DE1613549A1

DE1613549A1 - Schleifringloser Synchronmotor

Info

Publication number: DE1613549A1
Application number: DE1967A0057222
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Schicht
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1967-10-03
Filing date: 1967-10-28
Publication date: 1970-12-03
Also published as: US3509439A; CH464340A; DE1613549C3; DE1613549B2

Description

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Aktiengesellschaft Brown« Boverl & CIe.« Baden (Schweiz) Schleifringloser Synchronmotor

Die Erfindung betrifft einen schleifringlosen Synchronmotor mit umlaufender Feldwicklung« die aus einer Erregermaschine über mit« laufende Gleichrichter gespeist wird.

Bei schleifringlosen Synchronmaschinen (Generatoren oder Motoren) läuft der Anker der Erregermaschine mit der Welle um. Die Erregermaschine wird dabei als Wechselstrommaschine ausgeführt« die über Gleichrichter die Feldwicklung der Synchronmaschinen speist.

Bei Synchronmotoren mit Selbstanlauf entsteht hierbei die Schwierigkeit« dass die während des Anlaufs in der Feldwicklung Induzierte

Wechselspannung sich infolge des Gleiohriohters nur in einer Richtung entladen kann. Der so entstehende Gleichstrom baut ein Rotorfeld auf« welches drehzahlfrequente Statorströme induziert« die das Drehmoment beim Anlauf verringern« insbesondere bei kleinen

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Man hat daher zusätzlich steuerbare StromrIohterelemente vorgesehen« die während des Anlaufes die Erregerwicklung in Jeder Halbwelle kurzschliessen und die in der Erregermaschine erzeugte Spannung vom Gleichrichter abhalten (US Patent 3 100 279)*

fiel einer anderen Ausführungsform werden während des Anlaufes den Oleichrichtern gesteuerte Halbleiter antiparallel geschaltet, so dass die induzierte Wechselspannung in beiden Halbwellen einen Strom erzeugen kann» dann fliesst ein Wechselstrom in der Erregerwicklung» der das Anlaufdrehmoment nicht beeinflusst. (jj> 098 939)

Die eine angegebene Lösung erfordert mindestens drei zusätzliche Thyristoren» von denen mindestens einer für den vollen Erregerstrom ausgelegt werden muss. Die andere Lösung besitzt zwar nur zwei zusätzliche Thyristoren, hat aber den Nachteil» dass das Anlaufdrehmoment nicht den günstigsten Wert hat oder ein hierzu erforderlicher Widerstand nach dem Anlauf durch einen Thyristor überbrückt werden muss, der dann für den vollen Erregerstrom auszulegen wäre.

Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen» dass wenigstens ein Teil der Stromrichterelemente gesteuert ist, dass der Feldwicklung mindestens ein Widerstand parallel liegt, dass eine Steuereinrichtung an die Erregermaschine angeschlossen ist, welche aus einem Isoliertransformator und weiteren Dioden als Hllfsgleich rlchter mit Belastungswiderständen besteht und dass die Steuer-

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spannungen für die gesteuerten Stromrichter von den Dioden

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jeder Phase abgenommen sind·

Bei dieser Lösung braucht kein Thyristor für den vollen Erregerstrom ausgelegt zu Werden· Ausserdem hat sie den Vorteil, dass die Steuereinrichtung unabhängig von den Daten des Motors in gleicher Weise ausgeführt werden kann« wobei nur die Uebersetzung des Isoliertranaforroators angepasst zu werden braucht.

Die Figuren zeigen Beispiele der Erfindung. Die Figur 1 zeigt ein Beispiel mit einem einzigen Parallelwideretand und der Steuerung der gesteuerten Stromrichter, die Figur 2 eine Einrichtung mit mehreren Parallelwiderstanden.

In der Figur 1 stelltlden Stator des schleifringlosen Synchronmotors dar,2die am Rotor befindliche Regelwicklung. Alle Teile, welohe innerhalb der gestrichelten Linie liegen, sind mit dem Rotor drehbar. Hierzu gehören der Anker 5 der Erregermaschine, der Parallelwiderstand 4, der Oleichrichter mit den Dioden 5 und den gesteuerten Stromrichtern 6. Ebenfalls ist die Steuereinrichtung mit den in V geschalteten Isoliertransformatoren 7» mit dem Hilfsglelehrichter 8 mit dem zugehörigen Belastungswiderstand 9 und den Zener-Dioden 10 mit dem Rotor drehbar. Die Feldwicklung 11 der Erregermaschine steht fest und wird aus der Gleichstromquelle 12 Über den Einstellwiderstand 13 und den Schalter 14 gespeist. Die Gleichstromquelle 12 kann auch eine Oleichrichteranordnung sein, welche aus dem Drehstromnetz gespeist wird. Der Hilfsgleichrichter 8 und der Belastungswiderstand 9 brauchen hierbei nur für den Steuerstrom ausgelegt zu werden.

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Die Wirkungswelse 1st folgende t

Beim Anlaufen wird« solange der Synchronismus nicht erreloht wird, In der Feldwicklung 2 eine Wechselspannung abnehmender Frequenz erzeugt. Diese gleicht sich über den Widerstand 4 aus· Der hierdurch entstehende Wechselstrom hat keinen Einfluss auf das Drehmoment des Motors· Solange die Erregermaschine 3 keine oder nur eine geringe Spannung (Infolge der Remanenz) erzeugt, liegt hinter dem Isoliertransformator 7 auch an den Oleichrichtern 8 keine oder nur eine geringe Spannung. Die Steuerspannung reicht dann nicht aus, um die gesteuerten Stromrichter 6 zu zünden. Erreicht aber der Motor eine nahe dem Synchronismus llegendo Drehzahl so wird die Feldwicklung 11 der Erregermaschine durch Einschalten des Schalters 14 an Spannung gelegt« Dann wächst die Spannung In der Ankerwicklung 3 rasch an. Hierdurch steigt auoh die Spannung am Isoliertransformator 7 und am Oleichrichter 8 und damit die Steuerspannung für die gesteuerten Stromrichter Dadurch wird die Oleiehrlchteranordnung 5,6 geöffnet und der Erregerstrom gelangt an die Erregerwicklung 2.

Die Zener-Dioden 10 dienen dazu/ einen zu starken Anstieg der Steuerspannung zu verhindern.

In Figur 2 1st eine andere Ausführung dargestellt» Der Nachteil der Anordnung nach Figur 1 1st« dass der Widerstand 4 dauernd eingeschaltet bleibt und dadurch Verluste hervorruft· Um dieses zu vermeiden, wird der Widerstand In mehrere Stücke aufgeteilt

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und mit Dioden und gesteuerten Stromrichtern verbunden_o In der Figur 2 ist die bereits beschrieben® -Steuere inrieh-tamg fortgelassen und nur der Stromkreis zwischen d@F Err©g©2=wi©klung 2 und der Ankerwicklung 3 der Erregermaschine dargestellt, Die Bezeichnungen für den Motor und die Gleichrichfeeranorclnung sind die gleichen wir in der Figur 1. Statt des Widerstandes 4 sind die Widerstände 15 bis 17 vorgeg©heE_a &®r Widerstand 15 ist mit der Diode 18 in Reihe geschaltet§ <äi@ Widerstund© 16 und 17 liegen über die gesteuerten Stromrichter 19 und 2© in leih®. Die Mitte dieser Reihansehsltrag ist mit ©In©r ftias® d©2° ßlfi&Citelahfceranordnung verbunden . _o Zw St©B®rrag ä©w gastaws^oa Stromrichter ' 19 und 20 sind die Zener»Dioden 22 waü §3, ύ%® öioä© 24 und die der Potentialsteuerung dienenden luftwiderstand® 25 und 26 vorgesehen.

