DE1638446A1 - Wechselrichtergespeister Reluktanzmotor - Google Patents

Description

• Wochselrichtergespeister Reluktanzmollfor.

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  Vorgeschlagene Aninotropi-Roluktanzmotoren, ihr Läufer ist

  aus mehr als zwei kreissehnenartigen-b weichmagnetiv-ahen Xern-

  stücken je Polpaar aufgebaut, die voneinander durch Werkstoffe

  mit der Perneabilität von nahezu 1.0 getrennt sind, eignen sich

  vorzugsweise für wochselrichtergespeiste Antriebe, bei denen mit

  der Notorwelle ein Taktgeber fUr die Kommutierung des Weehsel-

  richters verbunden ist, so daao der vollständige Synchronismus

  zwischen einen speisenden Zweiphasen- oder Dreiphasenwechselrich-

  ter mit der Notordrohsahl gewährleistet wird. Dieser Wechselrich-

  ter auen wegen der tUr die Erregung erforderlichen Blindloistung

  mit Zwangskommutierung arbeiten.

  Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen derartigen Reluk-

  tanzmotorantrieb weiter zu äntwickeln. Die Erfindung bezieht sich

  auf einen wochselrichtergespeiaten Roluktanzmotor mit einem Takt-

  geber auf der Motorwelle zur Steuerung der Kommutierungszeitpunk-

  to der einzelnen Phasen. Erfindungsgemäas Ist der Ständer faa

  Läuferumfang mit zwei ga01.,vanisch vonein=Ier getrennten.Mehr-

  phaaenstromwicklungen aui3gerüstet.

  Es wird also der Ständer eines solchen Roluktanzmotors

  oder auch eines Reluktanzmotors mit einem Läufer der übli%,6#hen

  Bauweise mit in sich geschlossenem Läufereisen und ausge-

  prägten Pollücken em Iäuferumfang mit zwei galvanisch vonein-

  ander getrennten Drehstrom-, oder Zweiphasenstromwicklungen

  versehen, von denen die eine als Erregerwicklung E und die

  andere als Arbeitswicklung A wirkt. Die beiden Wicklungen

  worden von zwei getrennten Wochselrichtern synchron mit

  der Notordrehzahl gespeist. Ein die Erregerwicklung E spei-

  sender Wochselrichter We wird durch einün mit der Welle ver-

  bundenen Taktgeber in solchen Phasenlffln konmutiert, dass

  der Strom dieses WechselrIchters eine Durchflutung im Ständer

  das Motors erzeugt# die in ibrer Richtung mit der Richtung

  leichter Magnetisierberkeit den Uufers übereinstimmt. Die-

  ner Wochealriahter kann vorzugsweise als Zonstantstrox-Wechsel-

  ausgelegt worden. Igir&Veiter Wechselrichter Wa dient

  r

  zur Spe!iamg der Arbeitsv:Leklung A. Dieser Wechselrichter

  arbeitet nig Zonntontopmnungs-Wochnelrichter und wird vom

  Taktgeber in solchen Phanenlagen komutiert, dass die Richtung

  den von iba erzeugten'a@4potiochen Ylusses mit der Richtung

  leichter Mag»#oierbarkeit den IALutern übereinstimmt. Wird

  nun die Grösse der konstanten Spannung U, des WechselrichterE

  Wa so eingestellt9 daso der Strom in Wa bei einer bestimmten

  Drehzahl % verschwindet, so entspricht diese Drehzahl nahezu

  der Leerlaufdrehzahl einen derartig betriebenen Motors. Wird

  der Motor belastet) so sinkt die Drehzahl um einen geringen

  Betrag wie bei einer Oltichstroinebenachlusamaschine. Der

  Fluns bleibt wegen der Konstantetrom-Eigenschaft des

  Vochselrichtern Ve erhalten, die in der Arbeits#--icklung A

  induzierte Spannung U a geht proportional mit j6r Drb,-

  zurilck. Da aber die Spannung des Wechselrichters Va konstar-*#

  bleibt, entsteht ein Spannungsüberschuns, der bei ohmschem

  Gesamtwiderstand des Arbeitestromkreisen der Arbeitswicklung A

  und den Wechselrichtern Wa einen mit der Spannung phasenglei-

  chen Arbeitestren I fliessen lässt. Der leistungstakter Ist

  a

  also 00899m 1 oder nahezu einis,und der Wechselrichter Wa kam

  daher ohne Zwangskommutierung auskommen.

