Anordnung mit rotierenden Gleichrichtern, insbesondere zur Erregung elektrischer Maschinen Im Patentanspruch des Hauptpatentes ist eine An ordnung mit rotierenden Gleichrichtern, insbesondere zur Erregung von elektrischen Maschinen, z. B, Wech selstromgeneratoren (Turbo-Generatoren) umschrie- schrieben, bei welcher Anordnung die Gleichrichter an einem ringförmigen, mit der Welle des Maschinen aggregates gekuppelten, die von den Gleichrichtern stammenden Fliehkräfte aufnehmenden Träger ange ordnet sind, wobei der ringförmige Trägerkörper der Gleichrichter gleichzeitig zur Schaltverbindung und zur Stromführung der Gleichrichter dient.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung dieser Anordnung und besteht darin, dass der ring förmige Gleichrichterträger gleichzeitig als Stützring für die Läuferwickelköpfe des Gleichrichtergenerators ausgebildet ist, Diese Anordnung bietet den besonde ren Vorteil, dass die Gleichrichterelemente den sie spei senden Wicklungszweigen des Gleichrichters in einer solchen Weise zugeordnet werden können, dass sich bezüglich der Leitungsführung die günstigsten Verhält nisse ergeben.
Der Erfindungsgedanke hat auch den Vorzug, dass so gut wie kein zusätzlicher Raum für die Gleichrichteranordnung erforderlich ist, da der unter den Wickelköpfen der Maschine ohnehin vorhandene Raum für die Gleichrichteranordnung ausgenutzt wird. Die erfindungsgemässe Anordnung macht es möglich, eine grössere Anzahl von Gleichrichterelementen inner halb der Maschine unterzubringen, wobei z. B. die Wickelkopfräume auf beiden Seiten der Maschine für die Gleichrichteranordnung herangezogen werden.
Die Erfindung kann auch bei Anwendung von Doppel sternschaltungen mit Saugdrosselspule angewendet werden, wobei die Saugdrosselspule zweckmässig eben falls unmittelbar neben den Gleichrichtern in dem Wickelkopfraum vorgesehen wird. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie zahlreiche Einzelheiten, die sich bei Anwendung des Erfindungsgedankens für verschiedene Gleichrichterschaltungen ergeben, anhand der Zeich nung erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch eine als Erreger maschine, beispielsweise für einen Turbogenerator aus gebildete Wechselstrommaschine.1 bedeutet die Welle, die das Eisenblechpaket 2 trägt. Der mit Einzelpolen oder einer verteilten Erregerwicklung versehene Stän der ist zur Vereinfachung in der Zeichnung nicht wie dergegeben. 3 ist die induzierte Ankerwicklung. Die Wickelköpfe 3a sind unter Zwischenschaltung einer Isolierung 4, auf dem Stützring 5 abgestützt, der durch eine Isolierscbieht 6 gegenüber dem Eisenblechpaket und der Welle 1 isoliert ist.
Der Ring 5 ist gleichzeitig als Trägerring für die Gleichrichterpatronen 7 ausge bildet. 8 bedeutet die Stromzuleitung, mit der die eine Klemme der Gleichrichterpatrone an die zugeordnete Phase der Wechselstromwicklung 3 angeschlossen ist. Die zweite Klemme der Gleichrichterpatrone 7 ist di rekt mit dem stromleitenden Trägerring 5 verbunden. 9 ist eine an den Trägerring 5 angeschlossene, ein posi tives Potential führende Stromleitung,<B>10</B> die direkt mit der beispielsweise in Sternschaltung angeordneten Maschinenwicklung verbundene negative Ableitung.
Zweckmässigerweise kann die Leitung 10 ebenso wie die Leitung 9 isoliert in einer Wellennut oder einer Isolier- buchse geführt werden. Man erkennt, dass bei dem Aus führungsbeispiel der Fig, 1 die Zuleitung 8 zwischen Wicklung und Gleichrichterpatrone ausserhalb des aus Stahl oder dergleichen bestehenden Trägerringes 5 ver legt ist, wodurch Verluste durch Ummagnetisierung in dem Trägerring vermieden werden. Selbstverständlich ist über den Umfang des Trägerringes verteilt eine An- zahl von Gleichrichterelementen vorhanden.