Die Wirkungsweise ist folgend® s

Die während des Anlaufes an der Erregerwicklung das Motors induzierte Spannung erzeugt in der einen Richtung über die Diode 18 und den Widerstand 25 einen Strom, in öer anderen über die gesteuerten Stromrichter 19 und 20 und die Widerstände 16 und 17 einen entgegengesetzten Strom. Es sind al® Bmmen der Widerstande» werte 16 und 17 und die Höhe des Widerstandes 15 gleich« so dass die beiden Halbwellen der induzierten Spannung in gl®ioher Höhe abgeleitet werden. Dann fäiesat in d©r SrTsgerwloklung ein Wechselstrom» der 4as Aol©ufmoment nicht fee©is?fliasst₀ ¥aan nun

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Motor bis in die NXhe dee Synchronismus angelaufen ist, ao entsteht, wie an Hand der Figur 1 beschrieben wurde, an den Oleichrichtern die Erregerspannung. Dabei ist, sobald Phase 27

drei

des Erregere das höchste Potential der / Srregerklemmen besitzt« der Thyristor 19 in Sperrichtung gepolt und schaltet den Strom im Widerstand 16 ab. Sobald Phase 27 das tiefste Potential aufweist, schaltet der Thyristor 20 den Strom irc Widerstand 17 ab. Die Zenerdioden 22 und 23 sind so zu bemessen, dass die Thyristoren 19 und 20 bei der Mennerregerspannung mit Sicherheit nicht zünden, sondern erst bsi einer höheren Spannung* wie sie beim Schlupf des Polrades in der Erregerwicklung induziert wirä. Im synchronen Betrieb führen also die Widerstünde 15» »6 un~ 17 im Gegensatz zum Widerstand k in der Anordnung nach Fig. 1 keinen Strom.

Zur weiteren Vereinfachung kann man fels Isoliertraosforroator in der Erregermaschine eine Hilfswicklung vorsehen, an die der Hilfsgleichriohter θ angeschlossen let»

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Claims

. - 7 -Patentanspruch« t

1. Schleifringloser Synchronmotor mit umlaufender Feldwicklung« die aus einer Erregermaschine über mitlaufende Gleichrichter gespeist wird, daduroh gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Strom* rlohterelemente(6}gesteuert ist» dass der Peldwicklung( 2^ mindestens ein Widerstand (^Jparallel liegt, dass eine Steuereinrichtung an die Erregermaschine (^) angeschlossen ist, welche aus einem Isoliertransform&tor{7/uad einem weiteren aus Dioden (8/ bestehenden Hilfegleichrichter mit Belastungswlderstfinden ^besteht und dass die Steuer· spannungen für die gesteuerten Stromrichter von den Dioden^} jeder Phase abgenommen sind·

2. Schleifringloser Synchronmotor naoh Anspruch 1, daduroh gekennse lehnet, dass der Zeoliertransformator(7)in T geschaltet ist·

5· Sohleifrlngloser Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Etrisohen Steuergitter und Kathode der Thyristoren Zenerdioden^lOf geschaltet sind·

%· Schleifringloser ßynchronmotor, daduroh gekennzeichnet, dass den der Feldwlcklung(2)parallel geschalteten Widerstanden &5,16,Γζ) Stromrlchterelemente (l8,19,2o) vorgeBOhaltet sind.

5· ßohieifringloser Synohronmotor naoh Anspruch 4« dadurch gekenn· seichnet, dass zwei Widerstandskreise ,vorgesehen sind, von denen

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der eine aus einem einzigen Widerstand (l5)und einer Diodö(l^ entgegengesetzt der Errsgerstrorarichtung und der andere 'aus zwei Widerständeny.6,17/niit vorgeschalteten gesteuerten Stromrichtern n.9,2ojentgegengesetzter Durchlassrichtung besteht,

6. Schleifringloser Synchronmotor nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfstransformator/7)dureh eine Hilfswicklung in der Erregermaschine gebildet wird·

Aktiengesellschaft BROWN, BOVlRI & CIS.

IV. \\A'ic/c(it- WvM

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