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Gleichstrom - Lichtbogen- Schweiss generator.
Für das Schweissen mit dem elektrischen Lichtbogen werden Stromquellen benötigt, deren Spannung mit zunehmendem Belastungsstrom stark abfällt und deren Kurzschlussstrom den normalen Arbeitsstrom nur wenig über-oder unterschreitet. Ausserdem wird die Forderung gestellt, dass Spannung und Stromstärke sich in möglichst kurzer Zeit wieder auf die normalen Werte einstellen, wenn vorübergehend durch die beim Arbeiten unvermeidlichen Änderungen der Lichtbogenlänge strom-oder Spannungs- änderungen eingetreten sind. Nur mit Stromquellen, deren Charakteristik diesen Anforderungen entspricht, kann ein richtiges Brennen des Lichtbogens und gleichmässiger Einbrand in den Sehweissstellen erreicht werden.
Für Gleichstrom-Lichtbogenschweissung hat man bisher fremderregte Generatoren mit einer starken Gegenkompoundwicklung oder sogenannte Ankerquerfeldmaschinen (Rosenberg-Maschinen) verwendet. Die erstere Bauart, bei welcher die fremderregte Nebenschlusswicklung und die Gegenkompoundwicklung einander entgegenwirken, von den insgesamt auf den Polen aufgebrachten ErregerAmpere-Windungen also nur die Differenz wirksam ausgenutzt wird, macht eine wesentliche Vergrösserung des Modells notwendig, um die beiden Erregerwicklungen unterbringen zu können. Ausserdem muss die Gegenkompoundwicklung in Gruppen umschaltbar oder auf andere Weise regelbar sein, um auch für kleinere Stromstärken stabile Lichtbogenverhältnisse zu erhalten. Diese Umschaltung ist bei den grossen Stromstärken unbequem.
Ferner ist noch eine Hilfserregermaschine zur Fremderregung notwendig.
Die zweite Bauart, dieRosenberg-Maschine, benutzt zur Erzeugung der nutzbaren Schweissspannung ein Ankerquerfeld, welches von über einen zweiten Bürstensatz fliessenden Kurzschlussströmen erregt wird. Diese Bauart hat den Nachteil, dass der Kommutator noch zusätzlich von diesen Kurzschlussströmen belastet, also grösser wird, und dass der Einbau von Wendepolen Schwierigkeiten macht. Das an sich schon wegen der ungünstigen Erregung von Anker aus grosse Modell muss daher wegen der un-
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sehr schwer und teuer aus.
Die Nachteile dieser beiden Bauarten werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass die Erregung durch zwei Nebenschlusswicklungen erfolgt, von denen die eine an eine Hauptbürste und eine ihr in der Drehrichtung folgende Querbürste, die andere Nebenschlusswicklung an eine Hauptbürste und eine ihr in der Drehrichtung voraufgehende Querbürste angeschlossen ist. Es wird so die Verwendung selbsterregter kleiner, gut ausgenutzter Modelle möglich.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. a ist der Anker des Generators, dessen Hauptbürsten b und c der Se, hweissstrom für den Lichtbogen cl entnommen wird. Die Nebenschlusserregerwicklung I ist angeschlossen an Hauptbürste e und Querbürste e, die Nebenschlusserregerwicklung 11 ist angeschlossen an Hauptbürste bund Querbürste e. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass man bei verhältnismässig kleinen Erregerströmen lediglich mit einer Querbürste auskommt, so die Herstellungsweise vereinfacht und die Kosten möglichst gering hält.
In dem Beispiel ist i ein gemeinsamer Regler für die Wicklungen I und 11. Die Anordnung kann dabei so getroffen werden, dass bei stetiger Vergrösserung des Regulierwiderstandes für Wicklung I der Regelwiderstand für Wicklung 11 zuerst verkleinert und dann wieder vergrössert wird, was zur Erzielung günstiger Charakteristiken für grosse und kleine Schweissströme zweckmässig sein kann. g und h sind feste Vorschaltwiderstände für die Erreger-
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wicklungen, welche den Zweck haben, durch Verringerung der Zeitkonstanten der Erregerwicklungen ein schnelleres Ansprechen der Maschine zu erreichen.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende :
Bei Leerlauf teilt die Querbürste e die Gesamtspannung zwischen den Hauptbürsten bund c in zwei gleiche Teile, die beiden Erregerwicklungen I und II erhalten also gleich grosse Erregerspannungen und werden in gleichem Sinne erregt. Bei Belastung der Hauptbürsten b und c mit Schweissstrom tritt durch die vom Ankerstrom verursachte Feldverzernmg eine Verschiebung der Spannungsverhältnisse der beiden Teilspannungen b-e und e-c ein.
Die Teilspannung e-c zwischen der Querbürste e und der ihr im Drehsinn vorausgehenden Hauptbürste c bleibt trotz stark sinkender Gesamtspannung b-c fast konstant, so dass also der Erregerstrom der Wicklung I fast unverändert bleibt, während die Teilspannung b-e zwischen der Querbürste e und der ihr im Drehsinn folgenden Hauptbürste b stark abfällt und bei grossen Strömen sich sogar umkehrt. Der Erregerstrom der Wicklung II nimmt daher mit zunehmendem Belastungsstrom stark ab und dreht sich sogar um.
Durch entsprechende Bemessung der beiden Erregerwicklungen I und II und ihrer Regelwiderstände können Charakteristiken für Spannung und Strom von der in Fig. 5 dargestellten Form erreicht werden. Je nach den Anforderungen des Schweissbetriebes kann erreicht werden, dass der Kurzschlussstrom nur wenig grösser, oder gleich, oder auch kleiner als der normale Arbeitsstrom ist. Die Einstellung
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verstellbarer Regler für die Wicklungen I und II dargestellt. Will man bei gleichem normalen Arbeitsstrom und Arbeitsspannung die Form der Charakteristik mehr oder weniger steil machen, so müssen beide Wicklungen einen getrennten Regler erhalten. Man wird hievon aber im allgemeinen absehen, weil die Bedienung dadurch erschwert wird.
Mit der vorbeschriebenen Schaltung ist es möglich, die Leerlaufspannung wesentlich niedriger zu halten als mit den bisher üblichen Gegenkompoundgeneratoren, deren Charakteristiken in Fig. 6
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eine steiler abfallende Charakteristik erreicht.
In Fig. 2-4 sind Änderungen der Schaltung dargestellt. In Fig. 2 sind die beiden Erregerwick- lungen I und II an je eine Querbürste e bzw. i und an eine gemeinsame Hauptbürste angeschlossen. Diese Schaltung ist zweckmässig bei grösseren Erregerströmen zu verwenden. In Fig. 3 ist noch eine vom Schweissstrom erregte Gegenkompoundwicklung III vorgesehen. In Fig. 4 ist eine indirekte Gegenkompoundierung durch Anschluss einer Wicklung III an die beiden Querbürsten e und i ausgeführt.
In Fig. 7 sind K die Hauptpole, welche mit Aussparungen versehen sind, um ein funkenfreies Arbeiten der Querbürsten e und i zu erreichen ; l sind die Wendepole für den Hauptstrom.
Die vorliegenden Schaltungen sind nicht nur anwendbar bei Maschinen mit normalen Polen nach Fig. 7, sondern sie können auch in gleicher Weise für sogenannte Spaltpolanordnung nach Fig. 8 mit den Teilpolen K1 und K2 verwendet werden.
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