DE1924671A1 - Rotorwicklung fuer dynamo-elektrische Maschinen - Google Patents

Rotorwicklung fuer dynamo-elektrische Maschinen

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DE1924671A1
DE1924671A1 DE19691924671 DE1924671A DE1924671A1 DE 1924671 A1 DE1924671 A1 DE 1924671A1 DE 19691924671 DE19691924671 DE 19691924671 DE 1924671 A DE1924671 A DE 1924671A DE 1924671 A1 DE1924671 A1 DE 1924671A1
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DE19691924671
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Inventor
Vivian Easton
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CA Parsons and Co Ltd
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CA Parsons and Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/26Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

©ermisch - Parfenkirdsefi
Rothauairaße 14 M 500 - He
GarmlBch-Partenkirchen, 14. Mai 1969
. Hs-He/B
CA. Parsons & Company Limited 9 Heaton Works9 Newcastle upon !Dyne βΓ Northumberland, England
Rotorwicklung für dynamo-elektrische Maschinen
Die Erfindung betrifft dynamo-elektrische Maschinen mit einer Rotorwicklung rad einer Mehrphasen-Stator-Wicklung, wobei der Rotorwieklung ein Erregergleiehstrom zugeführt wird.
Typisch für diese Maschinenart sind iilurbo-G-eneratoren, SynchronausgleiGasmaschinen und Synchronmotoreno
In der britischen Patentschrift T 064 946 sind die Rotorwicklungen eines Zweilagen=» oder Eautenwicklungstyps beschrieben.
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G.emäss der- vorliegenden Erfindung weist eine dynamo-elektrische Maschine der iia ersten Absats beschriebenen Art zwei elektrisch getrennte Rotor-Wicklungsabschnitte auf, die in Abständen voneinander um den Rotor herum verteilt sind, sowie Einrichtungen für die Zufuhr des Erregergleichstroms getrennt zu jedem Wicklungsabschnitt und Einrichtungen, die auf Rotorwinkel im später beschriebenen Sinn ansprechen, um den Erregerstrom der Wicklungsabschnitte zu verändern^ wodurch innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs der Rotorwinkel die beiden Wicklungsabschnitte mit gleichstarken Erregerströmen versorgt werden, und den beiden Rotorwicklungsabschnitten ungleiche Erregerströme dann zugeführt werden, wenn die Belastung sich so entwickelt;, dass eine Tendenz besteht, dass die Rotorwinkel aus diesem .Bereich hinauswanderns
Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern,, ist im folgenden eine Ausfükrungsforra der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es stellen dar?
Fig, 1 Eine Abwicklung der Rotorwicklung rait zwei elektrisch getrennten Wieklnögsabschnitten für einen zylindrischen Rotor eines Turbogenerators;
Fig. 2 eine Aufsicht in Achsrichtung auf einen Rotor zur Verdeutlichung der relativem
Verteilung der zwei Wicklungsabschnittej 009832/1216
BAD ORIGfNAL
. 3 Vektordiagramme mit ia Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung interessierenden Parametern;
Fig. 7 ein Blockschaltbild mit den Elementen eines Überwaehungssystems zur Regelung der Stärke des Erregergleiehstroras* der den Wicklungsabschnitten des Rotors zugeführt wird.
Zunächst bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 besteht die Rotorwicklung aus zwei elektrisch getrennten Wicklungsabschsitten A und B in jeweils rautenförmiger Anordnung«, Die Windungsseiten des Wicklungsabschnittes A liegen in Schlitzen 1 Ms 8 und 15 bis 22, während die des Wicklungsabschnittes B in Schlitten 9 bis 14 und 23 bis liegene In Figur 1 stellen die ausgezogenen Linien die äussersten Leiter in jedeiaSclilitz dars während die gestricheltes Linien die innersten leiter jedes Schlitzes versiaabildlicheiii, Sie Endoa des Abschnittes A werden an einen Sats Schleifringe herausgeführt und die Enden des Abschait-tes B aa einen getrennten Satz von Schleifring®ns Jeder Abschnitt %iird getrennt über seine sug&örigen Schleifrings ait Irregergleicfc.stroaj Tersorgt. Bei der ö^rgsstellten Anordatrag i&z die magnetische Achse X-X
2) cies MIckl«agamb8e%-rilttes A gegenüber der magnetisches AcliiSe Y-X ac?, f/iclrluaga&bsckaittes B ue 64°
g aber dieser Y v^Sreliangsvjiafcel kann bis zu eisern Maximia von 30°<, abhängig τοη der Aao2?dm\ng der Wicklung ".aid der Eehlitsung IsB Sot-r?/:örperss "«rariieren.
