DE682343C - Kurzschlusssicherer Gleichstromgenerator - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
12. OKTOBER 1939

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 682343 KLASSE 2Id¹ GRUPPE

S 123691

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. August 1936 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 28. September 1939

Die Erfindung bezieht sich auf kurzschlußsichere Stromerzeuger für die elektrische Lichtbogenschweißung und ähnliche Zwecke und erstrebt, bei solchen Maschinen unter gleichzeitiger Anwendung von Dauermagneten hoher Koerzitivkraft für die Erregung die transformatorische Rückwirkung zwischen den einzelnen Stromkreisen in der Maschine auszuschalten, die sich bei den betriebsmäßig

to auftretenden plötzlichen und starken Strom-, und Spannungsschwankungen ergibt und das Verhalten der Maschine ungünstig beeinflußt.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine

Teilerregung durch Dauermagnete von hoher Koerzitivkraft (100 Örsted u. m.) erzielt, deren magnetischer Fluß mit der induzierten Wicklung der Maschine je nach deren Belastung in wechselnder Verkettung steht, und zwar derart, daß ohne Änderung der Größe dieses Flusses die Maschinenspannung geändert werden kann. Dadurch wird erreicht, daß bei gutem dynamischem Verhalten der Maschine zugleich die Verwendung von Dauermagneten möglich ist, indem jede transformatorische Rückwirkung auf die belastungsabhängige (Hauiptstrom-) Erregung der Maschine ausgeschaltet und gleichzeitig jede Schwächung des Dauermagneten vermieden wird, wodurch die Verwendung von Dauermagneten erst praktisch möglich ist.

Vorzugsweise können ein oder mehrere Dauermagnete hoher Koerzitivkraft über Pfade mit betriebsmäßig einstellbarem großem magnetischem Widerstand mit einem oder mehreren belastungsabhängig erregten Polen bzw. Polstücken derart in Verbindung stehen, daß der Dauermagnetfluß je nach der Belastung der Maschine umgelenkt wird und seine Verkettung mit der induzierten Wicklung ändert, ohne in seiner Größe geändert zu werden. Durch die einstellbaren magnetischen Widerstände ist nicht nur eine Änderung der Ankerinduktion in Abhängigkeit von der Belastung möglich, sondern es läßt sich dieser veränderliche Widerstand zugleich zur Regelung der Maschine, also zur Einstellung verschiedener Schweißstromstärken, verwenden, wobei er zweckmäßig als Regelluftspalt ausgeführt ist.

Zur Einstellung verschiedener Schweiß-Stromstärken kann mit Vorteil auch das Verhältnis zwischen dem belastungsabhängigen Kraftfluß und dem Remanenzkraftfluß der Dauermagnete in an sich bekannter Weise

Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Alfred Grabner in Wien.

durch Änderung der belastungsabhängigen Amperewindungen, durch. Bürstenverschiebung, durch Änderung des magnetischen Widerstandes im Pfad des belastungsabhängigen Kraftflusses usw. geregelt werden.

In Fig. ι der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein zweipoliger Lichtbogenschweißgenerator dargestellt. Der eine Pol besteht aus den beiden Polhälften ίο n, n_u der andere Pol/ist einteilig. Die Polhälften M₁, η enthalten die Dauermagnete ρ bzw. P₁, über die sie mit dem Joch / der Maschine verbunden sind. Der Pol s besteht zweckmäßig aus Baustoff geringer Remanenz. α ist der Läufer der Maschine, b, V sind die Kommutatorbürsten, m die Hauptstromwicklung. Zwischen den Polhälften w, W₁ ist ein bewegliches Polstück x, ebenfalls aus Baustoff geringer Remanenz, angeordnet, das durch einen größeren Luftabstand von den Polhätf ten η, % getrennt ist. Durch das Handrad h ist dieser Luftspalt einstellbar, um die statische Charakteristik der Maschine verändern zu können.

Im Leerlauf der Maschine schließt sich der Remanenzkraftfluß der Dauermagnete, wie in Fig. ι strichpunktiert gezeigt, über den Anker α und den Pol s, ohne durch den im Verhältnis zum Maschinenluftspalt großen Luftspalt zwischen n, M₁ und χ hindurchzutreten. Erst mit zunehmendem Belastungsstrom saugt die Hauptstromspule m einen Teil des Remanenzfeldes über das verstellbare Polstück χ ab, wie in der Figur strichliert anged'eutet ist. Mit der Ankerwicklung bleibt dann nur ein je nach der Belastung verschieden großer Teil des Remanenzfeldes verkettet, so daß die Spannung im Anker herabgesetzt wird. Das Remanenzfeld selbst bleibt hierbei aber in voller Stärke bestehen, d. h. eine Entmagnetisierung der Dauermagnete tritt nicht ein; es wirkt im Gegenteil die Wicklung?« feldverstärkend auf d,ie Dauermagnete.

Bei Verwendung von Wendepolen werden diese im Sinne der Erfindung vorteilhaft so angeordnet, daß sich ihre Kraftflüsse entweder außerhalb des Dauermagneten schließen oder diesen nur im Sinne des Remanenzfei des durchfließen. Fig. 1 zeigt eine vorzugsweise Ausführungsform mit nur einem Wendepol w, dessen Polarität, wie der eingezeichnete Kraftfluß zeigt, der des benachbarten Dauermagnetpols entgegengesetzt ist, also dessen Kraftfluß unterstützt. Die Magnetisierung der Dauermagnete vor der erstmaligen Inbetriebnahme der Maschine läßt sich leicht durch Fremderregung der vorhandenen Reihenschlußwicklung m oder allenfalls der Wendepolwicklung durchführen.

Das dynamische Verhalten der Maschine kann dadurch verbessert werden, daß das Remanenzfeld der Dauermagnetpole mit vom Arbeitsstromkreis unabhängigen Kurzschlußwindungen verkettet wird. Umgibt man die Dauermagnete, wie in Fig. 1 gezeigt, mit Kurzschlußwicklungen h, so haben diese das Bestreben, beim Abreißen des Hauptstroms das Feld im ersten Augenblick aufrechtzuerhalten. Daher wird, solange der Kurzschlußstrom in der Kurzschlußwicklung noch fließt, das Maschinenfeld unmittelbar nach Unterbrechung des Hauptstroms den Anker durchfluten und eine Spannung induzieren, die größer als die Leerlaufspannung ist. Dies wirkt sich besonders bei kleinen Schweißströmen günstig aus.

Die Anwendung der Erfindung ist naturgemäß auch bei anderen Bauformen der Maschine möglich.

Fig. 2 zeigt beispielsweise die Anwendung der Erfindung auf einen an sich bekannten, sogenannten dreipoligen Gleichstromlichtbogenschweißgenerator mit um 120 elekirische Grade gesehnter Ankerwicklung. P₁ und p_s sind die hauptstromerregten Pole. P₂ ist der belastungsunabhängig erregte Pol, der statt wie bisher als nebenschlußerregter Pol als Dauermagnetpol ausgeführt ist, so daß die Nebenschlußwicklung entfällt. Im Leerlauf schließt sich das vom Pol p₂ allein erzeugte Maschinenfeld teils über Pol P₁, teils über Pol p₃. Im Kurzschlußfall wird das Remanenzfeld F^, wie Fig. 2 zeigt, restlos in den Pol p₃ abgelenkt; das hauptstromerregte FeJd/\s arbeitet der von Fn im Anker ausgeübten induzierenden Wirkung entgegen. Bei gleichem magnetischem Widerstand der Kreise der Pole p_x und p_s würden sich ihre Wirkungen auf den VoXp₂ aufheben. Wird jedoch, wie Fig. 2 zeigt, ein Regelpolluftspalt ι auf Pol P₁ vorgesehen, so wirkt überwiegend das Hauptfeld von p_s auf p₂ ein und unterstützt die Koerzitivkraft des Dauermagnets.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird das Dauermagnetfeld zum Unterschied von Fig. ι nicht außerhalb des Ankers, sondern durch die induzierte Wicklung auf dem An- «io ker hindurch abgelenkt. Die dreipolige Anordnung läßt ohne wesentliche Änderung der Polausbildung die Anwendung der Erfindung zu.

