CH140180A - Welding dynamo with switchable windings. - Google Patents

Welding dynamo with switchable windings.

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CH140180A
CH140180A CH140180DA CH140180A CH 140180 A CH140180 A CH 140180A CH 140180D A CH140180D A CH 140180DA CH 140180 A CH140180 A CH 140180A
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CH
Switzerland
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weak
strong
conductors
resistance
current
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German (de)
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Industrie Elin Akt Elektrische
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Elin Ag
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  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

  

  Schweissdynamo mit umschaltbaren     Wichlnugen.       In Stromkreisen, in denen elektromoto  rische     Kräfte    tätig sind, ist ein gewisses  Mass von Widerstand zur Dämpfung von  Schwingungen nützlich oder sogar nötig.  Dies ist zum Beispiel .der Fall     hei    Speisung  eines Lichtbogens durch eine Dynamoma  schine, die eine dem Lichtbogen angepasste       Spannungscharakteristik,    das heisst, fallende       Spannung    bei steigender Stromstärke, hat.

    Bei einer Änderung der     gegenelektromoto-          rischen    Kraft des     Lichtbogens    wird sieh der  Strom ändern und     da=durch    die Spannung der  Dynamomaschine auf den nötigen grösseren  oder kleineren Wert bringen, aber nicht mo  mentan,     sondern    mit einer gewissen Verzö  gerung, die durch Selbstinduktion     und-    Re  manenz verursacht wird, während dieser Ver  zögerung treten Stromwellen -auf, die nur       durch        .den    Widerstand des greises gedämpft       werden.    Bei zu geringem Widerstand ent  stehen in gewissen Fällen nachteilige Wir  kungen, besonders bei dünnen Elektroden,

      bei denen ein zu viel, an Strom eine momen  tane übermässige Erwärmung der Elektroden  kuppe und     damit    ein Verspritzen der Metall  teilchen     hervorrufen    kann, während ein zu  wenig an Strom eine zu grosse Abkühlung  der     Elektrodenkuppe    und unter ungünstigen  Umständen ein Auslöschen des Lichtbogens  hervorruft.  



  Es hat sich gezeigt, dass eine Maschine,  die bei Stromstärken vom normalen     bis    hal  ben normalen Strom     zufriedenstellend    arbei  tet,     ;Schwierigkeiten    bei dünnen Elektroden  gibt, die einen bedeutend kleineren .Strom  erfordern und dass diese Schwierigkeiten be  seitigt werden können, -wenn man in den  Schweissstromkreis einen Widerstand ein  schaltet, der zusammen mit dem innern Wi  derstand der Maschine und dem übrigen Wi  derstand des     Sehweissstromkreises    einen       Spannungsabfall    von einigen Volt ergibt.,  zum Beispiel bei einer bestimmten Elektrode  3 bis 4 Volt.

        Die     Zufügung    eines äussern     Widerstandes     ist     unbequem    und bietet keine Gewähr, dass  der     :Schweisser    ihn nur bei kleiner Strom  stärke verwendet. Man kann wohl einen  Selbstschalter vorsehen, der bei Überschrei  tung eines     :gewissen        Stromes    den Zusatzwi  derstand     kurzschliesst,    doch können solche  Apparate versagen und bedeuten     jedenfalls     zusätzliche     Kosten    in Anschaffung und     Er-          b        altung.     



  Gemäss der vorliegenden Erfindung be  sitzt die Schweissdynamo eine     felderze.iz-          gende        Reihenschlusswicklung,    die aus meh  reren Teilen besteht, die so geschaltet werden  können, dass sie für Betrieb mit starken  Elektroden grössere wirksame     Windungszahl     und     kleineren    Widerstand, für     Betrieb    mit  schwachen     Elektroden    kleinere     wirleame          Windungszahl    und grösseren Widerstand er  geben.  



  Als Ausführungsbeispiel sei eine     reihen-          schlusserregte        Querfeldmaschine        (R,osenberg-          dynamo)    genannt.     ,Solche    Maschinen sind  :sowohl ohne als mit Regulierpolen zur Spei  sung eines Lichtbogens geeignet.

