AT137211B

AT137211B -

Info

Publication number: AT137211B
Authority: AT
Priority date: 1931-11-20
Filing date: 1932-11-16
Publication date: 1934-04-25
Also published as: AT138690B; CH167613A

Description

Gleichstromgenerator für konstanten Strom.

Beim Kurzschluss einer gewöhnlichen Gleichstrommaschine mit Nebenschluss-Selbsterregung treten kurz vor dem vollständigen Erlöschen des Stromes bekanntlich sehr grosse Ströme auf, da das Erregerfeld infolge der verzögernden Wirkung der Wirbelströme im massiven Eisen der Polkerne nur langsam abklingt. Eine solche Maschine ist daher für einen Verwendungszweck mit betriebsmässigen Kurzschlüssen, wie sie beispielsweise beim Schweissen vorkommen, nur bedingt zu gebrauchen.

Es ist nun bekannt, die bei Kurzschlüssen auftretenden Stromstösse dadurch zu begrenzen, dass eine gegenmagnetisierende Hauptstromwicklung auf die Hauptpole gelegt wird. Die Wirkung der gegenmagnetisierenden Hauptstromwicklung muss aber beim Dauerzustand aufgehoben werden. Erfindung- gemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Hauptpole neben der gewöhnlichen Nebensehlusserregerwicklung zwei parallel geschaltete, einander entgegenwirkende Hauptstromwicklungen mit verschiedener Selbstinduktion tragen, von welchen diejenige, welche im Sinne der Nebenschlusserregerwicklung magnetisiert, eine wesentlich höhere Selbstinduktion besitzt als die der Nebenschlusswieklung entgegenwirkende.

Die zwei zusätzlichen Hauptstromwicklungen sind annähernd gleich stark dimensioniert, während bei Kurzschlüssen diejenige Wicklung, die im Sinne der Nebensehlusserregerwieklung magneüsiert, unwirksam gemacht wird, indem ihr z. B. eine Drosselspule vorgeschaltet ist, so dass also der rasch
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Wicklung durchfliesst und eine sofortige Schwächung des Hauptfeldes bewirkt.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch einen zweipoligen Gleichstromgenerator A mit in Reihe geschalteten Nebenschlusserreger- wicklungen Bl, B2 und parallel geschalteten Hauptstromwicklungen Cl, C2. Die Wicklung Cl ist mit
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schaltet ist. Die andern Klemmen der parallel geschalteten Wicklungen Cl, C2 sind durch einen zweiten Widerstand F verbunden, an den die abgehende Leitung in einem geeigneten Punkt angeschlossen ist.

Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass durch Verschieben des Anschlusspunktes am Widerstand F die Wirkung der beiden Reihenschlusswicklungen Cl, C2 in ihrem Verhältnis zueinander auf sehr einfache Weise verändert werden kann. Wahlweise kann auch derselbe Zweck erreicht werden, indem die eine Hauptstromwicklung regelbar gemacht wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die Bürsten aus der üblichen Stellung in der neutralen Zone nach einem bestimmten Gesetz zu verschieben. Bei einer vier-und mehrpoligen Gleichstrommaschine werden bekanntlich die Bürsten gleicher Polarität, bei einer vierpoligen Maschine also die genau diametral gegenüberliegenden miteinander verbunden. Von den beiden Verbindungskabeln wird der äussere Strom abgenommen. Die Bürsten gleicher Polarität haben in der üblichen Stellung in der neutralen Zone das gleiche Potential, so dass zwischen ihnen keine Ausgleichströme fliessen. Verschiebt man die Bürsten aus ihrer diametralen Stellung, so tritt zwischen Bürsten gleicher Polarität eine Spannung auf, welche von dem teilweisen oder dem ganzen Wendepolfluss induziert wird.

Wenn die Bürsten wieder in gleicher Weise miteinander verbunden werden, so fliesst zwischen ihnen ein Ausgleichstrom, der dem nach aussen führenden Nutzstrom sich überlagert und insbesondere auch bei Leerlauf der Maschine auftritt, sofern die Wendepole erregt werden.

Es ist bekannt, dass man diese besondere Art der Bürstenverschiebung verwenden kann, um der Maschine die Eigenschaft zu geben, bei jeder Drehrichtung Spannung gleichen Vorzeichens zu liefern.

