DE1073082B

DE1073082B - Compounded, mnenpohge synchronous machine

Info

Publication number: DE1073082B
Application number: DENDAT1073082D
Authority: DE
Inventors: Ljungby Os car Ebbe Kali (Schweden)
Original assignee: Kellma A B Ljungby (Schweden)
Publication date: 1960-01-14

Description

Kompoundierte, innenpolige Synchronmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine kompoundierte, innenpolige Synchronmaschine, die besonders für Kleinleistungszwecke geeignet ist.Compounded Internal Pole Synchronous Machine The invention relates to on a compounded, internal-pole synchronous machine, which is particularly suitable for low-power purposes suitable is.

Es sind schon kompoundierte Synchronmaschinen mit einem angekuppelten Erregerumformer bekannt, der einen von den Phasenwicklungen der Synchronmaschine abgeleiteten Wechselstrom in einen der Erregerwicklung der Synchronmaschine zuzuführenden Gleichstrom umformt. Dabei ist es besonders vorgeschlagen worden, den Umformer als einen Drehfeld-Umformer auszuführen, der mit einer rotierenden oder nicht rotierenden, von der Hauptmaschine (dem Synchrongenerator) gespeisten Bewicklung und einem rotierenden bzw. nicht rotierenden und mit der Bewicklung verbundenen Kommutator sowie mit einer nicht rotierenden bzw. rotierenden Bürstenbrücke versehen war, durch welch letztere der Gleichstrom der Erregerwicklung der Hauptmaschine zugeführt wurde. Man hat auch vorgeschlagen, einen solchen Drehfeldumformer durch einen einfachen Kommutator mit nur zwei Lamellen und durch eine Bürstenbrücke zu ersetzen.They are already compounded synchronous machines with a coupled one Exciter converter known, one of the phase windings of the synchronous machine derived alternating current to be fed into one of the field windings of the synchronous machine Converted direct current. It has been particularly proposed to use the converter as a to run a rotating field converter, which is connected to a rotating or non-rotating, from the main machine (the synchronous generator) fed winding and a rotating or non-rotating commutator connected to the winding and with a non-rotating or rotating brush bridge was provided, through which the latter the direct current was fed to the excitation winding of the main machine. One also has suggested using such a rotary field converter by means of a simple commutator only two lamellas and to be replaced by a brush bridge.

