DE1193161B

DE1193161B - Brushless electric machine

Info

Publication number: DE1193161B
Application number: DEL45598A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eckhard Abilgaard
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-08-14
Filing date: 1963-08-14
Publication date: 1965-05-20
Also published as: SE311192B; CH431704A; AT243912B

Description

Kollektorlose elektrische Maschine Es ist als stationärer Phasenschieber eine kollektorlose elektrische Maschine vorgeschlagen, die im Stator eine Drehstromwicklung und eine Polygonwicklung aufweist. An zahlreiche Anzapfungen der Polygonwicklung sind Stromrichter angeschlossen, von denen immer je zwei diametral gelegene zugleich geöffnet und nach dem übergang der Stromführung auf das nächste Ventilpaar wieder gesperrt werden. Dieser Vorgang setzt sich mit der Rotationsfrequenz des Netzes stetig entlang des Umfanges der Polygonwicklung von Anzapfung zu Anzapfung fort. Auf diese Weise wird eine mit dem Netz synchron umlaufende Bürstenbrücke einer Gleichstrommaschine nachgebildet. Der Polygonwicklung wird über diese Einrichtung und zusätzliche bereits vorgeschlagene Kommutierungsmittel aus einer Gleichspannungsquelle ein Strom zugeführt. Das durch den Strom in der Polygonwicklung hervorgerufene stufenweise weitergeschaltete Erregerfeld induziert in der Drehstromwicklung eine Spannung, deren Grundwelle Netzfrequenz hat. Durch die Wahl eines geeigneten Zündaugenblickes für die Stromrichterventile läßt sich erreichen, daß die in der Drehstromwicklung induzierte Spannung die gleiche Phasenlage erhält wie die Netzspannung. Durch die Änderung der Höhe des Gleichstromes in der Polygonwicklung läßt sich die in der Drehstromwicklung induzierte Spannung auf den gleichen arithmetischen Mittelwert einstellen wie die Netzspannung. Die Drehstromwicklung kann nun mit dem Drehstromnetz verbunden werden. Es stellt sich ein Betrieb ein, der dem Punkt cos y=1 einer Synchronmaschine im Phasenschieberbetrieb entspricht. Hierbei nimmt die Maschine weder induktive Blindlast auf, noch gibt sie welche ab.Brushless electrical machine It is as a stationary phase shifter proposed a brushless electrical machine that has a three-phase winding in the stator and has a polygon winding. At numerous taps on the polygon winding converters are connected, two of which are always diametrically located at the same time opened and again after the transfer of current to the next pair of valves be blocked. This process continues with the rotation frequency of the network steadily along the circumference of the polygon winding from tap to tap. In this way, a brush bridge rotating synchronously with the mains becomes a DC machine replicated. The polygon winding is already made over this facility and additional proposed commutation means supplied with a current from a DC voltage source. That which is caused by the current in the polygon winding is switched on in stages The excitation field induces a voltage in the three-phase winding, the fundamental wave of which is the mains frequency Has. By choosing a suitable ignition moment for the converter valves it can be achieved that the voltage induced in the three-phase winding is the same Phase position is maintained like the mains voltage. By changing the level of the direct current The voltage induced in the three-phase winding can be measured in the polygon winding set to the same arithmetic mean value as the mains voltage. the Three-phase winding can now be connected to the three-phase network. It turns out an operation that corresponds to the point cos y = 1 of a synchronous machine in phase shifter operation is equivalent to. The machine neither accepts nor gives an inductive reactive load they off.

Bei Verminderung des Erregerstromes in der Polygonwicklung wird die Maschine drehstromseitig induktive Leistung zur eigenen Magnetisierung aufnehmen. Bei Erhöhung des Erregerstromes in der Polygonwicklung dagegen wird die Maschine Blindleistung abgeben. Sie wirkt auf das Netz wie eine Kapazität. Mit dieser Anordnung erhält man die von der Synchronmaschine her bekannte V-Kurve.When the excitation current in the polygon winding is reduced, the Machine take up inductive power on the three-phase side for its own magnetization. On the other hand, when the excitation current in the polygon winding is increased, the machine will Output reactive power. It acts like a capacity on the network. With this arrangement the V-curve known from the synchronous machine is obtained.

Da das Erregerfeld in der Polygonwicklung jedoch nicht gleichförmig rotiert, sondern stufenweise weitergeschaltet wird, ergibt sich in der Drehstromwicklung eine Spannung, die stark mit Oberwellen behaftet ist.However, since the excitation field in the polygon winding is not uniform rotates, but is switched step by step, results in the three-phase winding a voltage that is heavily affected by harmonics.

Die Erfindung betrifft eine kollektorlose elektrische Maschine, die im Stator eine Drehstromwicklung und eine über Stromrichterventile gesteuerte Polygonwicklung aufweist. Nach der Erfindung ist diese Maschine mit einem rotierenden Kurzschlußläufer versehen. Seine Käfigwicklung stellt eine Dämpferwicklung für die Harmonischen dar. Nach der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, mit dem rotierenden Kurzschlußläufer der Maschine den Anker einer Gleichstrommaschine zu kuppeln. Der Gleichstrommaschine wird die zum Aufbau des in der Polygonwicklung erzeugten Erregerfeldes benötigte Energie entnommen. Dies hat die Wirkung, daß sich dem Blindstrom in der Drehstromwicklung der beschriebenen Blindleistungsmaschine eine Wirkkomponente überlagert.The invention relates to a brushless electrical machine that A three-phase winding in the stator and a polygon winding controlled by converter valves having. According to the invention, this machine is with a rotating squirrel cage rotor Mistake. Its cage winding represents a damper winding for the harmonics. According to the invention it is also proposed with the rotating squirrel cage rotor the machine to couple the armature of a DC machine. The DC machine is required to build up the excitation field generated in the polygon winding Energy taken. This has the effect of reducing the reactive current in the three-phase winding an active component superimposed on the reactive power machine described.

