DE687352C

DE687352C - DC arc welding generator

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Publication number: DE687352C
Application number: DE1933A0071688
Authority: DE
Original assignee: STALTURBINE GmbH
Current assignee: STALTURBINE GmbH
Priority date: 1933-10-09
Filing date: 1933-10-29
Publication date: 1940-01-27

Description

Es sind gegenkompoundierte Gleichstromerzeuger bekanntgeworden, die, wie in Abb. 1 gezeigt, einen in zwei magnetisch getrennte Teile 1 und 2 aufgeteilten Anker haben, der eine gemeinsame Wicklung 3 trägt und mit zwei in der Achsrichtung nebeneinander angeordneten Feldsystemen 5 und 6 zusammenwirkt. Das eine Feld 5 bildet dabei das Grundfeld des Stromerzeugers, und das andere Feld 6, dessen Wirkung in bezug auf den Anker derjenigen des Grundfeldes entgegengesetzt ist, ist im wesentlichen dem Belastungsstrom des Generators proportional. Zweck dieser Aufteilung der magnetischen Kreise ist, die sogenannte dynamische Charakteristik der Maschine zu verbessern, und zwar dadurch, daß bei plötzlichen Stromänderungen die Gegenkompoundierung sofort zur Wirkung kommt, ohne von einer gegenseitigen Induktion zwischen den verschiedenen Erregerwicklungen gestört zu werden. 4 bezeichnet hier den Stromwender des Ankers und 7 das gemeinsame Joch der Felder.
Die bekannte Anordnung kann nach Abb. 2 auch in der Weise'abgeändert werden, daß die beiden Feldsysteme in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind und auf einen gemeinsamen Anker einwirken. Das eine Feldsystem umfaßt die Pole N₁ S₁ und die obere Hälfte des Ankers, das andere, von dem ersteren magnetisch getrennte Feldsystem die Pole N₂, S₂ und die untere Ankerhälfte. Countercompounded DC generators have become known which, as shown in Fig. 1, have an armature divided into two magnetically separated parts 1 and 2, which carries a common winding 3 and interacts with two field systems 5 and 6 arranged next to one another in the axial direction. One field 5 forms the basic field of the current generator, and the other field 6, the effect of which with respect to the armature is opposite to that of the basic field, is essentially proportional to the load current of the generator. The purpose of this division of the magnetic circuits is to improve the so-called dynamic characteristics of the machine, in that, in the event of sudden changes in current, the countercompounding takes effect immediately, without being disturbed by mutual induction between the various excitation windings. 4 here designates the commutator of the armature and 7 the common yoke of the fields.
The known arrangement can also be modified according to FIG. 2 in such a way that the two field systems are arranged next to one another in the circumferential direction and act on a common armature. One field system comprises the poles N ₁ S ₁ and the upper half of the armature, the other field system, magnetically separated from the former, _{comprises the poles N 2} , S ₂ and the lower armature half.

Bei diesen Stromerzeugern mit getrenntem Grund- und Hilfsfeld wurde das Grundfeld durch eine unabhängige Stromquelle erregt. Regelt man hierbei in ebenfalls bekannter Weise die Schweißstromstärke in groben Stufen durch Umschaltung der entgegenwirkenden Erregerwicklung, so behält man dieselbe Leerlaufspannung. Abb. 3 zeigt ein Stromspannungsdiagramm, in dem die Abszissen den Strom / und die Ordinaten die Spannung £ bezeichnen. Die beiden Kennlinien K₁ und K₂ entsprechen zwei verschiedenen Einstellungen der Gegenerregung; sie weisen dieselbe Leerlaufspannung bei verschiedenen Kurzschlußströmen auf. Wollte man dagegen, z. B. bei der der Kennlinie K₁ entsprechenden Gegenerregung, eine Fein- 5<> regelung des Schweißstromes lediglich durch Änderung des Grundfeldes bewirken, so würde sich die Kennlinie in die Lage K₃ verschieben, d. h. die Leerlaufspannung würde sinken. Dies würde bedeuten, daß der absolute Unterschied zwischen Kurzschlußstrom und normalem Arbeitsstrom praktisch derselbe wird für starke wie für schwache Schweißströme. Es ist jedoch wünschenswert, daß statt dessen das relative Verhältnis zwischenIn these power generators with separate basic and auxiliary fields, the basic field was excited by an independent power source. If the welding current intensity is regulated in coarse steps by switching over the opposing excitation winding, the same no-load voltage is retained. Fig. 3 shows a current-voltage diagram in which the abscissas denote the current / and the ordinates denote the voltage £. The two characteristics K ₁ and K ₂ correspond to two different settings of the counter-excitation; they have the same open-circuit voltage at different short-circuit currents. If you wanted against it, z. B. with the counter-excitation corresponding to the characteristic curve K ₁ , a fine control of the welding current only by changing the basic field, the characteristic curve would shift to position K ₃ , ie the no-load voltage would decrease. This would mean that the absolute difference between short-circuit current and normal working current would be practically the same for both high and low welding currents. However, it is desirable that instead the relative ratio between