  Infolge der Streuinduktivität Z., der Arbeitswicklung A und

  zusätzlicher Widerstände im gesamten Arbeit-setromkrein ist

  der entstehende Arbeitsstrom Ia in allgemeinen Fall nicht phasen-

  gleich mit dem Spannungsüberschuse, sofern man die Schaltphäten

  den Wecheelrichters Wa unabhängig von Strrom I, in der besehrie-

  benen Veine so wählt, daas £ür % die induzierte Spannung Uo

  in der Arbeitawicklung A mit der Sp den Vechselriohterts Wa

  nach Grösse und Phase übereinstimmt. Einem weiteren ßY2indunge-

  gedenken entsprechend wird diese Schaltphanenlage in Wa um einen

  dem Strom I, proportionalen Wert daher zusätzlich verschoben

  um einen Winkel, dessen Tangens den Verhältnis I, UJ(L sa#IIa)UR

  entspricht. Auf diese Weine kann der Leistungstaktcr in Arbeits-

  stromkrein auf cos:? - 1 unabhängig von der Belastung selbst-

  tätig konstentgehalten worden. L a ist hierin die durch den Läu-

  forquerfluns in Richtung schwerer Magnetisierbarkeit auftreten-

  da Primärinduktivität den Stromkreises von Va.

  Die Maschin4 hat dabei Nebenschlüsseharakt-er, d.h. dase die

  4

  Drehzahl mit der Belastung im Verhältnis I a"/Ua zurückgeht.

  Dienen Drohnahlrückgang mit der Belastung kann man einem

  Weiteren XV£iUdUU91380demken entsprechend weitgehend dadurch

  konpowiem4m9 duz um die Spann=S Va des Vechselrichters Wa

  i=erhalb einen gewiesen kleinen Bereiches regelbar macht,

  z,B. durch Anschnitteteuerung den 01 eichrichterst der die

  Speisegleichspennung fe Va erzeugt, und daso man diesen An-

  nebnittwickel vom Strom I & booWluast. Man kann auf diene

  Voise auch überkmpensierene aleo die Drehzahl mit zunehmender

  Belastung anwacheon lusen.

  Km kann auch den induktiven Sp4mn=gogLbfall 1 (L na+Tja)

  durch die etromabhängIge Ph«en&ehuM den Voahaelrichters Wa

  überkompennieren, Denn wird -die vom Notor, aufGenr, um Leigtung

  in Arbeitentromkrein kap«itiv, vu vorteilhaft sein kam.

  Sohlieselich int en möglich$ die Maschine in der bünchriebenen

  Voist leUguch v4133rem den x auf eine Solldrehzähl nO

  zu tühren =A mi"litenend *im Drehsahlregelung auf eine durch

  einen Yreq»nzfflerator erzeugte Noraalfrequens % zu aZaohro-

  nisieren , indem von &'le Sp«munganneb egelung -4 Uß von U& nicht

  nur um den Betrag 1 9 zur primären UnterdrUckung der L"tab-

  hftgigkeit der Drehzahl, sondern noch zusätzlich um einen Betrag

  iMertg der der Abweichung der X«chinend ehzähl no von der

  Normaltrequenz % proportional ist 4 Ua M IaIR + k'(no-%)

  Bei einem grossen Vert den Paktort. k wird die Drehmahlregnung

  darm sehr genau. Die dabei auftretenden Regelschwingungen können

  Jx en @ich bekannter Weine gedämpft verdenb

  En ist aber auch tRöglich, den Vert von id U, zusätzlieh abhängig

  zu machen von der Pheaenwinkeldifferenz zwischen deiä Spannung U,

  den Veohaelrichters. va und derjenigen ßpannling Un eines soll-

  frequenzgenerators nn, In diesen ?all erreiaht m&u volletindi.

  sen Synchronisaue. Eine Dämpfung der Phanenwinkelechwingungen

  diesen Regelkreinen ist ebenfalls mit den in Reglern üblichen

  p

  beglich. Es wird d= £U Iaa k

  vorin,äf der Phaueawinkel zwischen Va und, Un ist.

  Der Strom 1, in ArbeitentroWobie erzeugt einen Ankerquer-

  flusag der durch den hoben afflottaohen Wid«etand den Läufern

  in der Qurrichtung relativ ztw Hauptfluns klein bleibt. D«

  ist auch denn der Pell.) wenn der NNMetisierungestron 1, infolge

  einen kleinen Arbeiteluttepaltee wesentlich kleiner ißt als la*

  Der Zuftspalt einen erfindungegenässen Roluktaumotors wird

  nach den gleichen Richtlinien gewählt wie bei einen ZUiglikute14-

  motor, ist also kleiner ein &w eines Synahromotors gleicher

  Leistung übliober BauiL-..b mit gleichstreaerregtea Polrad.