   Das Pri  märfeld wird von einer mit den Nutzbürsten  des     Ankers    und dem äussern Stromkreis in  Reihe geschalteten     Feldwicklung    erzeugt;  die Nutzbürsten schleifen auf den     Kod;lektor-          lamellen,    die zu Ankerleitern in der Pol  schuhmitte gehören, während Hilfsbürsten,  die .sich in der normalen neutralen     Zone    be  finden, miteinander     kurzgeschlossen    sind und  die Möglichkeit bieten, dass beispielsweise  im zweipoligen Anker Strom aus einem An  kerviertel in .das     diametral,        gegenüberliegende     übertragen wird, so dass die Ankerrückwir  kung eine     Komponente    ergibt,

   die zum Pri  märfeld senkrecht steht., und. eine andere, die  ihm entgegengesetzt gerichtet ist. Ein Teil  .des Feldes ist mit geringem     Eisenqueischnitt     versehen, so dass sich dort starke     Sättig(ang     ergibt. Bei einer     Rosenbergdynamo    ohne  Regulierpole kann innerhalb gewisser Gren  zen eine Regulierung des Stromes durch     einen          Parallelwiderstand    zur     Reihenschlusswicklung     erfolgen.

   Bei der Maschine mit     Regulierpolen     lässt sich durch das Verschieben eines Eisen-    teils im     magnetischen    Kreis der stark gesät  tigte Querschnitt nach Belieben     verändern,     so     da.ss    die     Maschine    ohne     Anderun.g    in den  Wicklungen auf     verschiedene    Kurzschluss  ströme eingestellt werden kann.  



  Es möge     nun    eine für 400     Amp.    Ma  ximalstrom gebaute Maschine bei einem  Strom von 200     Amp.    gerade noch genügend       innern        Widerstand    aufweisen und es wird  gewünscht, sie auch bei einem Strom von  100     Ainp.    für     Drahtschweissung    zu verwen  den, wozu ein     Gesamtwiderstand    der Ma  schine     vom    Doppelten des früheren Wider  standes erforderlich wäre.  



  Bei einer Maschine mit nur einem Kol  lektor wird die Widerstandsänderung ledig  lich durch     Uranschaltung    der Magnetspulen  erreicht. Die     Reihenschlussmagnetspule    hat  in der Regel viel weniger Widerstand als  der Anker. Um daher den innern Widerstand  der Maschine bei gleichbleibendem Anker  widerstand zu verdoppeln, mag es     ndtig    sein,  den Widerstand ,der Magnetspulen auf  den vierfachen oder einen noch     Höheren          Wert    zu bringen. Dies kann auf     verschiedene     Arten geschehen.

   Bei einer     Ausführungsform     werden die Magnetspulen aus zwei Leitern  bewickelt, deren einer einen     weitaus    gerin  geren Querschnitt hat als der andere und für  den kleinen Strom bestimmt ist. Für den  geringen Strom kann man -den schwachen  Leiter allein verwenden, für den vollen Strom  entweder     den'@'t(a.rlien.    Leiter allein     odelr    in Pa  rallelschaltung mit dem schwachen Leiter.

   Es  ist     zweclzmässig        dieWicklung    so vorzunehmen,  dass die schwachen Leiter von starken Lei  tern umgeben sind, so     da.ss    sie die von     ihnen_          erzeugte    Wärme an die vom Strom nicht       durchflüssenen    starken Leiter abgeben kön  nen. Dies     -wird    am leichtesten bei     ba.n.dför-          migen    Leitern dadurch erzielt, dass man dicke  und dünne, gegeneinander isolierte Kupfer  bänder     .gleichzeitig    aufspult.

   Soll der dünne  Leiter die halbe Stromstärke wie der dicke  vertragen, so ist     e5    bei gleicher     Windungs-          zahl    und gleichem Leitermaterial zulässig,  seinen Querschnitt gleich     einem    Viertel des  jenigen des dicken Leiters zu machen, weil      dann in der ganzen Spule nur der gleiche       Wärmeverlust        stattfindet    als wenn der dicke  Leiter vom vollen Strom durchflossen wäre.       ,Uran    kann auch     Iden    schwachen Leiter an  Stellen der Spule bringen, die besonders gute       Wärmeableitung    geniessen und kann dadurch  die Beanspruchung unter Umständen noch  steigern.