Kurzschlußstrom und Normalstrom auch bei Feinregelung der Arbeitsstromstärke das gleiche bleibt. Bei einer derartigen Regelung würde entsprechend der Kennlinie^ die Leerlauf spannung auch bei Änderung der Grunderregung konstant bleiben.Short-circuit current and normal current even with fine control of the working current strength remains the same. With such a control would correspond to the characteristic ^ the No-load voltage remains constant even when the basic excitation changes.

Eine solche Wirkung wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Erregerspannung für das Grundfeld in regelbarem ίο Verhältnis zum Teil von der Klemmenspannung des Schweißstrornerzeugers selbst und zum Teil von der Spannung einer unabhängigen Stromquelle mit praktisch konstant ter Spannung abhängt.Such an effect is achieved according to the invention in that the excitation voltage for the basic field in an adjustable ίο ratio to part of the terminal voltage the welding current generator itself and partly from the voltage of an independent Current source with practically constant ter voltage depends.

Es ist zwar an sich bekannt, bei Schweißstromerzeugern eine unabhängige Erregermaschine in Reihe mit der Erregerwicklung der Hauptmaschine an die Klemmen -der letzteren anzuschließen, um beim Eintreten eines Kurzschlusses ein schnelles Absinken der Arbeitsspannung zu ermöglichen und auf diese Weise das dynamische Verhalten zu verbessern. Die bei der bekannten Anordnung vorgesehene Regelvorrichtung läßt aber ledig-Hch eine einfache Regelung der Stromstärke in dem erwähnten Reihenstromkreis zu.It is known per se to have an independent exciter in welding generators in series with the excitation winding of the main machine to the terminals -der to connect the latter in order to have a rapid drop in the event of a short circuit the working voltage and in this way to improve the dynamic behavior. The control device provided in the known arrangement, however, leaves nothing to be desired a simple regulation of the amperage in the series circuit mentioned.

In der Zeichnung zeigt Abb. 4 das vollständige Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, während Abb. 5 ein vereinfachtes Schaltbild einer zweiten Ausführungsform zeigt. Die Trennung der Magnetkreise ist in diesen Schaltbildern dadurch zum Ausdruck gebracht, daß die Wicklungen des einen Feldkreises im oberen, die des anderen FeIdkreises im unteren Teil der genannten Abbildungen gezeichnet sind.In the drawing, Fig. 4 shows the complete circuit diagram of an embodiment of the invention, while Fig. 5 shows a simplified circuit diagram of a second embodiment. The separation of the magnetic circuits is expressed in these circuit diagrams by the fact that the windings of one Field circle in the upper part, those of the other field circle in the lower part of the above figures are drawn.

