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Dynamisch kompoundierte Gleichstrommaschine.
Gleichstromgeneratoren für Lichtbogenschweissung, zum Speisen von Scheinwerferbogenlampen od. dgl. werden im allgemeinen mit einer stark abfallenden statischen Stromspannungskennlinie aus- geführt. Erreicht wird dies nach bekannten Gesetzen durch Anwendung einer Gegenreihensehluss- wicklung, Bürstenverschiebung und damit Änderung des Ankergegenfeldes usw.
Für die Brauchbarkeit der Maschine ist aber nicht nur die Einhaltung der abfallenden statischen Charakteristik massgebend, sondern auch ihr dynamisches Verhalten gegenüber betriebsmässig sehr rasch auftretenden Belastungsänderungen, die beispielsweise beim Schweissen durch Tropfenübergang, bei Bogenlampen durch die Ziindvorgänge hervorgerufen werden.
Die gewünschte Beeinflussung der Maschine kann durch die sogenannte dynamische Kompoundierung erreicht werden, worunter eine zusätzliche Beeinflussung des Hauptfeldes der Maschine während der bei Änderungen des Betriebszustandes auftretenden Ausgleichsvorgänge zu verstehen ist.
Die dynamische Kompoundierung wird beispielsweise nach einem bekannten Vorschlag dadurch erreicht, dass man eine transformatorische Rückwirkung der Gegenreihensehlusswicklung auf die Nebenschlusserregerwicklung der Maschine durch Eisen enthaltende Streupfade zwischen den beiden Wicklungen herabmindert.
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Wicklung und Gegenreihenschlusswieklung erzielt u. zw. werden je Polpaar die Windungen der Gegenreihenschlusswicklung auf dem einen Pol und die Windungen der Nebenschlusswicklung auf dem andern Pol untergebracht.
Erfindungsgemäss lässt sich die dynamische Eompoundierung in weit wirksamerer Weise und viel einfacher erreichen, wenn man die Maschine je Hauptpolpaar nur mit einem Wendepol ausführt und die sich über die Hauptpole riickschliessenden Wendeflussanteile verschieden stark dämpft. Bei stationären Zuständen teilt sieh der Wendefluss in zwei gleiche Anteile, die sich über die benachbarten Hauptpole schliessen. Unter der Voraussetzung, dass die Bürsten in der neutralen Zone stehen, wird infolgedessen an den Bürsten der Maschine keine durch den Wendefluss hervorgerufene zusätzliche Spannung auftreten, da ja die in dem Anker durch die Wendeflussanteile induzierten Spannungen gleich gross und entgegengesetzt gerichtet sind.
Bei plötzlichen Belastungsänderungen wird jedoch die symmetrische Verteilung des Wendeflusses auf die Hauptpole durch die verschieden starke Dämpfung gestört, d. h. der grössere Teil des Wendeflusses geht durch den weniger stark gedämpften Hauptpol.
Durch diese Unsymmetrie der Wendeflussverteilung auf die Hauptpole und die beiden Ankerhälften tritt an den Bürsten der Maschine eine zusätzliche Spannung auf, die so lange bestehen bleibt, bis der Ausgleichsvorgang abgeklungen und ein neuer stationärer Zustand eingetreten ist.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden :
Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel eine zweipoligen Gleichstromgenerator, der entweder als Lichtbogenschweissgenerator, oder auch als Stromquelle für eine Scheinwerferbogenlampe verwendet werden kann.
Mit 1 ist der Ständer des Generators bezeichnet, an dem die Hauptpole 2,3 und der Wendepol 4 befestigt sind. 5 ist der Maschinenanker, der sich in Richtung des eingezeichneten Pfeiles dreht.
Zur Erzeugung der abfallenden statischen Kennlinie ist die Maschine mit einer fremderregten Nebenschlusswicklung 6 und einer Gegenreihenschlusswieklung 7 ausgerüstet. Die Wendepolwicklung ist mit 8 bezeichnet. Zur Beeinflussung des dynamischen Verhaltens ist nur ein Hauptpol bewickelt.
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Die Maschine arbeitet auf folgende Weise :
Im normalen Betriebszustand durchsetzt der durch die ausgezogene Linie 9 angedeutete Hauptfluss den Anker der Maschine und ruft an den Klemmen der Maschine eine der jeweiligen Stärke des Erregerflusses entsprechende Spannung hervor. Der Wendefluss durchsetzt ebenfalls den Anker, n. zw. in zwei gleichen, durch die strichlierten Linien 10 und 11 angedeuteten Zweigen.
