Gleichstromgenerator für konstanten Strom. Beim Kurzschluss einer gewöhnlichen Gleichstrommaschine mit Nebenschluss-Selbst erregung treten bei Kurzschluss kurz vor dem vollständigen Erlöschen des Stromes be kanntlich sehr grosse Ströme auf, da das Erregerfeld infolge der verzögernden Wir kung der Wirbelströme in massiven Eisen der Polkerne nur langsam abklingt. Eine solche Maschine ist daher für einen Verwendungs zweck mit betriebsmässigen Kurzschlüssen, wie sie beispielsweise beim Schweissen vor kommen, nur bedingt zu gebrauchen.
Es ist nun bekannt, die bei Kurz schlüssen auftretenden Stromstösse dadurch zu begrenzen, dass eine gegenmagnetisierende Hauptstromwicklung auf die Hauptpole ge legt wird. Die Wirkung der gegenmagneti sierenden Hauptstromwicklung muss aber beim Dauerzustand aufgehoben werden. Erfindungsgemäss wird dies dadurch er reicht, dass die Hauptpole neben der ge wöhnlichen Nebenschlusserregerwicklung zwei parallel geschaltete, einander entgegenwir- kende Hauptstromwicklungen mit verschie dener ,Selbstinduktion tragen, von welchen diejenige, welche im Sinne der Nebenschluss erregerwicklung magnetisiert, eine wesent lich höhere Selbstinduktion besitzt als die der Nebenschlusswicklung entgegenwirkende.
Die zwei zusätzlichen Hauptstromwick lungen sind zweckmässig annähernd gleich stark dimensioniert, so dass bei Kurzschlüs sen diejenige Wicklung, die im Sinne der Nebenschlusserregerwicklung magnetisiert, unwirksam gemacht wird, indem ihr zum Beispiel eine Drosselspule vorgeschaltet ist, so dass also der rasch ansteigende Strom bei Kurzschlüssen zum grössten Teil nur die andere, verhältnismässig induktionsfreie Wicklung durchfliesst und eine sofortige Schwächung des Hauptfeldes bewirkt.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch einen zweipoligen Gleichstromgenerator A mit in Reihe ge schalteten Nebenschlusserregerwicklungen Bi, B2 und parallel geschalteten Hauptstrom- vricklungen Cl, C2. Die Wicklung C,_ ist mit einem ohmschen Widerstand D in Reihe ge schaltet, während der Wicklung C2 eine Drossel E vorgeschaltet ist.
Die andern Klem men der parallel geschalteten Wicklungen Cl, C2 sind durch einen zweiten Widerstand F verbunden, an den die abgehende Leitung in einem geeigneten Punkt angeschlossen ist. Die Pfeile für die Stromrichtung in, den Wicklungen lassen . erkennen, dass C2 im gleichen, C,, im entgegengesetzten Sinne mag netisiert wie B,, B2. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass durch Verschieben des An schlusspunktes am Widerstand F die Wir kung der beiden Reihenschlusswicklungen C,, C2 in ihrem Verhältnis zueinander auf sehr einfache Weise verändert werden kann.
Wahlweise kann auch derselbe Zwecke er ieicht werden, indem die eine Hauptstrom wicklung regelbar gemacht wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfin dung besteht darin, die Bürsten aus der üblichen Stellung in der neutralen Zone nach einer bestimmten Regel zu verschieben. Bei einer vier- und mehrpoligen Gleichstrom maschine werden bekanntlich die Bürsten gleicher Polarität, bei einer vierpoligen Ma schine also die genau diametral gegenüber liegenden 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 Bür sten 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 füh renden Nutzstrom sich überlagert und insbe sondere auch bei Leerlauf der Maschine auf- tritt, 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 Spannun gleichen Vorzeichens zu liefern. Die Kombi nation dieser Anordnung mit den erfindungs gemässen Reihenschlusswicklungen auf den Hauptpolen ergibt Maschinen, deren Kenn linien sehr gut an den Schweissbetrieb und ähnliche Betriebe angepasst sind.
Um diese weitere Ausgestaltung der Er findung anhand der Zeichnung näher zu er läutern, ist in der Fig. 2 die prinzipielle Schaltung einer gewöhnlichen vierpoligen Gleichstrommaschine veranschaulicht. Damit, dass eine vierpolige Anordnung zu Grunde ge legt ist, soll jedoch nicht ausgedrückt werden, dass besonders für grössere Leistungen nicht auch mehrpolige Maschinen in Frage kommen können.