In Abb. 4 ist A₁ der Anker des Hauptgenerators und A₂ der· Anker eines unabhängigen Stromerzeugers. Die Haupterregerwicklung ist in zwei Teile HM₁ und HM₂ geteilt, von denen der erstere auf dem Hauptfeldkern und der andere auf dem Eisenkern oder Feldsystem mit vorwiegender Reihenschlußerregung angebracht ist. Diese Wicklungen HAf₁ und HM₂ sind miteinander in Reihe an zwei verstellbare Klemmen zweier in Reihenschluß verbundener Potentiometerwiderstände P₁ und P₂ angeschlossen, welch letztere auch zu einem einzigen vereinigt werden können und deren Endklemmen je an die Hauptmaschine und an die Erregermaschine angeschlossen sind.In Fig. 4, A _{1 is} the armature of the main generator and A _{2 is} the armature of an independent power generator. The main excitation winding is divided into two parts HM ₁ and HM ₂ , the first of which is attached to the main field core and the other to the iron core or field system with predominantly series excitation. These windings HAf ₁ and HM ₂ are connected in series to two adjustable terminals of two potentiometer resistors P ₁ and P ₂ connected in series, which latter can also be combined into a single one and whose end terminals are each connected to the main machine and the exciter.

Die Feinregelung des Stromes erfolgt durch gegeignete Einstellung der Anzapfungen der Widerstände P₁ und P₂- Nimmt man z. B. an, daß die Anzapfungen oder Schieber dieser beiden Widerstände an den links befindlichen Enden der Widerstände liegen, so bestimmt die Maschine A₂ die ganze Hauptfelderregung. Dies bedeutet die höchste Stufe der Feinregelung, entsprechend der Kennlinie K.\ in Abb. 3. Verschiebt man dann die Anzapfung des Potentiometerwiderstandes P₂ nach rechts und erniedrigt dadurch den von der Maschine A₂ herrührenden Teil der Erregung, so kann man immer die Anzapfung des Potentiometerwiderstandes P₁ so einstellen, daß im Leerlauf ein entsprechend größerer Teil der Erregung von der Hauptmaschine A₁ kommt und die Leerlaufspannung die gleiche bleibt. Beim Kurzschluß der Hauptmaschine fällt dieser letztere Teil der Erregung weg, und der Strom wird kleiner, entsprechend z. B. der Kennlinie JC₄ der Abb. 3.The fine control of the current is carried out by appropriately setting the taps of the resistors P ₁ and P ₂ . If, for example, the taps or slides of these two resistors are located at the ends of the resistors on the left, then the machine A _{2 determines} the entire main field excitation. This means the highest level of fine control, according to the characteristic curve K. \ in Fig. 3. If you then shift the tap of the potentiometer resistor P ₂ to the right and thereby lower the part of the excitation originating from machine A _{2, you can always tap} of the potentiometer resistor P ₁ so that a correspondingly larger part of the excitation comes from the main machine A ₁ when idling and the no-load voltage remains the same. When the main machine is short-circuited, this latter part of the excitation falls away, and the current becomes smaller, corresponding to e.g. B. the characteristic curve JC ₄ of Fig. 3.

