DE708723C

DE708723C - Homopolar machine for medium and high frequency

Info

Publication number: DE708723C
Application number: DES132951D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Oskar Schmutz; Josef Tittel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1938-07-12
Filing date: 1938-07-12
Publication date: 1941-07-26

Description

Gleichpolmaschine für Mittel- und Hochfrequenz Es ist bereits vorgeschlagen worden, mit Mittel- oder Hochfrequenzwechselströmen zu schweißen. Diese Schweißung ist aber in bezug auf Stabilität des Lichtbogens nicht so günstig wie die mit Gleichstrom. Nach der Erfindung kann die Stabilität des Lichtbogens und zugleich auch der Einbrand an der Schweißstelle dadurch wesentlich verbessert werden, daß der Mittel- oder Hochfrequenzwechselstrom, wie an sich für andere Zwecke bekannt, gleichgerichtet wird, und zwar mit Hilfe einer Einrichtung, die aus einer Gleichpolmaschine besteht, deren induzierte Wicklung an einem umlaufenden Kommututor angeschlossen ist, wobei jedem Polpaar nur ein einziges Kommutatorlamellenpaar zugeordnet ist und außerdem zwischen die Windungen der Wicklung -und die Lamellen eine gemeinsame oder mehrere einzelne vormagnetisierte Drosseln geschaltet sind. Die Drosseln dienen einerseits zur Stromregelung, andererseits zur Sicherung der Kommutierung, was durch- besondere an sich bekannte Schaltungen erreicht wird.Homopolar machine for medium and high frequency It has already been proposed been able to weld with medium or high frequency alternating currents. This weld but is not as favorable in terms of arc stability as that with direct current. According to the invention, the stability of the arc and at the same time also the penetration at the welding point are significantly improved in that the central or High-frequency alternating current, as is known per se for other purposes, rectified with the help of a device consisting of a homopolar machine, whose induced winding is connected to a rotating commututor, wherein each pair of poles is assigned only a single pair of commutator bars and also between the turns of the winding -and the lamellas one or more common individual pre-magnetized chokes are connected. The chokes serve on the one hand for current control, on the other hand for securing commutation, which is special known circuits is achieved.

Die Erfindung ergibt eine einfache Maschinenbauart, deren Herstellungsaufwand geringer ist als für eine gesonderte Anordnung von Wechselstrommaschine und Gleichrichter. Da die Maschine für höhere Frequenz gebaut ist, verläuft ihre Kommutierung trotz der groben Lamellenteilung in sehr kurzer Zeit. Der Kurzschluß benachbarter Kommutatorlamellen durch die Bürsten ist. daher zu Ende, ehe sich ein. gefährlicher Kurzschlußstrom über die Bürsten ausbilden kann. Die bei der höheren Frequenz sehr wirksamen Drosselspulen verhindern sowohl m einer gerade kommutierenden Maschine als auch in den etwa parallelarbeitenden gleichartigen Maschinen, daß der Strom ,augenblicklich der Widerstandsabnahme zwischen den kommutierenden Lamellen folgt und zu gefährlichen Werten ansteigt.The invention results in a simple type of machine, its manufacturing cost is less than for a separate arrangement of AC machine and rectifier. Since the machine is built for a higher frequency, its commutation takes place in spite of this the coarse lamellar pitch in a very short time. The short circuit of neighboring commutator bars through the brushes is. therefore come to an end before one. dangerous short circuit current can train over the brushes. The choke coils, which are very effective at the higher frequency prevent both m a currently commutating machine and the roughly parallel working similar machines that the current, instantaneously, the resistance decrease between follows the commutating lamellas and increases to dangerous levels.