Die erfindungsgemäße Synchronmaschine, die sowohl in Mehrphasen- als auch in Einphasenausführung verwirklicht werden kann und die in bekannter Weise einen angekuppelten Erregerumformer aufweist, der einen von den Phasenwicklungen der Synchronmaschine abgeleiteten Wechselstrom in einen der Erregerwicklung der Synchronmaschine zuzuführenden Gleichstrom umformt, unterscheidet sich vom Bekannten dadurch, daß der Erregerteil aus einem Widerstandsumformer mit Kommutator und Bürstenbrücke besteht, dessen Widerstände durch Reihenschaltung über die Kommutatorlamellen einen Spannungsteiler bilden, der feste Anschlüsse aufweist, die jeweils, im Falle das der Spannungsteiler und- der Kommutator feststehend sind, an den einen Enden der offenen Phasenwicklungen oder, im Falle daß der Spannungsteiler und der Kommutator umlaufend gelagert sind, an den Enden der Erregerwicklung liegen, während die Bürstenbrücke, die umlaufend bzw. feststehend angeordnet ist, an die Erregerwicklung bzw. die Enden der offenen Phasenwicklungen angeschlossen ist, und daß an den Phasenwicklungen der Synchronmaschine Abzweigungen vorgesehen sind, welche nach Regelwiderständen führen, die untereinander zu einem Nullpunkt geschaltet sind.The synchronous machine according to the invention, which is available in both multiphase and can also be implemented in a single-phase design and in a known manner has a coupled exciter converter, one of the phase windings the alternating current derived from the synchronous machine into one of the field windings of the The direct current to be fed to the synchronous machine is different from the familiar in that the exciter part consists of a resistance converter with commutator and brush bridge exists, the resistances of which are connected in series via the commutator bars Form voltage divider, which has fixed connections, each, in the case of the the voltage divider and the commutator are fixed at one end of the open phase windings or, in the event that the voltage divider and the commutator are mounted circumferentially, are at the ends of the excitation winding, while the brush bridge, which is arranged circumferentially or stationary, to the excitation winding or the ends of the open phase windings is connected, and that on the phase windings the synchronous machine branches are provided, which after control resistors lead, which are connected to one another to a zero point.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung; welche symbolisch einige Ausführungsformen derselben veranschaulicht, im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigen die Fig. 1 bis 3 je eine von diesen Ausführungsformen, wo jedoch in Fig. 2 und 3 nur der Erregerteil der Synchronmaschine und die zur Hauptmaschine führenden Leitungen dargestellt sind. Indem zuerst auf Fig. 1 verwiesen wird, ist ein Synchrongenerator hier nur durch seine dreiphasige Ankerwicklung 1 angedeutet, von der die Endverbindungen für nur eine Phasenwicklung völlig dargestellt sind. Wie aus dieser Figur ersichtlich, ist die Wicklung als Schleifenwicklung ausgebildet. Der Erregerteil 2 ist mit einer Anzahl Widerstände 3 versehen (nur teilweise dargestellt), welche miteinander und mit den Lamellen eines feststehenden, aber um die Maschinenwelle verstellbaren Kommutators 4 zusammengeschaltet sind, um als dreiphasiger Spannungsteiler zu wirken. Da der Erregerteil, um wirken zu können, nicht von magnetischer Induktion abhängig ist, können die Widerstände auf einem Träger ange-. bracht sein, der irgendeine beliebige Form besitzt, obgleich es praktisch ist, einen Träger zylindrischer Gestalt zu wählen. Mit dem Kommutator wirkt eine Bürstenbrücke 5 zusammen, die auf der Rotorwelle 6 des Synchrongenerators fest angeordnet ist und deren Bürsten über zwei Gleichstromleitungen 7 direkt mit der Erregerwicklung des Generators verbunden sind. Die Widerstände 3 sind ferner mit .den. drei Phasenwicklungen des Generators über drei. Leitungen 8 verbunden, wobei die Anschlüsse der Widerstände derart gewählt sind, daß die zwischen je zwei davon liegenden Widerstände dieselbe Größe besitzen und drei Phasen bilden. Um eine Leerlauferregung zu erhalten, sind Abzweigungen der Phasenwicklungen des Generators erforderlich. Diese Abzweigungen sind in Fig. 1 nach der ersten Spule der betreffenden Phase angeordnet und mit Regelwiderständen g verbunden, die untereinander zu einem Nullpunkt zusammengeschaltet sind, während einer der Anschlüsse der Widerstände durch die dazugehörende Leitung 8 direkt an dem anderen Ende jeder solchen Spule liegt.The invention is based on the drawing; which symbolically some Embodiments thereof illustrated are described in more detail below. 1 to 3 each show one of these embodiments, but where in Fig. 2 and 3 only the excitation part of the synchronous machine and those leading to the main machine Lines are shown. Referring first to Figure 1, there is a synchronous generator indicated here only by its three-phase armature winding 1, of which the end connections are fully shown for only one phase winding. As can be seen from this figure, the winding is designed as a loop winding. The exciter part 2 is with a Number of resistors 3 provided (only partially shown), which together and with the lamellas of a fixed commutator that can be adjusted around the machine shaft 4 are interconnected to act as a three-phase voltage divider. Since the Excitation part does not depend on magnetic induction in order to be able to act, the resistors can be attached to a carrier. be the one of any Shape, although it is practical to choose a support of cylindrical shape. A brush bridge 5, which is on the rotor shaft 6, interacts with the commutator of the synchronous generator is fixed and its brushes via two direct current lines 7 are directly connected to the excitation winding of the generator. The resistances 3 are also with .den. three phase windings of the generator across three. cables 8 connected, the connections of the resistors are chosen such that the between two of them each lying resistors have the same size and form three phases. In order to obtain an idle excitation, branches are the Phase windings of the generator required. These branches are shown in FIG. 1 arranged after the first coil of the phase concerned and with variable resistors g connected, which are interconnected to a zero point, while one of the connections of the resistors through the associated line 8 directly at the other end of each such coil.

Der Dreiphasenstrom, der von den Phasenwicklungen des Generators den Widerständen 3 zugeführt wird, wird mittels des Kommutators 4 und der Bürstenbrücke 5 gleichgerichtet, um den Leitungen 7 und demzufolge der Erregerwicklung des Generators als Gleichstrom zugeführt zu werden. Die Größe dieses Gleichstroms ist proportional zum Dreiphasenstrom, d. h. zur Generatorbelastung.The three-phase current drawn by the phase windings of the generator Resistors 3 is supplied, is by means of the commutator 4 and the brush bridge 5 rectified to the lines 7 and consequently the field winding of the generator to be supplied as direct current. The magnitude of this direct current is proportional to three-phase current, d. H. for generator load.

