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 (.