  Die Reckteas wlo, der Arbeitawicklung Va ist deansch klein in

  Verhältnis zu derjenigen der Vicklung Wa,9 so dann auch die Pha-,

  senkorrektur la W (losa#ta)/Ua klein bleibt. Das ist beisonders -

  bei vorgeschlagenen Amitotropiroluktenzmotoren der Pell. la wird

  daher die vorliegende Erfindung vormeaweine bei solchen mit

  wegnetisch In Seegente unterteilten Läufern ausgeführten Roluk-

  tanmotoren v= Iresonderm Vorteil sein.

  Der nicht vermeidbar@ Reatquerfluns is Läufer ergibt mit des

  Ständerstrombelag der Erregerwicklung Iß ein generaterlach

  wirkeinzes Gegendrohnoment, das sich darln äussert-i dann der

  Vochselriobter Vel der in wesentlichen die Erregerblindleistung

  aufbringen auen, auch eine Sowieso, dem 4eSendrehmoment"ent-

  1. -

  sprechend laet-proportionale elektrische Bürkleistung in

  das Glüichotrcwmetz oder an einen Ballastwiderstand abgeben

  zuse, Da aber im Erregerkrein auch Verluste-in Form von

  Kupfer- und Einenverluaten auftretent wird, jedenfalls bei

  reinen Leerlauf der Na»hine md bti Bre»=g in Zweiten

  Quadrenten, eine Gleichstroanpoio=g den Erreger-Vecheelrich-

  ters Ve erforderlich sein.

  Mnem weiteren Ergindmgogedankon entsprechen& ka= um a.B.

  durch ei= V:irbeletr«bre»*" die evtle regelbar ist, den rei-

  ee nen Leerlauffall Da= kanfler Erreger-Vochnel-

  richter Ve als reiner Blindstrmrichter ohne G,14iöhatro»pel-

  sung ausgefUhrt werden und erhält nur einen regelbaren, Ballant-

  videretänd, um die Uberschilosige Rückleistung den Ankerquer-m

  flunzen zu vernichten. Statt diete Mokleintung in einem

  1411»tvideratmd zu vernichten, kenn sie auch in an sich

  Veines wie bei, der Nutsbrexeung th7ristoi#gespeister

  Gleieb»%i-maotortatTiebe üblich-j auf das Gleichstromnetz den

  Vochnelrichtern Va zurückgefUhrt worden.

  Lmhend einer Zeichnung sei ein sch«atisches Ausführungsbeispiel

  der Er adung erläutert. Pig. 1 zeigt den Behaltungoaudbau eines

  erfindungsgeüRssen mit Relukten2mOtOr.

  In Ständer 1 ist in den kleinen Zwiechennuten die Erragerwigk-

  jung x =d in &en graniseren -ten die Arbeilmicklung A

  untergebracht. Der läufer 2 ist in &&gnetisehe Sognente unter-*

  teilt. Der Arbeite-Wechselrichter Wa speist die Vicklung A und

  erhält seine GleichstroazutWumM von einen außehnitt909tOu9%"'-

  ten Gleichrichter G., der wieder= an das Drohstronspe:Caenots

  _RAT angeschlossen ist. Der

  die Wicklung 3. Als Konstantetron-Vechselrichter wird er et

  einer Primärinduktivität Io auf der Gleichstromseite vorie-

  hen und über einen besonderen Gleichrichter Ge ebenfalls an

  das speisende Drehstreimetz =geschlossen. Die Steuezung

  beider Vochealrichter erfolgt mit einem Impulageber X# der

  sit der Notorachne gekoppelt :Lot,

  7186 2 3040 eine Mafte Aun£Uta#mwtcrat bei der die Vioklm-

  gen A und 3 in jeder güt zuommengefasst And, Die eiÄ dabei

  über den priidL-an ßtreutluse zusätzlich ergebende iMukti»