Der von der Maschine gelieferte - Gleichstrom enthält bei deren einphasiger Ausführung zwar starke Oberwellen, doch ist die Kennlinie des abgegebenen Stromes, abgesehen von ihrer vorteilhaften Eignung für Schweißzwecke, nicht schlechter als die eines durch Einweggleichrichtung aus Wechselstrom gewonnenen Gleichstromes. Gegenüber jeder Anordnung mit einem besonderen Gleichrichten hat aber die Maschine nach der Erfindung grundsätzliche Vorteile. Diese bestehen nicht nur in, einer Vereinfachung und Verbilligung gegenüber Metalldampfgleichrichteranordnungen, deren Herstellungsaufwand und Kosten wesentlich höher sind als die eines Kommutators, sondern auch erhöhter Betriebsbrauchbarkeit gegenüber Anordnungen mit Trockengleichrichtern. Man kann diese wegen ihrer Temperaturabhängigkeit und der durch die eigene beträchtliche Wärmeentwicklung beschleunigten Alterung u. a. nicht auf Schiffen verwenden, weil sie dort bei Fahrten in wärmere Gegenden zu hoher Temperatur ausgesetzt würden. Solche Gleichrichter haben ferner bei niedrigen Spannungen einen schlechten Wirkungsgrad. Sie sind viel weniger überlastbar als ein Kommutator. Außerdem benötigen sie eine gewisse Zeit, bis sie nach dem ersten Anlegen der Spannung - stromdurchlässig werden, nämlich etwa o,5 Sekunden. Für Verwendungszwecke, in denen der Stromerzeuger Stromstöße (z. B. zu Steuerzwecken) in kurzer Zeit abgeben soll, wären also Trockengleichrichter gleichfalls ungeeignet. Alle diese Nachteile sind bei der Maschine nach der Erfindung nicht vorhanden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht.. Diese zeigt von einer Gleichpolmaschine einen Teil 1 des Ständers mit den Windungen 2 und einen Teil 3 des Läufers mit den Polen ¢. Die Maschine hat des weiteren einen Kommutator 5, der' .aus den einzelnen Lamellen 6 zusammengesetzt ist, wobei für jede Windung zwei Lamellen vorgesehen sind. Auf den Lamellen 6 schleifen die Bürsten 7, die mit den Windungen 2 durch vormagnetisierte Drosseln ä verbunden sind. In Fig. 1 ist für jede Windung je eine Drossel vorgesehen,. Es- können aber auch mehrere Windungen eine gemeinsame Drossel oder sogar alle Windungen eine solche erhalten, wodurch die Drossel allerdings wesentlich größer wird als die einzelnen Drosseln. Die Drosseln besitzen Anzapfungen zum Einstellen. Für die Vormagnetisierung der Drosseln sind Spulen g vorgesehen, die über einen gemeinsamen Regelwiderstand 1o aus einer nicht dargestellten Gleichstromquelle gespeist werden. Zum Einstellen der Spulen g dienen Widerstände 11. Der gleichgerichtete Strom wird über Bürsten r 2 und 13 aus den beiden Schleifringen der Maschine entnommen. Die vormagnetisierten Drosseln lassen sich leicht im Sockel der Maschine oder im Klemmenkasten anbringen. Die besondere innere Schaltung der Drosseln, die die Kommutierung sichert, ist in der Zeichnung nicht angegeben.The direct current supplied by the machine contains strong harmonics in its single-phase version, but the characteristic curve of the output current, apart from its advantageous suitability for welding purposes, is no worse than that of a direct current obtained from alternating current by half-wave rectification. Compared to any arrangement with a special straightening, the machine according to the invention has fundamental advantages. These consist not only of a simplification and a reduction in price compared to metal vapor rectifier arrangements, the production effort and costs of which are significantly higher than those of a commutator, but also increased operational usability compared to arrangements with dry-type rectifiers. Due to their temperature dependency and the accelerated aging caused by their own considerable heat development, they cannot be used on ships, among other things, because they would be exposed to excessively high temperatures there when traveling to warmer regions. Such rectifiers also have poor efficiency at low voltages. They are much less overloadable than a commutator. In addition, they need a certain amount of time before they become conductive after the voltage has been applied for the first time, namely about 0.5 seconds. Dry rectifiers would also be unsuitable for uses in which the power generator is supposed to deliver current surges (e.g. for control purposes) in a short time. None of these disadvantages are present in the machine according to the invention. An exemplary embodiment of the invention is illustrated in FIG. 1 of the drawing. This shows, of a homopolar machine, part 1 of the stator with the windings 2 and part 3 of the rotor with the poles [. The machine also has a commutator 5, which is composed of the individual lamellae 6, two lamellae being provided for each turn. The brushes 7, which are connected to the windings 2 by pre-magnetized chokes - slide on the lamellae 6. In Fig. 1 a respective throttle is provided for each turn ,. However, it is also possible for several windings to have a common throttle or even for all of the windings to have such a throttle, whereby the throttle is, however, much larger than the individual throttles. The chokes have taps for setting. For the premagnetization of the chokes, coils g are provided, which are fed via a common variable resistor 1o from a direct current source (not shown). Resistors 11 are used to set the coils g. The rectified current is taken from the two slip rings of the machine via brushes r 2 and 13. The pre-magnetized chokes can easily be installed in the base of the machine or in the terminal box. The special internal circuit of the chokes, which ensures commutation, is not shown in the drawing.