Neu ist es, die Bürstenverschiebung mit den erfindungsgemässen Reihenschlusswicklungen der Hauptpole zu kombinieren, wodurch sich auf Grund der im folgenden beschriebenen Wirkungsweise Kennlinien ergeben, die sehr gut an den Schweissbetrieb angepasst sind.

Um diese weitere Ausgestaltung der Erfindung an Hand der Zeichnung näher zu erläutern, ist in der Fig. 2 die prinzipielle Schaltung einer gewöhnlichen vierpoligen Gleichstrommaschine veranschau-
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dass besonders für grössere Leistungen nicht auch mehrpolige Maschinen in Frage kommen können.
Die Bürsten G1, 6*2 bzw. Bi, Hs sind in dem erwähnten Sinne aus der Nullstellung verschoben.
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Der äussere Strom wird in der Mitte L1 des Verbindungskabels abgenommen und führt zur einen Hauptklemme M der Maschine. Auf der einen Seite des Verzweigungspunktes L1 befindet sich erfindungsgemäss
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und K4 geschaltet. Von dem mittleren Punkte L2 führt eine Leitung zu der zweiten äusseren Klemme N der Maschine.

Auf der einen Seite des Verzweigungspunktes L2 befindet sich wieder eine Drossel E2, auf der andern Seite eventuell ein Widerstand Ds.
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bzw. (7s und C4 auf verschiedenen Polen untergebracht. Es könnten zwar auf jedem Pol zwei zusammengehörige Hauptstromwicklungen al und C angeordnet werden, die Wirkung wäre jedoch weniger stark als bei der Anordnung auf getrennten Polen, deren Felder unabhängig voneinander sind.

Die Hauptpole tragen ausser den erwähnten Wicklungen noch eine gewöhnliche Nebenschluss- wieklung, die in demselben Sinne magnetisiert, wie der von der beschriebenen Bürstenverschiebung herrührende Ausgleichstrom in den Hauptstromerregerwicklungen. In der von dem Verzweigungspunkt L2 nach der Hauptklemme N führenden Leitung ist die Wendepolwicklung 0 eingeschaltet. Parallel zur Wendepolwicllung liegt ein Shunt P, an welchem in einem geeigneten Punkt die Nebensehlusserregerwicklungen R1, R2, R3 und R4 der Hauptpole angeschlossen sind. Auf der andern Seite sind diese Wicklungen an den andern Pol M der Maschine gelegt. Es hat sieh gezeigt, dass es besonders zweckmässig ist, die Windungen zweier zusammengehöriger Pole in Reihe und diese beiden Gruppen parallel zu schalten.

Es kann ferner in vielen Fällen vorteilhaft sein, in den Stromkreis des Shunts beim Punkt Q eine kleine Drossel einzuschalten, um ein Umpolen mit Sicherheit zu vermeiden.

Der Shunt P zur Wendepolwicklung 0, von welchem der Erregerstrom für die Hauptpole K, der der Klemmenspannung proportional ist, abgenommen wird, hat die Wirkung, als ob auf den Wendepolen eine zusätzliche, der Klemmenspannung proportionale Gegenmagne1isierung vorhanden sei.

Man kann aber auch die Erregerwicklung R an eine passende Anzapfung der Wendepolwicklung 0 selbst anschliessen, wobei der Shunt P, auch wenn er nicht unbedingt notwendig ist, in gewissen Fällen trotzdem beibehalten werden kann, da er erfahrungsgemäss eine günstige Wirkung ausübt. Es ist auch möglich, die Schaltung, wie in Fig. 3 angedeutet, derart vorzunehmen, dass an Stelle des Shunts P zur eigentlichen Wendepolwicklung 0 eine zusätzliche Wendepolwicklung S angeordnet wird, welche im Nebenschluss zur Maschine liegt. Die mässige Nebenschlusserregung der Wendepole hat zur Folge, dass die Leerlaufspannung auf ein für das Auswechseln der Schweisselektroden ungefährliches Mass herabgesetzt wird.

Bei Belastung der Maschine ist die Nebenschlusserregung der Wendepole gegenüber dem Hauptfeld so schwach, bei Nennstrom z. B. nur zirka 1%, dass eine Beeinträchtigung der Kommutierung nicht in Frage kommt.

