DE2234070B2

DE2234070B2 - Synchronschweißgenerator mit Mehrphasenwechselstromwicklung und nachgeschaltetem Gleichrichter

Info

Publication number: DE2234070B2
Application number: DE19722234070
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. Graz Habeler (Oesterreich)
Original assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Current assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1972-07-11
Publication date: 1979-10-11
Also published as: DE2234070A1; CH539973A; IT962724B; AT308892B

Description

Die Erfindung betrifft einen Synchronschweißgenerator mit Mehrphasenwechselstromwicklung und nachgeschaltetem Gleichrichter.

Als Schweißstromquellen wurden in der Vergangenheit rotierende Gleichstromumformer, vorwiegend nach dem Querfeld- oder nach dem Spaltpolprinzip eingesetzt, etwas im Hintergrund standen Gegenreihenschlußmaschinen, und als statische Stromquellen fanden Transformatoren und Gleichrichter steigende Verwendung. Durch den Einsatz hochwertiger Feinkornstähle bedingt und durch den letzten Stand der Halbleitertechnik ermöglicht, erhielt der Bau rotierender Umformer neue Impulse.

Es wurde der Weg über den Kommutator verlassen. Als Schweißstromerzeuger wurden mehrphasige Wechselstromgeneratoren entwickelt, deren Ausgangsstrom gleichgerichtet und dann erst an die Schweißstromklemmen geführt wird. Wird bei Synchronmaschinen im allgemeinen eine möglichst sinusförmige Strom- und Spannungskurve gewünscht, so steht diese Forderung bei Schweißgeneratoren im Hintergrund. Sinusförmige Ströme sind durch die Eigenart der Gleichrichtung schwer erreichbar, aber auch gar nicht notwendig.

Für den Generator ergibt sich aus der nachfolgenden Gleichrichtung, daß der Anteil der Oberwellen in Strom und Spannung ganz erheblich ist. Für den Schweißlichtbogen ergibt sich, daß er nicht von einem reinen Gleichstrom aufrechterhalten wird, sondern daß dem Gleichstrommittelwert ein Wechselstrom überlagert ist. Dies aber hat einen großen Einfluß auf die Lichtbogenstabilität, den Einbrand, das Nahtaussehen, auf das Lichtbogengeräusch und den Spritzerauswurf.

Gleichstromschweißungen mit reinem Gleichstrom gelingen hervorragend, wie die Vergangenheit der Schweißtechnik bewiesen hat. Schweißungen mit Wechselstrom und den zugehörigen Elektrodentypen sind ebenfalls einwandfrei, wie die große Verbreitung von Schweißtransformatoren beweist, wenngleich auch nicht alle Verfahren und Elektrodentypen für Wechselstrom geeignet sind.

Nun hat sich gezeigt, daß ein Gleichstrom mit einem an sich nicht großen, doch deutlichen Oberwellenantei!

Ergebnisse beim Lichtbogenschweißen zeigt, die noch über denen liegen, die mit bewährten Gleichstromumformern der besten am Markt befindlichen Marken zu erreichen sind. Um einen derartigen Strom zu erzeugen, sind an der Maschine Eingriffe notwendig. Der billigste und einfachste Eingriff besteht in einer besonderen Ausbildung der Wicklung des Schweißgenerators.

Es ist bekannt, Wicklungen zu sehnen, um den Oberwellengehalt zu verändern. Gesehnte Wicklungen

ίο sind am einfachsten mit 2-Schichtwicklungen zu realisieren, wenn die Zahl der Nuten pro Pol und Phase groß ist, jedenfalls über 2 liegt Bei Schweißgeneratoren hingegen strebt man aus Kostengründen eine möglichst kleine Zahl von Nuten an, da ohnedies keine Forderung nach Sinusform besteht Der einfachste Fall besteht aus 1 Nut pro Pol und Phase, wobei als weitere Vereinfachung die Wicklung als Einschichtwicklung eingelegt wird. Dadurch gibt es innerhalb der Wicklung keine Schaltverbinder. Diese eben beschriebene — billigste — Wicklung bringt als Nachteil eine schiechte Dynamik auf den Schweißstrom die Ausgleichvorgänge haben hohe Scheitelwerte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronschweißgenerator mit Mehrphasenwechselstromwicklung und nachgeschaltetem Gleichrichter zu schaffen, der hinsichtlich der Schweißeigenschaften verbessert ist und in der Herstellung einfacher ist als bekannte, vergleichbare Schweißstromquellen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Mehrphasenwechselstromwicklung aus zwei phasenverschobenen Mehrphasenwechselstromsystemen in Einschichtwicklung mit Spulen gleicher Weite, die abwechselnd mit je zwei nebeneinander liegenden Wickelkopfbögen in die Ständernuten fortlaufend eingelegt sind, aufgebaut ist, und alle nicht vektorgleichen Phasenenden getrennt zu den Gleichrichterzellen geführt sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltgung der Erfindung können die beiden phasenverschobenen Systeme Drehstromsysteme sein, die 30 elektrische Phasenverschiebung zueinander aufweise, wobei der Wickelschi-itt der Phase L)\ V₇, der Phase LZ₂' ²/₈, der Phase Vi V₃, der Phase V₁' ¹⁰/₄,der Phase Wi Vu und der Phase Wi' ⁶/₁₂ beträgt, innerhalb eines Polpaares betrachtet.

