DE706667C - Einrichtung zur Bestimmung und Aufrechterhaltung der Polaritaet von Gleichstromquerfeldmaschinen fuer Lichtbogenschweissanlagen o. dgl. - Google Patents

Description

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Bei selbsterregten Gleichstromgeneratoren, insbesondere bei Schweißgeneratoren und hier wiederum namentlich bei Querfeldgeneratoren mit Reihenschlußerregung, tritt häufig der Nachteil in Erscheinung, daß ein Umpolen der Maschinen eintritt, welches auf die verschiedensten Ursachen je nach der Schaltung und dem Betrieb der Maschinen zurückzuführen ist. Bei Schweißgeneratoren ist die Gefahr des Umpolens besonders groß, wenn ein großes Werkstück zu schweißen ist und hierzu mehrere Generatoren mit verschiedener Leerlaufspannung benutzt werden. In diesem Fall brauchen beispielsweise nur. zwei Schweißkolben, die an Maschinen verschiedener Leerlaufspannung angeschlossen sind, miteinander in Berührung zu kommen, und schon polt sich der Generator mit der niedrigeren Leerlauf spannung um.

Nach bekannten Vorschlägen läßt sich das ,Umpolen mittels einer fremdgespeisten Hilfserregung verhüten, die so bemessen ist, daß sie ein Feld erzeugt, welches etwa dem remanenten Feld der Maschine entspricht. Wird der Generator von einem Wechselstrommotor angetrieben, dann kann beispielsweise nach einem bekannten Vorschlag die Anordnung so getroffen sein, daß die für die Sondererregung erforderliche Hilfsspannung mittels eines Gleichrichters, insbesondere eines Trokkengleichrichters, über eine Drossel aus dem Stromkreis des Wechselstrommotors entnommen wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei Querfeldgeneratoren die erwähnte Hilfserregung zu einer Verschlechterung der Kommutierung an den Querbürsten führt, wodurch die Lebensdauer der Bürsten und darüber hinaus auch

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die Stabilität des Generators bei schwankender Belastung stark herabgesetzt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Hilfserregung nicht nur eine zufällige Umkehrung der Polarität des Generators verhütet, sondern auch gleichzeitig im Xormalbetrieb die Leerlaufspannung erhöht und dadurch den über die Querbürsten fließenden Ankerquerstrom verstärkt.

ίο Um bei Querfeldgeneratoren die Hilfserregung im Xormalbetrieb zu begrenzen bzw. die Hilfserregung selbsttätig so zu steuern, daß der HilfserregerstiOm im normalen Schweißbetrieb einen verhältnismäßig kleinen Wert hat und erst auf einen höheren Wert anwächst, wenn sich der Generator umzupolen droht, wird nach einem bekannten Vorschlag die Ankerspanniing der Maschine so gegen die Spannung der Fremderregung geschaltet, daß die positive Fremderregung aussetzt sowie die Maschinenspannung einen vorausbestimmten Wert erreicht hat. Dies geschieht entweder durch Gegenschaltung der Ankerspannung oder eines Teils derselben gegen die Fremdstromquelle in einem Stromkreis, der die Fremderregerwicklung in sich schließt, oder durch die Einwirkung zweier zusätzlicher Spulen auf den Feldkreis der Maschine, deren eine von einer •Fremdstromquelle, deren zweite von der Ankerspanniing oder einem Teil derselben gespeist wird und die bei richtiger Polarität des Ankers einander entgegenwirken. Die Erfindung bringt eine Einrichtung zur Bestimmung und Aufrechterhaltung der PoIarität von Gleiehstromquerfeldmasehinen für Lichtbogenschweißanlagen o. dgl., bei der der Hilfserregerstrom über eine Drossel und einen Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz entnommen wird und die es erlaubt, die Hilfserregung im Sinne der zuletzt erwähnten bekannten Anordnung" im Normalbetrieb zu begrenzen bzw. zu steuern, ohne daß jedoch hierzu der Generator mit einer Hilfserregerwicklung oder einer zweiteiligen Hauptstromwicklung ausgerüstet zu sein braucht.

