DE539724C - Maschine zur Umformung mehrphasiger Wechselstroeme in einphasige Wechselstroeme, die jeweils einzeln zur Speisung von Lichtboegen bestimmt sind - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Maschinen zur Umformung mehrphasiger Wechselströme in einphasige Wechselströme, die jeweils einzeln, z. B. zur Speisung von Lichtbögen, verwendbar sind. Es ist bereits bekannt, bei Umformern dieser Art zwei aus Primär- und Sekundärwicklung bestehende Wicklungssysteme sowie eine Dämpferwicklung zu verwenden, wobei die beiden Hauptwicklungen und die Dämpferwicklung auf zwei konzentrischen Gestellen aufgespult sein können, von denen das eine unter dem Einfluß des Primärdrehfeldes beweglich ist.

Um bei diesen Maschinen die in den Se-

»5 kundärwicklungen aufgezehrte Leistung konstant zu halten, sitzen die Sekundärwicklungen in geschlossenen Nuten, die unabhängig sind von den die Primärwicklungen enthaltenden offenen Nuten, so daß ein bedeutender Streufluß erzielt wird. Indessen erheischt diese Konstruktion die Benutzung ganz spezieller Formen für die Nuten, und die Herstellung solcher Maschinen ist sehr kostspielig. Ein weiterer Ubelstand ist der, daß es nach Fertigstellung der Maschine praktisch nicht möglich ist, das Verhältnis des Nutzflusses zum Streufluß zu regeln.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Maschine besitzt nur offene Nuten ganz üblicher Bauart, und das Verhältnis des Streuflusses zum Nutzfluß läßt sich jederzeit regeln. Zu diesem Zwecke sind die beiden Wicklungssysteme, nämlich die Primär- und die Sekundärwicklung in den gleichen Nuten des Stators untergebracht, jedoch sind die Wickelstablängen der Primär- und der Sekundärwicklung verschieden lang, dergestalt, daß die Stäbe der einen Wicklung seitlich weiter aus dem Stator herausragen als die Stäbe der anderen Wicklung, so daß von den beiden Wicklungen verschieden große Querschnitte für den Durchgang des Kraftflusses umfaßt werden. Bei dieser Anordnung ist es möglich, dem seitlich aus dem Stator herausragenden Wicklungsteil bewegliche Eisenteile *5 mehr oder weniger zu nähern und in dieser Weise den Streufluß zu regeln.

Die Einrichtung kann auch so getroffen sein, daß der aus dem Stator herausragende Wicklungsteil auf einem gesonderten Stator aufgespult ist, in welchem ein z. B. als Käfiganker ausgebildeter, axial verschiebbarer Rotor angeordnet ist.

Es ist einleuchtend, daß durch Verstellung dieses Rotors Streuflußänderungen in dem vorstehenden Wicklungsteil bewirkt werden.

An Hand der Zeichnungen ist im nachfolgenden die Erfindung näher erläutert.

Abb. r zeigt schematisch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Umformer für Lichtbogenschweißung.

Abb. 2 ist ein Schnitt durch einen zweipoligen Umformer.

Abb. 3 zeigt schematisch die .Anordnung der Wicklungselemente des Stators.

Abb. 4 ist ein Schnitt nach Linie IV-IV in Abb. 2.

ίο Abb. S zeigt schematisch eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Abb. 6 zeigt die Anordnung der Wicklungselemente.

Abb. 7 ist eine Kurve der EMK. Abb. 8, 9 und io stellen drei weitere Ausführungsformen des neuen Umformers dar. In Abb. ι ist ι der Lichtbogen, den der Umformer mit einphasigem Wechselstrom speist. Die Priniärdrehstromwicklungen des ao Umformers sind mit 2, die Einphasenwicklung mit 3 und der Läufer mit 4 bezeichnet. Außer einer Dämpferwicklung 50 trägt der Läufer 4 eine andere Wicklung 51, der über Schleifringe und Schleifbürsten S bzw. 6 ein von einer beliebigen Stromquelle 7 gelieferter Gleichstrom zugeführt wird.

Abb. 2 ist ein Schnitt durch den bewickelten, zweipoligen Umformer, dessen Ständer 8 mit Nuten 9 zur Aufnahme der beiden in Abb. ι angedeuteten Wicklungselemente 2 und 3 versehen ist. Der Läufer 4 hat ausgeprägte Pole, eine Dämpferwicklung 10 in Käfigform und eine Gleichstromerregerwicklung 11. Nur ein Teil der Nuteng ist in Abb. 2 dargestellt.

