Installation de distribution d'énergie électrique. La présente invention concerne une ins tallation de distribution d'énergie électrique et a principalement pour but de déterminer la, polarité des bornes de débit d'une machine dynamoélectrique utilisée dans une pareille installation.
Dans les installations de distribution élec triques, il est particulièrement désirable d'empêcher une inversion accidentelle de la polarité des bornes de certains types de ma chines dynamoélectriques utilisées dans celles-ci, et il est en outre désirable dans cer tains cas de prévoir une inversion à volonté, de la polarité des bornes de pareilles ma chines dynamoélectriques.
Le maintien d'une polarité désirée des bornes est particulière ment désirable pour les génératrices qui sont utilisées dans les installations de soudure à arc, attendu que dans bien des cas il résulte d'une inversion de la polarité des bornes d'une génératrice de soudure à arc un travail de soudure très peu satisfaisant par le fait que le changement dans la direction du champ magnétique entourant l'arc provoque un "soufflage" de l'arc, d'où résulte un écla boussement de métal de soudage fondu.
Dans d'autres conditions, il est toutefois également souvent désirable de renverser volontairement la polarité des bornes d'une génératrice de soudure à arc à partir de la polarité conven tionnelle, comme, par exemple, lorsqu'il s'a git de la soudure de matières minces ou en aluminium, et en utilisant des tiges de sou dure en certains alliages et non-ferreuses.
Des dispositions pour renverser la polo- rité des bornes de machines dynamoélectri ques de ce genre comprennent jusqu'à pré sent généralement des interrupteurs de ligne multipolaires pour changer les connexions externes de la machine. Toutefois, ces dispo sitions n'ont pas donné satisfaction, parce qu'il faut que l'interrupteur conduise le plein courant de charge et doit par conséquent être d'une construction relativement lourde et fonctionner avec une pression de contact très élevée.
Une pareille construction exige une force relativement élevée pour actionner l'in terrupteur, de sorte que l'interrupteur doit être monté d'une manière particulièrement ri gide, d'où résulte une augmentation ultérieure de son prix de fabrication.
On a également trouvé que des machines dynamo-électriques qui n'ont pas d'enroule ment de champ en dérivation pour contribuer à l'établissement et au maintien du flux ma gnétique principal de la machine, sont parti culièrement susceptibles d'inversion de la po larité du magnétisme résiduel et peuvent par conséquent très souvent être le siège de l'éta blissement d'une polarité de bornes opposée à celle déterminée par la position de l'inter rupteur-inverseur de polarité.
Cela se produit particulièrement dans les génératrices du type à champ transversal qui ont normale ment un voltage de bornes en circuit ouvert inférieur à celui de génératrices de soudage d'autres types, de sorte qu'un contact acciden tel de l'électrode d'une génératrice de soudage du type à champ transversal avec l'électrode d'une machine de soudage d'un type ayant un voltage plus élevé en circuit ouvert provo quera le passage d'un courant inverse dans le circuit de charge de la génératrice à champ transversal, renversant ainsi sa polarité rési duelle.
La présente invention a donc pour but de réaliser un réglage facile de la polarité d'une machine dynamoélectrique du type à champ transversal par l'emploi de moyens de réglage auxiliaires.
L'objet de la présente invention est une installation de distribution d'énergie électri que comprenant une machine dynamo électrique ayant une pluralité d'enroulements de champ en combinaison avec un dispositif commutateur disposé pour relier une source de courant continu auxiliaire à un enroule ment de champ de la machine dynamo- électrique pour déterminer la polarité de ses bornes de circuit de charge.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exem ple, au dessin annexé, dans lequel: Les fig. 1 à 4 montrent divers schémas d'installations de distribution électriques; La fig. 5 montre une forme d'exécution particulière de machine dynamoélectrique; La fig. 6 montre une variante de détail en vue schématique.
Dans la forme d'exécution représentée à la, fig. 1, on a prévu un commutateur-inver- seur 10 de toute forme habituelle pour relier une source d'un potentiel de réglage auxi liaire 12 aux enroulements de champ d'une machine dynamoélectrique 18, par exemple, à l'enroulement de champ de commutation 14 et à l'enroulement de champ-série 16 de la machine dynamoélectrique 18, afin d'assurer une excitation auxiliaire de ces enroulements de champ dans toutes les conditions, de fa çon à pouvoir facilement régler la polarité ré siduelle des pièces polaires auxquelles ces en roulements sont associés, et par suite à déter miner facilement.
la polarité aux bornes de la machine dynamoélectrique 18.
Dans l'exemple représenté à la fig. 1, la machine dynamoélectrique 18 est constituée par une génératrice à courant continu du type à champ transversal ayant un induit 20 auquel sont associés des balais d'excitation auxiliaires court-circuités 21 et 22, et des ba- balais de circuit de charge principaux 23 et 24.
Les balais de circuit de charge principaux 23 et 24 sont connectés en série avec l'enrou lement de champ de commutation 14, l'enrou lement de champ-série 16 et les connexions de bornes 26 et 28 de la machine dynamo- électrique pour la connexion avec une charge, comprenant ici une électrode de soudage 30 et une pièce 31 sur laquelle une soudure doit être exécutée.
Pour faire tourner l'induit 20 de la géné ratrice 18, le rotor 32 d'un moteur électri que 33 peut être relié à l'induit 20 par l'in termédiaire d'un arbre 34. Les enroulements primaires 35, 36 et 37 du moteur 33 qui est représenté ici comme moteur à courant alter- natif polyphasé peuvent comporter, chacun, des sections séparées 35a et 35b, pour pouvoir facilement relier le moteur à des sources de courant de voltages différents.
La source d'excitation auxiliaire 12 est constituée dans ce cas par un transformateur de réglage 40 ayant un enroulement primaire 41 relié aux sections 35b et 36b des enroule ments primaires subdivisés du moteur 33, de sorte qu'une connexion différente des enroule ments du moteur pour les relier à une source de potentiel différent n'affecte pas l'enrou lement primaire 41 du transformateur.
Un enroulement secondaire 42 est relié à des moyens redresseurs 44, afin de réaliser une source de courant à sens unique pour l'excitation auxiliaire de l'enroulement de commutation 14 et de l'enroulement-série 16 de la machine dynamoélectrique 18 par l'in termédiaire du commutateur-inverseur 10 et d'une résistance limitatrice de courant 45. Les moyens redresseurs 44 peuvent être de tout type voulu et être constitués, par exem ple, par plusieurs éléments redresseurs 46 re liés en pont, comme représenté.
On voit qu'en prévoyant une pareille source d'excitation auxiliaire pour les enrou lements de champ 14 et 16 de la génératrice 18, la polarité du magnétisme résiduel des pièces polaires auxquelles sont associés les enroulements 14 et 16, peut facilement être maintenue comme déterminée par la position du commutateur, quand bien même elle sera passagèrement renversée par le contact de l'électrode de soudage 30 avec l'électrode de soudage d'une machine dynamoélectrique ayant un voltage en circuit ouvert plus élevé.
On voit en outre que, grâce au commutateur- inverseur 10 relié à la source d'excitation auxiliaire 12, lorsqu'on voudrait renverser la polarité de bornes de la machine dynamo- électrique 18 intentionnellement, on n'a qu'à actionner le commutateur-inverseur 10 et renverser la direction du courant d'excitation auxiliaire envoyé à l'enroulement de commu tation 14 et à l'enroulement-série 16, de fa çon à éliminer complètement la nécessité de prévoir le commutateur-inverseur de cons truction lourde dont on avait besoin jusqu'à présent dans le circuit de charge de machines dynamoélectriques de ce genre.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, on a prévu un enroulement de champ auxiliaire séparé 47 en combinaison avec l'enroulement de commutation 14 et l'enroule ment de champ-série 16 de la machine dynamoélectrique 18, et le courant d'excita tion est envoyé dans cet enroulement à par tir de la source d'excitation auxiliaire 12 au moyen du commutateur-inverseur 10 et de la résistance limitatrice de courant 45, au lieu des enroulements de champ principaux 14 et 16 comme à la fig. 1, en utilisant encore le commutateur 10 pour l'inversion de la pola rité résiduelle comme auparavant.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 3, on a prévu des moyens pour régler la polarité résiduelle d'une machine dynamo- électrique 18 qui est disposée pour être ac tionnée par un moteur à courant continu 50, dont l'induit 51 commande l'induit 20 de la machine dynamoélectrique par l'intermé diaire d'un arbre 53. Les balais 54 et 55 du moteur 50 sont reliés à une source de cou rant continu appropriée comme représenté.
