DE687793C

DE687793C - Direct current generator, especially welding generator

Info

Publication number: DE687793C
Application number: DE1935S0117361
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Hagedorn; Josef Tittel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1935-03-02
Filing date: 1935-03-02
Publication date: 1940-02-06
Also published as: DE688954C

Description

Es ist in manchen Fällen, insbesondere beim elektrischen Schweißen mit Gleichstrom, wegen der mit allzu hohen Leerlauf spannungen verbundenen Gefährdung des Schweißers er-S wünscht, daß die Stromspannungscharakteristik des Schweißgenerators nicht nur nach Kurzschluß hin, sondern auch nach Leerlauf hin abfällt, wie dies in Fig. 1 der Zeichnung durch die Charakteristik B veranschaulicht ist, die nach beiden Seiten zu absinkt, während die normale Charakteristik A nach der Leerlaufseite hin ansteigt. Der Abfall der Charakteristik nach Kurzschluß hin kann bekanntlich in befriedigender Weise durch eine Gegenkompoundwicklung den Bedürfnissen angepaßt werden. Dagegen ist es noch nicht gelungen, den Abfall nach Leerlauf hin durch einfache Mittel zu erreichen. Die sog. Querfeldmaschinen können an sich den gewünschten Spannungsabfall hervorrufen, haben aber verschiedene Nachteile. Ihr Bau weicht von der eines normalen Generators wesentlich ab; denn sie besitzen viele Bürsten und haben besonders ausgebildete Pole. Außerdem ist ihr Wirkungsgrad verhältnismäßig gering. Auch mit einem Generator mit normal ausgeführten Erregerpolen hat man eine nach· Kurzschluß und nach Leerlauf hin abfallende Charakteristik zu erreichen versucht. Dieser bekannte Gleichstromgenerator hat mindestens vier mit Nebenschlußreihenschluß und Gegenreihenschlußwicklungen versehene Pole und außerdem vier Bürsten, von denen je zwei Bürsten gegeneinander verschiebbar sind und die in Zusammenarbeit mit dem Wendefeld und den Verbundwicklungen die erwähnte Kennlinie ergeben. Auch diese Maschine weicht sonach in ihrer Bauart erheblich von der normalen Bauart ab.In some cases, especially in electrical welding with direct current, because of the danger to the welder associated with excessively high open circuit voltages, he-S wishes that the voltage characteristics of the welding generator not only drop after a short circuit but also after an open circuit, as shown in Fig. 1 of the drawing is illustrated by the characteristic B , which decreases towards both sides, while the normal characteristic A increases towards the idle side. As is known, the drop in the characteristic after a short circuit can be adapted to requirements in a satisfactory manner by means of a counter compound winding. On the other hand, it has not yet been possible to achieve the drop after idling by simple means. The so-called cross-field machines can produce the desired voltage drop per se, but have various disadvantages. Their construction differs significantly from that of a normal generator; because they have many brushes and specially trained poles. In addition, their efficiency is relatively low. Attempts have also been made to achieve a characteristic that decreases after a short circuit and after an open circuit with a generator with normally designed exciter poles. This known direct current generator has at least four poles with shunt series connection and opposing series windings and also four brushes, two of which are mutually displaceable and which, in cooperation with the turning field and the composite windings, give the characteristic curve mentioned. This machine also differs considerably in its design from the normal design.

Die angegebenen Nachteile werden durch die Erfindung dadurch behoben, daß ein normal gebauter Gleichstromgenerator verwendet wird und daß bei diesem die Belastungscharakteristik nach dem Leerlauf zu lediglich durch eine zusätzliche Erregung herabgesetzt wird, die entweder von der Klemmenspannung des Generators abhängig ist und der Haupterregung entgegenwirkt oder von einem dem Lichtbogenstrom proportionalen Strom abhängig ist und dann in Richtung der Haupterregung wirkt. Bei Verwendung als Schweißgenerator ist der Gleichstromgenerator zur Erzielung eines schnellen Spannungsanstiegs nach Aufhebung des Kurzschlusses zweckmäßig fremderregt.The specified disadvantages are eliminated by the invention in that a normal built direct current generator is used and that with this the load characteristics after idling to only is lowered by an additional excitation, either from the terminal voltage of the generator is dependent and counteracts the main excitation or of one of the Arc current is proportional to current dependent and then in the direction of the main excitation works. When used as a welding generator, the direct current generator is used to achieve a rapid increase in voltage after the short circuit has been removed, it is expedient to excite it separately.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 veranschaulicht. Hier wird die gewünschte Senkung der Charakteristik durchAn embodiment of the invention is illustrated in FIG. Here is the one you want Lowering the characteristic through

") Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:") The patent seeker stated that the inventors were:

Josef Tittel in Berlin-Lübars und Dipl.-Ing. Gerhard Hagedorn in Berlin-Halensee.Josef Tittel in Berlin-Lübars and Dipl.-Ing. Gerhard Hagedorn in Berlin-Halensee.

