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Gleichstrom-Schweissgenerator
Es ist bekannt, die dynamischen Eigenschaften von Gleichstrom-Schweissgeneratoren durch Anord- nung von Streuzacken zwischen den Haupt- und Wendepolen zu verbessern. Es ist auch bekannt, den Ge- nerator mit verschiebbaren Bürsten auszustatten, um eine einfache, praktisch stufenlose Einstellung der verschiedenen Schweissströmezu ermöglichen. Bei Verschiebung derbürsten ändert sich die Lage der durch die Bürsten kurzgeschlossenen S pulen. Es ist daher, um eine gute Kommutierung zu erhalten, erforderlich, die Wendepole so auszuführen, dass sie über den ganzen Bereich, über den die Bürsten verschoben werden können, ein brauchbares Wendefeld erzeugen.
Man hat auch schon einen Gleichstrom-Schweissgenerator mit Grunderregung durch eine im Nebenschluss liegende oder fremderregte Wicklung mit einer vom
Schweissstrom durchflossenen Gegenwicklung ausgerüstet, um eine abfallen. Stromspannungs-Charakte- ristik hervorzurufen und ferner die Gegenwicklung auf den Polschuhen der Wendepole unterUmschlingung je eines zwischen Wendepolen liegenden Hauptpoles angeordnet, um eine zu feste transformatorische
Kopplung zwischen den vom Hauptstrom durchflossenen Gegenwindungen und der Grunderregung zu ver- meiden. Von den genannten Massnahmen wurde bei den bekannten Schweissgeneratoren jeweils nur eine oder zwei zusammen angewendet.
Die Erfindung, die sich auf einen Schweissgenerator mit einseitig zwischen Wendepol und Hauptpol angeordneten Streuzacken und verschiebbaren Bürsten bezieht, hat die Aufgabe, das Bauvolumen der Maschine bei gutem dynamischen Verhalten noch besser auszuniltzen. Erfindungsgemäss ist eine vom Ankerstrom durchflossene, einen Hauptpol und den in Drehrichtung folgenden Wendepol gemeinsam umschlin- gende Gegenreihenschlusswicklung angeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt schematisch einen Teil der Pole und des Ankers eines Gleichstrom-Schweissgenerators in geradegestreckter Darstellung u. zw. Fig. l bei Bürstenstellung für den grössten Schweissstrom und Fig. 2 bei Bürstenstellung für den kleinsten Schweissstrom.
Mit 1 ist jeweils der Anker eines Gleichstrom-Schweissgenerators bezeichnet, der die Ankerwicklung 2 trägt. An dem Joch 3 der Maschine sind die Hauptpole 4 und die Wendepole 5 befestigt. Auf den Hauptpolen 4 sitzt die Erregerwicklung 6, die selbst-oder fremderregt sein kann.
Eine Gegenreihenschlusswicklung 7, die so vom Ankerstrom durchflossen wird, dass sie der Durchflutung der Erregerwicklung 6 entgegenwirkt, umschlingt sowohl den Hauptpol 4 als auch den in der Drehrichtung folgenden Wendepol 5. Für die eingezeichnete Stromrichtung der Erregerwicklung 6, dargestellt durch'und x, wird durch diese der eine Hauptpol zu einem Nordpol N und der andere zu einem
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der Ankerwicklung die Wendepole so, dass die eingetragenen Polaritäten s und n entstehen.
Zwischen jeweils einem Hauptpol 6 und einem in der Drehrichtung nachfolgenden Wendepol 5 ist ein Streuzacken 9 angeordnet, der durch den Streuluftspalt SS vom Wendepol getrennt ist. Für die Wirkungsweise der Maschine ist es grundsätzlich gleichgültig, ob der Streuzacken am Hauptpol oder am Wendepol angeordnet ist. Wird der Ankerwicklung ein Strom entnommen, dann gelten für die Ankerwicklung 2, die Wendepolwicklung 8 und die Gegenreihenschlusswicklung 7 die eingetragenen Stromrichtungen.
Der Ankerwicklung 2 wird der Strom über den Kommutator und über die Kommutatorbürsten entnommen, deren
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fiktive Stellung am Ankerumfang angedeutet ist, u. zw. in Fig. 1 in der Stellung für den grössten Schweissstrom und in Fig. 2 in der Stellung für den kleinsten Schweissstrom. Die durch die Art der Ankerwicklung und die Bürstenbreite bedingte Wendezone ist durch die Grenzlagen der einzelnen beim Kommutierung- vorgang kurzgeschlossenen Spulen für die Stellung entsprechend dem grössten Schweissstrom in Fig. l mit
12, in Fig. 2 für die Stellung entsprechend dem kleinsten Schweissstrom mit 13 bezeichnet.
Um eine praktisch funkenfrei kommutierende Maschine zu erhalten, ist es erforderlich, dass der Einfluss der Hauptpole auch in den äussersten Grenzstellungen der kommutierenden Spulen In zulässigen Grenzen bleibt. Man wird die rechte Grenzlage der Wendezone für die Stellung beim grössten Schweissstrom entsprechend Fig. 1 zweckmässigerweise so festlegen, dass sie noch unter dem rechten Teil des Wendepolschuhes liegt, während die linke Grenzlage der Wendezone sich entsprechend Fig. 2 innerhalb der streuzackenfreien Pollükke zwischen den Wende- und den Hauptpolen befindet.