Die bei Belastung sich ergebende "Teilbenutzung des Primärflusses in der Sekundärwicklung beruht auf dem Unterschied in den Wickelstablängen der Primär- und der Sekundärwicklung. Der mit seinen Enden 14 zur Sekundärwicklung 3 (Abb. 2) gehörige Rahmen 12 umschließt nur den Eisenquerschnitt des Läufers 4, während der mit seinen Enden 15 zur Primärwicklung 2 gehörige ♦5 Rahmen 13 den Eisenquerschnitt des Läufers 4 und einen zusätzlichen Luftquerschnitt umgibt.

Aus Abb. 4, welche einen Schnitt nach Linie IV-IV der Abb. 2 darstellt, ist der Unterschied der Wickelstablängen und somit der von den Wicklungen 2 und 3 umfaßten Querschnitte erkennbar. Dieser Längenunterschied kann auch auf beide Seiten des Ständers 8 verteilt werden.

Die Reluktanz des magnetischen Kreises der Sekundärwicklung 3 rührt lediglich vom Eisen und vom Luftspalt des Umformers her, während die Reluktanz des Feldes der Primärwicklung 2 um die des zusätzlichen Luftquerschnittes größer ist. Bei Leerlauf wird durch die konstante Primärspannung ein konstantes Primärdrehfeld erzeugt, dessen Kraftlinien den Luftweg 17 und den Eisenweg 16 durchsetzen. Das Verhältnis zwischen den Reluktanzen dieser beiden Kraftlinienwege ist sehr groß, da das Eisen des Umformers nicht gesättigt ist. Der größte Teil des Primärflusses umfaßt so auch die Sekundärwicklung 3.

Wenn der Sekundärstromkreis 3 durch den Lichtbogen 1 (Abb. 1) geschlossen ist, hat der entstehende Sekundärstrom das Bestreben, dem Primärfeld auf dem Wege 16 entgegenzuwirken. Physikalisch kommt dies einer Erhöhung der Reluktanz des Weges 16 gleich, d. h. einer Verminderung des Verhältnisses zwischen den Reluktanzen der Wege 17 und 16 und einer Verminderung des primären, die Sekundärwicklung des Umformers durchlaufenden Nutzflusses.

Bei der Anordnung nach Abb. 5 findet das Prinzip der Autotransformatoren Verwendung. Die Drehstromprimärwicklungen sind mit 26 bezeichnet, und zur Speisung des Lichtbogens 1 dient eine Anzapfung 27 von einer Phase 28 der drei Hauptleitungen 26. Der Läufer 4 gehört dem gleichen Typ an wie der Läufer nach Abb. 1.

Es können auch mehrere Anzapfungen an den einzelnen Phasen vorgesehen werden, 9» wenn mehrere Lichtbogen gespeist werden sollen.

Abb. 6 zeigt die Anordnung der Windungen der Wicklung der Phase 28 (Abb. 5), wobei der Rahmen 30 den Windungen 27 und der Rahmen 29 den anderen Windungen der Phase 28 entspricht.

Es versteht sich von selbst, daß die Rahmen 29 und 30 (Abb. 6) sowie die Rahmen 12 und 13 (Abb. 3) eine beliebige Windungszahl zur Erzeugung jeder gewünschten Sekundärspannung erhalten können und daß der in die Luft hineinreichende Teil dieser Rahmen auch anders als rechteckig ausgestaltet sein kann.

Die beiden anderen Phasen der Dreiphasenwicklung 26 können entweder lange Windungen ähnlich den mit 29 oder kurze Windungen ähnlich den mit 30 bezeichneten erhalten.

Um die Arbeit des Schweißers zu erleich- no tern, ist bei der Lichtbogenschweißung ein leichtes Zünden des Lichtbogens nötig, und dieses kann bei Wechselstrom durch eine EMK-Kurve, ähnlich der durch Abb. 7 dargestellten, erreicht werden, gemäß welcher die Polaritätswechsel sehr plötzlich vor sich gehen.

Die Teilausnutzung des Primärfiusses ist der Erzielung dieser EMK-Kurve förderlich. Letzteres kann auch noch dadurch unterstützt werden, daß man für die Wicklungen eine Sfut je Pol und Phase verwendet.

53»

Der Läufer 4 des Umformers nach Abb. 1 und 5 kann mit ausgeprägten Polen (Abb. 2) oder in ähnlicher Weise wie der Läufer der gewöhnlichen Asynchronmotoren zylindrisch ausgeführt werden. An seinem Umfang trägt er ein Leitersystem 50 von großer Leitfähigkeit, das entweder aus einer Kurzschlußwicklung oder einem Kupferzylinder besteht. Die Länge des Läufers kann entweder der Länge der Sekundärwindungen 3 oder der Länge der Primärwindungen 2 gleich sein. In Abb. 4 ist die Länge des Läufers 4 gleich der des Ständers 8.

