DE1638413A1 - Zusatzerregung von Permanentpol-Hilfserregergeneratoren bei buerstenlosen Synchronmaschinen - Google Patents

Description

ii. Patent-Verw&ltungs-GbiiiH, Frankfurt am Main, Theodor-Stsrn-Kui i

Dipl.-Ing. Kunilton/sm Erf.-Nr. 50/12?

Zusatzerregung von Perraanentpol-Hilfeerregergenerafcoren λ

bei bürctenlotsen Synchronmaschinen . ™

Um einen Autarken Botrieb bei schleifring- und konuautatorlosen S^nchronmaacbaneri zu erreichen, wird in vielen Fällen ein zweiter Erregergenera-

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tor al η Hilf s erregermaschine verwendet. Dieae i-L^chine muß ebenfalls schleifringlos sein und wird aeishalb mit Perrsunentpolen alr> Innenpolinusehine ausgeführt, aus der ruhenden . wlcklung des Permanenfcpol-Hilfserregergenerditors wird aer and das Feld' der Haupt erregermaschine gespeist;. Durch .iie aufbau ist in¹ ,jedem Pulle, auch bein .anfahren des H^ch und beim Kurzschluß des Hauptgenerators, ein aut^irker 3etriob sichergestellt.

Aiah nach einem gelegentlichen Ausbau des Läufern und n^ch einem eventuellen Kurzschluß des Peraonentpol-Hilfscrregsr-^ dürfen die Peraanentpole jedoch ni :ht ihre Hen^nens vex-iindern. Aus diesen Grunde raüsüen die Penajnentpole luft- und. kurzschluß stiubilisiert sein. Das bedeutet jedoch eine sehr geringe ausnutnung der Kuschine. Des weiteren ist die aeluistar.g einer Hilfserregermaschine sehr schwankend. D^s bedeutet bei dar Permanentpolerregung eine sinkende Spannung bei steigender 3elastang. Der Regler kann also nicht mit konstanter Spannung arbei ten. Bei hochtourigen Maschinen konmt noch eine fertigungG-bodingte Schwierigkeit hinzu. Die Periaanentpole lüsiien eich nicht in beliebiger Große anordnen, sie müssen unterteilt werden, wodurch die Kuschine für eine höhere Frequenz gebaut war- -lan muß. -

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Durch eine sehr reichlike Auslegung des Pernonentpol-Hilfserregergenarators kann eine weitgehende Abhilfe der genannten Schwierigkeiten ersielt werden. Der Nachteil dieser Uberdimenslonierung ist an ausgeführten Maschinensätaen aber deutlich zu erkennen. Der Permanentpoi-Hilfserregersenerator, dessen Leistung etwa 2 bis 5 # ier HrtUpterregernuisehine beträgt, benötigt etwa 30 bis 50 % von deren Größe.

Die Erfindung hat nun die Aufgabe, die genannten Nachteile su beseitigen. Eine direkte Strorakompcundierung des Perm^xientpol-EiIfserregergenerators scheidet wegen der Forderung nach schleifringloser Ausführung aus. Eine indirekte Lastkomper-satiai ist jedoch nöglich. Da der überwiegende Teil der Energie des Permcuaentpol-Hilfserregergeneratorc für die Erregung der Haupterregermaschine verwendet wird, ist somit die Spannung der HaUpterregermaschine unter der Voraussetzong konstanter Dcehr.ahl und konstanter Belastung ein Maß für die Belastung des Peraianentpol-Hilfserregergenerators. Somit kunn die Polradspannung der Synchronmaschine für die Zusatzerregung des perrionentpol-Hilfserregergenerators verwendet werden.

Srfindungsganäß wird für die Zusätzecregung eines Hilfserregergenercitors bei schleifring- und koaraut «.torlosen Synchronscischinen vorgeschlagen, daß Seiger wicklungen uuf den

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Parmanentpolen eingeordnet sind, die vom Polradstrom der Synchronmaschine und/oder entsprechend der Polrv.dapunnung der Synchronmaschine gespeist werden und die so geschaltet sind, daß durch sie der Feldfluß der Permanentpole verstärkt wird.

Bei Verwendung von ungesteuerten Gleichrichtern in dor Einordnung zur Speicting der Feldwicklung der Synchronmaschine i::t d;»e Polradapünnung der Synchronmaschine duch bei eventuell ca Kurzschluß der Feldwicklung bei instationären Belastungen immer positiv, sie kann durch den Freilauf der Gleichrichter nie ti.v werden. Ebenfalls kann bei einen gelegentlichen jsynch L.tuf der HuupfcerregernicAschin^ auch keine negative Gpjjinung entstehen. Dadurch ist immer eine positive Erregung in ^bhangigkfcit von der Polradspannung möglich.

