DE687793C

DE687793C - Gleichstromgenerator, insbesondere Schweissgenerator

Info

Publication number: DE687793C
Application number: DE1935S0117361
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Hagedorn; Josef Tittel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
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.

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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 veranschaulicht. Hier wird die gewünschte Senkung der Charakteristik durch

") Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Josef Tittel in Berlin-Lübars und 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.

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.

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.

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 durch

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.

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.

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.

Claims

Patentansprüche:

i. Gleichstromgenerator, insbesondere Schweißgenerator, mit einer nach Leerlauf und Kurzschluß hin abfallenden Belastungscharakteristik, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungscharakteristik des Gleichstromgenerators nach dem Leerlauf zu 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.
2. Gleichstromgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächung der die Absenkung der Leerlaufspannung bewirkenden Erregung durch ein Dämpfungsmittel, z. B. eine Drossel (9) im zusätzlichen Erregerstromkreis, verzögert wird (Fig. 2 und 3).
3. Gleichstromgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Erregerkreis der Gegenerregung (7) eine Hilfsspannung (12) eingeführt ist, die die Gegenerregerspannung bis zu einem bestimmten Wert, beim Schweißen zweckmäßig vollständig, aufhebt (Fig. 2 und 3).
4. Gleichstromgenerator nach Anspruch ι mit Antrieb durch einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzerregung für den Generator (1) von dem dem Antriebsmotor (19) zugeführten Strom abhängig gemacht ist.
5. Gleichstromgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung der für die Herabsetzung der Belastungscharakteristik verwendeten Mittel auf das Ende der Belastungscharakteristik aufgehoben wird.
6. Gleichstromgenerator nach An-Spruch 5) gekennzeichnet durch einen Eisenwiderstand (18) in dem vom Belastungsstrom unmittelbar beeinflußten Erregerkreis.
7. Gleichstromgenerator nach An- 9" Spruch 5 mit Antrieb durch einen Wechselstrommotor, gekennzeichnet durch starke magnetische Sättigung des Transformators (20) für den zusätzlichen Erregerstrom.
8. Gleichstromgenerator nach Anspruch 5 mit Ableitung des Erregerstroms vom Motorstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator oder seine Erregermaschine (24) noch eine zusätzliche, von dem Belastungsstrom des Generators (1) abhängige Gegenerregung (26) erhält (Fig. 7).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen