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Gleichstrom-Schweißgenerator Bei Gleiclistrotn-Schweiß,generatoren
kommt es darauf an, daß sie nicht nur im statischen Betrieb mit günstigen abfallenden
Stromspannungskennlinien arbeiten, sondern es werden auch gute dynamische Eigenschaften
verlangt, damit ein Abreißen des Lichtbogens mit Sicherheit vermieden wird bzw.
ein Neuzünden ohne Schwierigkeiten stattfindet. Man hat gerade mit Rücksicht auf
das dynamische `'erhalten Sonderbauarten von Schweißmaschinen entwickelt, die im
Aufbau im wesentlichen einer Querfeldmaschine ähnlich sind oder eine dieser Maschine
ähnliche Wirkungsweise aufweisen. Doch bedeutet die Verwendung solcher Maschinen
wegen ihrer wesentlich schlechteren Ausnutzung einen gewissen Nachteil. Man hat
auch versucht, mit normalen Gleichstrommaschinen, die etwa noch mit Gegenreihenschlußwicklung
versehen sind, auszukommen und ihre schlechten dynamischen Eigenschaften durch einen
zusätzlichen Stoßumspanner außerhalb der Maschine zu verbessern. Doch verursacht
dies einen zusätzlichen Aufwand, der sich gewichts- und preismäßig ungünstig auswirkt.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, günstige statische und dynamische
Eigenschaften unter Verwendung normaler Maschinen zu erreichen, denen die gewünschten
-Eigenschaften durch besondere Bemessung und geeignete Wahl ihrer Erregung gegeben
werden.
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Erfindungsgemäß wird dies durch Verwendung einer Gleichstrommaschine
normaler Bauart, jedoch hoher Induktivität im Hauptstromkreis, mit Fremd-und Gegenreihenschlußerregung
erreicht, wobei die Gegenreihenschlußerregung so bemessen wird, daß
sich
bei Leerlauf nur ein sehr kleiner Dauerkurzschlußstrom einstellt. Die für ein günstiges
dynamisches ``erhalten der Maschine notwendige hohe Induktivität kann z. B. durch
Wahl eines großen Strombelages im Anker, eines kleinen Luftspaltes, durch Anordnung
der Fremd- und der GegenreihenscHußwicklungen auf getrennten Polen bzw. durch Wahl
hoher Wendungszahlen für diese Wicklungen wie auch durch Vereinigung einer mehr
oder weniger großen Anzahl dieser Maßnahmen erreicht werden. Um nun auf Kennlinien
mit großer Stromstärke zu kommen, muß hierbei die Fremderregerwicklung stärker erregt
werden. Dies geschieht in der Weise, claß sie von einer Hilfserregermaschine gespeist
wird, die als Spaltmaschine ausgeführt ist. \-on den beiden Erregerwicklungen dieser
Maschine ist die eine zwischen Hilfsbürste und einer Hauptbürste angeschlossen und
liefert einen konstanten oder lastunabhängigen Anteil für die Fremderregung der
Hauptmaschine, die andere wird mit einem dem :\nkerstroni der Hauptmaschine verhältnisgleichen
Strom gespeist, der einen entsprechenden lastabhängigen Anteil in der Fremderregung
der Hauptmascliitie zur Folge hat. Diesen lastabhängigen Anteil kann man nun im
gleichen oder im entgegengCsetzten Sinne mit dem Grundanteil in der Erregung \wirken
lassen und erreicht dadurch eine beliebige Anzahl von Stromspannungs'kennlinien
der Hauptmaschine.
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in Schaltschema für ein Ausführungsbeispiel des' Erfindungsgedankens
ist in der Fig. i der Zeichnung dargestellt. Hierin bezeichnet i den Gleichstrom-Schweißgenerator
mit der Fremderregerwicklung2,derGegen reihenschlußwicklung3 und der Wendepolwicklung
.4. Der Generator stellt demnach eine durchaus normale Maschine mit einfacher Gegenreiliensclilußwicklung
dar. Um eine möglichst gute Entkupplung zwischen Fremderreger- und Gegenreihenschlußwicklung
zu erzielen, werden beide Wicklungen zweckmäßig auf getrennten Polen angeordnet.
