DE1826267U - Synchroner maschinensatz. - Google Patents

Description

• Synchroner Maschinensatz Beispielsweise für Pumpenturbinen von Speicherkraftwerken werden Synchronmaschinen mit zwei synchronen Drehzahlen benötigt. Bisher hat man hierfür Synchronmaschinen verwendet, die mit einer polumschaltbaren Ständerwicklung ausgerüstet sind, während im Läufer die gewünschte Polzahl durch teilweise Abschaltung und Umpolung der ausgeprägten Läuferpole erzielt wird. Die Polabschaltung im Läufer führt zu einer stark reduzierten Feldausnutzung, die im Mittel nur etwa 65 % beträgt. Die erforderliche Umschaltung der Ständerwicklung bringt außerdem meist eine weitere Herabsetzung der Ausnutzung der Maschine mit sich.

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  Die Erfindung geht einen anderen weg, um hier Abhilfe zu schaf-

  lieueru-ng

  Gemäß der Erfindung wird als synchroner Maschinensatz eine

  Hauptmaschine vorgesehen, deren Erregerwicklung von einer auf

  gleicher ; Wtelle sitzenden synchronen Erregermaschine, deren Pol-

  paarzahl verschieden ist von der Polpaarzahl der Hauptmaschine,

  mit-oder gegenläufig mit Drehstrom erregt wird. Zweckmäßiger-

  weise hat die Hauptmaschine einen geblechten Läufer mit in Nuten

  angeordneter Erregerwicklung.

  Nsutrun

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  Zur Erläuterung der Erfindung sei beispielsweise angenommen,

  daß die Ständerwicklung der Hauptmaschine als normale Ständer-

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  wicklung, also ohne die Möglichkeit einer Polumschaltung, für

  die Polpaarzahl PH ausgelegt ist. Der Läufer der Hauptmaschine

  ist genutet und trägt eine Drehstromwicklung gleicher Polpaar-

  zahl, die von einer auf der gleichen Welle sitzenden Synchron-

  3

  maschine3mit Drehstrom gespeist wird. Diese Synchronmaschine,

  die also als Erregermaschine wirkt, ist eine normale Synchron-

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  maschinemit Gleichstromerregung'mit der Polpaarzahl PE. Bei

  einer bestimmten Drehzahl n ist somit die Frequenz fE des von

  der synchronen Erregermaschine abgegebenen Stromes f = P. n.

  CD u E

  Ist fH = Pir'n die Frequenz des Wechselstromes, der bei der

  Drehzahl n in der Hauptmaschine bei Gleichstromerregung er-

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  zeugt wurde, so ist bei der durch die-Erfindung vorgesehenen

  Kaskadenschaltung die Netzfrequenz f, also die. Frequenz des

  von der Hauptmaschine erzeugten oder aufgenommenen Stromes,

  gegeben durch :

  In dieser Beziehung gilt das Pluszeichen oder das Minuszeichen, je nachdem ob die Hauptmaschine mit-oder gegenläufig zur Drehrichtung erregt wird. Bei gegebener Netzfrequenz f ergeben sich damit für die Hauptmaschine die beiden synchronen Drehzahlen Das Drehzahlverhältnis v ist damit gegeben durch Da die Polpaarzahlen der beiden Maschinen PR und PE ganze Zahlen sein müssen, läßt sich nicht jedes beliebige Drehzahlverhältnis erreichen. Es wird jedoch stets ein Kompromiß zwischen den gewünschten Drehzahlen und den technisch ausführbaren möglich sein, und zwar wird man es bevorzugen, das gewünschte Drehzahlverhältnis zwischen 0,7 und 0,9 zu legen. wird also beispielsweise eine Maschine mit den beiden Drehzahlen 100 U/min und 125 U/min verlangt, so wird man die Hauptmaschine mit der mittleren Polpaarzahl prj = 27 und die syn-

  chrone Erregermaschine mit der Polpaarzahl PE = 3 ausrüsten.

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  Wie bereits erwähnt, kann der Ständer der Hauptmaschine hinsichtlich Blechpaket und Wicklung völlig normal ausgeführt werden. Der Läufer der Hauptmaschine wird zwar geblecht, da aber die im Läufer auftretende Differenzfrequenz niedrig ist, können verhältnismäßig dicke Bleche Verwendung finden.
• Die synchrone Erregermaschine, deren Polpaarzahl im wesentlichen von der Drehzahldifferenz abhängt, wird als gewöhnliche Schenkelpol-Synchronmaschine mit Gleichstrom erregt. Sie kann sowohl als Innen-als auch als Außenpolmaschine gebaut werden.
• Zur Erregung der synchronen Erregermaschine ist eine Gleichstromquelle erforderlich. Je nach den konstruktiven Möglichkeiten kann hierfür eine angebaute Erregermaschine oder ein Umformer benutzt werden. Da diese Maschinen nur die Erregung für die synchrone Erregermaschine aufzubringen haben, ist ihre Leistung gering.
• Die Regelung des Maschinensatzes erfolgt wie bei einer normalen Synchronmaschine in der üblichen Weise im Gleichstromkreis der synchronen Erregermaschine. Hierdurch ist auch die Blindleistungsabgabe der Hauptmaschine regelbar. Obwohl die Hauptmaschine wegen der vorgesehenen Erregung mit Drehstrom keine Dämpferwicklung erhalten kann, ist über die synchrone Erregermaschine eine indirekte Dämpfung vorhanden, wenn diese

  Maschine in üblicher t' ; eise mit einem Dämpferkäfig ausgerüstet

  wird.

  Neuerung

  Wird ein gemäß der ti : ; ausgebildeter Lieschinensatz für

  ein Pumpspeicherkraftwerk verwendet, so ist beim Übergang von

  .

  Turbinen-auf Pumpenbetrieb ein Drehrichtungswechsel erfor-

  derlich. Abgesehen davon, daß es hierbei auch notwendig sein

  kann, den Generator abzubremsen, ist stets die Forderung nach

  einem Selbstanlauf gegeben. Hierfür eignet sich der Maschinen-

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  Neuerung

  satz gemäß der Exfixtxxg ganz besonders, da Bremsen und Anlauf

  wie bei jedem Schleifringläufer vorgenommen werden kann, ohne

  daß die Hauptmaschine thermisch überbeansprucht wird.

• Die Zahl der synchronen Drehzahlen läßt sich durch eine Polumschaltung der synchronen Erregermaschine vergrößern. Die durch diese Umschaltung bedingten Komplikationen sind verhältnismäßig gering, wenn man sich hierbei auf ganzzahlige Umschaltungen, vorzugsweise im Verhältnis 2 : 1 oder 3:1, beschränkt.
• Ferner kann man die Anzahl der synchronen Drehzahlen dadurch erhöhen, daß man neben der Erregung der Hauptmaschine im mit-oder gegenläufigen Sinne mit Drehstrom als dritten Betriebszustand die Erregung der Hauptmaschine durch Gleichstrom vorsieht. Bei der Erregung der Hauptmaschine mit Gleichstrom wird in bekannter reise die dreisträngige Läuferwicklung der Hauptmaschine derart an die Gleichstromquelle angeschlossen, daß zwei parallel geschaltete Stränge in Reihe zum dritten Strang liegen. Diese bekannte Schaltung bringt gleichzeitig den Vor-

  teil einer guten Dämpfung mit sich. Mitunter kann es, vor allen

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  Dingen für den Betrieb in einem Pumpspeicherkraftwerk, auch zweckmäßig sein, die Erregung der Hauptmaschine durch die synchrone Erregermaschine, also die Erregung der Hauptmaschine mittels Drehstrom, nur für den motorischen Betrieb der Hauptmaschine vorzusehen, während für den generatorischen Betrieb die Gleichstromerregung eingeschaltet wird.
• Eine weitere Möglichkeit, die Zahl der synchronen Drehzahlen eines solchen Maschinensatzes zu erhöhen, besteht darin, die Erregerwicklung der zur Erregung der Hauptmaschine dienenden Erregermaschine von einer auf gleicher Welle sitzenden synchronen Hilfsmaschine, deren Polnaarzahl verschieden ist von den Polpaarzahlen der Hauptmaschine und/oder der Erregermaschi-

  ne, mit-oder gegenläufig mit Drehstrom zu erregen.

  0Figuren

  4Ansprüche

Claims (4)

1. Schutz Ansprüche 1. Synchroner Maschinensatz für zwei synchrone Drehzahlen, da- durch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung der Hauptma- schine von einer auf gleicher Welle sitzenden synchronen Erregermaschine, deren Polpaarzahl verschieden ist von der Polpaarzahl der Hauptmaschine, mit-oder gegenläufig mit Drehstrom erregt wird.
2. 2. Hauptmaschine für einen synchronen Maschinensatz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen geblechten Läufer mit in Nuten angeordneter Drehstromwicklung. C>
3. 3. Synchroner Maschinensatz für mehrere synchrone Drehzahlen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Poluynschaltung der synchronen Erregermaschine, vorzugsweise im Verhältnis 2 : 1 oder 3 : 1.
4. 4. Synchroner Maschinensatz für mehrere synchrone Drehzahlen, unter Verwendung einer nach Anspruch 1 oder 2 erregten Hauptmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung der zur Erregung der Hauptmaschine dienenden Erregermaschine von einer auf gleicher Welle sitzenden synchronen Hilfsmaschine, deren Polpaarzahl verschieden ist von den Polpaarzahlen der Hauptmaschine und/oder der Erregermaschine, mit- oder gegenläufig mit Drehstrom erregt wird. ci