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.^i ßAD OBlGlNAL
Figur 3 zeigt ein typisches Vektordiagramm .eines Dreiphasen-Turbogenerators mit einer Hotorwicklimg der in den figuren 1 und 2 beschriebenen Art-. Der ■ Vektor E stellt die erzeugte elektromotorische Kraft (EMK), der Vektor V die Spannung der Generatorklemmen. und der Vektor I den LaststroE dar, von aeu angenommen wird, dass er nacheilt„ Der erzeugte Effektivste©!} wird durch den Vektor JD dargestellt. Die erforderliche magnetomotorisehe Kraft (MMK) für die Erregung des Stromes wird durch den Vektor f dargestellt und die erregermagnetomotorische Kraft8 die erforderlich ist, um die magnetotnotorische Kraft des Ankere zu kompensieren, durch den Vektor f_. Die resultierende suagnetoiBo tori sehe Kraft, die der Hotorwiektog zugeführt werden arass, wird durch den Vektor f+ dargestellt«
einer konrentionellen £otorwicklung könnte auch der Srregerstroio in der Wicklung durch f+ ausgedrückt werden, aber wenn zwei getrennte Rotorwicklungsabschnitte "verwendet werden, ist es möglich, den jede® Wicklungsabschnitt zugeführten Erregerstrora zu variieren, imd so eine resultierende Srreger-i'MK zu erzeugen, die dera Vektor f. entspi±iht.
Der WieklTngsabsehnitt A, der in der Drehrichtung des fiotors der r·vordere8 Abschnitt 'ist, kann mit einem Irregerstrom versorgt werdens der ausreicht, um praktisch
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BAD
das gesamte erforderliche Drehmoment des Rotors zu erzeugen, um das von dem den Generator antreibenden Antriebsaggregat hervorgerufene Drehmoment auszugleichen. Der andere Wieläingsabschnitt B9 der im Sinne der Rotor« drehung der "hintere" ist, kann mit einem Erregerstrom versorgt werden, der ausreicht, um den grösseren Teil der MMK des Ankers auszugleichen und den Fluss zu erzeugen.
Die Vektoren f. und f ^ könnan auch die Erregerströme in den Abschnitten A bzw» B darstellen, jedoch nicht notwendigerweise im gleichen Maßstab«, Der Vektor f. verläuft im wesentlichen parallel zur magnetischen Achse X-X (Pig. 2) des Wicklungsabschnittes A der Figur 1 und der Vektor £g im wesentlichen parallel zur magnetischen Achse X«X des Wicklungsabschnittes B.
Wenn die Erregerströme in den zwei Wicklungsabschnitten in der beschriebenen Art geregelt werden, dann ist der Strom im Abschnitt A etwa proportional dem Drehmoment und nimmt den Wert .Null an, wenn der Generator ohne Belastung an ein System angeschlossen wird, ü-leichzeitig ruft der Strom im Abschnitt B die ι#ϊΚ zur Erzeugung des erforderlichen Flusses hervor, der sich in dem Vektor Φ der Figo 3 ausdrückt, und dessen Achses wenn der ü-enerator ohne Belastung an ein System angeschlossen wird, mit der des Abschnittes B zusammenfällt, d.he der Winkel θ wird dann UuIl. Eine solche Unausgeg^Lichoiheit
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zwischen den Strömen in den beiden Abschnitten resultiert in einer unwirtschaftlidsn Ausnutzung des Leitermaterials der Rotorwieklung mit grösseren Verlusten und insbesondere bei hoher Belastung mit nacheilendem Leistungsfaktor in einem unnötig hohen Strom im Abschnitt B der Wicklung,,
Bei der neu vorgeschlagenen Anordnung wird die Steuerung der Erregung modifiziert, sodass innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Rotorwinkel im wesentlichen gleiche Ströme den zwei Abschnitten der Wicklung zugeführt werden. Die Änderung des Rotorwinkels ist proportional der Änderung des Winkels θ uid für die vorliegende Erfindung wird der Rotorwinkel als Winkel S (vergleiche Fig. 3) definiert. Bei fehlender Last beispielsweise erzeugen beide Abschnitte einen Teil der für die Erzeugung des erforderlichen Flusses nötigen MMK und das Verhalten des Generators ist genauso wie bei einem mit konventioneller Wicklung, wo der Flussvektor Φ mit dem Vektor f. zusammenfällt, also der Summe der magnetomotorischen Kräfte der Abschnitte A und B. Der Winkel θ ist dann wenigstens halb so gross wie der Winkel zwischen den Vektoren f.. und f-g, wobei der genaue Wert von der relativen Zahl von Windungen der zwei Abschnitte abhängt.
