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Zweipolige Synchronmaschine Bei zweipoligen Synchronmaschinen sieht
man im allgemeinen am Erregerteil eine in Nuten untergebrachte und verteilte Erregerwicklung
vor. Der Erregerteil besitzt dementsprechend keine ausgeprägten Pole, sondern ist
als Walzenläufer ausgebildet. Es hat sich gezeigt, daß diese Konstruktion zu Schwierigkeiten
führt, wenn man gezwungen ist, am Erregerteil eine kräftige Dämpferwicklung anzuordnen.
Dies ist der Fall, wenn die Maschine als Synchronmotor oder als Generator im Ständer
Einphasenstrom führt, da die Dämpferwicklung dann das gegenläufige Drehfeld dieses
Einphasenstromes Wegdämpfen muß. Die Anordnung führt ferner zu Schwierigkeiten bei
zweipoligen Synchronmotoren mit Selbstanlauf, da man auch hier für den Anlauf am
Erregerteil eine kräftige Dämpferwicklung vorsehen muß. Die Schwierigkeiten sind
dadurch bedingt, daß erstens infolge der in Nuten verteilten Erregerwicklung wenig
Raum für die Unterbringung einer Dämpferwicklung in den Nuten zur Verfügung steht
und daß zweitens die Erwärmung der Dämpferstäbe in den Nuten und an der Übergangsstelle
zu den Kurzschlußringen der Dämpferwicklung sehr verschieden ist, so daß es zu mechanischen
Spannungen zwischen dem Kurzschlußring und den Dämpferstäben kommt, die zu einem
Abreißen der Dämpferstäbe am Kurzschlußring führen können. Den Kurzschlußring durch
Unterteilung und Einfügung von elastischen Zwischenstücken so auszubilden, daß er
sich den Wärmedehnungen der Dämpferstäbe anpassen kann, ist schwierig, da dafür
kein Raum für die Unterbringung des Kurzschlußringes unterhalb der Kappe für das
Festhalten der Wickelköpfe der Erregerwicklung zur Verfügung steht.
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Es ist bekannt, daß man diese Schwierigkeiten durch die Ausführung
der Maschine als Schenkelpolmaschine vermeiden kann. So hat man beispielsweise eine
zweipolige Schenkelpolmaschine dadurch aus einer vierpoligen Schenkelpolmaschine
entwickelt, daß man jeweils zwei ausgeprägte Pole zusammengefaßt hat, so daß also
jeder Erregerpol aus mehreren in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten,
magnetisch parallel geschalteten Teilpolen besteht. Nachteilig bei diesen Maschinen
ist, daß durch die Abstände der Teilpole in der Feldverteilung längs des Umfanges
der Maschine Einsattelungen entstehen, die Oberwellen zur Folge haben.
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Durch die Erfindung wird eine zweipolige Synchronmaschine geschaffen,
deren Erregerpole aus mehreren in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten,
magnetisch parallel geschalteten, ausgeprägten Teilpolen bestehen und bei der die
nachteiligen Auswirkungen vermieden sind. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis,
daß dritte Oberwellen in Kauf genommen werden können, da sich diese dritten Oberwellen
leicht durch eine Sternschaltung der Ständerwicklung unterdrücken lassen. Demzufolge
sieht die Erfindung vor, daß von drei einen Erregerpol bildenden ausgeprägten Teilpolen
der mittlere ausgeprägte Teilpol in der Umfangsrichtung der Maschine stärker als
die beiden seitlichen Teilpole ausgebildet wird. Durch diese Gestaltung der Teilpole
können die sehr störenden fünften und siebenten Oberwellen unterdrückt werden, die
an sich neben dritten Oberwellen durch die Dreiteilung eines Erregerpoles hervorgerufen
werden. Durch entsprechend stärkere Bemessung des mittleren Teilpoles gegenüber
den seitlichen Teilpolen können die fünften und siebenten Oberwellen im gleichen
Maße geschwächt werden; man kann die Ausgestaltung der Teilpole aber auch so vornehmen,
daß man speziell die fünfte Oberwelle vollständig unterdrückt, während die siebente
Oberwelle durch entsprechende Sehnung der Ständerwicklung kompensiert wird, oder
umgekehrt.
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Durch die Verwendung von ausgeprägten Polen bei einer zweipoligen
Synchronmaschine gemäß der Erfindung läßt sich die Erregerwicklung besser unterbringen
als bei einer in Nuten angeordneten verteilten Erregerwicklung; außerdem kann man
dann die Dämpferwicklung in der bei ausgeprägten Polen bekannten Weise in den Polschuhen
unterbringen, wo genügend Platz vorhanden ist und wo man auch den Kurzschlußring
der Dämpferwicklung in der Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilen und durch
elastische Zwischenglieder miteinander verbinden kann.
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Wie ersichtlich, ist die neue Ausbildung des Erregerteiles besonders
dann vorteilhaft, wenn eine kräftige Dämpferwicklung am Erregerteil erforderlich
ist.
Dies ist der Fall bei Synchronmotoren mit Selbstanlauf, insbesondere unter Last.
Ferner ist dies sowohl bei Einphasenmotoren als auch bei Einphasengeneratoren der
Fall. Besonders schwierige Verhältnisse ergeben sich auch dann, wenn die Maschine
einerseits mit Einphasenstrom arbeitet, andererseits z. B. als Generator mit einer
niedrigen Frequenz, wie 162/3 oder 25 Perioden. Infolge dieser niedrigen Frequenz
ist man bei der Dimensionierung auf einen starken magnetischen Fluß angewiesen,
und dementsprechend muß auch die Dämpferwicklung für die Wegdämpfung des gegenläufigen
Teiles dieses Flusses besonders kräftig ausgeführt werden.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung
als Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt den oberen Erregerpol einer zweipoligen Maschine in der
Stirnansicht. Man sieht, daß er in der Umfangsrichtung aus drei als ausgeprägte
Pole ausgebildeten Einzelpolen 1, 2 und 3 aufgebaut ist. Diese Einzelpole sind infolge
entsprechender Schaltung ihrer Erregerwicklungen 4, 5 und 6 magnetisch parallel
geschaltet. Der magnetische Fluß durchsetzt also an allen drei Polen den Luftspalt
in derselben Richtung. Um den Verlauf der magnetischen Feldstärke im Luftspalt über
die Polteilung z des Gesamtpols abzustufen, ist in Durchführung des Erfindungsgedankens
der mittlere Einzelpol 2 am Polschaft in der Umfangsrichtung der Maschine stärker
als die beiden Seitenpole 1 und 3. Ferner sind auf diesem mittleren Pol mehr Erregeramperewindungen
untergebracht als an den Seitenpolen. Es ergibt sich dann längs der Polteilung t
eine Verteilung der magnetischen Feldstärke bzw. der Induktion gemäß Fig. 2. Man
sieht, daß unter dem mittleren Teilpol die Induktion BL1 wesentlich größer ist als
die Induktion BL2 unter den seitlichen Teilpolen. Die Einschnürungen der Induktion,
die an den Übergangsstellen zwischen den Teilpolen im Luftspalt auftreten, können
z. B. durch eine Sehnung der Ständerwicklung in ihrem Einfluß auf die Spannungskurve
ausgeglichen werden.
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In den Polschuhen der Einzelpole befindet sich die Dämpferwicklung
7. Außerdem sind die Einzelpole auf der Maschinenwelle 8 gesondert befestigt, indem
sie etwa mit Schwalbenschwanzansätzen in Ausnehmungen der Maschinenwelle in axialer
Richtung eingeschoben werden oder indem - wie dargestellt - die Welle kammartige
Rillen aufweist, in die entsprechende Kammfortsätze 9 der Polschäfte hineinragen.
Die Befestigung erfolgt mittels axialer, die Rillenansätze der Welle und die Kammansätze
der Polschäfte durchdringender Bolzen.