Die Reihenschlußwicklung ist wie die Nebenschlußwicklung im dargestellten Beispiel auch auf die beiden Feldsysteme aufgeteilt, obwohl natürlich nur kleinere Teile der Reihenschlußwicklung auf dem Hauptfeldkern liegen. Eine gewisse gegenseitige Einwirkung kann dann selbstverständlich nicht vermieden werden. Die auf dem Eisenkern mit vorwiegender Reihenschlußerregung liegende Wicklung ist in drei Teile SM₁, SM₂, SM₃ unterteilt; durch diese Unterteilung soll eine Grobregelung des Schweißstromes ermöglicht werden. Für den höchsten Wert dieses Stromes wird nur der mittlere Wicklungsteil 6"M₁ nebst . einer miterregenden Wicklung SMi auf dem Hauptfeldeisen eingeschaltet. Die Umschalter O₁ und O₂ Hegen dann beide in den gestrichelten Lagen. Die miterregende Wicklung SM₁, welche auf demselben Feldsystem wie die WicklungJiM₁ liegt, dient im wesentlichen zur Aufhebung der Wirkung der gegenseitigen Induktanz zwischen den Wicklungen SM₁ und HM₂. Für einen Zwischenwert des Schweißstromes wird der Umschalter O₁ in die ausgezogene Lage umgelegt, wodurch die beiden Wicklungsteile 5"M₁ und SM₂ der gegenkompoundierenden Reihenschlußwicklung eingeschaltet werden. Gleichzeitig wird die Wicklung SM₄, ausgeschaltet, weil bei niedrigeren Werten des Schweißstromes die Empfindlichkeit der magnetischen Kreise bei plötzlichen Änderungen des Ankerstromes kleiner wird. Für den kleinsten Wert des Schweißstromes wird endlich auch die Wicklung 5M₃ durch Umlegen des Umschalters O₂ in die ausgezogene Lage eingeschaltet. Hierbei wird auch eine gegenerregende Wicklung SM₅ auf dem Hauptfeldkreis eingeschaltet, welche die infolge des niedrigeren Schweißstromes eintretende Verminderung der Ankerrückwirkung ausgleicht. Like the shunt winding in the example shown, the series winding is also divided between the two field systems, although of course only smaller parts of the series winding are on the main field core. A certain mutual influence can then of course not be avoided. The winding lying on the iron core with predominantly series excitation is divided into three parts SM ₁ , SM ₂ , SM ₃ ; this subdivision is intended to enable coarse regulation of the welding current. For the highest value of this current, only the middle winding part 6 "M ₁ together with a co-exciting winding SMi on the main field iron is switched on. The changeover switches O ₁ and O _{2 are} then both in the dashed positions. The co-exciting winding SM ₁ , which is on the same field system as the WicklungJiM ₁ is located, is essentially eliminated the effect of mutual inductance between the windings SM ₁ and HM. _2, the changeover switch O is folded to the extended position ₁ for an intermediate value of the welding current, so that the two winding portions 5 "M ₁ and SM _{2 of} the counter-compounding series winding are switched on. At the same time, the winding SM _{4 is} switched off, because at lower values of the welding current the sensitivity of the magnetic circuits becomes smaller in the event of sudden changes in the armature current. For the lowest value of the welding current, the winding 5M ₃ is finally switched on by moving the switch O ₂ to the extended position. In this case, a counter-exciting winding SM _{5 is switched} on on the main field circuit, which compensates for the reduction in armature feedback that occurs as a result of the lower welding current.

Da das gewünschte Verhältnis zwischen normalem Belastungsstrom und stetigem Kurzschlußstrom einer Leerlauf spannung entspricht, die für die Zündung unnötig hoch ist und für den Arbeiter gefährlich sein kann, ist der Stromerzeuger vorzugsweise mit einem Relais V versehen, welches seine Haupt-Since the desired ratio between normal load current and constant short-circuit current corresponds to an open circuit voltage, which is unnecessarily high for ignition and can be dangerous for the worker, the power generator is preferably provided with a relay V , which has its main

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erregung bei Leerlauf herabsetzt, beispielsweise durch Einschaltung eines Widerstandes Z in den Stromkreis der Hauptfeldwicklung HM₁, so daß der Unterschied zwischen Leerlauf- und Arbeitsspannung vermindert wird. Das Relais kann entweder von der Klemmenspannung des Hauptgenerators oder vom Belastungsstrom beeinflußt werden.
Abb. 5 zeigt eine andere Schaltung nachReduced excitation when idling, for example by switching on a resistor Z in the circuit of the main field winding HM ₁ , so that the difference between no-load and working voltage is reduced. The relay can be influenced either by the terminal voltage of the main generator or by the load current.
Fig. 5 shows another circuit according to

