DE527321C - Gleichstromgenerator mit stark fallender Spannungscharakteristik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstromgenerator mit stark fallender Spannungscharakteristik, wie er etwa zur elektrischen Lichtbogenschweißung benötigt wird. Der Erfindung liegt die Tatsache zugrunde, daß die Spannung eines Generators sinkt, wenn man die Bürsten aus der Feldachse verschiebt oder, was elektrisch das gleiche ist, wenn man das Feld aus der Bürstenzone verdreht. Für Maschinen, die dauernden und starken Belastungsänderungen unterworfen sind, wie also die Schweißgeneratoren, ist es nun praktisch nicht möglich, die Bürsten im Rhythmus der außerordentlich schnell aufeinanderfolgenden Spannungsschwankungen zu verschieben. Dagegen ist es durchaus möglich, den umgekehrten Weg zu beschreiten, d. h. das Feld, oder besser gesagt, die resultierende Feldachse um die feststehenden Bürsten mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Frequenz zu drehen, wenn man die Maschine mit Feldpolen ausrüstet, deren jeder in an sich bekannter Weise in einen Haupt- und Hilfspol zerlegt ist, wobei die Ankerwicklung etwa die halbe Polteilung umfaßt, und wenn man die Hilfspole mit einer Hauptstromwicklung versieht, welche den Fluß der mit Nebenschlußwicklung ausgerüsteten Hauptpole unterstützt. Zweckmäßigerweise tragen die Hauptpole außer der Nebenschlußwicklung noch eine im gleichen Sinne wirkende Kompoundwicklung, die mit der Wicklung der Hilfspole in Reihe geschaltet sein kann.

Bei einer solchen Maschine wird die resultierende Feldachse sich dauernd und momentan nach Maßgabe der Belastung des äußeren Stromkreises verdrehen, wie an Hand der Zeichnung näher erläutert sei, die als Ausführungsbeispiel einen zweipoligen Generator erkennen läßt.

Abb. ι ist eine schematische Frontansicht, welche die Anordnung der Pole und Wicklungen veranschaulicht, während

Abb. 2 die Verteilung der Ströme in den Ankerleitern erkennen läßt.

Mit M_s und M_n sind die Hauptpole und mit A_s und A_n die Hilfspole bezeichnet. Die einen Haupt- und Hilfspol gleicher Polarität verbindenden Joche Y besitzen, wie es für Spaltpolgeneratoren schon früher vorgeschlagen worden ist, zweckmäßigerweise einen größeren Eisenquerschnitt als die Jochteile Y¹ und Y^a, welche zwischen einem Haupt- und Hilfspol verschiedener Polarität liegen.

Der Anker A mit dem Kollektor C besitzt eine Schleifenwicklung A¹, welche etwa die halbe Polteilung umfaßt, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einer Zweipolmaschine sich also etwa auf ¹I₄, des Ankerumfanges erstreckt. Auf dem Kommutator C schleifen die Bürsten B¹ und B², und zwar an Stellen, die etwa in dem die Mitten der Hauptpolteile M_n und M_s verbindenden Durchmesser aufliegen, weil der Teilschritt der Wicklung etwa 90° beträgt. In der Achse der Hilfspole A_n und A_s dagegen sind keine Bürsten vorhanden.

Wie leicht erkennbar ist, wird sich infolge der kurzen Teilung in der Wicklung eine Stromverteilung in den Ankerleitern ergeben,

wie sie etwa in Abb. 2 wiedergegeben ist, d. h. es werden in den Segmenten OP, RQ zwei Leiterschichten sein, bei denen die Ströme in sämtlichen Leitern ~ in der gleichen Richtung 5 fließen, z. B. abwärts in dem Segment OP und aufwärts im Segment RQ, während in den Lagen OQ und RP die Ströme im Nutengrund entgegengesetzt den Strömen am Außenrand der Nuten sind, mit der Wirkung, daß in diesen ίο Bögen OQ und RP die magnetischen Einwirkungen der Ströme einander aufheben.

Es möge bemerkt sein, daß der Ausdruck »Schichten« und »Lagen« lediglich gebraucht ist, um die Beschreibung zu erleichtern, wenn auf die Ankerleiter Bezug genommen wird, die innerhalb gewisser Zonen liegen, die durch die strichpunktierten Linien in Abb. 2 abgegrenzt sind. Tatsächlich sind keine derartigen Leiterschichten vorhanden, und der Anker ist in der oben angegebenen Weise gewickelt. Die besonderen Richtungen des Stromflusses in Abb. 2 sind nur zur Veranschaulichung angenommen, da es klar ist, daß die Stromrichtung von der Drehrichtung und von der Polarität der Gesamtpole abhängig ist.

