DE687352C - Gleichstromlichtbogenschweissgenerator - Google Patents

Description

Es sind gegenkompoundierte Gleichstromerzeuger bekanntgeworden, die, wie in Abb. 1 gezeigt, einen in zwei magnetisch getrennte Teile 1 und 2 aufgeteilten Anker haben, der eine gemeinsame Wicklung 3 trägt und mit zwei in der Achsrichtung nebeneinander angeordneten Feldsystemen 5 und 6 zusammenwirkt. Das eine Feld 5 bildet dabei das Grundfeld des Stromerzeugers, und das andere Feld 6, dessen Wirkung in bezug auf den Anker derjenigen des Grundfeldes entgegengesetzt ist, ist im wesentlichen dem Belastungsstrom des Generators proportional. Zweck dieser Aufteilung der magnetischen Kreise ist, die sogenannte dynamische Charakteristik der Maschine zu verbessern, und zwar dadurch, daß bei plötzlichen Stromänderungen die Gegenkompoundierung sofort zur Wirkung kommt, ohne von einer gegenseitigen Induktion zwischen den verschiedenen Erregerwicklungen gestört zu werden. 4 bezeichnet hier den Stromwender des Ankers und 7 das gemeinsame Joch der Felder.
Die bekannte Anordnung kann nach Abb. 2 auch in der Weise'abgeändert werden, daß die beiden Feldsysteme in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind und auf einen gemeinsamen Anker einwirken. Das eine Feldsystem umfaßt die Pole N₁ S₁ und die obere Hälfte des Ankers, das andere, von dem ersteren magnetisch getrennte Feldsystem die Pole N₂, S₂ und die untere Ankerhälfte.

Bei diesen Stromerzeugern mit getrenntem Grund- und Hilfsfeld wurde das Grundfeld durch eine unabhängige Stromquelle erregt. Regelt man hierbei in ebenfalls bekannter Weise die Schweißstromstärke in groben Stufen durch Umschaltung der entgegenwirkenden Erregerwicklung, so behält man dieselbe Leerlaufspannung. Abb. 3 zeigt ein Stromspannungsdiagramm, in dem die Abszissen den Strom / und die Ordinaten die Spannung £ bezeichnen. Die beiden Kennlinien K₁ und K₂ entsprechen zwei verschiedenen Einstellungen der Gegenerregung; sie weisen dieselbe Leerlaufspannung bei verschiedenen Kurzschlußströmen auf. Wollte man dagegen, z. B. bei der der Kennlinie K₁ entsprechenden Gegenerregung, eine Fein- 5<> regelung des Schweißstromes lediglich durch Änderung des Grundfeldes bewirken, so würde sich die Kennlinie in die Lage K₃ verschieben, d. h. die Leerlaufspannung würde sinken. Dies würde bedeuten, daß der absolute Unterschied zwischen Kurzschlußstrom und normalem Arbeitsstrom praktisch derselbe wird für starke wie für schwache Schweißströme. Es ist jedoch wünschenswert, daß statt dessen das relative Verhältnis zwischen

Kurzschlußstrom und Normalstrom auch bei Feinregelung der Arbeitsstromstärke das gleiche bleibt. Bei einer derartigen Regelung würde entsprechend der Kennlinie^ die Leerlauf spannung auch bei Änderung der Grunderregung konstant bleiben.

Eine solche Wirkung wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Erregerspannung für das Grundfeld in regelbarem ίο Verhältnis zum Teil von der Klemmenspannung des Schweißstrornerzeugers selbst und zum Teil von der Spannung einer unabhängigen Stromquelle mit praktisch konstant ter Spannung abhängt.

Es ist zwar an sich bekannt, bei Schweißstromerzeugern eine unabhängige Erregermaschine in Reihe mit der Erregerwicklung der Hauptmaschine an die Klemmen -der letzteren anzuschließen, um beim Eintreten eines Kurzschlusses ein schnelles Absinken der Arbeitsspannung zu ermöglichen und auf diese Weise das dynamische Verhalten zu verbessern. Die bei der bekannten Anordnung vorgesehene Regelvorrichtung läßt aber ledig-Hch eine einfache Regelung der Stromstärke in dem erwähnten Reihenstromkreis zu.

In der Zeichnung zeigt Abb. 4 das vollständige Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, während Abb. 5 ein vereinfachtes Schaltbild einer zweiten Ausführungsform zeigt. Die Trennung der Magnetkreise ist in diesen Schaltbildern dadurch zum Ausdruck gebracht, daß die Wicklungen des einen Feldkreises im oberen, die des anderen FeIdkreises im unteren Teil der genannten Abbildungen gezeichnet sind.