ίο der Erfindung zur Regelung des Verhältnisses zwischen der Selbsterregung und der Fremderregung des Hauptgenerators. Die Pluspole der beiden Maschinenanker A₁ und A₂ sind hier durch einen Widerstand R verbunden; die Erregerwicklung des Hauptgenerators wird an eine regelbare Anzapfung des Widerstandes R und an die unmittelbar miteinander verbundenen Minuspole der beiden Stromerzeuger gelegt. Bei dieser Anordnung · erfolgt die Feinregelung des Schweißstromes durch Verschiebung der Anzapfung des Widerstandes R. Liegt die Anzapfung am linken Ende des Widerstandes, so bestimmt die Maschine A₂ die ganze Erregung, entsprechend der Kennlinie K₁ in Abb. 3. Bei der Verschiebung nach rechts erhält die Erregerspannung einen mittleren Wert zwischen den Spannungen der beiden Maschinen, die im Leerlauf etwa auf den gleichen Wert eingestellt werden; man erhält also z. B. die Kennlinie /C₄ der Abb. 3. Diese Anordnung gibt kleinere Verluste als die Potentiometerschaltung nach Abb. 4 und praktisch eine ebensogut abgepaßte Regelung. Die Erregerwicklungen HM und SM für die Hauptmaschine sind in Abb. 5 je als eine einzige Wicklung gezeichnet; sie können aber auch wie bei der Schaltung nach Abb. 4 unterteilt sein. Die Erregung der Erregermaschine ist nicht dargestellt, da sie allgemein gebräuchlicher Art ist.ίο the invention for regulating the relationship between the self-excitation and the external excitation of the main generator. The positive poles of the two machine armatures A ₁ and A ₂ are connected here by a resistor R ; the excitation winding of the main generator is connected to a controllable tap of the resistor R and to the directly connected negative poles of the two power generators. With this arrangement the welding current is fine-tuned by shifting the tap of the resistor R. If the tap is at the left end of the resistor, then the machine A _{2 determines} the entire excitation, according to the characteristic curve K ₁ in Fig. 3 on the right, the excitation voltage is given an average value between the voltages of the two machines, which are set to approximately the same value when idling; so you get z. B. the characteristic / C ₄ of Fig. 3. This arrangement gives smaller losses than the potentiometer circuit according to Fig. 4 and practically an equally well-adapted control. The excitation windings HM and SM for the main engine are each drawn as a single winding in Fig. 5; however, they can also be subdivided as in the circuit according to Fig. 4. The excitation of the exciter is not shown because it is of a common type.

Claims

Patent claims:

i. With coarse and fine regulation of the armature current strength, counter-compounded direct current arc welding generator with two field systems arranged side by side in the axial direction and acting on a common armature, one of which generates the basic field of the machine and the other generates a field that counteracts the basic field and is predominantly proportional to the load current, characterized in that, that for fine control the excitation voltage for the basic field depends in a controllable ratio partly on the terminal voltage of the generator (A ₁ ) itself and partly on an independent voltage source (A ₂ ) with a practically constant voltage.

2. DC generator according to claim 1, characterized in that two potentiometer resistors connected in series are provided, one of which (P ₁ ) at the terminals of the welding generator (A ₁ ) and the other (P ₂ ) at the terminals of an independent power source ( A ₁ ) is connected, and that the excitation winding of the welding generator is connected to the adjustable taps of the resistors (P ₁ , P ₂ ) (Fig. 4).

3. DC generator according to claim 1, characterized in that its armature and the independent Spahnungsquelle (A ₂ ) are connected in parallel via a resistor (R) and that the main field winding (HM) of the power generator (A ₁ ) to an adjustable tap of this resistor and is connected to a connection point between the terminals of the same polarity on the generator (A ₁ ) and the independent power source (A ₂ ) (Fig. 5). 8 _p

4. DC generator according to claim 1 with divided into several parts counter-exciting series winding, characterized in that when switching on only a small part (SM ₁ ) of this series winding an even smaller co-exciting series winding (SM ₄ ) is switched on on the main field system.

5. DC generator according to claim 1 with divided into several parts counter-exciting series winding, characterized in that when switching on the whole series winding (SM ₁ , SM ₂ , SM _S ) a small part of the same (6 "M ₅ ) is on the main field circuit.

Ö.Gleichstromgenerator according to claim 1, characterized in that the main field winding (HM) is connected to a relay (V) which switches the main excitation to a lower value when idling, for example by switching on a resistor (Z).

1 sheet of drawings