Bei Leerlauf erhält man den zur Erregung des Generators bestimmten Strom nur von der obengenannten ersten Spule jeder Phasenwicklung, indem er die dazugehörende Leitung 8 passiert und durch eine Phase des Spannungsteilers 3 des Erregerteiles 2 zu dessen Nullpunkt und weiter über den Nullpunkt des Generators durch den betreffenden Regelwiderstand 9 zur Abzweigung nach der ersten Spule gelangt. Bei allmählich ansteigender Belastung des Generators, wobei dessen Rotor in der Richtung des Pfeiles umläuft, wird die Resultante des Hauptflusses und der Ankerrückwirkung der Umlaufrichtung entgegengesetzt verschoben werden. Dies leuchtet dadurch ein, daß, wenn jede Spulengruppe aus mehreren Spulen besteht, über diejenige hinaus, die den Hauptfluß erzeugt (in dem dargestellten Beispiel zusammen vier Spulen), und diese weiteren Spulen derart um den Umfang des Stators verlegt sind, daß sie früher von den von den Polplatten des Rotors ausgehenden Feldlinien geschnitten werden, der resultierende Fluß mehr und mehr entgegen der Drehrichtung des Rotors zurückgepreßt wird, je weiter die Belastung steigt. Das Ergebnis ist eine erhöhte Spannung und eine richtigere Einstellung des umlaufenden Flusses des Stators im Verhältnis zur eingestellten Bürstenlage. Die Größe dieser Wirkung ist von der Verteilung der Spule abhängig und kann durch Verwendung einer Halbnuten-Symmetriewicklung weiter gesteigert werden. In Fig. 1 ist die Verschiebung durch den Winkel zwischen einem Radius durch den Mittelpunkt der das Hauptfeld erzeugenden Spule und einen Radius durch den Mittelpunkt der gesamten Spulengruppe angegeben.When idling, you get the one intended to excite the generator Current only from the above-mentioned first coil of each phase winding by turning the associated line 8 happens and through a phase of the voltage divider 3 of the Excitation part 2 to its zero point and further over the zero point of the generator passes through the relevant control resistor 9 to the branch after the first coil. With gradually increasing load on the generator, with its rotor in the The direction of the arrow revolves, becomes the resultant of the main flow and the anchor reaction the direction of rotation are shifted in the opposite direction. This makes sense that if each coil group consists of several coils, beyond that which generates the main flow (in the example shown, four coils together), and these further coils are laid around the circumference of the stator that they formerly cut by the field lines emanating from the pole plates of the rotor the resulting flow more and more against the direction of rotation of the rotor is pressed back, the further the load increases. The result is an increased Voltage and a more correct setting of the circulating flux of the stator in the Relation to the set brush position. The size of this effect depends on the distribution depends on the coil and can be continued by using a half-slot symmetry winding can be increased. In Fig. 1, the displacement is through the angle between one Radius through the center of the coil generating the main field and a radius indicated by the center of the entire coil group.

Die in Fig. 2 veranschaulichte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten durch den Platzwechsel der wechselstromseitigen und gleichstromseitigen Anschlüsse des Erregerteiles 10. Erstere gehen über den Kommutator 11 und die Bürstenbrücke 12, die in dieser Ausbildung also nur drei Bürstensätze hat, welche mit j e einer Phasenwicklung des Generators über Leitungen 13 verbunden sind. Die gleichstromseitigen Anschlüsse dagegen sind zu zwei Gruppen zusammengestellt, welche direkt durch je einer der Gleichstromleitungen 14 an der Erregerwicklung des Generators liegen. Der Kommutator 11 des Erregerteiles soll hierbei auf der Rotorwelle des Generators angeordnet und die Bürstenbrücke feststehend sein.The apparatus illustrated in Fig. 2 differs from that shown in Fig. 1 by the change in place of the AC side and DC-side connections of the exciter part 10. The former go via the commutator 11 and the brush bridge 12, so only three sets of brushes in this training which is connected to a phase winding of the generator via lines 13 are. The connections on the DC side, on the other hand, are arranged in two groups, which directly through one of the direct current lines 14 to the field winding of the generator. The commutator 11 of the exciter part should be on the The rotor shaft of the generator is arranged and the brush bridge is stationary.