In Abb. 4 ist A₁ der Anker des Hauptgenerators und A₂ der· Anker eines unabhängigen Stromerzeugers. Die Haupterregerwicklung ist in zwei Teile HM₁ und HM₂ geteilt, von denen der erstere auf dem Hauptfeldkern und der andere auf dem Eisenkern oder Feldsystem mit vorwiegender Reihenschlußerregung angebracht ist. Diese Wicklungen HAf₁ und HM₂ sind miteinander in Reihe an zwei verstellbare Klemmen zweier in Reihenschluß verbundener Potentiometerwiderstände P₁ und P₂ angeschlossen, welch letztere auch zu einem einzigen vereinigt werden können und deren Endklemmen je an die Hauptmaschine und an die Erregermaschine angeschlossen sind.

Die Feinregelung des Stromes erfolgt durch gegeignete Einstellung der Anzapfungen der Widerstände P₁ und P₂- Nimmt man z. B. an, daß die Anzapfungen oder Schieber dieser beiden Widerstände an den links befindlichen Enden der Widerstände liegen, so bestimmt die Maschine A₂ die ganze Hauptfelderregung. Dies bedeutet die höchste Stufe der Feinregelung, entsprechend der Kennlinie K.\ in Abb. 3. Verschiebt man dann die Anzapfung des Potentiometerwiderstandes P₂ nach rechts und erniedrigt dadurch den von der Maschine A₂ herrührenden Teil der Erregung, so kann man immer die Anzapfung des Potentiometerwiderstandes P₁ so einstellen, daß im Leerlauf ein entsprechend größerer Teil der Erregung von der Hauptmaschine A₁ kommt und die Leerlaufspannung die gleiche bleibt. Beim Kurzschluß der Hauptmaschine fällt dieser letztere Teil der Erregung weg, und der Strom wird kleiner, entsprechend z. B. der Kennlinie JC₄ der Abb. 3.

Die Reihenschlußwicklung ist wie die Nebenschlußwicklung im dargestellten Beispiel auch auf die beiden Feldsysteme aufgeteilt, obwohl natürlich nur kleinere Teile der Reihenschlußwicklung auf dem Hauptfeldkern liegen. Eine gewisse gegenseitige Einwirkung kann dann selbstverständlich nicht vermieden werden. Die auf dem Eisenkern mit vorwiegender Reihenschlußerregung liegende Wicklung ist in drei Teile SM₁, SM₂, SM₃ unterteilt; durch diese Unterteilung soll eine Grobregelung des Schweißstromes ermöglicht werden. Für den höchsten Wert dieses Stromes wird nur der mittlere Wicklungsteil 6"M₁ nebst . einer miterregenden Wicklung SMi auf dem Hauptfeldeisen eingeschaltet. Die Umschalter O₁ und O₂ Hegen dann beide in den gestrichelten Lagen. Die miterregende Wicklung SM₁, welche auf demselben Feldsystem wie die WicklungJiM₁ liegt, dient im wesentlichen zur Aufhebung der Wirkung der gegenseitigen Induktanz zwischen den Wicklungen SM₁ und HM₂. Für einen Zwischenwert des Schweißstromes wird der Umschalter O₁ in die ausgezogene Lage umgelegt, wodurch die beiden Wicklungsteile 5"M₁ und SM₂ der gegenkompoundierenden Reihenschlußwicklung eingeschaltet werden. Gleichzeitig wird die Wicklung SM₄, ausgeschaltet, weil bei niedrigeren Werten des Schweißstromes die Empfindlichkeit der magnetischen Kreise bei plötzlichen Änderungen des Ankerstromes kleiner wird. Für den kleinsten Wert des Schweißstromes wird endlich auch die Wicklung 5M₃ durch Umlegen des Umschalters O₂ in die ausgezogene Lage eingeschaltet. Hierbei wird auch eine gegenerregende Wicklung SM₅ auf dem Hauptfeldkreis eingeschaltet, welche die infolge des niedrigeren Schweißstromes eintretende Verminderung der Ankerrückwirkung ausgleicht.