Afin d'obtenir un potentiel de .réglage pour l'enroulement d'excitation auxiliaire 47 qui est associé à l'enroulement de champ- série 16 et à l'enroulement de champ de com mutation 14 de la machine dynamo-électri- que 18, on utilise une résistance de com mande 56 couplée en série avec l'enroulement de champ en dérivation 57 du moteur de commande 50 avec la source d'énergie à cou rant continu.
L'enroulement d'excitation auxiliaire 47 est relié en parallèle à la résis tance de commande 56 au moyen d'un com- mutateur-inverseur 10, de sorte qu'un poten tiel de réglage sensiblement constant peut être appliqué à l'enroulement d'excitation auxi liaire 47 pour commander 1a polarité rési duelle des pièces polaires de champ de la machine dynamoélectrique 18.
On verra qu'en actionnant le commutateur-inverseur 10, on peut à volonté renverser facilement la polarité résiduelle et par conséquent la polarité des bornes de la machine. Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4, on a prévu des connexions pour l'appli cation d'un potentiel de commande à l'en roulement d'excitation auxiliaire 47 d'une machine dynamoélectrique 18, dont l'induit 20 est actionné par un moteur à gaz 58 au moyen d'un arbre 59.
Des connexions sont prévues entre l'enroulement 47 et la batterie d'allumage 60 du moteur à gaz 58, du côté de charge d'un disjoncteur électrique 61 re lié de façon habituelle à la génératrice 62 associée au moteur à gaz 58. Dans ce cas, le circuit d'excitation s'étend de la terre 67 par le conducteur 68, la batterie 60, le conduc teur 69, le disjoncteur 61, le conducteur 70, le commutateur-inverseur 10, le conducteur 71, l'enroulement de champ auxiliaire 47, le conducteur 72, le commutateur-inverseur 1.0 à la terre 78, de façon à alimenter de façon constante l'enroulement 47 et à déterminer ainsi la polarité du magnétisme résiduel de la machine dynamoélectrique.
En ce qui concerne les formes d'exécution représentées aux fig. 3 et 4, on pourrait aussi relier la source d'excitation auxiliaire 12 di rectement aux enroulements de champ 14 et 16 de 1a machine comme représenté à la fig. 1, au lieu d'utiliser un enroulement de champ auxiliaire 47 pour déterminer et com mander la polarité de la machine.
Il résulte de la description qui précède, que grâce aux moyens décrits la polarité des connexions de bornes d'une machine dynamo- électrique, particulièrement du type à champ transversal, peut. non seulement être détermi née par contrainte, mais aussi être facilement. renversée à volonté.
Comme aucune interrup tion du circuit de charge n'est demandée pour procéder à l'inversion des connexions de bornes de la machine dynamoélectrique, on peut se passer de commutateurs-inverseurs de lourde construction jugés nécessaires jusqu'à présent dans les connexions de circuit de charge, alors que de simples interrupteurs à action brusque de petite capacité et de cons truction légère peuvent être utilisés, de sorte qu'on peu ainsi réaliser une réduction consi dérable du prix de .revient et une grande com- modité dans le service de la machine dynamo- électrique.