   Würden die schwachen Leiter nach  aussen, die starken nach innen     gelegt,    so ist  die mittlere     Windungslänge    der schwachen  Leiter grösser als die der starken,     so,    dass auch  aus     diesem    Grunde eine     Widersta.nd;sveimelr-          rung    erfolgt.  



  Bei der beschriebenen Schweissdynamo  wäre noch keine Sicherheit     ,dagegen    gegeben,  dass oder Schweisser aus     Irrtum    beim Schwei  ssen starker Drähte die Wicklung benützt,  de nur für schwache Drähte dimensioniert  ist, so dass     eine    Überhitzung der :Spule ein  tritt.

   Um .dies zu verhindern, wird die       .Schwachdrahtspude    mit kleinerer wirksamer       Windungszahl    ausgeführt als die     Starkdraht-          spule.    In einem konkreten Fall wird     beispiels.     weise bei Verringerung der     Feldwindungen     auf<B>60%</B> der höchst erreichbare Ankerstrom  auf die Hälfte     vermindert.    Führt man daher  die     Schwachdrahtwicklung    mit weniger wirk  samen Windungen aus, so kann man eine  Überlastung hintanhalten.

   Die Ausführung  kann entweder in der Art geschehen, dass die       Schwa,chdrahtwicklung    effektiv weniger  Windungen erhält oder dass sie zwar ebenso  viele Windungen erhält wie die Starkdraht  wicklung,     :dass    aber ein Teil gegen den an  dern Teil der Windungen geschaltet wird,  beispielsweise 80% der Windungen in .der  selben Richtung     wie,die        Starkclralriwieklung     und 20%     entgegengeschaltet,    so dass zur       Magnetisierung    nur<B>80-20</B>=     60%    der  Windungen in der     Schwachdra.htwickiung     wirksam sind, gegenüber 100 in der Stark  drahtwicklung.  



  Bei einer andern Ausführungsform wird  eine     Schwa.chdrahtgegenwicklung    verwendet.  Die     Starkdrahtwicklung    bleibt :dauernd ein  geschaltet und wird zur Erzielung höheren       Widerstandes    und     geringeren    Stromes in  Reihe geschaltet mit     cler    in entgegen.gesetz-         tem    Sinne gewickelten     Schwachdra-htwick-          lung,    die beispielsweise 40% der Windungen  besitzt, so dass die wirksame     Windungszahl          100-40=60%    ist,

   während die     Ohm-          sehen    Widerstände der Stark- und     Schwach-          drahtwicklun.g    hintereinander geschaltet sind.  Zur Erreichung vollen Stromes und kleinen  inneren Widerstandes der Maschine kann  man die     Schwachdrahtwicklung        kUTZSChlie-          ssen    oder :den äussern Stromkreis an eine  Klemme anschliessen, die zwischen Stark  und     Schwachdrahtwicklung    liegt.  



  Eine weitere     Ausführungsform    der Erfin  dung besteht darin, zwei     Wicklungshälften     mit ungleicher     Windungszahl    für     Betrieb     mit     grossem    Strom parallel, für Betrieb mit  kleinem Strom gegeneinander zu schalten.  Man kann     beispielsweise    eine Wicklung mit  20, eine mit 10 Windungen versehen. Haben  sie beide etwa infolge verschiedener mitt  lerer     Windungslänge    gleichen Widerstand,  so wird bei Parallelschaltung jede den     ha#l-          ben    Strom führen und sie wirken so, wie eine  Spule von 15 Windungen, die den     vollen     Strom führt.

   Sind sie     gegeneinander    geschal  tet, so wirken sie wie eine     ,Spule    von  20 -10 =10 Windungen. Der Widerstand  in letzterem Fälle ist .der vierfache wie bei  Parallelschaltung.  



  Im vorhergehenden wurde der     Ausdruck          >,Schwach"-    und     "Stark"-Drahtwiclzlung    in  der Voraussetzung angewendet, dass beide  Wicklungen aus gleichem Material bestehen  und daher zur Erhöhung des Widerstandes  der Leiterquerschnitt verringert wird. Es  kann aber auch statt dessen ein Material mit  hohem spezifischen Widerstand und grösserem       (.Auerschnitt    angewendet werden.



  Welding dynamo with switchable key holes. In circuits in which electromotive forces are active, a certain amount of resistance to dampen vibrations is useful or even necessary. This is, for example, the case when an arc is fed by a dynamo machine, which has a voltage characteristic that is adapted to the arc, that is, the voltage falls as the current increases.

    If the counter-electric motor force of the arc changes, the current will change and thereby bring the voltage of the dynamo to the required higher or lower value, but not momentarily, but with a certain delay caused by self-induction and re manence is caused, during this delay, current waves occur that are only dampened by the resistance of the old man. If the resistance is too low, adverse effects arise in certain cases, especially with thin electrodes.

      where too much current can cause the electrode tip to heat up excessively and thus splash the metal particles, while too little current can cause the electrode tip to cool down too much and, under unfavorable circumstances, to extinguish the arc.



  It has been shown that a machine that works satisfactorily with currents ranging from normal to half normal current; there are difficulties with thin electrodes that require a significantly smaller current and that these difficulties can be eliminated if one is in the welding circuit turns on a resistor which, together with the internal resistance of the machine and the remaining resistance of the welding circuit, results in a voltage drop of a few volts, for example 3 to 4 volts for a certain electrode.

        The addition of an external resistance is inconvenient and does not guarantee that the welder will only use it with a low current. It is possible to provide an automatic switch which short-circuits the additional resistor when a certain current is exceeded, but such devices can fail and in any case mean additional costs in terms of acquisition and maintenance.



  According to the present invention, the welding dynamo has a field-generating series winding which consists of several parts that can be switched so that they have a larger effective number of turns and a lower resistance for operation with strong electrodes and smaller ones for operation with weak electrodes Give the number of turns and greater resistance.



  A cross-field machine (R, osenberg dynamo) excited in series may be mentioned as an exemplary embodiment. , Such machines are: suitable for feeding an electric arc with or without regulating poles.

   The primary field is generated by a field winding connected in series with the useful brushes of the armature and the external circuit; the utility brushes grind on the code; lector lamellae, which belong to the armature conductors in the center of the pole shoe, while auxiliary brushes, which are in the normal neutral zone, are short-circuited with one another and offer the possibility, for example, of generating electricity in the two-pole armature from one At kerviertel in .that is transferred diametrically opposite, so that the anchor feedback results in a component

   which is perpendicular to the primary field., and. another that is directed opposite to it. Part of the field is provided with a small iron cross section, so that there is strong saturation there. With a Rosenberg dynamo without regulating poles, the current can be regulated within certain limits by a parallel resistor to the series winding.

   In the machine with regulating poles, the highly saturated cross-section can be changed at will by moving an iron part in the magnetic circuit, so that the machine can be set to various short-circuit currents without changing the windings.



  A machine built for a maximum current of 400 amps should now have just enough internal resistance at a current of 200 amps, and it is desired that it also have a current of 100 amps. to be used for wire welding, for which a total resistance of the machine of twice the previous resistance would be required.



  In a machine with only one collector, the change in resistance is only achieved by connecting the magnet coils with uranium. The series wound solenoid typically has much less resistance than the armature. In order to double the internal resistance of the machine with the same armature resistance, it may be necessary to increase the resistance of the solenoid coils to four times or even higher. This can be done in a number of ways.

   In one embodiment, the magnet coils are wound from two conductors, one of which has a much smaller cross-section than the other and is intended for the small current. For the low current one can use the weak conductor alone, for the full current either the '@' t (a.rlien. Conductor alone or in parallel with the weak conductor.

   The winding must be carried out in such a way that the weak conductors are surrounded by strong conductors, so that they can transfer the heat generated by them to the strong conductors through which the current does not flow. The easiest way to achieve this with ba.n.dfshaped conductors is to wind up thick and thin, mutually insulated copper strips at the same time.

   If the thin conductor is to withstand half the current strength of the thick conductor, then with the same number of turns and the same conductor material, it is permissible to make its cross-section equal to a quarter of that of the thick conductor, because then only the same heat loss occurs in the entire coil as if the thick conductor had full current flowing through it. , Uranium can also bring weak conductors to points on the coil that enjoy particularly good heat dissipation and can therefore possibly increase the stress even further.

   If the weak conductors were to be placed on the outside and the strong conductors inwards, the mean length of the windings of the weak conductors would be greater than that of the strong ones, so that for this reason too there would be resistance.



  In the case of the welding dynamo described, there would be no certainty that a welder would mistakenly use the winding when welding strong wires, which is only dimensioned for weak wires, so that the coil will overheat.

   In order to prevent this, the .weak wire coil is designed with a smaller effective number of turns than the thick wire coil. In a specific case, for example. If the field turns are reduced to <B> 60% </B>, the maximum achievable armature current is reduced by half. Therefore, if you run the weak wire winding with less effective turns, you can prevent an overload.

   The execution can either be done in such a way that the weak wire winding effectively receives fewer turns or that it has as many turns as the thick wire winding, but that one part is switched against the other part of the turns, for example 80% of the Windings in the same direction as the strong wire winding and 20% switched in the opposite direction, so that only <B> 80-20 </B> = 60% of the windings in the weak wire winding are effective for magnetization, compared to 100 in the strong wire winding.



  In another embodiment, a black wire counter-winding is used. The thick wire winding remains: permanently switched on and is connected in series to achieve higher resistance and lower current with the weak wire winding wound in the opposite sense, which has 40% of the turns, for example, so that the effective number of turns is 100- 40 = 60%,

   while the ohmic resistances of the strong and weak wire windings are connected in series. To achieve full current and a low internal resistance of the machine, the weak-wire winding can be closed or: the external circuit can be connected to a terminal between the strong and weak-wire winding.



  Another embodiment of the inven tion consists in connecting two winding halves with an unequal number of turns for operation with a large current in parallel, for operation with a small current. For example, one winding can be provided with 20 turns and one with 10 turns. If they both have the same resistance due to different average winding lengths, each of them will carry the full current when connected in parallel and they act like a coil of 15 windings that carries the full current.

   If they are switched against each other, they act like a coil of 20 -10 = 10 turns. The resistance in the latter case is four times that of parallel connection.



  In the foregoing, the expression "weak" and "strong" wire winding was used on the assumption that both windings are made of the same material and therefore the conductor cross-section is reduced to increase the resistance Resistance and larger (.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Schweissdynamo mit umschaltbaren Wick lungen, gekennzeichnet durch eine felderzeu- bende Reihenschlusswicklung, die aus meh reren Teilen besteht, die so geschaltet wer den können, dass sie für Betrieb mit starken Elektroden grössere wirksame @Vindungszahl und kleineren Widerstand, für Betrieb mit schwachen Elektroden kleinere wirksame Windungszahl und grösseren Widerstand er geben. UNTERANSPRÜCHE: 1. PATENT CLAIM: Welding dynamo with switchable windings, characterized by a field-generating series winding, which consists of several parts that can be switched so that they have a higher effective number of connections and a lower resistance for operation with strong electrodes, and for operation with weak electrodes give a smaller effective number of turns and greater resistance. SUBCLAIMS: 1. Schweissdynamo nach dem Patentan spruch, die als reihenschlusserrebgte Q,uer- feldmaschine ausgebildet ist. 2. Schweissdynamo nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die aus schwachen und starken Leitern be stehenden Wicklungsteile -derart mitein- ander zu Spulen vereinigt sind, dass die minderbelasteten starken Leiter wärmeab leitend wirken und eine hohe spezifische Sl.rombelastung der schwachen Leiter er lauben. Welding dynamo according to the patent claim, which is designed as a Q field machine connected in series. 2. Welding dynamo according to the patent claim, characterized in that the winding parts consisting of weak and strong conductors are combined in such a way with one another to form coils that the less loaded strong conductors have a heat dissipating effect and a high specific load on the weak conductors arbor. 3.Sbhweissdynamo nach dem Patentan spruch, gekennzeichnet, durch Ineinander- schachtelung starker und schwacher band förmiger Leiter. 3.Sbhweissdynamo according to the patent claim, characterized by nesting strong and weak ribbon-shaped conductors.
CH140180D 1928-05-25 1929-04-22 Welding dynamo with switchable windings. CH140180A (en)

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