Xach der Erfindung hat die Drossel, über die der Gleichrichter an die Wechselspannung angeschlossen ist, einen normalerweise ungesättigten Eisenkern, der außer der Wechselstromwicklung zwei im Xormalbetrieb einander entgegenwirkende Gleichstrom wicklungen trägt, von denen die eine an die Klemmen des Generators angeschlossen und die andere vorzugsweise über einen Umpolschalter in die Gleichstromseite des Hilfserregerkreises eingeschaltet ist. Wird der Generator von einem Wechselstrommotor angetrieben, dann kann man die Drossel, gegebenenfalls unter Benutzung eines Zwischentransformators. an den Stromkreis des Wechselstrommotors anschließen.

Die Einrichtung nach der Erfindung bietet den Vorteil, daß mit ihrer Hilfe auch bereits vorhandene GleichstiOmquerieldgeneraloren ohne Änderung an der Maschine selbst gegen jede Umpolgefahr wirksam geschützt werden können bzw. es kann mit ihrer Hilfe, falls aus dem einen oder anderen Grunde cine Umpolung des Generators notwendig wird, die Umpolung des Generators mit Hilfe des Umpolschalters erheblich beschleunigt werden.

Die Erfindung soll an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Mit 10 ist ein Querfeldgenerator bezeichnet, der von einem Wechselstrommotor 12 angetrieben wird. Der Generator 10 speist einen Schweißstromkreis, der durch die Elektrode 14 und das Werkstück 16 angedeutet ist. Zur Sicherung der Polarität des Schweißgenerators 10 dient ein Hilfserregerkrcis 18, der gleichzeitig zur gewollten Umpolung des Generators 10 benutzt werden kann. Zu diesem Zweck enthält der Hilfserregerkreis 18 einen Umpolschalter 20, über den die Erregung des Generators, welche aus einer Wendepolwicklung 21 und einer Reihenschlußwicklung 22 besteht, an den Hilfserregerkreis angeschlossen ist. Ferner enthält der Hilfserregerkreis 18 eine ungesättigte Drossel 24, welche, wie 9" erwähnt, dazu dient, den Hilfserregerstrom während des normalen Schweißbetriebes zu begrenzen. Gleichzeitig sorgt aber auch die Drossel 24 dafür, daß der Hilfserregerstrom selbsttätig zunimmt, sobald der Umpolschalter 20 umgelegt wird oder der Generator ungewollt seine Polarität umzukehren sucht. Der Anker des Generators ist mit 25 bezeichnet. 26 sind seine Hauptbürsten und 27 seine Querbürsten. ¹⁰°-

Der Hilfserregerkreis 18 enthält ferner einen regelbaren Transformator 29, dessen Primärwicklung 31 an eine Wcchsclstromquelle angeschlossen ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Transformator mit der Ständerwicklung 33 des Antriebsmotors 12 verbunden. Die Sekundärwicklung 34 des _; Transformators 29 ist über die Wechselstromwicklung 42 der ungesättigten Drossel 24 an eine Gleichrichtergruppe 36 in Graetzschex Schaltung angeschlossen, die aus Trockengleichrichtern, beispielsweise Kupferoxydgleichrichtern 37, zusammengeschaltet ist. Der Kern der Drossel 24 ist dreischenklig ausge- . führt. Auf den beiden äußeren Schenkeln sitzt die Wechselstromwicklung 42, während der mittlere Schenkel 41 zwei Gleichstroimvicklungen43 ^un<i 45 trägt. Die Wicklung 43 ist an die Hauptbürsten 26 des Generators 10 angeschlossen, während die Wicklung 45 zu der ^lao Wendepolwicklung 21 und der Reihenschlußwicklung 22 über den Umpolschalter 20 und

die Glerchrichtergruppe36 parallel geschaltet ist. Die Wicklungen 43, 45 sind so geschaltet, daß sie einander entgegenwirken und sich ihre Flüsse bei normalem Schweißbetrieb aufheben. Die vom Wechselstrom durchflossene Wicklung 42 hat infolgedessen bei normalem Schweißbetrieb eine verhältnismäßig hohe Impedanz, so daß nur ein verhältnismäßig kleiner Strom in dem Hilfserregerkreis fließen kann. Dadurch kann auch der im Querstromkreis fließende Strom in den gewünschten Grenzen gehalten werden. Soll die Polarität des Generators umgekehrt werden, so wird der Umschalter 20 umgelegt und dadurch die Richtung des die Feldwicklungen des Generators 10 durchfließenden Hilfserregerstromes umgekehrt. Da, wie erwähnt, die Wicklung 45 der Drossel 24 über den Schalter 20 zu den Feldwicklungen 21, 22 des Generators parallel geschaltet ist, wird auch die Richtung des von der Wicklung 45 erzeugten Flusses umgekehrt, so daß sich nunmehr die Flüsse der Wicklungen 45 und 43 addieren und so zu einer Sättigung des Kerns 40 führen. Durch die Sättigung des Kerns 40 wird die Impedanz der Wicklung 42 sehr weit herabgesetzt, so

• daß die Stärke des nunmehr in umgekehrter Richtung fließenden Hilfserregerstromes zunimmt. Durch die verstärkte Erregung in umgekehrter Richtung wird der remanente Magnetismus der Pole überwunden und dadurch auch die Polarität des Generators umgekehrt. Sobald sich der Generator umgepolt hat, kehrt sich auch die Stromrichtung in der Wicklung 43 um, und die Impedanz der Wicklung 42 wird nunmehr wieder so lange anwachsen, bis sich die Flüsse der Wicklungen 43, 45 wiederaufheben.

Die Drossel 24 in dem Hilfserregerkreis verhütet aber auch eine unbeabsichtigte Umkehrung der Polarität des Generators. Sobald sich nämlich der Generator umzupolen sucht, fließt auch der Strom in der Wicklung 45 der Drossel in umgekehrter Richtung, so daß sich ihr Fluß zu dem Fluß der Wicldung43 addiert. Die Impedanz der Drossel nimmt infolgedessen, wie^ vorher beschrieben, ab.

Das Abnehmen der Impedanz verursacht wieder so lange ein Anwachsen des Hilfserregerstromes, bis die ursprüngliche Po- 5" larität des Generators wiederhergestellt ist. Wesentlich ist jedoch bei dieser Anordnung, daß die Hilfserregung im normalen Schweißbetrieb niemals eine unzulässige Steigerung des Querstromes hervorzurufen vermag, weil der Hilfserregerstrom durch die Drossel 24 auf einen unschädlichen Wert herabgedrückt wird. Die Hilfserregung nimmt erst dann selbsttätig zu, wenn der Generator gewollt oder ungewollt seine Polarität zu ändern sucht.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bestimmung und Aufrechterhaltung der Polarität von Gleichstromquerfeldmaschinen für Lichtbogenschweißanlagen o. dgl. mit einer die Polarität der Generatorklemmen bestimmenden und über einen Gleichrichter und eine Drossel aus einem Wechselstromnetz ^gespeisten Hilfserregung, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (24) einen normalerweise ungesättigten Eisenkern hat, der außer der Wechselstromwicklung zwei im Normalbetrieb einander entgegenwirkende Gleichstromwicklungen trägt, von denen die eine (43) an die Klemmen des Generators (10) angeschlossen und die andere Γ45) vorzugsweise über einen Umpolschalter (20) in die Gleichstromseite des Hilfserregerkreises eingeschaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (24) einen dreischenkligen Eisenkern (40) hat, auf dessen äußeren Schenkeln die 8g Wechselstromwicklungen (42) und auf dessen. Mittelschenkel die Gleichstromwicklungen (43, 45) sitzen.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Gleichstromwicklimg (45) der Drossel über den Gleichrichter zu den Reihenschlußerregerwicklungen (21, 22) des Generators parallel geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen