Gleichstrom-Generator finit Nebenschlusserregung, für regelbare Kurzschlussstromstärke, insbesondere für Schweisszwecke. An einen Schweissgenerator werden fol gende Anforderungen gestellt: - a) Einstellmöglichkeit verschiedener Schweissströme (verschiedener statischer Cha rakteristiken) ohne Verwendung eines Wi derstandes im Hauptstromkreis.
b) Erzielung der beim normalen Schweiss betrieb notwendigen Charakteristik (dyna mische Charakteristik, siehe Z. d. V. d. J. 1931, S. 263).
c) Vermeidung zu grosser Anfangskurz sGhlussströme zum Zünden, insbesondere bei Einstellung kleiner Schweissströme.
Gegenstand der Erfindung ist ein Gleich stromgenerator mit Nebenschlusserregung für regelbare Kurzschlussstromstärke, insbeson dere für Schweisszwecke, wobei der Generator ausser der Nebenschlusswicklung eine bei zu nehmendem Hauptstrom auf eine Zunahme des Feldes hinwirkende Hilfswicklung trägt, die beide zusammen.
magnetisch starr gekup pelt sind, das heisst im gleichen magnetischen Kreis direkt nebeneinander liegen, und wobei ferner eine vom Hauptstrom durchflossene feldschwächende Wicklung vorhanden ist, deren magnetische Kupplung mit den beiden erstgenannten Wicklungen gelöst ist, zum Zwecke, dass das mit -der Hilfswicklung ver kettete Feld bei plötzlichen Stromänderungen langsam (gedämpft) und,das mit der Haupt stromwicklung verkettete Feld möglichst rasch (ungedämpft) sich ändert.
Mit den nachfolgend beschriebenen Aus führungsbeispielen der Maschine können diese -drei Bedingungen in einfacher und wirtschaftlicher Weise erfüllt werden.
Der Aufbau und die Wirkungsweise der Maschine sollen anhand von zweipoligen Ma schinen beschrieben werden. Sinngemäss kann die Erfindung ohne weiteres auf eine mehr polige Maschine übertragen werden.
Die Maschine nach Fig. 1 besitzt ein Hauptbürstenpaar A B, von dem in normaler Art der Hauptstrom der Maschine abge- nommen wird, und ferner ein Hilfsbürsten paar<I>a b,</I> welches drehbar angeordnet ist. Die Hauptpole PH des Stators besitzen je drei Wicklungen: Eine an die Hauptbürsten an geschlossene Nebenschlusswicklung I, eine Compoundwicklung II, die von den Hilfs bürsten a, b gespeist wird, und eine vom Hauptstrom durchflossene Gegenkompound- wicklung III, deren Kupplung mit den bei den erstgenannten durch Streupfade gelöst ist. Die Wendepole Pw sind in normaler Weise erregt.
Die Wirkungsweise ist wie folgt: An den Hilfsbürsten<I>a, b</I> kann, je nach deren Lage jede beliebige Spannung innerhalb der Grenzen von E abgenommen werden, wo E die Klemmenspannung der Maschine ist.
Bei .Stellung in der Längsase ist bei Leer lauf die Spannung an den Hilfsbürsten = Null, bei Verdrehung im Uhrzeigersinn (ein- gezeichnete Stellung) wird, unter Annahme .der eingezeichneten Polarität der Hauptbür sten, die Bürste<I>a</I> gegenüber<I>b</I> positiv und wird negativ bei Verdrehung gegen den Uhr- zeigersinn. Wird nun die Maschine belastet,
so wird durch das jetzt entstehende Quer feld in den zwischen a und b liegenden Rotor spulen zusätzlich eine Spannung induziert mit der Wirkung, dass bei in der Längsachse liegenden Bürsten a, b, die Bürste a gegen über der Bürste b mit steigendem Strom stetig negativer wird.
Die Spannung an den Hilfsbürsten kann somit bei einer bestimmten Stellung der letzteren ihre Polarität zwischen Null und Vollast ändern. Somit kann durch geeignete Wahl der Lage .der Hilfsbürsten erreicht werden, dass im Leerlauf eine spannungsverkleinernde Wirkung zustande kommt, die mit zunehmender Belastung ver schwindet, das heisst in eine spannungsver grössernde Wirkung übergeht, weil die Hilfs bürstenspannung jetzt feldverstärkend wirkt.