Il est à noter qu'en prévoyant des moyens d'excitation auxiliaires conjointement avec les enroulements de champ d'une machine dynamoélectrique, et particulièrement en connexion avec des machines dynamoélectri- ques du type à champ transversal, comme susdécrit, on ne s'est nullement proposé d'ef fectuer ainsi une modification quelconque des caractéristiques de débit de celles-ci. Le but de l'invention est simplement de renverser ou de maintenir la polarité résiduelle de la ma chine dynamoélectrique dont les enroule ments de champ principaux sont le facteur de commande essentiel pour déterminer les caractéristiques de débit de la machine dans l'alimentation de la charge.
Bien que les formes d'exécution décrites fonctionnent de façon efficace pour détermi ner et régler la polarité aux bornes d'une gé nératrice de courant, leur fonctionnement, par suite de l'accroissement du flux à travers les pièces polaires, entraîne un accroissement du courant de circulation dans l'induit, lequel est induit par là dans le circuit des balais auxiliaires. Dans quelques cas, l'accroisse ment du courant de circulation dans le circuit des balais auxiliaires peut même prendre une valeur telle qu'il provoque des étincelles in désirables aux balais lorsque la génératrice marche à vide et qu'il affecte d'une manière défavorable la stabilité de fonctionnement de la génératrice lorsqu'elle marche en charge.
Dans ces conditions, il convient d'utiliser un effet différentiel dans la réluctance de l'entrefer dans une génératrice du type à champ transversal pour empêcher qu'une excitation auxiliaire d'un enroulement de champ polaire ne puisse provoquer un accrois sement dudit courant circulant lorsque la gé nératrice marche à vide.
La génératrice ou machine dynamo- électrique du type à champ transversal re présenté à la fig. 5 comporte un bâti 111 dans lequel sont logées des pièces polaires 113 et 115 comprenant des portions princi pales 131 et<B>133</B> autour desquelles sont dis- posées les bobines de champ-série 16 et 16', ainsi que des portions élargies 125 et 127 adjacentes à l'induit 20 qui sont disposées par rapport à l'induit 20, de telle manière que les entrefers 129 et 130 qui en séparent les portions 125 et 127 peuvent avoir une lar geur allant en augmentant graduellement dans la direction de rotation de l'induit.
Les balais principaux 23 et 24 de l'in duit 20 sont reliés aux bobines de champ- série 16 et 16' et aux bobines de champ de commutation 14 et 14' pour le couplage à un circuit de charge qui comprend une électrode de soudage 30 et une pièce à souder 31.
Les balais auxiliaires 21 et 22 sont normalement reliés ensemble par un conducteur 138 pour former un chemin pour un courant de circu lation d'induit qui y est induit lorsque les conducteurs de l'induit intersectent le flux résiduel des pièces polaires indiqué par les lignes pointillées (P-1. Ce courant de circula tion de l'induit produit à son tour un flux magnétique transversal qui traverse les por tions de sabots 125 et 127 respectivement, et également une partie de l'induit comme re présenté par la ligne pointillée 0-2, et induit un voltage entre les balais principaux 23 et 24.
Conformément à la construction de géné ratrices à champ transversal, des pièces ma gnétiques de dérivation 151 et 153 de la gé nératrice 18 sont munies de bobines d'amor tissement à court-circuit 154 et 155, respec tivement, et mises en relation de connexion avec la portion 127 de la pièce polaire 115 au moyen de boulons 156 qui passent par les pièces de dérivation et sont vissés dans la portion 127. Des ressorts à boudin 157 sont placés sur les boulons 156 pour solliciter électriquement les pièces de dérivation 151 et.
153 en contact avec la portion 127, tout en permettant leur réglage relatif par rapport à la portion 125 .de la pièce polaire 113 au moyen d'une tige filetée commune rotative 158 engagée par des filetages inverses dans des extensions 159 et 160 des pièces de déri vation 151 et 153, respectivement. Dans une variante de détail représentée à la fig. 6, les portions 163 et 165 des pièces polaires sont munies de surfaces incurvées adjacentes à l'induit 20 et concentriques à la surface périphérique de celui-ci, mais ayant des parties 167, 168 et 170, 171 res pectivement de rayons de courbure diffé rents.
