DE668130C - Selbsterregter Gleichstromgenerator mit Nebenschluss- und Hauptschlusserregung - Google Patents

Description

Selbsterregte Gleichstrommaschinen mit abfallender Charakteristik, wie sie für Lichtbogenschweißung verwendet werden, haben in der Regel den Nachteil großer Trägheit, d. h. die Spannung stellt sich bei Stromänderungen, verursacht durch Änderungen der Lichtbogenlänge durch Tropfenübergang, nicht schnell genug auf den zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens notwendigen Wert ein. Eine Folge davon ist unruhiges Brennen und Abreißen des Lichtbogens. · Durch Einbau von Vorschaltwiderätänden oder Drosselspulen in den Hauptstromkreis ließen sich die mit solchen Maschinen arbeitenden Schweißanlagen verbessern, jedoch nur auf Kosten der Wirtschaftlichkeit, denn die Vorschaltwiderstände und Drosselspulen verzehren eine verhältnismäßig große Leistung, wenn sie die erwartete Verbesserung bewirken sollen.

Durch Verwendung von fremderregten Maschinen suchte man die Trägheit der Nebenschlußgeneratoren zu beheben; solche Ausführungen sind jedoch wegen der benötigten Erregermaschine nicht wirtschaftlich. Ferner wurden Schweißgeneratoren mit vom Hauptstrom durchflossenen Transformatoren gebaut, deren Sekundärwicklung in Reihe mit der Nebenschlußwicklung lag, zu dem Zweck, bei Stromänderungen die Spannung des Generators zu beeinflussen. Für den gleichen Zweck wurde die Verwendung einer Kompensationswicklung, die vom Ankerquerfeld erregt wird und mit der Feldwicklung in Reihe geschaltet ist, vorgeschlagen. Alle diese indirekten Beeinflussungen des Magnetfeldes durch den Schweißstrom vermögen jedoch die Trägheit des Erregerfeldes nicht aufzuheben und so eine genügend rasche Anpassung der Maschinenspannung an den Schweißstrom zu gewährleisten.

Ferner sind kurzschlußsichere selbsterregte Gleichstrommaschinen bekanntgeworden, bei denen neben der Nebenschlußwicklung eine Hauptstromwicklung derart angebracht ist, daß sie auf ein Polpaar feldverstärkend und auf ein anderes feldschwächend wirkt, zu dem Zweck, bei Auftreten eines Kurzschlusses den Kurzschluß strom in für die Maschine zulässigen Grenzen zu halten. Bei diesen Generatoren wird jedoch nur der dauernde Kurzschlußstrom begrenzt, während der momentane Kurzschlußstrom infolge der induktiven Kopplung der Hauptstromwicklungen mit dem Nebenschluß feld nur wenig beeinflußt wird.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein selbsterregter Gleichstromgenerator mit Nebenschluß- und Hauptschlußerregung sowie mit einer beliebigen Anzahl von Polpaaren, von denen mindestens eines spannungerzeugend und eines gegenspanmmgerzeugend wirkt, und mit einer Reihenwicklung auf dem Anker, bei dem erfindungsgemäß zur Aufhebung der Trägheit der Maschine auf den das Gegenfeld erzeugenden Polpaaren ledig-

Hch eine Gegenkompoundwicklung aufgebracht ist, während die spannunger zeugenden Polpaare eine Nebenschlußwicklung und. eine im gleichen Sinn wirkende ReihenschhtlM wicklung besitzen. '?■■>;

Jn der Zeichnung zeigt Fig. ι schematise}!. ein Ausführungsbeispiel der Erfindung uriä, Fig. 2 das zugehörige Diagramm an einer vierpoligen Maschine mit Reihen- bzw. WeI-lenwicklung. Das eine Polpaar i, 2 ist mit einer Nebenschluß wicklung 5 für die Selbsterregung versehen, die von den Bürsten aus gespeist wird. Auf jedem Pol dieses Polpaares befindet sich außerdem noch eine Hauptschlußwicklung 6, die das Erregerfeld verstärkt. Auf dem diametral gegenüberliegenden Polpaar 3, 4 befindet sich nur eine Hauptschlußerregerwicklung 7, die gegenüber den Wicklungen 6 auf dem Polpaar 1, 2 im Anker eine entgegengesetzte Spannung erzeugt. Die Nebenschluß wicklung auf den Polen i; und 2 (Fig.-i) erzeugt eine Spannung α (Fig. 2). Diese Spannung wird durch die feldverstärkende Wirkung der Wicklungen 6 in Funktion des Stromes nach Kurve b verlaufen. Das zweite Polpaar 3 und 4 erzeugt eine Spannung, deren Verlauf die Kurve C₁ angibt.

Da die Pole 1 und 4 sowie 2 und 3 gleich-3» namig sind, wird der durch diese Pole fließende Streufluß nur von der Differenz der Amperewindungen der Wicklungen 5, 6 gegenüber Wicklung 7 erzeugt. Überwiegen die Amperewindungen von Wicklung 5, 6, so wirkt der Streufiuß spannungerhöhend, beim Überwiegen· der Wicklung 7 wirkt der Streufluß spannungvermindernd. Diese Spannungen können vernachlässigt werden, wenn AW 5 und 6 ungefähr AW 7 sind. Die beiden Spannungen b und C₁ sind einander entgegengesetzt, deshalb wird die resultierende Klemmenspannung wie in Kurve Ci₁ angegeben verlaufen.