Die Zahl der Gleichrichterelemente ergibt sich hierbei aus der Wicklungsschaltung der Maschine bzw. Gleichrichter schaltung.
Fig. 2 der Zeichnung gibt eine etwas abgeänderte Ausführungsform wieder, bei der der Trägerring 5 in einen unmagnetischen zylindrischen Ringteil 5a und in den auf der Welle sitzenden, zur Abstützung dienenden Ringteil 5b aus magnetischem Material zerlegt ist. Bei dieser Anordnung ist die Stromzuleitung 8 von der Wicklung 3 zu der Gleichrichterpatrone 7 direkt durch eine Bohrung 11 in dem Ringteil 5a geführt.
Die Anordnung bietet ohne weiteres die Möglich keit, beim Vorhandensein grösserer Ströme die einzel nen Phasenwicklungen in mehrere parallele Wicklungs zweige aufzulösen. Eine entsprechende Schaltung gibt Fig. 3 der Zeichnung wieder. In dieser Figur bedeuten 3a,1 3b1, 3a2, 3b2, 3a3, 3b3 die in parallele Zweige auf gelösten Phasenwicklungen. Jedem Wicklungszweig ist ein besonderer Gleichrichter 7a1, 7b1 bzw. 7a2, 7b2 bzw. 7a3, 7b3 zugeordnet.
Die positive Stromableitung wird bei dieser Schaltung wieder, wie aus den voran gehenden Figuren ersichtlich ist, durch den Träger ringkörper 5 (Fig. 1) gebildet, während mit dem Wick- lungssternpunkt die negative Wicklungsableitung 8 verbunden ist.
Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Gleichrichteranordnung mit Saugdrosselschaltung. Bei der Anordnung gemäss Fig. 4 sind die Sternpunkt leitungen der Maschinenwicklung über die Leitungen 12, 13 mit einer Saugdrossel 14 verbunden, die beispiels weise als Ringdrossel ausgeführt ist und ebenfalls in dem Raum zwischen Wickelköpfen und Welle inner halb des Wickelkopf- bzw. Gleichrichterträgers unter Zwischenschaltung isolierender Teile 16 eingeschaltet ist.
17 bedeutet bei der Anordnung nach Fig.4 die negative Stromableitung, die ebenfalls von der Welle sowie den übrigen Teilen der Maschine isoliert ist. Mit 18 ist in dieser Figur noch die positive Stromzuleitung angedeutet, die auf der Welle um<B>180'</B> gegenüber der negativen Zuleitung versetzt ist und mit dem Gleich richterträgerkörper über die Stromzuführungslasche 18a verbunden ist.
Wie bereits angedeutet war, ist es ohne weiteres möglich, bei der Anordnung auf beiden Seiten der Ma schine Gleichrichtergruppen vorzusehen. Fig. 5 zeigt die entsprechende Anordnung, die nach dem Vorange henden ohne weiteres verständlich sein dürfte. Fig. 5 bezieht sich dabei auf eine Sechsphasensaugdrossel- schaltung, wie sie beispielsweise die Fig. 6 der Zeich nung wiedergibt. Die Phasenwicklungen 30a bis 30f sind bei dieser Anordnung zweifach in Stern geschaltet.
Die Wicklungsenden der Phasenwicklungen 30a, 30c und 30e sind durch auf der rechten Seite der Maschine angeordnete Gleichrichter 71a,<I>71e, 71e</I> an den unter teilten Trägerring 51 angeschlossen, der mit der posi tiven Stromableitung 90 auf der Maschinenwelle lei tend verbunden ist. Die linken Wicklungsenden der Phasenwicklungen 30a,<B>30e</B> und 30e sind über die Stern leitung 81 auf der linken Seite der Maschine mitein- ander verbunden. Die Sternleitung 81 ist dabei entlang der Welle zu der in Stromteilerschaltung angeordneten Saugdrosselspule 14 auf der rechten Maschinenseite geführt, welche innerhalb des Trägerringes 51 unterhalb der Wickelköpfe der Maschine liegt.