On obtient ainsi des entrefers 173, 174 et 175, 176, respectivement qui sont con- centriques à l'induit; mais présentent des lar geurs différentes, pour occasionner un ac croissement de la réluctance de l'entrefer dans le sens de la rotation de l'induit et pour coo pérer avec l'excitation de l'enroulement de champ augmentée, afin de provoquer une commande de polarité d'une génératrice à champ transversal sans accroissement indu du courant d'induit en marche à vide.
Pour une compréhension complète, on notera que dans une génératrice du type à champ transversal, comme représenté à la fig. 5, i1 y aura un courant de circulation i passant entre les balais auxiliaires 21 et 22, lorsque la génératrice marche à vide.
En tant que ce courant est induit par les conducteurs de l'induit intersectant le flux magnétique résiduel des pièces polaires 113 et 115, dont la trajectoire est indiquée par 1a ligne poin tillée 0-1, on comprendra qu'en prévoyant pour un enroulement de champ une excita tion auxiliaire déterminant une polarité, il y aurait normalement un accroissement du flux (P-1 dû -à l'excitation augmentée, et par con séquent, un courant de circulation augmenté dans l'induit en marche à vide.
Alors qu'il a été trouvé qu'une excitation auxiliaire d'un enroulement de champ était essentielle pour empêcher une inversion accidentelle, et pour permettre à volonté une inversion facile de la polarité de bornes d'une génératrice du type à champ transversal,
on a trouvé que l'ac croissement encouru de ce fait par le courant de circulation dans l'induit en marche à vide était dans bien des cas tellement grand qu'il se produisait des étincelles excessives aux balais auxiliaires 21 et 22 en marche à vide et réduisait considérablement la stabilité de la génératrice en charge.
En utilisant des por- Lions de pièce polaire 125 et 127 pour former des entrefers 129 et<B>130,</B> respectivement, qui ont une réluctance augmentant à partir de la pointe avant vers la pointe arrière dans le sens de la rotation comme indiqué aux fig. 5 et 6 du dessin, il est possible d'obtenir une excitation auxiliaire des enroulements de champ d'une génératrice du type à champ transversal et de déterminer ainsi facilement la polarité des bornes de la génératrice, sans cependant augmenter de façon appréciable le courant de circulation dans l'induit en marche à vide.
De cette manière, on obvie à la for mation d'étincelles excessives aux balais auxi liaires et à une usure du collecteur, et la sta bilité de :la génératrice se trouve visiblement augmentée dans les conditions de marche en charge.
Electrical energy distribution installation. The present invention relates to an installation for distributing electrical energy and its main aim is to determine the polarity of the flow terminals of a dynamoelectric machine used in such an installation.
In electrical distribution installations, it is particularly desirable to prevent accidental reverse polarity of the terminals of certain types of dynamoelectric machines used therein, and it is further desirable in some cases to provide for reverse polarity. at will, of the polarity of the terminals of such dynamoelectric ma chines.
Maintaining a desired polarity of the terminals is particularly desirable for generators which are used in arc welding installations, since in many cases this results from an inversion of the polarity of the terminals of a welding generator. arc welding work is very unsatisfactory in that the change in the direction of the magnetic field surrounding the arc causes the arc to "blow out", resulting in spattering of molten welding metal.
Under other conditions, however, it is often also desirable to intentionally reverse the polarity of the terminals of an arc welding generator from the conventional polarity, as, for example, when there is welding. thin materials or aluminum, and using hard pore rods in certain alloys and non-ferrous.
Arrangements for reversing the polarity of terminals of dynamoelectric machines of this kind have heretofore generally included multi-pole line switches for changing the external connections of the machine. However, these arrangements have not been satisfactory, because the switch must conduct the full charge current and must therefore be of relatively heavy construction and operate with a very high contact pressure.
Such a construction requires a relatively high force to actuate the switch, so that the switch must be mounted in a particularly rigid manner, resulting in a subsequent increase in its manufacturing cost.
