9 sind zwischen das Joch und den Polschuh 8b so eingesetzt, dass sie ausserhalb der Spule Ei, der Haupterregerwicklung liegen.
Die Verne ha und h10 sind zwischen das Joch und den Polschuh 9b so eingesetzt, dass sie ausserhalb der Spule E2 der Haupterregerwicklung liegen. Die Hilfserregerwicklung besteht aus den beiden Spulen e1 und ssg ; die erste umschlingt die Eisenkerne h7, 119, den Schaft 8 ades Haupterregerpols und die Spule Ei der Haupterregerwicklung. Die zweite umschlingt die Eisenkerne h8 und h10, den Schaft 9a des Haupterregerpols und die Spule E2 der Haupterregerwicklung.
Die Schaltung der Spulen e7 und ssg stimmt überein mit der Schaltung der Spulen e6 und e5 von Fig. 2. Die Spulen e7 und ssg sind so angeschlossen, dass ihre magnetomotorischen Kräfte, die durch gestrichelte Pfeile angedeutet sind, im Raum dieselben Richtungen haben wie die magnetomotorischen Kräfte der Haupterregerspulen, die durch ausgezogene Pfeile angedeutet sind, wieder unter der Annahme,
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dass die Durste 6 positive Polarität besitzt.
Auch bei dieser Anordnung ist die Richtung der magnetomotorischen Kräfte, mit denen die Hilfserregerwicklung auf die Eisenkerne ) , hg, der Hilfspfade wirkt, entgegengesetzt der Richtung, in der die Haupterregerwicklung magnetische Flüsse durch diese Eisenkerne zu treiben sucht.
Bei der Benutzung dieser Maschinen braucht zur Veränderung der Kurzschlussstromstärke nur der Regler 21 im Zweig der Hilfserregerwieklung verstellt zu werden. Ist der Widerstand in diesem Zweige gross. so dass die Hilfserregerwicklung nur einen schwachen Strom führt, so ist die Kurzschlussstromstärke der Maschine klein. Sie nimmt höhere Werte an, wenn man durch Verstellen des Reglers
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und 119 haben, am Joch 10 befestigt. Zwischen den Pol und das Joch sind an den Sitzfläehen des Pols Bleehe eingelegt.
Durch Veränderung der Zahl dieser Bleche, die nach Bedarf aus magnetischem oder unmagnetischem Metall genommen werden, können der Luftspalt am Anker 1 und die Widerstände der magnetischen Pfade im Magnetgestell geregelt werden.
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der Bürste 6 zu schwächen und dadurch die Kommutierung zu verbessern.
Die Erfindung kann noch in anderen Formen ausgeführt werden, im besonderen kann die Schaltung
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die Beispiele gewählt worden ist. Für die Regelungseinrichtungen können nicht nur Widerstandsregler, sondern auch Schalter für das Zuschalten und Abschalten von Spulenteilen oder ganzen Spulen verwendet werden.
Es ist eine Dynamomaschine bekanntgeworden, deren Feldmagnet magnetische Hilfspfade und auch eine Hilfserregerwicklung in der hier beschriebenen Anordnung aufweist. Bei dieser bekannten Maschine wird aber die Hilfserregerwicklung mit Wechselstrom veränderlicher Stärke gespeist, um die magnetische Permeabilität, also einen der Faktoren der magnetischen Leitfähigkeit der Hilfspfade, durch sogenannte Vormagnetisierung zu beeinflussen. Im Gegensatz dazu werden gemäss vorliegender Erfindung
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motorische Kräfte, deren Stärke verändert werden kann, aufgedrückt. Man hat dabei in gewissem Sinne zwei Feldmagnete für einen Anker.
Denn auch das Hilfserregersystem, das aus den magnetischen Hilfs-
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sich in einer Gleichstromspannung an den Bürsten 6,7 auswirkt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Querfeld-Gleichstrommaschine mit regelbarer Kurzschlussstromstärke, dadurch gekennzeichnet,
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besteht, die auf Eisen enthaltenden, ausserhalb der Haupterregerwicklung liegenden, je an die Polschuhe (8b, 9b) von zwei ungleichnamigen Haupterregerpolen (8, 9) angeschlossenen, magnetischen Hilfsfaden (h,-h.) angeordnet ist, und die so geschaltet ist, dass die magnetomotorischen Kräfte der Hilfserregerwicklung den magnetischen Flüssen entgegenwirken, die die Haupterregerwieklung durch die magnetischen Hilfspfade zu treiben sucht, wobei die Hilfserregerwicklung mit einer Regeleinrichtung verbunden ist, die es möglich macht, das Stärkeverhältnis der magnetomotorischen Kräfte der Hilfserregerwicklung und der Haupterregerwicklung willkürlich zu verändern (Fig. 1).