Die Abhängigkeit der Klemmenspannung von der Belastung ist aus der in Fig. 2 dargestellten statischen Kennlinie ersichtlich. In dieser Charakteristik ist die Spannung mite und der Belastungsstrom mit J bezeichnet.
Zur näheren Erläuterung der bei plötzlichen Belastungsänderungen in der Maschine auftretenden Vorgänge sei nun der Fall angenommen, dass die Maschine aus dem Leerlauf heraus, beispielsweise zur Zündung eines Lichtbogens, kurzgeschlossen wird. Bei einer normalen Nebensehlussmasehine mit
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dann allmählich auf den mit J t cl bezeichneten Dauerkurzschlussstrom ab.
Ganz anders vollziehen sieh dagegen die Vorgänge bei einer nach der Erfindung ausgeführten Maschine.
Im Leerlauf ist der Wendepol nicht erregt, nur der Hauptfluss durchsetzt den Anker und erzeugt an den Ankerklemmen die in Fig. 2 mit Eo bezeichnete Leerlaufspannung. Sobald der Kurzschluss eintritt, durchfliesst der volle Kurzschlussstrom die Wendepolwicklung. Der dadurch hervorgerufene Wendefluss sucht sich in gleichen Anteilen über den Anker und die beiden benachbarten Hauptpole zu schliessen. Da jedoch nur der eine Hauptpol bewickelt ist, tritt eine Verschiebung des gesamten
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aufhebender Ausgleichstrom auftritt.
Da nun der den Anker durchsetzende Wendefluss die entgegengesetzte Richtung wie der Haupt- erregerfluss hat, tritt automatisch eine plötzliche Schwächung des den Anker durchsetzenden Gesamtflusses ein, durch die die Höhe des Stosskurzschlussstromes herabgesetzt wird.
'Der Grad der Abschwächung des Stosskurzschlussstromes ist abhängig von dem Verhältnis des normalen Erregerflusses zum Wendefluss. Je kleiner der Wendefluss im Verhältnis zum Haupt-
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kurzsehlussstromes, wie dies aus den in Fig. 3 strichliert angedeuteten Kurventeilen hervorgeht. Ist der Wendefluss gegenüber dem Hauptfluss sehr gross, so kann sogar ohne weiteres erreicht werden, dass der Stossh.'11rzschlussstrom einen kleineren Wert als der Dauerkurzschlussstrom annimmt.
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Zur Unterstützung der durch die unsymmetrische Verteilung der Erregerwicklung herbeigeführten Dämpfung auf einem Teil des Wendeflusses kann man auch noch auf dem einen Pol je eines
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Eine andere Möglichkeit, eine dämpfende Wirkung auf einen Teil des Wendeflusses auszuüben, besteht bei Maschinen mit einer Reihenschluss- oder Gegenreihenschlusswicklung darin, der Reihen- schluss-oder Gegenreihenschlusswicklung einen Widerstand parallel zu schalten.
Schliesslich sei erwähnt, dass zur Unterstützung der angestrebten dämpfenden Wirkung in dem
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der andere Pol aus lamellierten Blechen hergestellt ist.
Die Erfindung kann mit gleichen Vorteil auch auf Gleichstrommotoren angewendet werden.
Es sei z. B. ein Motor für möglichst geringe Drehzahländerung bei Belastung, also möglichst starre statische Kennlinie nach Fig. 4 gebaut. Der Motor sei mit dem Moment ill, belastet. Das Moment werde plötzlich auf verdoppelt. Der Übergang zwischen den beiden stationären Zuständen M1, 'il1 und. Mz, n2='il1 vollzieht sich infolge der in der Maschine stattfindenden elektromagnetischen Aus-
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von der Zeit gezeichnet, stark abnehmen und dann langsam auf den stationären Wert einschwingen, Der Drehzahlverlauf während der Übergangsperiode, sowie deren Zeitdauer ist abhängig von den Schwungmassen, den Zeitkonstanten der Motorwieklungen usw.
Durch Einführung einer feld- schwächend wirkenden dynamischen Kompoundierung kann der Drehzahlverlauf während der Übergangsperiode und damit die Drehzahlabweichung praktisch aufgehoben werden.
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