In analoger Weise sind die Phasenwicklungen 30b, 30d und 30f über die Gleichrichter 71b,<I>71d, 71f</I> an den als Stromableitung dienenden Trägerring 52 angeschlossen, der ebenfalls mit der positiven, an der Welle entlanggeführten Strom ableitung 90 verbunden ist. Auf der rechten Maschi nenseite ist die Sternpunktverbindung 82 der Wicklun gen 30b, 30d und 30f mit der anderen Aussenklemme der Saugdrosselspule 14 verbunden, von welcher der Strom über die Mittelableitung 91 abgeführt werden kann.
Mit 60 sind in Fig. 5 noch Zwischenisolierungen bezeichnet, durch die die einzelnen spannungsführen den Leiter gegenseitig in der erforderlichen Weise iso liert werden. Um die Leitungen 81, 90 ausserhalb des wirksamen Eisenblechpaketes führen zu können, emp fiehlt es sich, wie in Fig. 5a angedeutet ist, das Blech paket bzw. die einzelnen Bleche mit Aussparungen 99 zu versehen, die den erforderlichen Raum für die Un terbringung der Leitungen 81, 90 frei lassen.
Die Anordnung der Gleichrichter auf beiden Seiten der Maschine kann selbstverständlich auch bei anderen Schaltungen Anwendung finden, beispielsweise bei einer Mehrfachparallelschaltung für ein Dreiphasensystem, wie es in Fig. 7 der Zeichnung wiedergegeben ist.
Die Schaltung nach Fig. 7 entspricht weitgehend der der Fig. 3, jedoch sind die den parallelen Zweigen der Fha- senwicklungen 3a1, 3b1, - 3a3, 3b3 zugeordneten Gleich richter 7a1, 7b1 <I>-</I> 7a3, 7b3 gruppenweise abwechselnd auf beiden- Seiten der Maschine angeordnet.
Fig.8 gibt eine weitere Ausführungsform einer sechsphasigen Saugdrosselschaltung mit Anordnung der Sternpunkte auf einer Maschinenseite wieder, deren Verwirklichung in einer der Fig. 5 entsprechenden Anordnung ohne Schwierigkeiten möglich ist.
Die Erfindung kann auch dann Anwendung finden, wenn mit Rücksicht auf die Spannungen eine Reihen schaltung von Gleichrichterelementen notwendig ist. Fig. 9 zeigt im Prinzip eine entsprechende Schaltung. In Fig. 10 der Zeichnung ist die Anordnung und Befe stigung der Gleichrichter in dem mit isolierten Teilen 71a versehenen Trägerring 51 wiedergegeben. Bis auf ein Element müssen bei dieser Anordnung alle in Reihe liegenden Gleichrichterelemente isoliert in je einem der Teile 71a des Trägerrings 51 abgestützt sein. Die Rei henschaltung erfolgt durch Zwischenverbinder 75, die von der einen Klemme des einen Gleichrichters zu der anderen Klemme des zweiten Gleichrichters geführt sind.
Die Fig. 11 und 12 geben zwei weitere Schaltun gen wieder, bei denen die zu beiden Seiten der Phasen wicklungen eingeschalteten Gleichrichterelemente auf einer bzw. beiden Maschinenseiten angeordnet sind. Einzelheiten der beschriebenen Gleichrichteranordnung können selbstverständlich in Anpassung an die auftre tenden Betriebsverhätnisse abgeändert werden. Die Er- findung ermöglicht ohne weiteres die Anwendung einer grösseren Anzahl paralleler Gleichrichterzweige, wo durch es ermöglicht wird, die unter Umständen erfor derlichen grossen Ströme zu erzeugen.
Besondere Vor teile bietet es, Silizium- oder Germanium-Gleichrich- terelemente anzuwenden, die sich durch besonders hohe Belastbarkeit auszeichnen. Um die Belastbar keit der Gleichrichterelemente zu erhöhen, empfiehlt es sich ferner, den Gleichrichtergenerator derart aus zubilden, dass das zur Kühlung verwendete Kühlmittel die Gleichrichter sowie die zugleich als Träger für die Wickelköpfe dienenden Trägerringe umspült.