Bei einem Klemaenkuraschluß der Synchronmaschine wird in deren Feldwicklung eine Spannung induziert, die den Polr«sdntroin kurzzeitig sehr hoch ansteigen läßt, wodurch die gleichgerichtete Spannung der Haupterregermaschine nahezu zusammenbricht. Damit wurde auch die Zu3atzerregung weitgehend zu Null werden. Sine Abhilfe wird d^bei gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zusätzlich neben der PoIr ad spannung oiuch der Erregeratrcm der Huupterregernacchine für die Zusatzerregung verwendet wird. Ein negativer Polrad;:troa kt^nn durch die ΰρ err wirkung der rotie-

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renden, ungesteuerten Gleichrichteranordnung zur Speisung der Feldwicklung der Synchronmaschine nicht fließen. Somit ist die stromabhängige Zusatserregung in jedem Falle positiv. .DUr¹Ch die Verwendung beider Komponenten, der spannunga- und der stroiaabhenglgen Komponente, wird eine stetige susätzliche Erregung des Perinanentpol-Hilfserregergenerators erreicht. Nur für das ünfdhren des Maschinensatzes muß die Remanenz·der Permanentpole ä ausreichend sein. In allen übrigen Fällen erzeugt die stroin- bzw. spannungsabhängig© Komponente der Feldwicklung der Synchronmaschine den benötigten Fluß für den Permonentpol-Hilfs- · erregergenerator. Da somit die Induktion ua einen mehrfachen Betrug höher gewählt werden kann und die Pemunentpols nicht mehr ausschließlich für die Erzeugung des Flusses benötigt werde , kann der Hilfserregergenerator wesentlich kleiner dimensioniert werden. Die Erregerwicklungen dienen dabei jedoch lediglich der Bereitstellung einer 2uscxtzerregung, nicht aber zum Auf magnetisieren der Pensaneatpole in bekannter Vel3e. "

Werden nun gesteuerte Gleichrichter (Thyristoren) in der rotierenden Gleichrichteranordnung zur Speisung der Feldwicklung der Synchronmaschine verwendet, so kann eine negative Polradspannung auftreten. Dadurch könnte in der Zusatzerregung sin negativer.Sti»om fließen, der· eine EntKa50.eti3ie1.-ans ler JPermanentpole bewirkt. Wird eine Gleichrichterschaltung mit Thyristoren auch für negativen Sftrota verwendet., so würde durch dom dann

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auch in dar£rregssrwicklung fließenden negativen Sfcroni eina Entmagnetisierung der Periaanentpole auftreten. Xn Vsiterbildung der Erfindung ist dahsr eine Gleiclir'-chterachcJ. hing angeordnet, durch die eine negative Polr^dspctfirtunn der Cynchronma3chine für di© E iregsr wicklung umgakehrt wlri. und/oder es ist eine weitere Gleichrichterschill tang angeordnet, lurch i* e ein negativer Polrud3trom der Synchronmaschine für dieHnces«rv/icklung umgekehrt wird.

Verwendet man rotierende, gesteuerte Gleichrichter zur Speisung der Peldviicklung der Synchronmaschine, so ist se zweckmäßig, die Zusatzerregung direkt von den Xlenuaen des Kc*up"ierref;ergenerators zu beziehen. Der Strom für den Personenfcpol-KiIf3-erregergenerator ist dann nur noch gleichzurichten und dor Srrqgeavicklung zuzuführen. Da die Synchronaasshine in allgemeinen konstant erregt wis;d, let somit die Zu^atserregung ebenfalls konstant. Eine Stromkompansation iet auch In diesem Falle möglich.

Damit nicht auf jedem Pol des Perm^nentpol-Hilf^erreger^enerator zwei Wicklungen, die strom- und dis spoJinungsufc-häiisige -/.ickluiig, untergebracht v.»erden müssen, ist ii weiter-er Abbildung der Erfindung eine Vereinfcichung mogliili, iaieu jev^iij mxr jeder aueite Pol nit oine:.· stromcAbhängigsa ViekLuig vergehen wird, während die übidgen die sp^nnungaaohän;jise Hicfcla%:

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Zwar sind damit Kord- und Südpol nicht gleichmäSig erregt , es kommt au vorstärkten StreuflÜGaen, doch wird apatit eine konstarukt;-,ve Vereinfachung und eine einfachere Isolation der beiden Wicklungen erreicht.* Ein anderer Vorteil entsteht durch die

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V.lcklungfiirdleEpt-nntmgsa.bhängige Komponente indem sie für. hohe Spannungen, die eine Gefährdung der Gleichrichter darstellen, durch einen erhöhten Strorafluß die Überspannungen abbaut. Das ist ein wesentlicher Vorteil bei ez.neni eventuellen asynchronst Batrieb.