  Verkettung beider Vicklungen ändert die V:Lrkwfflveise der er-

  find:ungaSeialLeaen Sobalt=g nur qualitativ bezUglich d»r erfer-

  derlichen Kompennaticmeopwmung 1, vi (Z i+lt,) ein veaige Aus-

  serdem ist der Veobeelrichter Wo in dies« Yall nur für Rück-

  leistung auf der Gleichstro»eite ausgelegt. Er ist daher nicht

  mit einer gleiöhnpamungsquelle, sondern nur mit einem elektro-

  nisch regelbaren Ballastwiderstend R auf der Gleichetromaeite

  verbunden. Die weitere Variante, dens diese Gleichstrmwüäk-

  leiotung über eine Th7ristorschaltung T trans formiert wieder

  nutzbar gemacht wird und beispielsweine der Gleichetroxver-

  Dorgung den Wochselrichters Wa zugeführt wird, ist gestrichelt

  dargestellt*

Claims (1)

1. Patentansprüche Voahnelrichtergeapeister. Rtluktenmoter mit einen Takt- - geber auf der Notorwelle zur Oteuerung der Komutierunge- seitpunktoder einzelnen Phasen" dadurch gekennzeichnet, dann der StUMer m Läuferumtang mit zwei Salvanisch von- eine:der getrennten Mehrphasenetromwicklungen ausgerüstet 2. Vechselrichtergespeinter Roluktenzmotor nach Anspruch 1.e dadurch gekennzeichnet% dann die Mehrphaeptnetromwicklungen in zwei verschieden grossen Nutanordnungen angeordnet aJud. Vechselrichtergespeister Roluktenzmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dann die Mehrphanenstroawicklungen in senkrecht zur Nuthöhe begrenzten Teilnuthereichen einer Nutanordnung angeordnet sind. 4. Vochselrichtergespeinter Beluktenziaotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet" dann die beiden Mehrphanen- strouvicklungen von zwei elektrisch getrennten Vochselrich- tarn synchron mit der Motordrehzahl gespeist worden. Wochselrichtergespeister Reluktanzmotor nach Anspruch 1 - 49 dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirbalstrom- bremse vorgesehen ist" die einen Leerlaufbetrieb des Motors ausschaltet. 6. Wechselrichtergespeister Reluktenzmotor naeh Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet% daso die Wirbelstrombremse re- gelber Lot. Woobaelrichtergeapeister Roluktanzmoter nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeiahnet-e deas iiner der beiden Wechselriehter mit einen Ballastwiderstand auf der Gleich- etromseite auogerUstet ist. 8. Wechnelrichtergeapeister Roluktan»otor natä Anspruch 1 - 4, dadurch gekomzeiobnet" dann auf der Gleichstrom- 9eite eines Vochselriohtern eine thyristorgestauerte Nützbrexaschaltang angeordnet ist$ die Energie in die Gleichntromzuleitung das anderen Wechselrichters ein- speist. 9. Verfahren mm Betrieb eines wechselrichtergespeinten Roluktanzmotorn nach Anspruch 1 - 89 dadurch gekonnzeich- net, dann ein erster Veohselrichter durch den mit der Mo- torvolle verbundenen Taktgeber in solcher Phanenlage kmmutiert, dann seln Strom In der einen Mehrphanenwick- lung elne Durchflutung In StäMer des Motors erzeugt, die In Ihrer Richtumg alt der Rlohtung leichter ?legnotisier- barkeit den Lä#rera Übereinstimmt und ais als lung wirkt l während der zweite WocheolpLehe,;er d-twoh den alt der Moterwelle verbundenen Taktgeber in sol-.lier Phasen- 1488 kommutiert, daas die Richtung -dr,#,s von ihm erzeugten magnetischen Flusses mit der Riahtung der leichten Nag- netiolorbarkeit des Läufers übereinstimmt und sie als Arbeitswicklung dient. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wochselrichter (Wo) als Konstantstromwe-.,hsel- richter und der zweite Wochselrichter (Wa) so ausgelegt ist, daso er eine lastunabhängige konstante) jedoah in gewissen Bereiah regelbare Spannung liefert. 11. Verfahren nach Äwpruch 9 und 10 5 dadurch gekenn.zeichnet daso die Schaltphasen des Konstentspannungswechselrich- tern der Spannung Ua um einen Winkel verschoben sind# der dou Tangens des VerhUtnissee la UKLEV + L a) / ua ent,- Z # ... sprieht. 12. Verfahren nach Anspruch 9 und 10" dadurch gekennzeichnet, dann die Spannung des Konstantspannungswechselrichters durch Awehnittssteuerung eines vorgeschalteten Gleichrich- ters Innerhalb eines kleinen Bereiches gesteuert wird.