Durch Verdrehen der Hilfsbürstenachse aus der Polachse in der Drehrichtung ist also ein Mittel gegeben, die Leerla ufspannung der Maschine klein zu halten und, weil die Höhe derselben massgebend ist für die Grösse des Anfangskurzschlussstromes, diesen zu ver- kleinern. Bei geeigneter Wahl der Sättigung wird bei langsamer Belastung die Spannung zunächst steigen, so dass ein Kurvenverlauf nach Abb. 2 erhalten wird.
Die Einstellung verschiedener Schweiss ströme kann von der eingezeichneten Bürsten stellung f aus durch Verdrehen der Hilfs bürsten geschehen. Zur Erreichung kleinerer Ströme müssen diese entsprechend mehr im Sinne der Drehrichtung verdreht werden; dadurch wird bei Einstellung auf immer kleiner werdende Schweissströme die Gegen- kompoundierung im Leerlauf stetig grösser, .das heisst die Leerlaufspannung und damit .der momentane Kurzschlussstrom kleiner, was ja erwünscht ist.
Statt durch Verdrehen der Hilfsbürsten, kann auch mit einem regulierbaren Vor schaltwiderstand r, Abb. 3, bei fester Bür stenstellung reguliert werden. Die Hilfswick lung II ist dabei bezüglich Anschluss an die Hilfsbürsten und bezüglich Wicklungssinn in genau gleicher Weise zu verbinden, wie dies in Abb. 1 angegeben ist, nur mit dem Unter schied, dass an irgend einer Stelle des Strom kreises ein Widerstand r eingeschaltet ist.
Um mit abnehmenden Schweissströmen einen immer kleiner werdenden Stosskurzschluss strom zu erhalten, ist es hier allerdings not wendig, als feste Bürstenstellung eine von ,der Polmitte aus gegen die Drehrichtung ver schobene Hilfsbürstenachse g zu wählen.
Die erwünschte dynamische Charakteri stik kann dadurch erreicht werden, dass die beiden -Wicklungen I und II auf dem vom Anker entfernten Teil des Polkernes ange bracht werden, wobei die Gegenkompoundie- rung III ebenfalls auf dem Polkern sitzend, möglichst nahe an den Anker gebracht wird und wobei ausserdem Polstücke c aus Eisen so angebracht sind, wie dies aus der Abb. 1 zu ersehen ist.
Diese Polstücke bilden einen magnetischen Shunt zum Zwecke, das durch die Wicklung III erzeugte Gegenfeld mög- lichst.dämpfungslos weiter zu leiten. Denn ohne Anwesenheit dieses magnetischen Shunt- weges würde bei raschen .Stromänderungen .das Gegenfeld gezwungen sein., den Weg durch die in sich geschlossenen Wicklungen I und II zu nehmen, wobei durch die starre magnetische Kupplung transformatorisch in diesen Ströme induziert würden,
die einer raschen Änderung des Gegenfeldes entgegen wirken, das heisst seine Ausbildung verlang samen würden. Mit Hilfe des magnetischen Shunts wird diese magnetische Kupplung lose, so dass die Änderung des mit III ver ketteten Fluges ungedämpft und damit die Änderung der Ankerspannung mit. dem Strom rasch erfolgt. Um dies noch wirksamer zu gestalten, ist es ratsam, das Joch zu lamme lieren, oder wenigstens teilweise, indem zum Beispiel zwischen den Punkten d und e Bleche befestigt werden, wie dies in der Ab bildung angedeutet ist.
Die Lösung der Kupplung zwischen den Erregerwicklungen kann auch in anderer Weise erfolgen, so zum Beispiel kann das Gegenfeld auch in einem vollständig getrenn ten magnetischen Kreis erzeugt werden. Hierfür wird beispielsweise ein in axialer Richtung daneben angeordneter Eisenteil verwendet, der nur mit Gegenkompound- ampèrewindungen versehen ist; die Regulie rung der verschiedenen Schweissströme ge schieht nun beispielsweise dadurch, dass die ser Eisenteil im Gehäuse verdreht wird, wobei jeder Stellung ein anderer Kompoundierungs- grad und damit eine andere statische Charak teristik entspricht.
Werden zwei getrennte Eisenkörper ver wendet, dann kann auch die Wicklung II unter Fortfall der Hilfsbürsten eine unmittel bar vom Hauptstrom erregte feldverstär kende Kompoundwicklung auf dem ersten Eisenteil sein, und der andere Eisenteil, wel cher die feldschwächende Hauptstromwick lung trägt, wie eben beschrieben, zur Ein stellung verschiedener Kurzschlussströme im Gehäuse drehbar angeordnet sein.
Eine andere Art, die Kupplung zwischen den Erregerwicklungen zu lösen, wäre fol gende: Zur Ausbildung und Führung des Gegenfeldes können, wie aus Abb. 4 ersicht lich, auch die Wendepolwicklung und die Wendepolkerne benutzt werden. Zu diesem Zwecke ist es nur nötig, den normalen Wendepolschuh S mit einem zusätzlichen Schuh S", der möglichst nahe an das Anker eisen gebracht wird, zu versehen. Die Be deutung der Bezeichnung ist im übrigen die gleiche wie in Abb. 1. Bei dieser Anord nung wird durch die Wendepolwicklung nicht nur das normale Kommutierungsfeld, sondern mit Hilfe der erwähnten Polschuhe S' zugleich auch das für eine günstige dyna mische Charakteristik notwendige Gegenfeld erzeugt.
Dadurch ergibt sich einerseits der Vorteil, dass die Hauptpole nur noch die Nebenschlusswicklung und die Hilfswicklung tragen und anderseits, dass die magnetmoto rischen Kräfte dieser beiden Wicklungen nicht ein zusätzliches Streufeld erregen kön nen, wodurch die aktiven Statoreisenteile kleiner gehalten werden können.
DC generator finite shunt excitation, for controllable short-circuit current strength, especially for welding purposes. The following requirements are placed on a welding generator: - a) It is possible to set different welding currents (different static characteristics) without using a resistor in the main circuit.
b) Achieving the characteristics required for normal welding operation (dynamic characteristics, see Z. d. V. d. J. 1931, p. 263).
c) Avoidance of excessively large initial short welding currents for ignition, especially when setting small welding currents.
The subject of the invention is a direct current generator with shunt excitation for controllable short-circuit amperage, in particular for welding purposes, wherein the generator carries an auxiliary winding that acts on increasing the field when the main current is to be increased, the two together.
are magnetically rigid gekup pelt, that is in the same magnetic circuit directly next to each other, and there is also a field-weakening winding through which the main current flows, the magnetic coupling of which is released with the first two windings, for the purpose that the auxiliary winding is chained Field with sudden current changes slowly (damped) and the field linked to the main current winding changes as quickly as possible (undamped).
With the exemplary embodiments of the machine described below, these three conditions can be met in a simple and economical manner.
The structure and mode of operation of the machine are to be described using two-pole machines. Analogously, the invention can easily be transferred to a multi-pole machine.
The machine according to FIG. 1 has a main pair of brushes A B, from which the main current of the machine is drawn off in the normal manner, and also a pair of auxiliary brushes which are rotatably arranged. The main poles PH of the stator each have three windings: A shunt winding I connected to the main brushes, a compound winding II, which is fed by the auxiliary brushes a, b, and a countercompound winding III through which the main current flows, whose coupling with the the former is solved by scattering paths. The reversing poles Pw are excited in the normal way.
The mode of operation is as follows: Depending on their position, any voltage within the limits of E can be taken from the auxiliary brushes <I> a, b </I>, where E is the terminal voltage of the machine.
In the .position in the longitudinal nose, the voltage on the auxiliary brushes = zero when idling; if the brush is turned clockwise (position shown), the brush is <I> a </I>, assuming the polarity of the main brushes shown positive compared to <I> b </I> and becomes negative when turned counterclockwise. If the machine is now loaded,
the cross field that now arises in the rotor coils between a and b also induces a voltage with the effect that with brushes a, b lying in the longitudinal axis, brush a becomes steadily more negative than brush b with increasing current .
