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Einrichtung zum Erregen von Synchronmaschinen.
Synchronmaschinen mit umlaufendem Polrad müssen zur Zuführung des einer fremden Gleichstromquelle entnommenen Erregerstromes mit Schleifringen versehen sein, die jedoch in manchen Fällen unerwünscht sind, besonders dann, wenn die Synchronmaschinen in mit leicht entzündlichen Gasen gefüllten Räumen, z. B. in Schlagwettergruben, Gasanstalten usw. arbeiten. Ist die Erregermasehine in die Synchronmaschine eingebaut, so kommt ausser den Schleifringen noch ein Kollektor hinzu. durch die die von den Schleifringen verursachten Schwierigkeiten noch vergrössert werden.
Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung, durch die Synchronmaschinen ohne Verwendung von ! Sehleifringen erregt werden können. Wie das österreichische Patent Nr. 118952 zeigt, ist es bereits vorgeschlagen worden, zur Selbsterregung von Synchronmaschinen Gleichrichter zu verwenden, die aus Zellen zusammengesetzt sind, deren jede aus abwechselnden Schichten eines Metalles und einer Metallverbindung besteht. Gemäss der Erfindung wird zum Speisen der umlaufenden Wicklung der Synchronmaschine mit Gleichstrom auf dem Läufer ein derartiger Troekengleichrichter angeordnet, der unter Vermeidung von Schleifringen mit einer Wechselspannung gespeist wird, die in einer auf dem Polrad angeordneten Hilfswieklung induziert wird. Ein derartiger Gleichrichter bedarf keiner fremden Stromquelle ausser der speisenden Wechselstromquelle und hat keine in Betracht kommende Gegenspannung.
Er ist daher imstande, beim Betriebe der Synchronmaschine als Generator auch die verhältnismässig geringe Remanenzspannung gleichzuriehten. so dass hiedurch eine Selbsterregung der Synchronmaschine ermöglicht wird.
Damit in der auf dem Polrad angeordneten Hilfswieklung trotz des synchronen Laufes der Maschine überhaupt ein Strom erzeugt werden kann, muss die Umlaufgeschwindigkeit des Hilfsdrehfeldes, das die Hilfswicklung des Polrades induziert, von der des Ständerhauptfeldes abweichen. Dieses Hilfsdrehfeld der Maschine kann zweckmässig durch Ausnutzung der Oberschwingungen des am Netz liegenden Ständerhauptfeldes erzeugt werden, deren Schwingungszahl ein Vielfaches der Netzfrequenz beträgt. Insbesondere können hiezu die sogenannten harmonischen Oberschwingungen verwendet werden, deren Frequenz die drei-oder fünffache der Grundfrequenz beträgt. In vielen Fällen wird deren Grösse aber nicht ausreichen, um die Erzeugung des erforderlichen Erregerstromes sicherzustellen.
In diesem Falle können die Oberschwingungen durch eine weitere Hilfswicklung auf dem Ständer verstärkt werden, die an das Netz angeschlossen ist und eine hohe Eisensättigung hat, beispielsweise über 15000 Gauss, wobei der Gleichrichter an die Hilfswicklung auf dem Polrad angeschlossen ist, mit der die Ständerhilfswicklung induktiv verkettet ist. Die Oberschwingungen höherer Harmonischen können auch dadurch hervorgerufen werden. dass die Ständerhauptwicklung eine im Verhältnis zur Polteilung grössere Nutenzahl als üblich erhält.
Das die Polradhilfswicklung beeinflussende Drehfeld kann auch durch eine auf dem Ständer angeordnete Hilfswicklung erzeugt werden, deren Polzahl von der Ständerhauptwicklung verschieden ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung sehematisch dargestellt. a ist die Ständerwicklung einer Synchronmaschine, b die mit Gleichstrom erregte Feldwicklung. Die Feldwicklung b steht mit der Gleichstromseite von Gleichrichtern l'in Verbindung, die aus ruhenden, trockenen Metallgleichrichterzellen an sich bekannter Art, z. B. aus Kupfer oder Kupferoxydul zusammengesetzt sind und wechselstromseitig an Hilfswicklungen d angeschlossen sind. Die Hilfswieklungen stehen in induktiver
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Verkettung mit Wicklungen e, die zweckmässig aus einer auf dem Ständer der Synchronmaschine untergebrachten Drehstromwieklung von einer von der Hauptwieklung a abweichenden Polzahl besteht und ein die Hilfswicklung d induzierendes Drehfeld erzeugt, dessen Umlaufgeschwindigkeit von der des Ständerhauptfeldes verschieden ist.
Die Zellen des Gleichrichters c sind zwischen den freien Enden der Hilfswicklung d einerseits und ihrem Sternpunkt anderseits angeschlossen.
Sobald die Synchronmaschine im Synchronismus läuft, wird durch die Wicklung e ein Drehfeld erzeugt, dessen Umlaufgeschwindigkeit von der in der Hauptwieklung a abweicht ; dieses Drehfeld induziert in der Hilfswicklung d eine Wechselspannung, die in dem Gleichrichter c in Gleichspannung umgeformt wird. Durch die Gleichspannung wird im Stromkreis der Erregerwicklung b ein Gleichstrom erzeugt, der seinerseits das Magnetfeld der Synchronmaschine erregt.
Die mit dem Gleichrichter e verbundene Hi1fswicklung cl kann auch von einem von dem Drehstromnetz unabhängigen Netz mit Wechselstrom anderer Frequenz als der der Synchronmaschine gespeist werden, wobei die auf der Maschine angeordnete Wicklung e die Primärwicklung eines an dieses Netz angeschlossenen Transformators bildet, dessen umlaufende Sekundärwicklung die Hilfswicklung. ist.
Um eine Regelung der Synchronmaschine zu ermöglichen, können vor die Wicklungen a und e Regelwiderstände angeordnet werden.
Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, dass Schleifringe zur Erregung von Synchronmaschinen überflüssig werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin begründet, dass infolge der Abhängigkeit der Erregung vom Netz bei Netzkurzsehüssen die Erregerspannung sofort verschwindet, so dass der Kurzschlussstrom der Synchronmaschine gering ist. Die gemäss der Erfindung ausgebildete Synchronmaschine eignet sieh auch besonders vorteilhaft zur Kompoundierung.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zum Erregen von Synchronmaschinen, deren Weehselspannung in einem Gleichrichter in Gleichspannung umgewandelt und in dieser Form zur Speisung der Feldwicklung der Maschine benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (e) unter Vermeidung von Schleifringen mit einer Wechselspannung gespeist wird, die in einer auf dem Polrad angeordneten Hilfswieklung (d) induziert wird.