It has also been found that dynamo-electric machines which do not have a shunt field winding to help establish and maintain the main magnetic flux of the machine, are particularly susceptible to inversion of the machine. po larity of residual magnetism and can therefore very often be the seat of the establishment of a terminal polarity opposite to that determined by the position of the polarity reversing switch.
This occurs particularly in cross-field type generators which normally have a lower open circuit terminal voltage than welding generators of other types, so that accidental contact of the electrode of a welding generator of the cross-field type with the electrode of a welding machine of a type having a higher voltage in open circuit will cause a reverse current to flow through the load circuit of the cross-field generator , thus reversing its residual polarity.
The object of the present invention is therefore to achieve easy adjustment of the polarity of a dynamoelectric machine of the transverse field type by the use of auxiliary adjustment means.
The object of the present invention is an installation for the distribution of electric energy comprising a dynamo electric machine having a plurality of field windings in combination with a switching device arranged to connect an auxiliary direct current source to a winding of the field. field of the dynamo-electric machine to determine the polarity of its load circuit terminals.
Several embodiments of the object of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which: FIGS. 1 to 4 show various diagrams of electrical distribution installations; Fig. 5 shows a particular embodiment of a dynamoelectric machine; Fig. 6 shows a detailed variant in schematic view.
In the embodiment shown in, fig. 1, a change-over switch 10 of any usual form has been provided for connecting a source of an auxiliary adjustment potential 12 to the field windings of a dynamoelectric machine 18, for example, to the field winding. switching 14 and field winding-series 16 of the dynamoelectric machine 18, in order to ensure an auxiliary excitation of these field windings under all conditions, so that the residual polarity of the pole pieces to which can be easily adjusted. these in bearings are associated, and therefore to be determined easily.
the polarity at the terminals of the dynamoelectric machine 18.
In the example shown in FIG. 1, the dynamoelectric machine 18 is constituted by a direct current generator of the transverse field type having an armature 20 with which are associated short-circuited auxiliary excitation brushes 21 and 22, and main load circuit brushes 23 and 24.
The main load circuit brushes 23 and 24 are connected in series with the switching field winding 14, the field-series winding 16 and the terminal connections 26 and 28 of the dynamo-electric machine for the connection with a load, comprising here a welding electrode 30 and a part 31 on which welding is to be performed.
To rotate the armature 20 of the generator 18, the rotor 32 of an electric motor 33 can be connected to the armature 20 by means of a shaft 34. The primary windings 35, 36 and 37 The motor 33 which is shown here as a polyphase AC motor may each have separate sections 35a and 35b, in order to be able to easily connect the motor to current sources of different voltages.
The auxiliary excitation source 12 is in this case constituted by a control transformer 40 having a primary winding 41 connected to the sections 35b and 36b of the subdivided primary windings of the motor 33, so that a different connection of the motor windings to connect them to a source of different potential does not affect the primary winding 41 of the transformer.
A secondary winding 42 is connected to rectifier means 44, in order to provide a one-way current source for the auxiliary excitation of the switching winding 14 and of the series winding 16 of the dynamoelectric machine 18 by the via the change-over switch 10 and a current limiting resistor 45. The rectifier means 44 can be of any desired type and be constituted, for example, by several rectifier elements 46 re linked in a bridge, as shown.
It can be seen that by providing such an auxiliary excitation source for the field windings 14 and 16 of the generator 18, the polarity of the residual magnetism of the pole pieces with which the windings 14 and 16 are associated, can easily be kept as determined. by the position of the switch, even though it will be momentarily reversed by the contact of the welding electrode 30 with the welding electrode of a dynamoelectric machine having a higher open circuit voltage.
It can also be seen that, thanks to the change-over switch 10 connected to the auxiliary excitation source 12, when one wishes to reverse the polarity of terminals of the dynamo-electric machine 18 intentionally, one only has to actuate the switch -inverter 10 and reverse the direction of the auxiliary excitation current sent to the switching winding 14 and to the series winding 16, so as to completely eliminate the need to provide the heavy-duty inverter-switch which until now there was a need for dynamoelectric machines of this kind in the charging circuit.