Bei der beschriebenen Ausbildung ergibt sich ohne weiteres, daß die an den Bürsten B¹ und S² erzeugte Spannung nur bestimmt wird vom Kraftlinienfluß, der in den Anker von den Hauptpolteüen M_n, M₃ eintritt, während der Kraftlinienfluß, der in den Anker von den Hilfspolen A_n, A₃ eintritt, keine spannungserzeugende Wirkung auf die Bürsten B¹, B² ausübt. Es ist auch klar, daß die Leiterschichten OP und RQ, wenn sie Strom führen, eine magnetomotorische Kraft, und zwar ein Querfeld, erzeugen, das unmittelbar auf die Hilfspolteile A_n, A_s einwirkt, während die Leitersegmente OQ und RP keine magnetomotorische Kraft erzeugen und demnach keinerlei Einwirkung auf die Hauptpolteile M_n, M_s haben, da sich die Ströme in diesen Leitern gegenseitig aufheben.

Auf den Hauptpolteüen M_n, M_s ist eine Nebenschlußwicklung D angebracht, die an die Bürsten JS¹, B² angeschlossen ist. Auch die Hauptstromwicklung E liegt auf den Hauptpolen, und zwar ist sie im Sinne der Unterstützung der Nebenschlußwicklung geschaltet. Auf den Hilfspolen A_n, Ä_s ist eine Reihenschlußwicklung F angebracht, die in der dargestellten Weise im Stromkreis G¹ liegt, in welchem der Hauptstrom der Maschine fließt. In dem Teil G² des Hauptstromkreises liegt der Lichtbogen I. Die Wicklung der Hilfspole ist so angeordnet, daß sie bezüglich der Aufrechterhaltung des gesamten Feldes durch die Gesamtpole M_n, A_n M_s, A₈ oder mit anderen Worten, durch das Joch Y die Teile M_n und M₃ unterstützt. Da einerseits die Polteile M_n und A_n und andererseits die Polteile M_s, A_s in magnetischer Hinsicht parallel angeordnet sind, so wird ein Anwachsen des Stromes in der Hilfspolwicklung bestrebt sein, magnetischen Kraftlinienfluß von den Hauptpolen abzuleiten, wodurch die Maschinenspannung vermindert wird, wenn auch, wie oben beschrieben wurde, der Kraftlinienfluß von den Hilfspolen an sich keine spannungsverändernde Wirkung bezüglich der Bürsten B¹, B² ausübt. Weiterhin unterstützt die Ankerrückwirkung aus den Leiterlagen OP, RQ die Reihenschlußwicklung auf den Polen A_n, A₃, wodurch der Spannungsabfall an den Bürsten B¹, B² vergrößert wird. Um die Ablenkungswirkung der Pole A_n, A_s auf den Kraftlinienüuß von den Hauptpolen M_n, M₃ weg noch weiter zu unterstützen, kann der Feldmagnet in den Zonen Y¹, Y² zwischen dem Gesamtnordpol M_n, A_n und dem Gesamtsüdpol M_s, A₃ im Querschnitt verkleinert werden, so daß die magnetische Sättigung in diesen Teilen anwächst.

Die beschriebene Anordnung der Pole und Wicklungen gibt die Abfallcharakteristik, die bei einer Schweißmaschine notwendig ist. Weiter liefern die wirksamen Zonen der Ankerleiter in Verbindung mit den Polen A_n, A_s und den darauf angebrachten Hauptstromwicklungen eine Drosselwirkung, die sehr dazu beiträgt, ein Sprühen des Lichtbogens zu verhüten. _go

Um weiterhin zur Erzielung der Abfallcharakteristik beizutragen, kann der Luftspalt unter den Hauptpolen M_n, M_s kleiner sein als der unter den Hilfspolen A_n, A₃. Die gesamten Amperewindungen auf der Hufspolachse einschließlich deren aus der Ankerrückwirkung sollen nach Möglichkeit größer sein als die gesamten Amperewindungen auf der Hauptpolachse.

Um den Strom nach Maßgabe verschiedener Elektroden zu verändern, kann entweder ein Nebenschlußregler / in den Nebenschlußkreis D der Hauptpole M_n, M₃ geschaltet werden (wie in Abb. 1 dargestellt), oder statt dessen kann auch ein Teil des Stromes an den Reihenschlußwicklungen der Hauptpole vorbeigeleitet werden; auch lassen sich beide Mittel verbinden. Das besondere, jeweils angewendete Verfahren richtet sich nach der verlangten Gestaltung der Strom-Spannungscharakteristik der Maschine.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Gleichstromgenerator mit stark fallender Spannungscharakteristik, dessen Feldpole in je einen Haupt- und Hilfspol zerlegt sind und dessen Anker eine Wicklung von etwa der halben Polteilung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspole mit einer Hauptstromwicklung versehen sind, welche den Fluß der mit Nebenschluß-

   wicklung ausgerüsteten Hauptpole unterstützt.
2. 2. Generator nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Kompoundwicklung auf den Hauptpolen, welche
   ebenfalls die Wirkung der Nebenschlußwicklung unterstützt.
3. 3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem aus Haupt- und Hilfspolen bestehenden Gesamtpol einer Polarität und dem Gesamtpol der entgegengesetzten Polarität der Eisenquerschnitt des Magnetgestelles verringert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. OEDRUCKT IN DER REICtISDIiUCKEREI