Die Erfindung wirä 'm folgenden cm Hund der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:

In Fig. 1 ist d«*s Schaltbild der kommutator- und schleifringlosen Erregung dargestellt. Der rotierende Teil dieser Schaltung ist strichpunktiert umrundet. Die Feldwicklung 1.2 der Synchronmaschine Λ wirl über die rotierenden Gleichrichter 2 aus dsm Anker 5·"^ der Häuptarregermaschine 3 gespeist. Der Permanentpol-Hilfserregergenerator 4 besteht aus dea ruhenden xvnker 4.Ί und den rotierenden Pernianentpolen ^t-.2..<kmäÖ(feEiltoa-a23gvt^alni:Ea:^atdrk--Img4»3von den Elemaezi des Gleichrichters 2 gespeist. Eine weitere Erregerwicklung ■*.* für die stroiaabhängige Komponente wird ve η den Strom der Faldwicklung 1«? durchflossen. Die ruhende ankerwicklung 4.1 .!es Periaanentpol-Hilf3errejergenerutors 4- verscrrrt

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über den Regler 5 das Feld 3· 2 der Haupterregermaschine. Der Fermanentpol-Hilfserregergenerator selbst wird erregt durch die Permanentpole 4·.2, durch die sp annungs abhängige Erregerwicklung 4.3 und die stromabhängige 4.4.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Schaltung der rotierenden Teile bei Verwendung von Thyristoren in der Gleichrichterschaltung 2. Die spannungsabhängige Erregerwicklung 4.3 kann dann über eine Hilfsgleichrichterschaltung 6 direkt von der Ankerwicklung 5·^ gespeist werden. Nicht dargestellt ist eine weitere Hilf .^gleichrichter anordnung, durch die ein negativer Polradstrom der Synchronmaschine 1 für die stromabhängige Erregerwicklung 4.4 umgekehrt wird.

Wird eine rotierende, antiparallele Gleichrichterschaltung zur Speisung der Feldiiicklung der Synchronmaschine benutzt, so muß die Gegenrichtung des Stromes ebenfalls beachtet werden. Es ist dann zweckmäßig, den Strom für die Erregerwicklung über zusätzliche gleichrichtende Ventile au leiten oder die atroiaabhäagige Erregerwicklung in zwei Wicklungen aufzuteilen, die tin« mal von den Gleichrichtern der Auferregung und einaal von dec Gleichrichtern der Gegenerregung getrennt gespeist werden und die so geschaltet sind, daß sie beide auferregend wirken.

8 Seiten Beschreibung 09838/0300

5 Patent Einspruch(2

ί Bl. Zeichnung mit zwei Figuren

Claims (3)

1. Licentiä Patent-Verwaltungs-GmbH, Frankfurt am Main, 3heodor-Stern-Kai 1

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   Patentansprüche :.

   1/ Zusatj&erregung eines Permanentpol-Hilfserregergenerators bei schleifring- und kommutatorlosen Synchronmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß Etotgfrrwicklungen (4.3 bzw. 4.4) auf den Permanentpolen (4.2) angeordnet sind, die vom Polradstrom der Synchronmaschine (4) und/oder entsprechend der Polradspannung der Synchronmaschine (1) gespeist werden und die so geschaltet sind, daS durch sie der Feldfluß der Permanentpole (4.2) verstärkt wird.
2. 2. Zusatzerregung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichrichterschaltung (6) angeordnet ist, durch die eine negative Polradspannung der Synchronmaschine (1) für die Erregerwicklung (4.3) umgekehrt wird und/oder eine weitere

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   Gleichrichterscbaltung angeordnet ist, durch die sin. negativer Polradstront der Synchronmaschine (1) für die Erregerwicklung (4·,Λ) umgekehrt vaird.

   3· 25us at ζ erregung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die polradstrom- (4·.4) und die polrudspannungs-Sespeisten (4.
3. 3) Erregerwicklungen axif getrennten Polen aagesrdnet sind.

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