Die neue Einrichtung kann auch als Gleich- verwendet werden, bei denen es auf besonders geringes Gewicht oder direkten Antrieb mit besonders hohen Drehzahlen ankommt. Auch als Gleichstrommotor für schnellaufende Antriebe, z. B. Kreiselantriebe, ist die- Einrichtung brauchbar.The new facility can also be used as can be used where particularly low weight or direct drive with particularly high speeds is important. Also as a DC motor for high-speed drives, e.g. B. gyroscopic drives, the device is useful.

Für die Erzeugung eines reinen Gleichstromes kann die Maschine mehrphasig ausgeführt werden. Sie hat dann gegenüber Gleichstrommaschinen mit niederer Ankerfrequenz die Vorteile, daß ihr Läufer wicklungsfrei ist, daß das Kupfer wesentlich höher ausgenutzt wird und daß das Gesamtgewicht geringer ausfällt. Außerdem ist ihre Regelung praktisch verlustlos.The machine can be multi-phase to generate a pure direct current are executed. It then has a lower armature frequency than DC machines the advantages that your rotor is winding-free, that the copper is much higher is used and that the total weight is lower. Besides, their scheme is practically lossless.

Um die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Schleifringe zu vermeiden, können die aufeinanderfolgenden Lamellen abwechselnd für die Zuführung des von der Wicklung zum Kommutator fließenden Wechselstromes und zur Abführung des vom Kommutator .abfließenden Gleichstromes verwendet werden, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist. Es werden dann immer je zwei aufeinanderfolgende Lamellen leitend miteinander verbunden und statt zwei Schleifringe zwei Sammelleitungen vorgesehen. In diesem Falle werden die Bürsten jedoch gegenüber der ersten Anordnung mit doppeltem Strom belastet.To the slip rings used in the embodiment described To avoid this, the successive slats can alternate for the feed of the alternating current flowing from the winding to the commutator and to the dissipation of the direct current flowing away from the commutator, as shown in Fig. 2 is illustrated. There are then always two consecutive slats conductively connected to each other and provided two collecting lines instead of two slip rings. In this case, however, the brushes are compared to the first arrangement with double Electricity loaded.

Claims

CLAIMS: 1. homopolar for medium and high frequency, for example for the supply of welding arcs, characterized indicates overall that the induced winding is connected to a rotating commutator, each pair of poles is associated with only a single Kommutatorlamellenpaar and between the windings and the laminations a common or several individual pre-magnetized chokes are connected.

2. homopolar machine according to claim r, characterized in that that the rectified current is led out of the machine via two slip rings will.

3. homopolar machine according to claim 1, characterized in that the successive, taking place Alternating lamellae for alternating current supply from the winding to the commutator and serve to conduct direct current from the commutator.