In the embodiment shown in FIG. 2, a separate auxiliary field winding 47 is provided in combination with the switching winding 14 and the field-series winding 16 of the dynamoelectric machine 18, and the excitation current is fed through this winding to by firing the auxiliary excitation source 12 by means of the change-over switch 10 and the current limiting resistor 45, instead of the main field windings 14 and 16 as in FIG. 1, again using switch 10 for reversing the residual polarity as before.
In the embodiment shown in FIG. 3, means are provided for adjusting the residual polarity of a dynamoelectric machine 18 which is arranged to be actuated by a direct current motor 50, the armature 51 of which controls the armature 20 of the dynamoelectric machine by the intermediary of a shaft 53. The brushes 54 and 55 of the motor 50 are connected to a suitable direct current source as shown.
In order to obtain a setting potential for the auxiliary excitation winding 47 which is associated with the series field winding 16 and the switching field winding 14 of the dynamo-electric machine 18 A control resistor 56 is used coupled in series with the shunt field winding 57 of the drive motor 50 with the direct current power source.
The auxiliary excitation winding 47 is connected in parallel with the control resistor 56 by means of a reversing switch 10, so that a substantially constant adjustment potential can be applied to the winding d. Auxiliary excitation 47 to control the residual polarity of the field pole pieces of the dynamoelectric machine 18.
It will be seen that by actuating the change-over switch 10, one can easily reverse the residual polarity and consequently the polarity of the terminals of the machine at will. In the embodiment shown in FIG. 4, connections are provided for the application of a control potential to the auxiliary excitation bearing 47 of a dynamoelectric machine 18, the armature 20 of which is actuated by a gas engine 58 by means of of a tree 59.
Connections are provided between the winding 47 and the ignition battery 60 of the gas engine 58, on the load side of an electric circuit breaker 61 re usually linked to the generator 62 associated with the gas engine 58. In this case, the excitation circuit extends from earth 67 through conductor 68, battery 60, conductor 69, circuit breaker 61, conductor 70, change-over switch 10, conductor 71, the winding of auxiliary field 47, conductor 72, reversing switch 1.0 to earth 78, so as to constantly supply winding 47 and thus to determine the polarity of the residual magnetism of the dynamoelectric machine.
As regards the embodiments shown in FIGS. 3 and 4, one could also connect the auxiliary excitation source 12 directly to the field windings 14 and 16 of the machine as shown in FIG. 1, instead of using an auxiliary field winding 47 to determine and control the polarity of the machine.
It follows from the foregoing description, that thanks to the means described the polarity of the terminal connections of a dynamo-electric machine, particularly of the transverse field type, can. not only to be determined by constraint, but also to be easily. overturned at will.
As no interruption of the load circuit is required to effect the reversal of the terminal connections of the dynamoelectric machine, it is possible to dispense with the heavy-duty change-over switches considered necessary heretofore in the circuit connections of the generator. load, whereas simple snap-action switches of small capacity and light construction can be used, so that a considerable reduction in the cost of return can be achieved and great convenience in the service of the load. dynamo-electric machine.
It should be noted that by providing auxiliary excitation means together with the field windings of a dynamoelectric machine, and particularly in connection with dynamoelectric machines of the transverse field type, as described above, it is not necessary to no proposal is made to effect any modification of the flow characteristics thereof. The object of the invention is simply to reverse or maintain the residual polarity of the dynamoelectric machine whose main field windings are the essential controlling factor for determining the flow characteristics of the machine in the supply to the load. .
Although the described embodiments work effectively to determine and adjust the polarity across a current generator, their operation, due to the increased flux through the pole pieces, results in an increase in the voltage. current circulating in the armature, which is thereby induced in the circuit of the auxiliary brushes. In some cases, the increase in the circulating current in the auxiliary brush circuit may even take on such a value as to cause undesirable sparks to the brushes when the generator is running empty and adversely affect the brushes. the operational stability of the generator when it is running under load.