Die Vorrichtung laut Fig. 3 bedeutet eine Weiterentwicklung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, indem die Widerstände 3 in letzterer Figur beseitigt sind und der Erregerteil 15 hauptsächlich nur aus einem fest .angeordneten, geschlossenen Ring 16 aus einem Widerstandsmaterial mit hohem spezifischem Widerstand und einer mit diesem wie ein Kommutator zusammenwirkenden Bürstenbrücke 17 besteht, die auf der Rotorwelle des Generators angebracht ist. In drei um 120° getrennten festen Punkten ist der Ring 16 über Leitungen 18 mit den Phasenwicklungen des Generators und über drei auf der Primärseite Y-geschaltete Spartransformatoren 19 verbunden, um mit Wechselstrom niedrigerer Spannung als die Generatorspannung versorgt zu werden. Da wie in Fig. 3 die Bürstenbrücke vierpolig ist, müssen außerdem zwischen diametral entgegengesetzten Punkten des Ringes 16 Ausgleichverbindungen 20 vorgesehen sein. Die vier Bürstensätze der Bürstenbrücke 17 sind wie in Fig. 1 durch zwei Leitungen 21 mit der Erregerwicklung des Generators auf dem Rotor verbunden. Der Ring 16 ist mit einer Anzahl radialer Kühlflansche 22 versehen. Die Wirkungsweise des Erregerteiles 15 ist im Prinzip dieselbe wie die für den Erregerteil in Fig. 1 beschriebene.The device according to FIG. 3 represents a further development of the in Fig. 1 shown device by eliminating the resistors 3 in the latter figure are and the exciter part 15 mainly consists of a fixed Ring 16 made of a resistance material with high resistivity and a with this like a commutator cooperating brush bridge 17 is on the rotor shaft of the generator is attached. In three fixed ones separated by 120 ° Points is the ring 16 via lines 18 with the phase windings of the generator and connected via three autotransformers 19 connected to the Y on the primary side, to be supplied with alternating current of lower voltage than the generator voltage. Since, as in Fig. 3, the brush bridge is four-pole, there must also be between diametrically opposite points of the ring 16 compensation connections 20 may be provided. The four sets of brushes of the brush bridge 17 are as in Fig. 1 by two lines 21 connected to the excitation winding of the generator on the rotor. The ring 16 is provided with a number of radial cooling flanges 22. The mode of action of the exciter part 15 is in principle the same as that described for the excitation part in FIG. 1.

Erfindungsgemäß brauchen die Widerstände, die den Widerstandsumformer ausmachen, nicht reine ohmsche Widerstände zu sein, sondern können vielmehr auch von induktiven Reaktanzen (Drosselspulen) gebildet werden.According to the invention, the resistors need the resistance converter make up not to be pure ohmic resistances, but can also be are formed by inductive reactances (choke coils).

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Compounded, internal pole synchronous machine with one. coupled exciter converter, one of the phase windings of the synchronous machine derived alternating current to be fed into one of the field windings of the synchronous machine Converted direct current, characterized in that the exciter part (2, 10, 15) from a resistance converter with commutator (4, 11, 16) and brush bridge (5, 12,17) consists, whose resistors (3, 16) are connected in series across the commutator bars form a voltage divider that has fixed terminals, each, in the case that the voltage divider and the commutator (4, 11, 16) are fixed to the one ends of the open phase windings or, in the case that the voltage divider and the commutator are rotatably mounted, are at the ends of the excitation winding, while the brush bridge (5, 12, 17), which are arranged circumferentially or fixedly is connected to the excitation winding or the ends of the open phase windings (1) is, and that branches are provided on the phase windings of the synchronous machine are, which lead to control resistors (9), which lead to a zero point among each other are switched.

2. Synchronous machine according to claim 1, characterized in that the resistances of the converter from sectors of a fixed, closed ring (16) are formed from resistance material, the same as that with the circumferential Brush bridge (17) cooperate & serve the commutator and the one at the ends the phase windings has fixed connections.

3. Synchronous machine after Claims 1 and 2, characterized in that between points on the ring (16), who make the transition from one sector to the next, compensatory boys (20) are provided.

4. Synchronous machine according to claim 1 and 2, in which each phase winding comprises several coils, characterized in that the connections of the resistance converter (2) are in each case at one end of one of these coils for each phase and that the variable resistors (9) connected Branches at the other end of each of these coils. Considered publications: German Patent Specifications No. 706 375, 913 9'18, 162 724, 80 0 309.