Es gelingt auf diese Weise, dem Netz über einen Gleichstromzwischenkreis Wirkleistung zu entnehmen, die ihm als kapazitive Blindleistung wieder zugeführt wird.In this way it is possible to connect the network via a direct current intermediate circuit To take real power, which is fed back to him as capacitive reactive power will.

In der Praxis wird man den Kurzschlußläufer mit der gekuppelten Gleichstrommaschine vom Netz her über die Drehstromwicklung hochfahren. Die Phasenlage der in der Drehstromwicklung von der Polygonwicklung her induzierten Spannung wird einmal im Leerlauf auf die Netzspannung abgestimmt. Dadurch ist die Lage der Zündaugenblicke für die Stromrichterventile festgelegt. Die Blindleistung, die die Maschine aufnehmen oder abgeben soll, wird durch die Größe des Erregerstromes in der Polygonwicklung eingestellt. Die Änderung dieses Stromes erfolgt durch die Regelung der Erregung der Gleichstrommaschine.In practice, the squirrel cage is used with the coupled DC machine start up from the mains via the three-phase winding. The phase position in the three-phase winding voltage induced by the polygon winding is applied once to the open circuit Line voltage matched. This is the position of the ignition moments for the converter valves set. The reactive power that the machine should consume or output is set by the size of the excitation current in the polygon winding. The change this current takes place by regulating the excitation of the direct current machine.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar eine Maschine, die im Stator eine Polygonwicklung 1 besitzt. Im Stator ist ferner eine Drehströmwicklung B vorhanden, die in Dreieck geschaltet und mit einem Netz R, S, T verbunden ist. Nach der Erfindung ist ein Kurzschlußläufer 3 vorhanden, der mit einer Gleichstrommaschine 4 mechanisch gekuppelt ist. An der Polygonwicklung 1 ist eine größere Zahl von Anzapfungen vorgesehen, von denen im Ausführungsbeispiel jedoch nur sechs Anzapfungen 11 bis 16 gezeichnet sind. An jede Anzapfung sind zwei Ventile entgegengesetzter Durchlaßrichtung angeschlossen, 2: $: an die At±apfung 11 die Ventile 111 und 112. An die Anzapfung 12 sind die Ventile 121, 122 angeschlossen. Alle Ventile mit der Endziffer 1 sind an gemeinsame Sammelleitungen angeschlossen, die zu eiherh Transformator 9 mit Parallelkondensator. ffihftii. Alle Ventile mit der Endziffer 2 sind an andere Sammelleitungen angeschlossen, die zu einem Träüsformätör fr iüit Parallelkondensator führeü. lJie Mitten der beiden Transformatoren 5, 6 sind untereinander verbunden, und zwar liegt in dieser Verbindung der Anker der Gleichstrommaschine 4 sowie eine Glättungsdrossel'7. Die beiden schwarz markierten Stromrichterventie 112 und 141 sind in dem betrachteten Augenblick gerade stromführend. Die Erregerenergie wird der Polygonwicklung Übet betefts an anderer Stelle vorgeschlagene Kommutierungsmittel zugeführt und aus der Gleichströmmäschine die mit dem rotierenden Kurzschlußanker 3 der Blindleistungsmaschine gekuppelt ist: Die Polygonwickluhg 1 u#id die Dxehströinwiekluüg 2 sind än den gleichen Nuten des Stators untergebracht.The drawing shows an embodiment of the invention, namely a machine which has a polygonal winding 1 in the stator. In the stator there is also a rotary current winding B, which is connected in a delta and is connected to a network R, S, T. According to the invention, there is a squirrel-cage rotor 3 which is mechanically coupled to a DC machine 4. A larger number of taps is provided on the polygon winding 1, of which, however, only six taps 11 to 16 are shown in the exemplary embodiment. Two valves with opposite flow directions are connected to each tap, 2: $: the valves 111 and 112 are connected to the tap 11. The valves 121, 122 are connected to the tap 12. All valves with the last digit 1 are connected to common collecting lines, which lead to transformer 9 with parallel capacitor. ffihftii. All valves with the last digit 2 are connected to other collecting lines, which lead to a Träüsformätör for iüit parallel condenser. The centers of the two transformers 5, 6 are connected to one another, and the armature of the direct current machine 4 and a smoothing choke 7 are located in this connection. The two power converter valves 112 and 141 marked in black are currently carrying current. The excitation energy is fed to the polygon winding and the commutation means proposed elsewhere and from the DC machine which is coupled to the rotating short-circuit armature 3 of the reactive power machine: The polygon winding 1 and the Dxehströminwiekluüg 2 are housed in the same slots in the stator.

Claims

Claims: 1. Collectorless electrical machine in the stator a three-phase winding and a polygon winding controlled by flow control valves having, characterized in that it is equipped with a rotating squirrel-cage rotor is provided.

2. Machine according to claim 1, characterized in that with the squirrel cage a DC machine is coupled to the machine.

3. Machine according to claim 1 and 2, characterized in that the machine coupled with cream squirrel cage DC machine necessary for the polygon winding of the phase shifter arrangement Excitation power supplies.