Da das gewünschte Verhältnis zwischen normalem Belastungsstrom und stetigem Kurzschlußstrom einer Leerlauf spannung entspricht, die für die Zündung unnötig hoch ist und für den Arbeiter gefährlich sein kann, ist der Stromerzeuger vorzugsweise mit einem Relais V versehen, welches seine Haupt-

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erregung bei Leerlauf herabsetzt, beispielsweise durch Einschaltung eines Widerstandes Z in den Stromkreis der Hauptfeldwicklung HM₁, so daß der Unterschied zwischen Leerlauf- und Arbeitsspannung vermindert wird. Das Relais kann entweder von der Klemmenspannung des Hauptgenerators oder vom Belastungsstrom beeinflußt werden.
Abb. 5 zeigt eine andere Schaltung nach

ίο der Erfindung zur Regelung des Verhältnisses zwischen der Selbsterregung und der Fremderregung des Hauptgenerators. Die Pluspole der beiden Maschinenanker A₁ und A₂ sind hier durch einen Widerstand R verbunden; die Erregerwicklung des Hauptgenerators wird an eine regelbare Anzapfung des Widerstandes R und an die unmittelbar miteinander verbundenen Minuspole der beiden Stromerzeuger gelegt. Bei dieser Anordnung · erfolgt die Feinregelung des Schweißstromes durch Verschiebung der Anzapfung des Widerstandes R. Liegt die Anzapfung am linken Ende des Widerstandes, so bestimmt die Maschine A₂ die ganze Erregung, entsprechend der Kennlinie K₁ in Abb. 3. Bei der Verschiebung nach rechts erhält die Erregerspannung einen mittleren Wert zwischen den Spannungen der beiden Maschinen, die im Leerlauf etwa auf den gleichen Wert eingestellt werden; man erhält also z. B. die Kennlinie /C₄ der Abb. 3. Diese Anordnung gibt kleinere Verluste als die Potentiometerschaltung nach Abb. 4 und praktisch eine ebensogut abgepaßte Regelung. Die Erregerwicklungen HM und SM für die Hauptmaschine sind in Abb. 5 je als eine einzige Wicklung gezeichnet; sie können aber auch wie bei der Schaltung nach Abb. 4 unterteilt sein. Die Erregung der Erregermaschine ist nicht dargestellt, da sie allgemein gebräuchlicher Art ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Mit Grob- und Feinregelung der Ankerstromstärke arbeitender gegenkompoundierter Gleichstromlichtbogenschweißgenerator mit zwei in Achsrichtung nebeneinander angeordneten und auf einen gemeinsamen Anker einwirkenden Feldsystemen, von denen das eine das Grundfeld der Maschine und das andere ein dem Grundfeld entgegenwirkendes, vorwiegend dem Belastungsstrom proportionales Feld erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feinregelung die Erregerspannung für das Grundfeld in regelbarem Verhältnis zum Teil von der Klemmenspannung des Generators (A₁) selbst und zum Teil von einer unabhängigen Spannungsquelle (A₂) mit praktisch konstanter Spannung abhängt.
2. 2.Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Reihe geschaltete Potentiometerwiderstände vorgesehen sind, von denen der eine (P₁) an den Klemmen des Schweißgenerators (A₁) und der andere (P₂) an den Klemmen einer unabhängigen Stromquelle (A₁) angeschlossen ist, und daß die Erregerwicklung des Schweißstromerzeugers mit den regelbaren Anzapfungen der Widerstände (P₁, P₂) verbunden ist (Abb. 4).
3. 3.Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Anker und die unabhängige Spahnungsquelle (A₂) über einen Widerstand (R) parallel geschaltet sind und daß die Haupterregerwicklung (HM) des Stromerzeugers (A₁) an eine verstellbare Anzapfung dieses Widerstandes und an einen Verbindungspunkt der Klemmen gleicher Polarität des Generators (A₁) und der unabhängigen Stromquelle (A₂) (Abb. 5) angeschlossen ist. 8_S
4. 4. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1 mit in mehrere Teile unterteilter gegenerregender Reihenschlußwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten nur eines geringen Teiles (SM₁) dieser Reihenschlußwicklung eine noch kleinere miterregende Reihenschlußwicklung (SM₄) auf dem Hauptfeldsystem eingeschaltet wird.
5. 5. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1 mit in mehrere Teile unterteilter gegenerregender Reihenschlußwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten der ganzen Reihenschlußwicklung (SM₁, SM₂, SM_S) ein geringer Teil derselben (6"M₅) auf dem Hauptfeldkreis liegt.

   Ö.Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfeldwicklung (HM) mit einem Relais (V) verbunden ist, welches bei Leerlauf die Haupterregung beispielsweise durch Einschalten eines Widerstandes (Z) auf einen niedrigeren Wert umstellt.

   'Hierzu 1 Blatt Zeichnungen