Unter Umständen kann es auch Vorteile bieten, die Gleich richterträgerringe selbst mit Lüfterflügeln oder der gleichen zu versehen oder besondere Hilfslüfter vorzu sehen, um ein Kühlmittel in dem die Gleichrichter auf nehmenden, innerhalb des Gleichrichterträgers liegen den Hohlraum umzuwälzen.
Arrangement with rotating rectifiers, especially for exciting electrical machines. In the claim of the main patent, an arrangement with rotating rectifiers, especially for exciting electrical machines, for. B, Wech selstromgeneratoren (turbo generators) circumscribed, in which arrangement the rectifiers are arranged on a ring-shaped carrier that is coupled to the shaft of the machine unit and absorbs the centrifugal forces coming from the rectifiers, the ring-shaped carrier body of the rectifier at the same time Switching connection and the power supply of the rectifier is used.
The invention relates to a further embodiment of this arrangement and consists in the fact that the ring-shaped rectifier carrier is also designed as a support ring for the rotor winding heads of the rectifier generator.This arrangement offers the particular advantage that the rectifier elements of the rectifier's spei send winding branches in such a way can be assigned that the most favorable conditions arise with regard to the cable routing.
The idea of the invention also has the advantage that virtually no additional space is required for the rectifier arrangement, since the space which is already present under the winding heads of the machine is used for the rectifier arrangement. The inventive arrangement makes it possible to accommodate a larger number of rectifier elements within the machine, with z. B. the end winding spaces are used on both sides of the machine for the rectifier arrangement.
The invention can also be used when using double star connections with suction choke coil, the suction choke coil being expediently provided directly next to the rectifiers in the winding head space. In the following, embodiments of the invention and numerous details that arise when applying the inventive concept for various rectifier circuits are explained with reference to the drawing voltage.
Fig. 1 shows a partial section through a machine as an exciter, for example for a turbo generator from formed alternating current machine. 1 means the shaft that carries the sheet iron package 2. The stator provided with single poles or a distributed field winding is not shown in the drawing for the sake of simplicity. 3 is the induced armature winding. The winding heads 3a are supported on the support ring 5 with the interposition of insulation 4, which is insulated by an insulating sheet 6 from the sheet iron core and the shaft 1.
The ring 5 is also formed out as a carrier ring for the rectifier cartridges 7. 8 denotes the power supply line with which one terminal of the rectifier cartridge is connected to the assigned phase of the alternating current winding 3. The second terminal of the rectifier cartridge 7 is directly connected to the conductive carrier ring 5. 9 is a current line connected to the carrier ring 5 and carrying a positive potential, <B> 10 </B> the negative lead connected directly to the machine winding, which is arranged in a star connection, for example.
The line 10, like the line 9, can expediently be guided in an insulated manner in a shaft groove or an insulating bushing. It can be seen that in the exemplary embodiment from FIG. 1, the supply line 8 between the winding and the rectifier cartridge is laid outside the carrier ring 5 made of steel or the like, thereby avoiding losses due to magnetic reversal in the carrier ring. It goes without saying that there are a number of rectifier elements distributed over the circumference of the carrier ring.
The number of rectifier elements results from the winding circuit of the machine or the rectifier circuit.
Fig. 2 of the drawing shows a somewhat modified embodiment, in which the carrier ring 5 is divided into a non-magnetic cylindrical ring part 5a and into the supporting ring part 5b made of magnetic material and sitting on the shaft. In this arrangement, the power supply line 8 is passed from the winding 3 to the rectifier cartridge 7 directly through a bore 11 in the ring part 5a.
The arrangement offers the possibility of splitting the individual phase windings into several parallel winding branches when larger currents are present. A corresponding circuit is shown in FIG. 3 of the drawing. In this figure, 3a, 1, 3b1, 3a2, 3b2, 3a3, 3b3 denote the phase windings disconnected in parallel branches. A special rectifier 7a1, 7b1 or 7a2, 7b2 or 7a3, 7b3 is assigned to each winding branch.
In this circuit, the positive current discharge is again, as can be seen from the preceding figures, formed by the carrier ring body 5 (FIG. 1), while the negative winding discharge 8 is connected to the winding star point.
FIG. 4 shows a further exemplary embodiment for a rectifier arrangement with a suction throttle circuit. In the arrangement according to FIG. 4, the star point lines of the machine winding are connected via lines 12, 13 to a suction throttle 14, which is designed, for example, as a ring throttle and also in the space between the end windings and the shaft within the end winding or rectifier carrier Interposition of insulating parts 16 is switched on.
In the arrangement according to FIG. 4, 17 means the negative current discharge, which is also isolated from the shaft and the other parts of the machine. In this figure, the positive power supply line is indicated by 18, which is offset on the shaft by <B> 180 '</B> with respect to the negative supply line and is connected to the rectifier carrier body via the power supply lug 18a.
As already indicated, it is easily possible to provide groups of rectifiers in the arrangement on both sides of the machine. Fig. 5 shows the corresponding arrangement, which should be readily understood after the preceding. FIG. 5 relates to a six-phase suction throttle circuit, as shown, for example, in FIG. 6 of the drawing. The phase windings 30a to 30f are connected twice in star in this arrangement.
The winding ends of the phase windings 30a, 30c and 30e are connected by rectifiers 71a, 71e, 71e, arranged on the right side of the machine, to the sub-divided carrier ring 51, which leads to the positive current conductor 90 on the machine shaft tend to be connected. The left winding ends of the phase windings 30a, 30e and 30e are connected to one another via the star line 81 on the left side of the machine. The star line 81 is guided along the shaft to the suction throttle coil 14 arranged in the current divider circuit on the right-hand side of the machine, which lies within the carrier ring 51 below the winding heads of the machine.
In an analogous manner, the phase windings 30b, 30d and 30f are connected via the rectifiers 71b, 71d, 71f to the carrier ring 52 serving as a current dissipation, which is also connected to the positive current dissipation line 90 that runs along the shaft . On the right side of the machine, the star point connection 82 of the windings 30b, 30d and 30f is connected to the other external terminal of the suction throttle coil 14, from which the current can be discharged via the central discharge line 91.
With 60 are in Fig. 5 still referred to intermediate insulation, through which the individual voltage lead the conductor are mutually isolates in the required manner. In order to be able to lead the lines 81, 90 outside the effective sheet iron package, it is recommended, as indicated in FIG. 5a, to provide the sheet metal package or the individual sheets with recesses 99, which provide the space required for the un Leave lines 81, 90 free.
The arrangement of the rectifiers on both sides of the machine can of course also be used in other circuits, for example in a multiple parallel circuit for a three-phase system, as shown in FIG. 7 of the drawing.
The circuit according to FIG. 7 largely corresponds to that of FIG. 3, but the rectifiers 7a1, 7b1 7a3, 7b3 assigned to the parallel branches of the phase windings 3a1, 3b1, 3a3, 3b3 are in groups arranged alternately on both sides of the machine.
8 shows a further embodiment of a six-phase suction throttle circuit with an arrangement of the star points on one side of the machine, which can be implemented without difficulty in an arrangement corresponding to FIG. 5.
The invention can also be used when a series circuit of rectifier elements is necessary with regard to the voltages. 9 shows a corresponding circuit in principle. In Fig. 10 of the drawing, the arrangement and BEFE stigung the rectifier in the support ring 51 provided with insulated parts 71a is shown. With this arrangement, apart from one element, all rectifier elements lying in series must be supported in an isolated manner in one of the parts 71a of the carrier ring 51. The series connection is made by intermediate connectors 75, which are led from one terminal of one rectifier to the other terminal of the second rectifier.
11 and 12 show two further Schaltun conditions in which the rectifier elements switched on on both sides of the phases are arranged on one or both sides of the machine. Details of the rectifier arrangement described can of course be modified to adapt to the operating conditions occurring. The invention readily enables the use of a larger number of parallel rectifier branches, which makes it possible to generate the large currents that may be required under certain circumstances.
The use of silicon or germanium rectifier elements, which are characterized by their particularly high load capacity, offers particular advantages. In order to increase the resilience of the rectifier elements, it is also advisable to design the rectifier generator in such a way that the coolant used for cooling washes around the rectifier and the carrier rings that also serve as carriers for the end windings.
Under certain circumstances, it can also offer advantages to provide the rectifier support rings themselves with fan blades or the same or to provide special auxiliary fans in order to circulate the cavity in which the rectifier is located within the rectifier support.