Schließlich kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2, wie in der Figur angedeutet, der Dauermagnetpol p₂ ebenso wie die Dauermagnete p, P₁ der Ausführungsform nach Fig. 1 zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens der Maschine mit einer Kurzschlußwicklung versehen sein.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   ι. Kurzschlußsicherer Gleichstromgenerator mit gutem dynamischem Verhalten, insbesondere für die elektrische Lichtbogenschweißung, gekennzeichnet durch eine Teilerregung durch Dauermagnete von hoher Koerzitivkraft von mindestens ioo Örsted, deren magnetischer Fluß

   ίο mit der induzierten Wicklung der Maschine je nach deren Belastung in wechselnder Verkettung steht, und zwar derart, daß ohne Änderung des durch die Dauermagnete erzeugten Flusses eine Änderung der Maschinenspannung möglich ist.
2. 2. Gleichstromgenerator nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dauermagnetpole über Pfade größeren magnetischen Widerstandes mit einem oder mehreren belastungsabhängig erregten Polen derart in Verbindung stehen, daß bei Belastung ein Teil des Dauermagnetkraftflusses durch die belastungsabhängige Erregung aus dem Bereich der induzierten Wicklung abgelenkt wird.
3. 3. Gleichstromgenerator nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem belastungsabhängigen Kraftfluß und dem Remanenzkraftfluß der Dauermagnete betriebsmäßig durch Änderung der belastungsabhängigen Amperewindungen, durch Bürstenverschiebung, durch Änderung des magnetischen Widerstandes im Pfad des belastungsabhängigen Kraftflusses, insbesondere durch Änderung eines Regelluftspaltes regelbar ist.
4. to 4. Gleichstromgenerator nach Anspruch 3 mit regelbarem Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelluftspalt außerhalb des ständig vom Remanenzkraftfluß der Dauermagnete eingenommenen Feldpfades liegt.
5. 5. Gleichstromgenerator nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Pol jedes Polpaares als Dauermagnet ausgebildet ist.
6. 6. Gleichstromgenerator nach An-Spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnetpol aus zwei durch einen Luftspalt oder einen sonstigen magnetischen Widerstand getrennten Polhälften (p, P₁ in Fig. 1) besteht, zwischen denen die belastungsabhängige Erregerwicklung (m) und gegebenenfalls eine Regeleinrichtung (x) zur Änderung des magnetischen Widerstandes im Pfade des belastungsabhängigen Kraftflusses angeordnet ist.
7. 7. Gleichstromgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dauermagnetpol ein unbewickelter Pol (s) mit geringer Remanenz gegenübersteht.
8. 8. Gleichstromgenerator nach Anspruch ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Remanenzfeld der Dauermagnetpole (p, P₁) mit vom Arbeitsstromkreis unabhängigen Kurzschlußwindungen (k) verkettet ist.
9. 9. Gleichstromgenerator nach Anspruch ι bis 8 mit Wendepolen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendepolkraftflüsse sich entweder außerhalb der Dauermagnete schließen oder diese nur im Sinne des Remanenzfeldes durchfließen.
10. 10. Gleichstromgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Polpaar nur ein Wendepol (w. in Fig. 1) vorgesehen ist, dessen Polarität der des benachbarten Dauermagnetpols entgegengesetzt ist.

    Hierzu ι Blatt Zeichnungen