Under these conditions, it is advisable to use a differential effect in the reluctance of the air gap in a generator of the transverse field type to prevent an auxiliary excitation of a polar field winding from causing an increase in said circulating current. when the generator is running empty.
The generator or dynamo-electric machine of the transverse field type shown in FIG. 5 comprises a frame 111 in which are housed pole pieces 113 and 115 comprising main portions 131 and <B> 133 </B> around which are arranged the field-series coils 16 and 16 ', as well as widened portions 125 and 127 adjacent to the armature 20 which are arranged relative to the armature 20, such that the air gaps 129 and 130 which separate the portions 125 and 127 therefrom may have a width which gradually increases in the direction of rotation of the armature.
Main brushes 23 and 24 of lead 20 are connected to series field coils 16 and 16 'and to switching field coils 14 and 14' for coupling to a load circuit which includes a welding electrode 30 and a piece to be welded 31.
The auxiliary brushes 21 and 22 are normally connected together by a conductor 138 to form a path for an armature circulating current induced therein when the armature conductors intersect the residual flux of the pole pieces indicated by the dotted lines. (P-1. This armature circulating current in turn produces a transverse magnetic flux which passes through the shoe portions 125 and 127 respectively, and also part of the armature as shown by the dotted line 0 -2, and induces a voltage between the main brushes 23 and 24.
In accordance with the construction of transverse field generators, bypass magnetic parts 151 and 153 of generator 18 are provided with short-circuit damping coils 154 and 155, respectively, and put into connection relation with the portion 127 of the pole piece 115 by means of bolts 156 which pass through the branch pieces and are screwed into the portion 127. Coil springs 157 are placed on the bolts 156 to electrically urge the branch pieces 151 and.
153 in contact with the portion 127, while allowing their relative adjustment with respect to the portion 125 .of the pole piece 113 by means of a common rotary threaded rod 158 engaged by reverse threads in extensions 159 and 160 of the derivative 151 and 153, respectively. In a variant of detail shown in FIG. 6, the portions 163 and 165 of the pole pieces are provided with curved surfaces adjacent to the armature 20 and concentric with the peripheral surface thereof, but having parts 167, 168 and 170, 171 respectively with radii of different curvature. annuities.
One thus obtains air gaps 173, 174 and 175, 176, respectively which are concentric to the armature; but have different widths, to cause an increase in the reluctance of the air gap in the direction of rotation of the armature and to cooperate with the excitation of the increased field winding, in order to cause a control of polarity of a generator with transverse field without undue increase of the armature current in idle operation.
For a complete understanding, it will be noted that in a generator of the transverse field type, as represented in FIG. 5, there will be a circulating current i passing between the auxiliary brushes 21 and 22, when the generator is running empty.
As this current is induced by the conductors of the armature intersecting the residual magnetic flux of the pole pieces 113 and 115, the path of which is indicated by the dotted line 0-1, it will be understood that by providing for a winding of field an auxiliary excitation determining a polarity, there would normally be an increase in flux (P-1 due to the increased excitation, and consequently, an increased circulating current in the armature in idle mode.
While it has been found that auxiliary excitation of a field winding is essential to prevent accidental reversal, and to allow easy reversal of the terminal polarity of a transverse field type generator at will,
it was found that the increase thus incurred by the circulating current in the armature in idle operation was in many cases so great that excessive sparks occurred at the auxiliary brushes 21 and 22 in idle operation and considerably reduced the stability of the generator under load.
Using pole piece portions 125 and 127 to form air gaps 129 and <B> 130, </B> respectively, which have a reluctance increasing from the forward tip to the back tip in the direction of rotation as shown in fig. 5 and 6 of the drawing, it is possible to obtain an auxiliary excitation of the field windings of a generator of the transverse field type and thus to easily determine the polarity of the terminals of the generator, without however appreciably increasing the current of the generator. circulation in the armature when idling.
In this way, the formation of excessive sparks at the auxiliary brushes and wear of the commutator are obviated, and the stability of the generator is visibly increased under load operating conditions.