Ferner wird man bestrebt sein, den Strombelag im Anker möglichst groß und den Luftspalt
möglichst klein zu wählen, um eine große lii< tiktivität für den Ankerstromkreis
zu erhalten. Dadurch werden ohne äußere zusätzliche Mittel gute dynamische Eigenschaften
erzielt. Die FremderregerwicklUng 2 wird von der Hilfserregermaschine 5 gespeist,
die als Spaltpolmaschine mit den beiden Hauptbürsten 6 und 7 und der Hilfsbürste
8 ausgeführt ist. Zwischen der Hauptbürste 6 und der Hilfsbürste 8 liegt die Erregerwicklung
9 für Selbsterregung. Unter ihrem Einfl!iG erhält die Erregerwicklung 2 eine gewisse
Grunderregung, so daß der Schweißgenerator stets eine vorgeschriebene Leerlaufspannung
aufweist. Durch einen Regler io kann dieser Wert in gewissen Grenzen geregelt werden.
Die Erregerwicklung i t liegt parallel zu der Gegenreihenschlußwicklung 3 und der
Wendepolwicklung 4. und führt daher einen (lein Ankerstrom der Hauptmaschine %erh,-iltnisgleichen
Strom, der durch den Regler 12 ebenfalls geregelt werden kann. 13 bedeutet einen
gemeinsamen Antriebsmotor. Die Wicklung i i ist so geschaltet, daß sie das von der
Wicklung 9 ausgehende Feld in der Hilfserregermaschine verstärkt. Dies wirkt sich
in der Weise aus, daß sich bei Belastung die Erregung in der Erregerwicklung 2 verstärkt,
so daß ein größerer Kurzschlußstrom der Hauptmaschine zustande kommt. In der Kenn-Linienschar
der Fig. 2 macht sich dies in der Weise bemerkbar, daß die Maschine z. B. von der
Kennlinie 14, bei der die Wicklung i i stromlos sei, auf die Kennlinie 15 bzw. 16
übergeht. .
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Günstig wirkt bei dieser Anordnung der Umstand, daß bei Leerlauf die
Erregung der Fremderregerwicklung 2 stets klein ist, so daß sich infolge der starken
Gegenreilienschlußwicklung auch nur ein kleiner Kurzschlußstrorn einstellen kann.
Infolge der Wahl eines kleinen Luftspaltes -und eines großen Ankerstrombelages ist
die Hauptfeldenergie klein, die des Ankerstreufeldes dagegen groß, so daß der Kurzschlußstrom
nicht aus einer großen zusammenbrechenden Hauptfeldenergie in unerwünschter Weise
gespeist wird, während er andererseits durch das verhältnismäßig große neu aufzubauende
Ankerstreufeld in günstiger Weise kleingehalten wird. Der Strom in der Fremderregerwicklung
2 erfährt beine Auftreten des Kurzschlußstromes durch die nicht ganz zu verineidende
Kopplung zwischen den Wicklungen ebenfalls eine Zunahme, doch ist dies nur von Vorteil,
weil er ja ohnehin durch die Wirkung der Wicklung i i zunehmen soll. Es findet also
eine durchaus erwünschte Schnellerregung statt. Ebenso wird beim Verschwinden des
Schweißstromes der Strom in der Fremderregerwicklung ebenfalls verkleinert und damit
dem Wirksamwerden der Wicklung i i vorgearbeitet. Man kann selbstverständlich auch
die natürliche Kennlinie des Schweißgenerators auf einen mittleren Wert, z. B. auf
die Kennlinie 15 in Fig. 2, legen und mit Hilfe der Wicklung i i eine ± -Regelung
vornehmen. Man kann sich damit den gewünschten Werten von Kurzschlußstrom und wiederkehrender
Spannung, d. h. den gewünschten dynamischen Eigenschaften der Maschine weitgehend
anpassen. Um den Aufwand für die Erregerwicklungen des Schweißgenerators und damit
auch für die Hilfserregerinaschine zu verkleinern. kann man auch die Gegenreihenschlußwicklung
in mehrere Gruppen unterteilen, die für große Schweißströme parallel und für kleine
in Reihe geschaltet werden.