Für verschiedene Elektrodendurchmesser sind bei der Lichtbogenschweißung verschiedene Sekundärströme und somit verschiedene Sekundärleistungen erforderlich. Einige diesem Zwecke dienende Anordnungen, die alle auf Vornahme von Änderungen in der Teil-

ao ausnutzung des Primärflusses bei Belastung beruhen, sind nachfolgend beschrieben.

Eine erste Anordnung erhält man z. B. mit dem Umformer nach Abb. 4 dadurch, daß man die Primärinduktion durch Änderung der Primärwindungszahl ändert. Die Sekundärwindungszahl kann ebenfalls veränderlich eingerichtet sein, damit das Übersetzungsverhältnis gleichbleibt.

Abb. 8 zeigt schematisch einen Umformer, bei dem die Drehstromwicklungen 2 beiderseits des Ständers 8 gleichmäßig vorstehen. Die Einphasenwicklung ist mit 3, der Läufer mit 4 bezeichnet. Die Einstellung des Wertes der verfügbaren Sekundärleistung erfolgt dadurch, daß man zwei Gruppen von konzentrischen Kränzen lameliierter Bleche 34 und 35 sowie 36 und 37 axial verstellt. Hat der Läufer die gleiche Länge wie die Primärwindungen, so werden nur die Kränze 35 und 37 für die Einstellung benutzt.

Abb. 9 zeigt einen Umformer, bei dem die Regelung oder Einstellung durch einen Kranz 38 aus lameliierten Blechen erfolgt, der über den Außenteil des Ständers 8 geschoben wird, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Ständers 38 ist.

Der Läufer des Umformers nach vorliegender Erfindung kann direkt angelassen werden. Betrachtet man die Abb. 4, so erkennt man, daß der magnetische Streufluß 17 die Selbstinduktion des Primärstromkreises steigert, so daß der Läufer wie ein gewöhnlicher, an einen Autotransformator angeschlossener Motor mit Käfiganker anläuft.

Um das Drehmoment beim Anlassen zu erhöhen, kann man die Rotorteile 34 und 36 in Abb. 8 mit einem widerstandsfähigen Käfig versehen; zum Anlassen genügt es dann, daß die Rotorteiie 34 und 36 den Ständern 35 bzw. 37 gegenüberstehen.

Besonders wertvoll ist die Anordnung nach Abb. 10, bei welcher die Primärwicklung 3 auf zwei Ständern 8 und 40, die Sekundärwicklung 2 dagegen nur auf dem Ständer 8 untergebracht ist.

Die Maschine besitzt zwei Läufer, von denen der eine, 4, mit einem Käfig von geringem Widerstand auf der Welle festsitzt, während der andere, 42, mit einem Käfig von größerem Widerstand, der auch weggelassen werden kann, längs der Maschinenachse verschiebbar ist.

Die vorerwähnten Vorrichtungen können auch bei Mehrphasenumformern mit beliebiger Polzahl verwendet werden, die dann mehrere zur Speisung mehrerer Lichtbogen verwendbare Sekundärströme liefern.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maschine zur Umformung mehrphasiger Wechselströme in einphasige Wechselströme, die jeweils einzeln zur Speisung von Lichtbogen bestimmt sind, bei der die Belastung durch einen mit Dämpferwicklung versehenen Läufer auf die Primärphasen gleichmäßig verteilt wird und bei der die Primär- und Sekundärwicklung in ein und demselben Nutensystem des Stators untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die 9» Wickelstablängen der Primär- und der Sekundärwicklung (2 und 3) verschieden lang sind, dergestalt, daß die Stäbe der einen Wicklung seitlich weiter aus dem Stator herausragen als die Stäbe der an- ^Q5 deren Wicklung, so daß von beiden Wicklungen verschieden große Querschnitte für den Durchgang des Kraftflusses umfaßt werden.

2. Umformer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch axial bewegliche Eisenteile, die der seitlich vorstehenden Wicklung zwecks Veränderung des Verhältnisses von Nutzkraftfluß zu Streufluß mehr oder weniger genähert werden können.

3. Umformer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorstehende Teil der Wicklung (3) auf einem gesonderten Stator (40) aufgespult ist, und daß konzentrisch zu diesem Stator (40) ein weiterer gegebenenfalls als Käfiganker ausgebildeter, axial verschiebbarer Rotor (42) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen