DE493950C

DE493950C - Cross-field DC machine with adjustable short-circuit current strength

Info

Publication number: DE493950C
Application number: DES81709D
Authority: DE
Inventors: Hans Richter
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1927-09-17
Filing date: 1927-09-17
Publication date: 1930-03-22

Description

Querfeld-Gleichstrommaschine mit regelbarer Kurzschlußstromstärke Die unter dem Namen »Querfeldmaschine« bekannte Gleichstrommaschine hat zwei Paare von Bürsten am Stromwender. Die Bürsten der ersten Paares stehen in der neutralen Zone und sind durch einen Leiter von kleinem Widerstand direkt miteinander verbunden. Die Bürsten des zweiten Paares sind um 9o° gegen die Bürsten des ersten Paares versetzt; sie berühren also die Stellen des Stromwenders, die den Mitten der Erregerpole entsprechen. Durch die Bürsten des zweiten Paares wird dem Anker der Strom entnommen; dieser Strom wird durch das »Querfeld« induziert, das den Anker quer zur Achse der Erregerpole durchsetzt, sich in den Polschuhen der Erregerpole schließt und von der mittels der Bürsten des ersten Paares kurzgeschlossenen Ankerwicklung erzeugt wird,- wenn sie im Felde der Erregerpole umläuft.Cross-field DC machine with adjustable short-circuit current strength The DC machine known under the name "Querfeldmaschine" has two pairs of brushes on the commutator. The brushes of the first pair are in the neutral one Zone and are directly connected to each other by a conductor of low resistance. The brushes of the second pair are offset from the brushes of the first pair by 90 °; so they touch the places of the commutator that correspond to the centers of the exciter poles. The current is drawn from the armature by the brushes of the second pair; this Current is induced by the "transverse field" which the armature transversely to the axis of the exciter poles penetrates, closes in the pole pieces of the exciter poles and of the means of the brushes of the first pair of short-circuited armature winding is generated - if it revolves in the field of the exciter poles.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Querfeld-Gleichstrommaschine so auszuführen, daß sie auf rein- elektrischem Wege, nämlich durch bloße Veränderung ihrer Erregung, auch von einer entfernten Stelle aus für die verschiedenen Kurzschlußstromstärken eingestellt werden kann, die erforderlich sind, wenn die Maschine als Stromerzeuger einer Lichtbogenschweißanlage verwendet werden soll.The present invention aims to provide a cross-field direct current machine to be carried out in such a way that they can be carried out in a purely electrical way, namely by mere change their excitation, even from a remote location for the various short-circuit currents can be set that are required when the machine is used as a power generator an arc welding system is to be used.

Beim Betrieb einer solchen Anlage muß die Schweißstromstärke von Fall zu Fall verschieden groß gewählt werden, je nach der Beschaffenheit, insbesondere der Dicke des Werkstückes. Da der Stromerzeuger, der einen Schweißlichtbogen speist, nahezu kurzgeschlossen arbeitet, so ist eine Veränderung des Zustandes des Stromerzeugers, die seine Kurzschlußstromstärke verändert, ein brauchbares, den Fachleuten wohl bekanntes Mittel zur Regelung der Schweißstromstärke.When operating such a system, the welding current strength of the case in each case different sizes are chosen, depending on the nature, in particular the thickness of the workpiece. Since the generator that feeds a welding arc, works almost short-circuited, there is a change in the state of the power generator, which changes its short-circuit current strength, a useful one, probably for the experts known means for regulating the welding current intensity.

Dieses Mittel ist aber bei der Querfeld-Gleichstrommaschine mit Reihenschluß der Erregerwicklung nicht in der Weise anwendbar, daß man die Wirkung der Erregerwicklung etwa durch Verstellen eines Parallelwiderstandes oder durch Zuschalten und Abschalten von Windungen verändert. Denn bei dieser Art der Regelung wird die als Belastungscharakteristik- bezeichnete Beziehung zwischen der Klemmenspannung der Maschine und der Stromstärke immer ungünstiger, je weiter man mit der Kurzschlußstromstärke unter den erreichbaren Höchstwert herabgeht ; für kleine Kurzschlußstromstärke eingestellt liefert die Maschine nicht mehr die für den Schweißbetrieb nötige Klemmenspannung.This means is, however, in the case of the cross-field direct current machine with a series connection the excitation winding is not applicable in such a way that one has the effect of the excitation winding for example by adjusting a parallel resistor or by switching on and off changed by turns. Because with this type of regulation, the load characteristics designated relationship between the terminal voltage of the machine and the current the more unfavorable, the further you go with the short-circuit current strength below the achievable Maximum value goes down; set for small short-circuit currents delivers the Machine no longer has the terminal voltage required for welding.