Mit Hilfe der erfindungsgemässen Anordnung erhält die Maschine bezüglich der Abhängigkeit der Klemmenspannung V von dem äusseren Strom 1 Kennlinien, wie sie in Fig. 4 gezeichnet sind. Der angenähert konstante Strom bei kleiner werdender Spannung, der auch im Kurzschlussfall vorhanden
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erregerwicklungen fliessenden Zusatzstromes erreicht.

Zum Einstellen der gewünschten Stromstärke beim Schweissen wird am besten der magnetische Widerstand der Wendepolkreise verändert. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit. In eine oder mehrere Bohrungen T des Wendepolkerns werden vom Rücken her ein oder mehrere Eisenstifte U mehr oder weniger tief eingestossen. Sind alle Bohrungen des Wendepolkerns mit Eisen ausgefüllt, so ist der magnetische Widerstand der Wendepollaeise am kleinsten und die sich einstellende Stromstärke am grössten, weil der Wendepolfluss und die durch die besondere Art der Bürstenversehiebung erreichte Zusatzerregung am grössten ist.

Die erfindungsgemässe Einrichtung lässt sich im übrigen, wie hier noch ausdrücklich bemerkt werden soll, nicht nur bei vier-und mehrpoligen Maschinen, sondern auch bei zweipoligen anwenden.

Zu diesem Zweck werden gemäss Fig. 6 sowohl die Pole K als auch die Bürsten G bzw. H geteilt. Die
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Claims

PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Gleichstromgenerator für konstanten Strom mit Nebenschlusserregerwicklung und zwei einander entgegenwirkenden Hauptstromwicklungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstromwieklungen parallel geschaltet sind und verschiedene Selbstinduktionen besitzen.

2. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Hauptstromwicklung, welche im Sinne der Nebenschlusserregerwicklung magnetisiert, die höhere Selbstinduktion besitzt.

3. Gleichstromgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gleichsinnig mit der Nebensehlusswieklung magnetisierenden Hauptstromwieklung eine Drossel vorgeschaltet ist, während der andern ein Ohmscher Widerstand vorgeschaltet sein kann.

4. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hauptstrom- wicklungen (Ci und Cl über einen Ohmschen Widerstand (F) einander parallel geschaltet sind.

5. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Haupt- stromwicklungen (GI, G2) gleich stark bemessen sind.

6. Gleichstromgenerator nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die eine Hauptstromwicklung regelbar ist.

7. Gleichstromgenerator nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass bei vier-und mehrpoligen Maschinen die gleichpoligen Bürsten um mehr oder weniger als 180 elektrische Grade gegeneinander verschoben sind, dass zwei oder mehr gleichpolige Bürsten über Hauptstromerregerwicklungen auf zwei zusammengehörigen Polen miteinander verbunden sind, dass an irgendeinem Punkt dieser Verbindungsleitungen der äussere Strom abgenommen wird und dass auf der einen Seite dieses Anzapfpunktes eine Drossel und auf der andern Seite gegebenenfalls ein Ohmscher Widerstand vorgesehen ist.

8. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung einer zweipoligen Maschine die Bürsten geteilt und die Pole axial oder tangential unterteilt sind.

9. Gleichstromgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebensehlusserreger- wieklung seine Hauptpole in gleichem Sinne magnetisiert wie der Ausgleichstrom zwischen den Bürsten in den Hauptstromwicklungen (al, G2, und und a4).

10. Gleichstromgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wendepole ausser der gewöhnlichen Erregung durch den äusseren Strom, zwecks einer der Spannung proportionalen Gegen- EMI3.1 klemmen der Maschine liegt.

11. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Reihenschlusswicklung (0) seiner Wendepole ein Shunt (P) angeschlossen ist, von welchem an einem Punkt der Erregerstrom für die Nebensehlusserregung (R) der Hauptpole abgenommen wird.

12. Gleichstromgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Shuntstrom- kreis der Wendepolwicklung eine Drosselspule eingeschaltet ist.

13. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendepolwicklung selbst Anzapfpunkte zur Abnahme des Nebenschlusserregerstromes der Hauptpole besitzt.

14. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschluss- erregerspulen zweier benachbarter Pole in Reihe und diese Gruppen parallel geschaltet sind.

15. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der äusseren Stromstärke durch Änderung des magnetischen Widerstandes der Wendepole erfolgt.

16. Gleichstromgenerator nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des EMI3.2