Anwendung einer zusätzlichen Erregung erreicht, die von der Klemmspannung des Generators abhängt und der Haupterregung entgegenwirkt. Die Figur zeigt eine Gleich-Strommaschine ι mit dem Anker 2 und der Erregerwicklung 3, die von einer Gleichstromquelle 4 gespeist wird. Außerdem ist noch eine Gegenkompoundwicklung S vorgesehen, die im Ankerstromkreis liegt und die Spannung des Generators nach dem Kurzschluß zu stark herabdrückt. An der Stelle 6 im Ankerstromkreis liegt der Verbraucher, der z. B. durch den Schweißlichtbogen gebildet sein kann. Nach der Erfindung ist auf dem Generator noch eine Gegenerregerwicklung 7 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Klemmspannung des Generators über einen Regelwiderstand 8 erregt wird. Wenn bei Abnahme der Belastung des Generators die Spannung steigen will, steigt auch die Gegenerregung der Wicklung 7, und es stellt sich ein. Endwert der Generatorspannung ein, der unter der Leerlaufspannung liegt. Bei Kurzschluß ist die Gegenerregung der Zusatzwicklung 7 gleich Null. Bei geeigneter Bemessung des Schweißgenerators kann die Leerlaufspannung so niedrig gewählt werden, daß der Schweißer in den Schweißpausen auf keinen Fall gefährdet wird. Bei Einleitung des Schweißprozesses wird das Schweißstück zunächst mit der Elektrode berührt. Hierdurch wird der Generator kurzgeschlossen;, und die Generatorspannung bricht zusammen. Die von der fremderregten Wicklung 3 herrührende und der Erregung im normalen Arbeitsbereich der Belastungscharakteristik entsprechende innere EMK des Generators bleibt jedoch bestehen. Wird jetzt die Schweißelektrode zur Herstellung des Lichtbogens vom 4p Schweißstück abgehoben, so springt die Klemmenspannung des Generators auf die Höhe dieser inneren EMK, die größer als die Spannung sein muß, die die Zündung des Lichtbogens ermöglicht. Sofort nach dem Zünden wird diese Spannung aber durch die mit Hilfe der Reihenschlußwicklung 5 sich ausbildende Gegenerregung auf die Schweißspannung herabgesetzt. Wird der Lichtbogen durch Entfernung der Schweißelektrode von dem Schweißstück vorübergehend oder zur Beendigung des Schweiß Vorgangs abgerissen, so sinkt die Generatorspannung wieder auf ihren den Schweißer nicht gefährdenden geringen Leerlaufwert.Application of an additional excitation achieved by the clamping voltage of the generator depends and counteracts the main excitation. The figure shows a direct current machine ι with the armature 2 and the excitation winding 3, which is from a direct current source 4 is fed. In addition, a counter compound winding S is provided, which is in the armature circuit and the voltage of the generator after the short circuit strongly depresses. At the point 6 in the armature circuit is the consumer, the z. B. can be formed by the welding arc. According to the invention, there is also a counter-excitation winding 7 on the generator provided, which is excited via a variable resistor 8 as a function of the terminal voltage of the generator. If upon acceptance If the voltage wants to increase in response to the load on the generator, the counter-excitation also increases of winding 7, and it turns on. Final value of the generator voltage, the is below the open circuit voltage. In the event of a short circuit, the counter-excitation of the additional winding 7 equals zero. With a suitable dimensioning of the welding generator, the open circuit voltage be chosen so low that the welder is in no way endangered during the welding breaks. When initiating the During the welding process, the welding piece is first touched with the electrode. Through this the generator is short-circuited; and the generator voltage collapses. the from the separately excited winding 3 and the excitation in the normal working range however, the internal EMF of the generator corresponding to the load characteristics remains exist. If the welding electrode is now used to produce the arc from 4p welding piece is lifted off, the terminal voltage of the generator jumps to the The amount of this internal emf, which must be greater than the voltage that causes the ignition of the Arc allows. Immediately after ignition, however, this voltage is reduced by the with the help of the series winding 5 developing counter-excitation to the welding voltage degraded. Is the arc generated by removing the welding electrode from the welding piece torn off temporarily or to end the welding process, in this way the generator voltage drops again to its low level, which is not dangerous for the welder Idle value.

Dient zur Lieferung der Haupterregung des Generators eine Erregermaschine 10, wie in Fig. 3 der Zeichnung veranschaulicht, so kann die von der Generatorspannung abhängige Gegenerregung bei dieser vorgesehen werden, Die Erregermaschine 10 erhält eine Gegenerregerwicklung 11, die ebenfalls von der Spannung des Generators über einen Regelwiderstand 8 gespeist wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß für die Entwicklung der Maschinenfelder eine größere Trägheit vorhanden ist, damit das Abklingen der Zündspannung verzögert und auf diese Weise der Ionisation der Luftstrecke zwischen Schweißelektrode und Werkstück genügend Zeit gegeben wird. Außerdem kann die Trägheit der Felder noch durch Drosseln 9 erhöht werden. Zur weiteren Unterstützung dieser Trägheit kann mit Vorteil noch, wie in den beiden Fig. 2 und 3 ebenfalls veranschaulicht ist, in den Gegenerregerkreis der Wicklung .7 eine Batterie oder eine andere Stromquelle 12 eingefügt werden, die eine etwa der Lichtbogenspannung entsprechende Gegen-EMK liefert. Dadurch wird die Haupterregung bei der Bildung der inneren EMK bei Kurzschluß noch verstärkt und somit ein schnelles Absinken der Klemmenspannung auf den Leerlaufwert verhindert. An exciter 10 is used to supply the main excitation of the generator, as in FIG Fig. 3 of the drawing illustrates the dependent on the generator voltage Counter-excitation can be provided in this case, the excitation machine 10 receives a counter-excitation winding 11, which also depends on the voltage of the generator via a variable resistor 8 is fed. This arrangement has the advantage that there is greater inertia for the development of the machine fields is so that the decay of the ignition voltage is delayed and in this way the ionization of the air gap between the welding electrode and workpiece is given enough time. In addition, the inertia of the fields can be increased by throttles 9. To further support this inertia can still be beneficial, as in the two Fig. 2 and 3 is also illustrated, in the opposing excitation circuit of the winding .7 a Battery or other power source 12 can be inserted, which is approximately the arc voltage provides corresponding back EMF. As a result, the main excitation in the formation of the internal EMF is still in the event of a short circuit and thus prevents the terminal voltage from quickly dropping to the no-load value.

Die Anwendung einer zusätzlichen Erregung, die von einem dem Lichtbogen proportionalen Strom abhängig ist und in Richtung der Haupterregung wirkt, zeigt Fig. 4 in einem .Ausführungsbeispiel. Die Haupterregung für den Generator wird ebenfalls durch eine Erregermaschine ι ο geliefert. Diese Maschine hat eine zusätzliche Erregerwicklung 13, die an die Enden eines in den Schweißstromkreis eingeschalteten Nebenwiederstandes 14 angeschlossen ist.The application of an additional excitation provided by one proportional to the arc Current is dependent and acts in the direction of the main excitation, Fig. 4 shows in an .Exemplary example. The main excitement for the generator is also supplied by an exciter ι ο. These The machine has an additional field winding 13 which is connected to the ends of one in the Welding circuit switched on auxiliary resistor 14 is connected.

Wird der Generator durch einen Elektromotor angetrieben, so kann die stromabhängige Zusatzerregung auch von dem dem Antriebsmotor zugeführten Strom abhängig gemacht werden. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 5. Der Generator 1 wird hier von einem Gleichstrommotor 15 angetrieben. Der Nebenwiderstand 14 liegt hier in der Stromzuführung zu diesem Motor. Von ihm aus wird die Erregerwicklung 17 der Erregermaschine 16 gespeist. Wie aus der Figur ersichtlich, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Zusatzerregerwicklung mit der Haupterregerwicklung der Erregermaschine vereinigt. Ermöglicht wird diese Vereinigung zweier Erregerwicklungen durch Einschaltung eines Eisenwiderstandes 18 in den Erregerkreis, der dafür sorgt, daß der Erregerstrom für die Wicklung 17 bei Belastung des Schweißaggregates über einen bestimmten Wert nicht ansteigt. Der Eisenwiderstand hat damit die Aufgabe, die ungünstige Wirkung aufzuheben, die die Mittel, die für die Herabsetzung des Anfangs der Belastungscharakteristik verwendet werden, auf das Ende dieser harakteristik ausüben, nämlich dieses zu ieben.
Auch bei Antrieb des Generators durchIf the generator is driven by an electric motor, the current-dependent additional excitation can also be made dependent on the current supplied to the drive motor. An exemplary embodiment for this is shown in FIG. 5. The generator 1 is driven here by a direct current motor 15. The shunt resistor 14 is here in the power supply to this motor. The excitation winding 17 of the excitation machine 16 is fed from it. As can be seen from the figure, in this exemplary embodiment the additional field winding is combined with the main field winding of the field machine. This combination of two excitation windings is made possible by the inclusion of an iron resistor 18 in the excitation circuit, which ensures that the excitation current for the winding 17 does not rise above a certain value when the welding unit is loaded. The iron resistance thus has the task of canceling the unfavorable effect that the means used to lower the beginning of the load characteristic exert on the end of this characteristic, namely to rub it.
Even when driving the generator through

einen Wechselstrommotor kann die Zusatzerregung dem Speisekreis des Motors entnommen werden, wie in Fig. 6 veranschaulicht ist. In den Speisekreis des dort verwendeten Wechselstromantriebsmotors 19 ist ein Stromtransformator 20 eingefügt. Der diesen Transformator entnommene Wechselstrom wird durch einen Gleichrichter 21 gleichgerichtet und der Erregerwicklung 23 des Generators 1 zugeführt, in der mit Hilfe des als Strombegrenzer wirkenden Eisenwiderstandes 18 wiederum die Haupt- und Zusatzwicklung vereinigt sind.An AC motor can take the additional excitation from the motor's supply circuit as illustrated in FIG. 6. In the supply circuit of the used there AC drive motor 19 is a power transformer 20 inserted. The alternating current drawn from this transformer is rectified by a rectifier 21 and supplied to the excitation winding 23 of the generator 1, in which with the aid of the as a current limiter acting iron resistance 18 turn the main and auxiliary winding are united.

Die strombegrenzende Wirkung bei Belastung kann bei Ableitung der zusätzlichen Erregung vom Wechselstrom des Antriebsmotors auch noch durch starke magnetische Sättigung des Transformators (20) erreicht werden.The current-limiting effect under load can with derivation of the additional Excitation from the alternating current of the drive motor is also achieved by strong magnetic saturation of the transformer (20) will.

In Fig. 7 ist an Stelle eines Eisenwiderstandes oder eines gesättigten Transformators noch ein anderes Mittel zur Aufhebung des Einflusses der zur Absenkung der Leerlaufspannung verwendeten Einrichtung auf die Belastungscharakteristik bei Kurzschluß veranschaulicht. Bei dieser Anordnung wird die Zusatzerregung ebenfalls aus der Speiseleitung des Antriebsmotors, der hier wiederum ein Wechselstrommotor ist, entnommen. Außer der mit der Haupterregung der Erregermaschine 24 in der Erregerwicklung 25 vereinigten Zusatzerregung ist hier noch eine Gegenerregung vorgesehen, die durch eine zusätzliche Wicklung 26 erzeugt wird. Diese Gegenerregung wird dem Stromkreis des Generators über einen Nebenwiderstand 27 entnommen. Sie mildert die Abhängigkeit des Erregerstromes von der Belastung und verhindert damit ebenfalls, daß die Generatorspannung nach dem Kurzschluß zu durch die Zusatzerregung unzulässig gehoben wird.In Fig. 7 is in place of an iron resistor or a saturated transformer yet another means of eliminating the influence of lowering the open circuit voltage device used on the load characteristics in the event of a short circuit. With this arrangement, the additional excitation is also from the feed line of the drive motor, which in turn is a AC motor is removed. Except for the one with the main excitation of the exciter 24 additional excitation combined in the excitation winding 25 is provided here with a counter-excitation, which is provided by an additional Winding 26 is generated. This counter-excitation is applied to the generator circuit via a shunt resistor 27 taken. It reduces the dependence of the excitation current on the load and prevents thus also that the generator voltage is increased inadmissibly by the additional excitation after the short circuit.

Claims

Patent claims:

i. DC generator, in particular welding generator, with one after idling and short-circuit decreasing load characteristics, characterized in that the load characteristics of the direct current generator after idling to by an additional excitation is reduced, which is either dependent on the terminal voltage of the generator and counteracts the main excitation or is dependent on a current proportional to the arc current and then in the direction of Main excitation works.

2. DC generator according to claim i, characterized in that the Weakening of the excitation causing the lowering of the open-circuit voltage a damping means, e.g. B. a throttle (9) in the additional excitation circuit is delayed (Fig. 2 and 3).

3. DC generator according to claim i, characterized in that in an auxiliary voltage (12) is introduced into the excitation circuit of the counter excitation (7), the counter excitation voltage up to a certain value, useful when welding completely, cancels (Fig. 2 and 3).

4. DC generator according to claim ι driven by an electric motor, characterized in that the additional excitation for the generator (1) is made dependent on the current supplied to the drive motor (19).

5. DC generator according to claim i, characterized in that the Effect of the means used to reduce the load characteristic is canceled at the end of the load characteristic.

6. DC generator according to claim 5) characterized by a Iron resistance (18) in that directly influenced by the load current Excitation circuit.

7. DC generator according to An 9 "Spruch 5 with drive by an AC motor, characterized by strong magnetic saturation of the transformer (20) for the additional excitation current.

8. DC generator according to claim 5 with derivation of the excitation current from the motor current, characterized in that the generator or its exciter (24) an additional one, from the load current of the generator (1) dependent counter-excitation (26) receives (Fig. 7).

1 sheet of drawings