Es ist aber möglich, mit einer gemäß vorliegender Erfindung ausgeführten Querfeld-Gleichstrommaschine eine von dem genannten Mangel freie Regelung der Kurzschlußstromstärke durch Veränderung der Erregung durchzuführen. Bei dieser Maschine besteht die Erregerwicklung aus zwei Teilen, nämlich aus einer in üblicher Weise angeordneten Haupterregerwicklung und aus einer Hilfserregerwicklun;, die auf Eisen enthaltenden, außerhalb der Haupterregerwicklung liegenden, je an die Polschuhe von zwei ungleichnamigen Haupterregerpolen angeschlossenen magnetischen Hilfspfaden angeordnet ist. Diese geteilte Erregerwicklung ist so geschaltet, daß in den magnetischen Hilfspfaden die magnetomotorischen Kräfte der Hilfserregerwicklung den magnetischen Flüssen entgegengerichtet sind, die die Haupterregerwicklung durch die Hilfspfade zu treiben sucht; ferner ist die Erregerwicklung mit einer Regeleinrichtung verbunden, die es möglich macht, das Stärkeverhältnis der magnetomotorischen Kräfte der Hilfserregerwicklung und der Haupterregerwicklung willkürlich zu verändern.It is possible, however, with one carried out in accordance with the present invention Cross-field direct current machine a regulation of the short-circuit current strength that is free from the deficiency mentioned to be carried out by changing the arousal. With this machine there is the Excitation winding from two parts, namely from one arranged in the usual way Main excitation winding and from an auxiliary excitation winding, which contain iron, lying outside the main excitation winding, each to the pole shoes of two different names Main exciter poles connected magnetic auxiliary paths is arranged. These divided excitation winding is connected in such a way that in the magnetic auxiliary paths the magnetomotive forces of the auxiliary excitation winding the magnetic fluxes are opposite to drive the main excitation winding through the auxiliary paths seeks; Furthermore, the excitation winding is connected to a control device which makes it possible the strength ratio of the magnetomotive forces of the auxiliary excitation winding and to change the main excitation winding arbitrarily.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird die Haupterregerwicklung in Reihe mit dem Anker geschaltet. Die Hilfserregerwicklung könnte wohl auch aus einer anderen Stromquelle gespeist werden, doch ist es zweckmäßig, auch ihr den Strom aus dem Anker der Maschine zuzuführen.In the practice of the invention, the main excitation winding connected in series with the armature. The auxiliary excitation winding could also be from be fed by another power source, but it is useful to also use the To supply electricity from the armature to the machine.

Die einfachste und für die praktische Anwendung geeignetste Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn man bei Reihenschluß der ganzen Erregerwicklung mit dem Anker der Maschine die Haupterregerwicklung und die Hilfserregerwicklung parallel schaltet und in den Zwei; der Hilfserregerwicklung einen Regelwiderstand legt.The simplest and most suitable embodiment for practical use of the invention is obtained if you connect the entire field winding in series with the armature of the machine, the main excitation winding and the auxiliary excitation winding switched in parallel and in the two; the auxiliary excitation winding has a rheostat lays.

Die Erfindung soll durch zwei Beispiele erläutert werden, die auf der Zeichnung dargestellt sind.The invention is to be illustrated by two examples which refer to are shown in the drawing.

Die beiden Abbildungen sind schematische Darstellungen von zweipoligen Querfeld-Gleichstrommaschinen, die sich durch verschiedene Anordnung der magnetischen Hilfspfade und der Hilfserregerwicklung voneinander unterscheiden.The two figures are schematic representations of two-pole Cross-field direct current machines, which are characterized by different arrangement of the magnetic Differentiate between auxiliary paths and the auxiliary excitation winding.

i ist der Anker, 2 der Stromwender. 3 und q. sind die in der neutralen Zone stehenden Bürsten, die durch den Leiter 5 direkt miteinander verbunden sind. 6 und 7 sind die Bürsten, durch die dem Anker der Strom entnommen wird.i is the anchor, 2 the commutator. 3 and q. are those in the neutral Zone standing brushes, which are directly connected to one another by the conductor 5. 6 and 7 are the brushes through which the current is drawn from the armature.

Die Haupterregerwicklung besteht aus den Spulen E,. und E2, die in üblicher Weise auf den Schäften 8a, gd der Pole 8, g des zweipoligen Magnetgestells angeordnet sind. Diese Pole werden als Träger der Haupterregerwicklung >sHaupterregerpole« genannt. Ihre Polschuhe sind mit 8b und gb bezeichnet. io ist das Joch des Magnetgestells.The main excitation winding consists of the coils E ,. and E2, which are in Usually on the shafts 8a, gd of the poles 8, g of the two-pole magnet frame are arranged. These poles are used as carriers of the main excitation winding> s main excitation poles " called. Their pole pieces are labeled 8b and gb. io is the yoke of the magnetic frame.

Die Haupterregerwicklung ist mit dem Anker in Reihe geschaltet. Der Stromweg verläuft von Bürste 6 durch Leitung i i, Spule E,., Leitung 1.2, Spule E2, Leitung 13 zum Werkstück 1q. über den Lichtbogen 15, Schweißkolben 16, Leitung 17 zur Bürste 7.The main excitation winding is connected in series with the armature. The current path runs from brush 6 through line ii, coil E,., Line 1.2, coil E2, line 13 to workpiece 1q. Via the arc 15, welding iron 16, line 17 to the brush 7.

Bei der Maschine nach Abb. i sind zwischen die Polschuhe 8b und gb und das Joch io die Eisenkerne h" h2, h3, h4 eingesetzt. Die Kerne h, und h2 bilden zusammen mit dem Joch io einen magnetischen Hilfspfad, der außerhalb der Haupterregerwicklung El, E2 liegt und mit dem einen Ende an den Polschuh 8b; mit dem anderen an den Polschuh 9b angeschlossen ist. Einen gleichartigen magnetischen Hilfspfad bilden die Kerne h3 und h¢ zusammen mit dem Joch io.In the machine according to Fig. I are between the pole pieces 8b and gb and the yoke io inserted the iron cores h2, h3, h4. The cores h, and h2 form together with the yoke io a magnetic auxiliary path that is outside the main excitation winding El, E2 and one end to the pole piece 8b; with the other to the pole piece 9b is connected. The cores form a similar auxiliary magnetic path h3 and h ¢ together with the yoke io.

Die Hilfserregerwicklung besteht aus den Spulen e', e2, e3, e4, die auf den Kernen h, h2, h3, h¢ angeordnet sind. Diese Spulen sind miteinander in Reihe und alle zusammen parallel zur Haupterregerwicklung E,., E2 geschaltet. Der Stromweg führt von Leitung i i durch Leitung 18, Spule e3, Leitung ig, Spule e,, Leitung 2o, Regler 21, Leitung 22, Spule e2, Leitung 23, Spule e4, Leitungen 24 und 25 zur Leitung 13. Die Hilfserregerwicklung befindet sich dabei wie die Haupterregerwicklung in Reihenschluß mit dem Anker. Sie könnte aber auch als Nebenschlußwicklung ausgeführt werden. Dafür wäre die Leitung 25 zu unterbrechen und dafür die Leitung 2q. durch die Leitung 26 an die Leitung 17 anzuschließen.The auxiliary excitation winding consists of the coils e ', e2, e3, e4, the are arranged on the cores h, h2, h3, h ¢. These coils are in series with each other and all connected in parallel to the main field winding E,., E2. The current path leads from line i i through line 18, coil e3, line ig, coil e ,, line 2o, controller 21, line 22, coil e2, line 23, coil e4, lines 24 and 25 to Line 13. The auxiliary excitation winding is located like the main excitation winding in series with the anchor. But you could also run as a shunt winding will. To do this, line 25 would have to be interrupted and line 2q. by to connect the line 26 to the line 17.

Die Spulen der Erregerwicklung sind so angeschlossen, daß bei positiver Polarität der Bürste 6 die magnetomotorischen Kräfte die Richtungen der innerhalb der Spulen gezeichneten Pfeile haben. Die Spulen e,. und e2 wirken in gleichem Sinn auf den aus den Kernen h,, h2 und dem Joch bestehenden Hilfspfad; ebenso wirken die Spulen e3 und e4 im .gleichen Sinn auf den aus den Kernen h3, h4 und dem Joch bestehenden Hilfspfad. Dieser Sinn ist in beiden Hilfspfaden entgegengesetzt der Richtung, in der die magnetomotorischen Kräfte der Haupterregerwick-Jung einen magnetischen Fluß durch die Hilfspfade zu treiben suchen.The coils of the excitation winding are connected so that with positive Polarity of the brush 6 the magnetomotive forces the directions of the inside of the coils have arrows drawn. The coils e ,. and e2 have the same effect on the auxiliary path consisting of the cores h ,, h2 and the yoke; act in the same way the coils e3 and e4 in the same sense on the one from the cores h3, h4 and the yoke existing auxiliary path. This sense is opposite to that in both auxiliary paths Direction in which the magnetomotive forces of the main exciter Wick-Jung create a magnetic Try to drive the river through the auxiliary paths.

Bei der Maschine nach Abb. 2 werden die magnetischen Hilfspfade durch die Kerne h., und 11" gebildet, die die Lücken zwischen den Polschuhen 8b und gb überbrücken. Die Hilfserregerwicklung besteht aus den beiden Spulen e, und e", die auf den Kernen h, und h. angeordnet sind. Diese Spulen sind miteinander in Reihe und beide zusammen parallel zur Haupterregerwicklung geschaltet. Der Stromweg der Hilfserregerwicklung geht von Leitung ii über Leitung 18, Spule es, Leitung 27, Spule e" Leitung 28, Regler 21, Leitungen 29 und 3o zur Leitung 13, wenn die Hilfserregerwicklung als Reihenwicklung geschaltet ist. Der Stromweg führt über die Leitungen 29 und 3z, nach Unterbrechung der Leitung 3o, zur Leitung 17, wenn die FTilfserregerwicklung als Nebenschlußwicklung geschaltet wird.In the machine according to Fig. 2, the auxiliary magnetic paths are formed by the cores h., And 11 ″, which bridge the gaps between the pole pieces 8b and gb h, and h. are arranged. These coils are connected in series with one another and both are connected together in parallel to the main excitation winding. The current path of the auxiliary excitation winding goes from line ii via line 1 8, coil it, line 27, coil e ", line 28, regulator 21, lines 29 and 3o to line 13 when the auxiliary excitation winding is connected as a series winding. The current path leads over the lines 29 and 3z, after the line 3o has been interrupted, to line 17 when the auxiliary field winding is switched as a shunt winding.

Die Richtungen der magnetomotorischen Kräfte der Erregerspulen sind wieder durch Pfeile angegeben, unter der Voraussetzung, daß Bürste 6 positive Polarität hat.The directions of the magnetomotive forces of the excitation coils are again indicated by arrows, provided that brush 6 is positive polarity Has.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Cross-field DC machine with adjustable short-circuit current strength, characterized in that the excitation winding consists of a conventionally arranged Main excitation winding and an auxiliary excitation winding, which contain iron, lying outside the main excitation winding, each to the pole shoes of two different names Main exciter poles connected magnetic auxiliary paths is arranged, consists, which are both connected so that the magnetomotive forces of the auxiliary excitation winding counteract the magnetic fluxes that the main excitation winding through the seeks to drive magnetic auxiliary paths, and connected to a control device which makes it possible to determine the strength ratio of the magnetomotive forces of the Auxiliary excitation winding and the main excitation winding can be changed arbitrarily. z. Cross-field DC machine according to claim z with the excitation winding connected in series, characterized in that the main excitation winding and the auxiliary excitation winding are connected in parallel and the branch of the auxiliary excitation winding contains a rheostat. 3. Cross-field DC machine according to claim r, characterized in that at least one of the magnetic auxiliary paths Contains two iron cores, each of which is between the pole piece of a main exciter pole and the yoke of the magnet frame is inserted and part of the auxiliary excitation winding contributes, with such a connection of these winding parts, that their magnetomotive Forces in the auxiliary magnetic path are rectified. 4 .. Cross-field DC machine according to claim r, characterized in that at least one of the magnetic auxiliary paths consists of an iron core that bridges the gap between the pole pieces of two each other neighboring unlike main exciter poles bridged.