The voltage on the auxiliary brushes can thus change its polarity between zero and full load when the latter is in a certain position. Thus, through a suitable choice of the position of the auxiliary brushes, a voltage-reducing effect occurs when idling, which disappears with increasing load, i.e. it changes into a voltage-increasing effect because the auxiliary brush voltage now has a field-reinforcing effect.
By turning the auxiliary brush axis out of the polar axis in the direction of rotation, a means is given to keep the no-load voltage of the machine low and, because the level of the same is decisive for the size of the initial short-circuit current, to reduce it. With a suitable choice of saturation, the voltage will initially increase with slow loading, so that a curve according to Fig. 2 is obtained.
The setting of different welding currents can be done from the drawn brush position f by turning the auxiliary brushes. To achieve smaller currents, they must be rotated more in the sense of the direction of rotation; as a result, when the welding currents are set to ever smaller, the counter-compounding in the no-load operation becomes steadily greater, which means that the no-load voltage and thus the instantaneous short-circuit current are smaller, which is desirable.
Instead of turning the auxiliary brushes, it is also possible to use an adjustable series resistor r, Fig. 3, to regulate with a fixed brush position. The auxiliary winding II is to be connected in exactly the same way with regard to connection to the auxiliary brushes and with regard to the direction of winding, as indicated in Fig. 1, only with the difference that a resistor r is switched on at some point in the circuit.
In order to obtain an increasingly smaller surge short-circuit current with decreasing welding currents, it is necessary here, however, to select an auxiliary brush axis g shifted from the pole center against the direction of rotation as the fixed brush position.
The desired dynamic characteristics can be achieved in that the two windings I and II are placed on the part of the pole core remote from the armature, with the countercompounding III also sitting on the pole core being brought as close as possible to the armature and In addition, iron pole pieces c are attached as shown in Fig. 1.
These pole pieces form a magnetic shunt for the purpose of forwarding the opposing field generated by the winding III with as little damping as possible. Because without the presence of this magnetic shunt path, in the event of rapid current changes, the opposing field would be forced to take the path through the self-contained windings I and II, whereby currents would be induced in these currents by the rigid magnetic coupling.
which counteract a rapid change in the opposing field, i.e. would slow down its formation. With the help of the magnetic shunt, this magnetic coupling is loosened so that the change in the flight linked with III is undamped and thus the change in the armature voltage with it. the current takes place quickly. To make this even more effective, it is advisable to lam the yoke, or at least partially, for example by attaching sheets between points d and e, as indicated in the illustration.
The coupling between the exciter windings can also be released in a different way, for example the opposing field can also be generated in a completely separated magnetic circuit. For this purpose, an iron part arranged next to it in the axial direction is used, for example, which is only provided with counter-compound ampere windings; The regulation of the different welding currents is now done, for example, by twisting this iron part in the housing, whereby each position corresponds to a different degree of compounding and thus a different static characteristic.
If two separate iron bodies are used, then winding II can also be a field-reinforcing compound winding excited directly by the main current on the first iron part, and the other iron part, which carries the field-weakening main current winding, as described above, can also be used with the omission of the auxiliary brushes A position of different short-circuit currents can be rotatably arranged in the housing.
Another way of releasing the coupling between the exciter windings would be the following: The reversible pole winding and the reversible pole cores can also be used to form and guide the opposing field, as can be seen in Fig. 4. For this purpose it is only necessary to equip the normal reversible pole shoe S with an additional shoe S "which is brought as close as possible to the anchor iron. The meaning of the designation is otherwise the same as in Fig. 1. This one Arrangement is generated by the reversible pole winding not only the normal commutation field, but with the help of the mentioned pole shoes S 'at the same time the opposing field necessary for a favorable dynamic characteristic.
This has the advantage, on the one hand, that the main poles only carry the shunt winding and the auxiliary winding and, on the other hand, that the magnetomotive forces of these two windings cannot generate an additional stray field, which means that the active stator iron parts can be kept smaller.