• Durch Verändern eines zusätzlichen Luft-Spaltes 8 im magnetischen Kreis des zweiten Polpaares 3, 4 (Fig. 1) kann die Gegenspannung C₁ und damit der Verlauf der Kurve Ci₁ geändert werden, wie in den Kurven c_v d* (Fig. 2) dargestellt.

Zweckmäßig wird das Joch oder mindestens der zwischen den beiden Polen des die feldschwächende Hauptschlußwicklung tragenden . Polpaares -liegende Teil desselben" aus lameliiertem Eisen hergestellt, um die Dämpfung des massiven Joches zu vermeiden.

Die spezifischen Eigenschaften der Maschine machen sich erst geltend beim Kurzschließen derselben sowie beim Öffnen des Kurzschlusses, was ja beim Schweißen durch den Tropfenübergang fortwährend vorkommt. Beim Kurzschluß wird durch den entstehenden Kurzschlußstrom ein positives, spannungerzeugendes Feld und ein negatives, eine ...,Gegenspannung erzeugendes Feld von nahezu "■»gleicher Größe erzeugt, und zwar werden "veJjSse beiden Felder nur von den Hauptstrom- -feeklungen der beiden Polpaare erregt, da im ^Kurzschluß die Erregerspannung nahezu Null ist. Die Trägheit der Nebenschlußwicklung spielt in diesem Falle keine Rolle, da durch den plötzlichen Stromanstieg in der Hauptstromwicklung auf: den" Polpaaren 1, 2 bei Einleiten des Kurzschlusses in der Nebenschlußwicklung der Erregerstrom durch Induktion zum Verschwinden gebracht wird, so daß also im Kurzschluß tatsächlich keine Nebenschluß erregung mehr vorhanden ist. Durch das Anwachsen des Stromes wird die Spannung des Polpaares 1, 2 erhöht, dieselbe muß aber durch die beim Anwachsen des Stromes in der Hauptstromwicklung des Gegenspannungspolpaares 3,-4 erzeugte Spannung aufgehoben werden. Damit nun diese Spannung momentan mit dem Strom anwächst,, darf der magnetische Kreis des Gegenspannungspolpaares 3, 4 nicht gedämpft sein.

Beim Aufheben des Kurzschlusses verschwinden die beiden Felder. Beim Verschwinden des spannungerzeugenden Feldes im Polpaar 1, 2 wird in den auf den gleichen Polen sitzenden Nebenschlußspulen eine Spannung induziert, die einen Strom von gleicher Richtung wie der durch die Nebenschlußwicklung fließende Erregerstrom zur Folge hat, so daß nach dem Verschwinden des Kurzschlußstromes ein gewisser Teil des Feldes von den durch den Induktionsstrom erzeugten Erregeramperewindungen der Nebenschluß wicklung aufrechterhalten wird. Mit dem Kurzschluß strom verschwindet auch das Gegenfeld. Es ist ohne weiteres klar, daß die Spannung nach dem Kurzschluß um so größer wird, je rascher das Gegenfeld verschwindet, was der Fall ist, wenn das Gegen- >°i feld nicht gedämpft ist.

Die Regulierung der Maschine erfolgt vollständig stufenlos durch Verändern eines Luftspaltes im Gegenspannungskreis, statt, wie üblich, durch elektrische Regulierwiderstände, die an eine bestimmte Stufenzahl gebunden sind. Der Sehweißstrom wird um so größer, je größer der Luftspalt eingestellt wird. In bezug auf die Kurzschlüsse beim Schweißbetrieb hat die Reglerstellung folgenden Einfluß. Bei Einstellung auf große Stromstärken durch den Regler muß im Kurzschluß ein verhältnismäßig großer Kurzschlußstrom fließen, bis die Gegenspannung so groß wird, daß die Klemmenspannung praktisch Null wird, wäh- iac rend bei Einstellung auf kleine Stromstärken die Gegenspannung rasch den erforderlichen

Wert erreicht. Die Luftspaltregulierung bewirkt demnach, daß die Dämpfung bei kleinen Strömen kleiner ist als bei großen Strömen. Diese Eigenschaft ist sehr wichtig, da nach bisherigen Erfahrungen bei den kleinen Strömen immer die größeren Schwierigkeiten beim Schweißen auftraten als bei großen Strömen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Selbsterregter Gleichstromgenerator

   mit Nebenschluß- und Hauptschlußerregung und mit einer beliebigen Anzahl von Polpaaren, von denen mindestens eines spannungerzeugend und eines gegenspannungerzeugend wirkt, sowie mit einer Reihenwicklung auf dem Anker, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufhebung der Trägheit der Maschine auf den die Gegenspannung erzeugenden Polpaaren lediglich eine Gegenkompoundwicklung aufgebracht ist, während die spannungerzeugenden Polpaare eine Nebenschlußwicklung und eine im gleichen Sinn wirkende Reihenschlußwicklung besitzen.
2. 2. Gleichstromgenerator nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kreise der spannung- und gegenspannungerzeugenden Polpaare verschiedenen Widerstand bei gleicher Windungszahl der Hauptschlußwicklungen besitzen.
3. 3. Gleichstromgenerator nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegen Spannungskurve durch Verändern eines zusätzlichen Luftspaltes im magnetischen Kreis des die Gegenspannung erzeugenden Polpaares veränderbar ist.
4. 4. Gleichstromgenerator nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch mindestens zwischen den Polen des die feldschwächende Hauptschlußwicklung tragenden Polpaares aus lamellierten Blechen besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen