Polumschaltbare Synchronmaschine mit ausgeprägten Polen Bei dem Betrieb
von Synchronmaschinen kann sich die Notwendigkeit ergeben, daß infolge einer vorgesehenen
Drehzahländerung oder einer Umstellung des Netzes auf eine andere Frequenz eine
Veränderung der Polzahl der Maschine erforderlich wird. Eine derartige Umschaltung
ist bei einer Maschine mit ausgeprägten Polen nur in sehr beschränktem Maße, insbesondere
für eine Umschaltung im Verhältnis 1: 2, möglich. In diesem Falle ist, abgesehen
von der erforderlichen Umschaltung der Ständerwicklung, ein Polrad von zunächst
zwei p-Polen, später von 2 - 2 p-Polen erforderlich.Pole-changing synchronous machine with pronounced poles When synchronous machines are operated, it may be necessary to change the number of poles of the machine as a result of an intended change in speed or a change in the network to a different frequency. Such a switchover is only possible to a very limited extent in a machine with pronounced poles, in particular for a switchover in a ratio of 1: 2. In this case, apart from the required switching of the stator winding, a pole wheel of initially two p-poles, later of 2 - 2 p-poles is required.
In bekannter Weise kann man eine derartige Umschaltung dadurch erzielen,
daß an einem Polrad von 2 - 2 p-Polen durch eine entsprechende Schaltung
der Erregung zunächst die Magnetisierungsrichtung der Pole am Umfang von Pol zu
Pol, nach der Umschaltung jedoch von zwei Polen zu zwei Polen wechselt. Bei Synchronmaschinen
mit ausgeprägten Polen entstehen dabei Schwierigkeiten durch die Lücken zwischen
den magnetisch parallel geschalteten Polen, die eine Einsattelung in der Feldkurve
und damit Verzerrungen der Ständerspannungskurve und erhöhte Verluste zur Folge
haben. Bei derartig eingesattelten Feldkurven ist neben der Grundwelle die dritte
Oberwelle besonders stark ausgeprägt. Es ist bereits vorgeschlagen, daß die Form
des Polschuhes unsymmetrisch ausgeführt wird, wobei der Polschuh jedoch so auf dem
Polschaft aufgesetzt ist, daß die Mittellinien des Polschaftes und des Polschuhes
zusammenfallen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß eine Feldschwächung eintritt.In a known manner, such a switchover can be achieved by first switching the magnetization direction of the poles on the circumference from pole to pole on a pole wheel of 2 - 2 p-poles by switching the excitation accordingly, but after switching from two poles to two poles changes. In the case of synchronous machines with pronounced poles, difficulties arise due to the gaps between the magnetically parallel-connected poles, which result in a dip in the field curve and thus distortion of the stator voltage curve and increased losses. With field curves saddled in this way, the third harmonic is particularly pronounced in addition to the fundamental wave. It has already been proposed that the shape of the pole piece be asymmetrical, but the pole piece is placed on the pole shaft in such a way that the center lines of the pole shaft and the pole piece coincide. This arrangement has the disadvantage that a field weakening occurs.
Die Erfindung betrifft eine Synchronmaschine mit ausgeprägten Polen,
die insbesondere für eine Polumschaltung günstig gestaltet ist. Gemäß der Erfindung
sind die Polschuhe und Polschäfte des Polrades so zueinander angeordnet, daß ihre
Mittellinien nicht zusammenfallen. Die Polschuhe werden wie gewöhnlich in gleichen
Abständen voneinander am Polrad angeordnet und alle Polschuhe nach der gleichen
Seite hin versetzt. Wird durch eine Betriebsumstellung für die Maschine eine magnetische
Parallelschaltung von zwei Polen notwendig, so wird jeweils jeder zweite Pol in
seiner Befestigung um 1800 gedreht. Dadurch erreicht man, daß die unsymmetrisch
auf den Polschäften angeordneten Polschuhe die zwischen den parallel zu schaltenden
Polen vorhandene Lücke möglichst weit überdecken. Die Einsattelung der Feldkurve
ist so auf ein Minimum gebracht.The invention relates to a synchronous machine with pronounced poles, which is designed particularly favorably for pole switching. According to the invention, the pole shoes and pole shafts of the pole wheel are arranged in relation to one another in such a way that their center lines do not coincide. As usual, the pole pieces are arranged at the same distance from one another on the pole wheel and all pole pieces are offset towards the same side. If a magnetic parallel connection of two poles is necessary for the machine due to an operational change, every second pole is rotated in its attachment by 1800. It is thereby achieved that the asymmetrically arranged pole shoes on the pole shafts cover as far as possible the gap between the poles to be connected in parallel. The silting of the field curve is reduced to a minimum.
Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.
Fig. 1 zeigt in der Abwicklung gezeichnet die ausgeprägten Pole
1 des Polrades. Diese Pole setzen sich aus dem Polschuh 2 und dem Polschaft
3 zusammen und sind mit einer Schwalbenschwanzbefestigung 4 am Polrad verankert.
Diese Befestigung 4 liegt in der Mitte der Polteilung 5, so daß die Mittellinie
6 des Polschaftes 3 ebenfalls mit der Mittellinie der Polteilung zusammenfällt.
Der Polschuh 2 ist in sich symmetrisch zu seiner Mittellinie 7
ausgebildet.
Er ist jedoch so auf den Polschaft 3 gesetzt, daß die Mittellinien
6 und 7, die gleichzeitig die Symmetrieachsen des Polschuhes bzw.
Polschaftes bilden, nicht zusammenfallen. Bei der normalen Ausführung der Maschine,
die in Fig. 1 dargestellt ist und den Fall zeigt, bei dem die Magnetisierrichtung
am Umfang des Polrades von Pol zu Pol wechselt, sind die Polschuhe derart unsymmetrisch
auf den Polschaft 3 aufgesetzt, daß die weiter überhängenden Seiten
8 des Polschuhes alle nach einer Richtung weisen.The invention is to be explained using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows in the development drawn the salient poles 1 of the pole wheel. These poles are composed of the pole shoe 2 and the pole shaft 3 and are anchored to the pole wheel with a dovetail attachment 4. This attachment 4 lies in the middle of the pole pitch 5, so that the center line 6 of the pole shaft 3 also coincides with the center line of the pole pitch. The pole piece 2 is inherently symmetrical about its center line 7 . However, it is placed on the pole shaft 3 in such a way that the center lines 6 and 7, which at the same time form the axes of symmetry of the pole shoe or pole shaft, do not coincide. In the normal design of the machine, which is shown in FIG. 1 and shows the case in which the direction of magnetization changes from pole to pole on the circumference of the pole wheel, the pole shoes are placed asymmetrically on pole shaft 3 in such a way that the further overhanging sides 8 of the pole piece all point in one direction.
Soll die Synchronmaschine so umgeschaltet werden, daß die Magnetisierungsrichtung
der Pole am Umfang des Polrades nur von zwei Polen zu zwei Polen wechselt, so wird
jeweils der zweite Pol aus seiner Befestigung gelöst und um 180' verdreht
wieder am Polrad befestigL Dadurch erreicht man, daß, wie in Fig. 2 dargestellt,
die überhängenden Seiten 8 des Polschuhes 2 von zwei benachbarten in gleicher
Richtung magnetisierten Polen sich gegenüberstehen und der zwischen ihnen verbleibende
Spalt möglichst klein wird. Dieser überdeckung der Pollücken durch den unsymmetrisch
aufgesetzten Polschuh sind nur durch die Belüftung der Erregerwicklung Grenzen gesetzt.
Man muß dafür sorgen, daß die Wicklung noch genügend
belüftet werden
kann, daß aber ein möglichst großer Teil der Lücke von dem Polschuh überdeckt wird,
damit die Einsattelung der Feldkurve auf ein Minimurn gebracht wird.If the synchronous machine is to be switched in such a way that the direction of magnetization of the poles on the circumference of the pole wheel only changes from two poles to two poles, the second pole is released from its attachment and rotated by 180 ' and attached to the pole wheel again. As shown in Fig. 2, the overhanging sides 8 of the pole piece 2 of two adjacent poles magnetized in the same direction face each other and the gap remaining between them becomes as small as possible. This coverage of the pole gaps by the asymmetrically placed pole piece is only limited by the ventilation of the excitation winding. It must be ensured that the winding can still be ventilated sufficiently, but that as large a part of the gap as possible is covered by the pole piece so that the saddle of the field curve is reduced to a minimum.
Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, den Polschuh
auch gegenüber seiner eigenen NfitteRinien unsymmetrisch auszubilden, derart, daß
die durch das unsymmetrische Zusammensetzen von Polschuh und Polschaft entstehenden
weit überhängenden Seiten des Polschuhes einen größeren Eisenquerschnitt haben als
die gegenüberliegenden Seiten. Auch dadurch kann die Form der Feldkurve bei einer
Drehung der zweiten Pole um 1800 anläßlich einer Betriebsumstellung vorteilhaft
beeinflußt werden.For a further development of the invention, it is possible to design the pole piece asymmetrically with respect to its own NfitteRinien, such that the far overhanging sides of the pole piece resulting from the asymmetrical assembly of the pole piece and pole shaft have a larger iron cross-section than the opposite sides. In this way, too, the shape of the field curve can be advantageously influenced when the second pole is rotated by 1800 on the occasion of an operational changeover.