Auf diese Weise wird die Dynamik gegenüber der vorherbeschriebenen Wicklung mit einer Nut pro Pol und Phase als Einschichtwicklung verbessert. Auch jetzt gibt es keine Schaltverbinder in der Maschine, und die Summe der Kupfergewichte beider Systeme ist gleich dem Kupfergewicht, das ein einziges, leistungsgleiches System haben müßte. Als Vorteil kommt eine größere Nutfläche für den Wärmedurchgang hinzu.

Es hat sich gezeigt, daß die besten Streuungsverhältnisse im Wickelkopf, bei gleichzeitig werkstattgerechter Wickeltechnik, eben dann auftreten, wenn die jeweils gleichnamigen Stange der beiden Systeme paarweise nebeneinander eingelegt werden. Man gelangt so zu den Wickelschritten 1+2/7+8, 5 + 6/11 + 12 und

μ 9 + 10/3 + 4 für ein Polpaar, das die Phasen U\-X und LV-AT; Vi-V, V₁'- Kund W-ZI-Zund WV-Zenthält.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel eines 4-poligen (Fig. 1) bzw. 6-poligen (Fig. 2) Schweißgeneratorständers eines erfindungsgemäßen

■ ■ Synchronschweißgenerators im Schema gezeigt.

Der Generator nach Fig. I weist zwei phasenverschobene Systeme mit je drei Phasen in Einschichtwicklung auf, !n der Figur sind Hie 24 .Stänrlcrnuten von 1 ...

24 eingetragen. Unter Vewendung des vorhin genannten Wickelschrittes, der jeweils einen Strang (2 Nuten) überspringt gelangt man zu der Wicklung. Die Nuten 1 und 13,2 und 14 usw. sind zeitphasengleich, 'voraus sich die Parallelschaltmöglichkeiten ableiten lassen. Aus Gründen einfacher Fertigung sind die Parallelschaltungen außerhalb der Wicklung auf einem zentralen Klemmbrett durchzuführen. Durch Aneinanderreihen gleichartiger Wickelvorgänge kann eine erfindungsgemäße WicklüJg für höhere Polzahlen erhalten werden.

F i g. 2 zeigt schematisch die Wicklung und Gleichrichterschaltung für einen Schweißgenerator mit 6-poli-

ger Ständerwicklung. Dort entsprechen die Phasen U_x-X, W-X, V_x-Y, V_x ¹Y, W_x-Z, W_x ¹Z den oben genannten und stellen das erste Polpaar der Ständerwicklung dar. Die nicht bezeichneten Phasen der anderen beiden Polpaare sind analog und zu denen des ersten Polpaares in den Punkten U, V, W, U', V, W₁ sowie am Sternpunkt parallel geschaltet Mit P und N sind die Siliziumgleichrichterzellen des Gleichrichters bezeichnet mit R und C die Trägerstaueffektbeschaltung, A deutet schließlich die Polradwicklung an, die das Feld für die Induktion des Ständers liefert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Synchronschweißgenerator mit Mehrphasenwechseistromwicklung und nachgeschaltetem Gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die MehrphasenwechselstromwickJung aus zwei phasenverschobenen Mehφhasen- Wechselstromsystemen (U_x-X, V₁- Y, Wl-Zbzw. LW-X. Vi'- Y. W_x'-Z) in Einschichtwicklung mit Spulen gleicher Weite, die abwechselnd mit je zwei nebeneinander liegenden Wickelkopfbögen in die Ständernuten fortlaufend eingelegt sind, aufgebaut ist und daß alle nicht vektorgleichen Phasenenden getrennt zu den Gleichrichterzellen (P, Abgeführt sind.

2. Synchronschweißgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden phasenvenschobenen Systeme Drehstromsysteme sind und 30 elektrische Phasenverschiebung zueinander aufweisen, wobei der Wickelschritt der Phase U\ ^xh, der Phase U,' V₈, der Phase V, V₃, der Phase V₁' '%, der Phase Wi Vn und der Phase W V₁₂ beträgt, innerhalb eines Polpaares betrachtet.