Dies ist zulässig, da mit Rücksicht auf die wesentlich kleinere Reaktanzspannung bei kleineren Schweissströmen und das Kommutierungsvermögen der Kohlebürsten das mittlere Wendefeld kleiner gewählt werden kann, um eine funkenfreie Kommutierung bei kleineren Schweissströme zu erhalten. Es wird so eine gute Ausnützung der Ankeroberfläche erreicht, wodurch wiederum die Verwendung einer kleineren Maschine bei gleicher Leistung möglich ist.
. Die Gegenreihenschlusswicklung 7 hat die Aufgabe, bei Stellung der Bürsten für grossen Schweissstrom (s. Fig. l) die aufkompoundierende Wirkung der Ankerwicklung aufzuheben. Es ergibt sich darüber hinaus eine resultierende Durchflutungs-Gegenkomponente, die den von den Wendepolen erzeugten, mit dem Hauptpol nicht verketteten aufkompoundierenden Wendeflussanteil mehr als aufhebt, so dass der gewünschte starke Abfall der Klemmenspannung mit dem Belastungsstrom entsteht. Für die Stellung für kleinere Schweissströme (s. Fig. 2) wird die gegenkompoundierende Wirkung der Ankerwic klungdurch die Gègen- reihenschlusswicklung7 in bezug auf die Erregerwicklung 6 verstärkt.
Diese Wirkung auf das Hauptfeld und der bei dieser Stellung gegenkompoundierende Flussanteil der Wendepole hat zur Folge, dass der Schweissstrom, wie beabsichtigt, kleiner wird und so auf einfache Weise durch Btirstenverschiebung der für einen Schweissgenerator gewünschte Schweissstrombereich eingestellt werden kann.
Für die Ausbildung des nutzbaren Wendepolflusses, der in den Anker eintritt, ist die Summe der Windungszahlen der Wendepolwicklung 8 und der Gegenreihenschlusswicklung 7 massgebend. Bei gleichem Wendepolluftspalt und gleicher Ankerwicklung kann die Windungszahl der die Wendepole allein umschlingenden Wendepolwicklung 8 um die Windungszahl der Gegenreihenschlusswicklung verkleinert werden. Die Gegenreihenschlusswicklung 7 liegt mit einer Seite in der streuzackenfreien Lücke zwischen Haupt- und Wendepolund ist in einer nutartigen Aussparung 14 des Hauptpolschuhes untergebracht, während die andere Seite der Gegenreihenschlusswicklung in der andern streuzackenfreien Pollücke liegt und gewissermassen eine Verlängerung der Wendepolspule 8 in Richtung zum Anker darstellt.
Dadurch, dass die Gegenreihenschlusswicklung 7 sehr nahe an die Ankerwicklung herangeschoben ist, ist eine zu feste transformatorische Kopplung mit der Haupterregerwicklung 6 vermieden. Wenn die Gegenreihenschlusswicklung so nahe wie möglich an die Ankerwicklung herangebracht wird, so wird etwa dasselbe erreicht wie bei Anordnung der Gegenreihenschlusswicklung an der Ankeroberfläche. Die gleiche Wirkung könnte auch erzielt werden, wenn ohne Gegenreihenschlusswicklung im Ständer d Bürsten um ein äquivalentes Stück in Drehrichtung verschoben werden. Eine solche Bürstenverschiebung wäre aber sehr unzweckmässig,
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gestört werden soll und wenn anderseits das erforderliche Wendefeld vorhanden sein soll. Es würde sich also eine schlecht ausgenützte Maschine mit kleinem Hauptpolbogen ergeben.
Für die Ausbildung des Streuflusses über denStreuzacken und den Streuluftspalt 5g ist die Summe der Durchflutungen derErregerwicklung 6 und der allein die Wendepole umschlingenden Wendepolwicklung 8 massgebend. Gegenüber einer Ausführung, bei der die Gegenreihenschlusswicklung nur den Hauptpol umschlingt, ist wohl dieser Summenwert der gleiche, aber der Kupferaufwand für die Wendepole und die Gegenreihenschlusswicklung geringer. Mit Rücksicht auf die wesentlich bessere Entkopplung der Gegenreihenschlusswicklung 7 und der Hauptpolerregerwicklung 6 kann der über den Streuzacken sich ausbildende Streufluss bei gleichem dynamischen Verhalten des Schweissgenerators kleiner gewählt werden. Der Streuzacken kann also in radialer Richtung niedriger bemessen werden.
Dadurch, dass die Gegenreihenschluss- wicklung 7 im wesentlichen in den Pollücken angeordnet ist, ist eine Verringerung der Höhe der Erregerspulen auf dem Hauptpol und auf dem Wendepol erzielt. Beide Wirkungen verringern den Jochinnendurch- messer bei gleichem Ankerdurchmesser und damit die äusseren Abmessungen des Schweissgenerators.