Die Bürsten G,, G2 bezw. H,, H2 sind in dem erwähnten Sinne aus der Nullstellung verschoben. Zwischen den Bürsten G, und G2 sind die Hauptstromwicklungen C, und C.., der Pole K, und K2 geschaltet. Der äussere Strom wird in der Mitte L, des Verbindungs kabels abgenommen und führt zur einen Hauptkleinme M der Maschine.
Auf der einen Seite des Verzweigungspunktes L, befindet sich die Drossel E,, auf der andern Seite ge gebenenfalls ein Widerstand D ,., um den Wirk widerstand der Drossel auszugleichen. Ähn lich sind zwischen die Bürsten H, und H., die Windungen C2 und C4 der Pole K3 und K4 geschaltet. Von dem mittleren Punkte L2 führt eine Leitung zu der zweiten äussern Klemme N der Maschine.
Auf der einen Seite des Verzweigungspunktes L2 befindet sich wieder eine Drossel E2, auf der andern Seite eventuell ein Widerstand D'2. Bei der gezeichneten Anordnung sind die zusammengehörigen Hauptstromwicklungen C, und C2 bezw. C, und C4 auf verschiede nen Polen untergebracht. Es könnten zwar auf jedem Pol zwei zusammengehörige Haupt stromwicklungen C, und C2 angeordnet wer den, 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 Neben schlusswicklung. In der von. dem Verzwei gungspunkt L-. nach der Hauptklemme N führenden Leitung ist die Wendepolwicklung 0 eingeschaltet. Parallel zur Wendepolwick lung liegt ein Shunt P, an welchem in einem geeigneten Punkt die Nebenschlusserreger wicklungen R1, R2, R, und R, der Hauptpole angeschlossen sind. Auf der andern Seite sind diese Wicklungen an den andern Pol M der Maschine gelegt. Es hat sich 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 R eine kleine Drossel einzuschalten, um ein Umpolen mit Sicherheit zu vermeiden.
Der Shunt P zur Wendepolwicklung 0, von welchem der Erregerstrom für die Haupt pole K, der der Klemmenspannung propor tional ist, abgenommen wird, hat die Wir kung, als ob auf den Wendepolen eine zusätz liche, der Klemmenspannung proportionale Gegenmagnetisierung vorhanden sei. Man kann aber auch die Erregerwicklung R an eine passende Anzapfung der Wendepolwick lung 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 mög lich, 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.
Mit Hilfe der beschriebenen Anordnung erhält die Maschine bezüglich der Abhängig keit der Klemmenspannung Z' von dem äussern Strom I Kennlinien, wie sie in Fig. 4 gezeichnet sind. Die gezeichneten vier Kenn linien gelten für vier verschiedene Einstell werte des äussern Stromes. Die kleine innere Kurve ist bei kleiner, die äussere Kurve bei grosser Betriebsstromeinstellung vorhanden. Die Kurven werden erhalten, indem man den Generator auf einen Widerstand belastet, den man von 0, bis c- verändert. Die Spannung K ist die Spannung am Widerstand, der Strom I sein Belastungsstrom.
Zum Einstellen der gewünschten Strom stärke beim Schweissen wird am besten der magnetische Widerstand der Wendepolkreise verändert. Fig. 5 zeigt eine Ausführungs möglichkeit. In eine oder mehrere Bohrungen T des Wendepolkernes werden vom Rücken her ein oder mehrere Eisenstifte U mehr oder weniger tief eingestossen. Sind alle Boh rungen des Wendepolkernes mit Eisen ausge füllt, so ist der magnetische Widerstand der Wendepolkreise am kleinsten und die sich einstellende Stromstärke am grössten.
Die Anwendung einer vom Wendepolfluss erzeugten Zusatzerregung in Form eines Aus gleichstromes zwischen verschobenen gleich- poligen Bürsten 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 bezw. H geteilt. Um diese Figur möglichst übersicht lich zu halten, sind die Nebenschluss- sowie die Wendepolwicklungen weggelassen wor den. Die Unterteilung der Pole kann sowohl axial als auch senkrecht zur Achse durchge führt sein.
Schliesslich steht natürlich nichts im Wege, diese Unterteilung der Pole und Bürsten auch bei mehrpoligen Maschinen an zuwenden.