Fig. 4 zeigt das Vektordiagramm eines unbelasteten uenerators mit dem Winkel θ gleich iuull, wobei der Strom im Abschnitt B die gesamte MMK erzeugt, um den Fluss Φ
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hervorzurufen und der Strom im Abschnitt A Full ist. EIg= 5 zeigt daß entsprechende Diagrams mit Strömen in jeden gleichen Abschnitt, jedoch geringeres! Erregerstromverlust, und einem Winkel Q9 der dem eines Generators mit konventioneller Wicklung entspricht. Pig« 6. zeigt das Vektordiagramm eines Generators unter Voll-Last, i^obei der Winkel θ dadurch auf Mull realisiert wird, dass der Strom im Absennitt B in Vergleich zu dea in Pig, 3 bei gleicher Last dargestellten erhöht wird. Die hferfür im Abschnitt B erforderliche höhere Strorabelastbarkeit stellt eine unwirtschaftliche Dimensionierung des Leitermatorials der Wicklungen dar.
Bei steigenderj voa Generator abgegebener Leistung imd nrit stärker voreilendem Leistungsfaktor nimmt in beiden Fällen der Winkel Θs ausgehend von dem in Fig. 5 gegeigten unbelasteten Zustand ab„ und die Verhältnisse nähern ash den in Mg. 5 dargestelltes» Ausserdem können ähnliche Lsständerungen dazu fähren, dass der Vektor f-B Mit desa Vektor § zusammenfällt s d.h. der ¥iakel 9 .gloieli Mull wirdP aber Jede iEendeag, den Winkel θ noeb reiter &iä Teräadera? wird durch Ander-isg des Erregerstroees in- den Aljsslniittea A und B verhindert, sodass die Q-leiehheit nicht raehx? erhalten bleibte Bie Änderung ikes Winkels θ Ist proportional der Änäerung im Rotor-
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Durch Regelung der den Wicklungsabscknitten
zugeführten Irregerströme in der feeeeiteieTbeiien Weis© wird die wirtschaftlichste Ausnutzung des Leitermaterial^ d@r Wicklung erzielt. Die Wicklung kann dadurch für eine niederere Haximaletroraetärke ausgelegt tierden^ und der Rotorwinkel wird nur dann geregelt, wenn dies ©rforderlicB. ist, um · die Stabilität des Generators su erköaen. Während bei der beschriebenen Anordnung der Ro t ©wink® 1 auf einem* Wert gehalten wird, bei äea der Winkel Θ lull ist^kana er auch so gesteuert werdeng daas sicfe, ein anderer ¥©rtg entweder positiv oder negativ für © ergibt 9 jedoch nicht sehr weit von imll entfernt.
Pig. 7 zieigt in schematischer Darstellung eine typische Steuereinrichtung gemäss der Erfindung. Der Drehmoment bzw. Wieklungsabschnitt A wird sit Erreger»=· strom von der G-leichstroaiqiaelle A1 versorgt, während der Abschnitt B von der Quelle B1 mit ErregeretrofB gespeist wird.
Verbunden mit jeder Stsnaquelle ist ein Erregiangs»- regler, wobei der Segler- C mit der St^otsqu©!!© B1 uai der Kegler D mit der Quelle A1
Der dem WicklnngeaAsctoiitt B -sug©fütat© Strom ■ .aufgrund der Spaas,iaa.g as, den deneratorkleBwäeia gesteuert, während der Ins Wioklungeabse&nitt A entweder
ORIGINAL
aufgrund des EotoOTxnkels oder im Hinblick auf die (Jleichaaltung des Stromes mit dem im Abschnitt B geregelt wird.
Ein Umschaltregler reagiert auf den Rotorwinkel wie vorher definiert«, Innerhalb des vorbestimmten Bereichs von Rotorwinkela. stellt dieser Regler sicher, dass der Erregungsregler D auf ein Stromsignal des Abschnittes B anspriöit, während er sonst auf den Rotorwinkel reagiert. Der Rorfeorwinkel kann auf irgendeine bekannte V/eise ermittelt werden=,
Während in dem vorstehenden Beispiel eine Zweilagenwicklung beschrieben wurde, ist dfes nicht wesentlich, vorausgesetzt, dass die Wicklung so ausgeführt ist, dass sie aus zwei elektrisch getrennten Wicklungsabschnitten besteht, z.B. der normalen !Feldwicklung, einer Schenkelpolmaschine und einer Wicklung, die in Schlitzen im Polschuh untergebracht ist und mit der Erregerachse um beispielsweise 90° versetzt gegenüber der des Hauptpols. In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführung nimmt ein Wicklungsabschnitt acht Schlitze ein, während der andere sechs Schlitze einnimmt, jedoch kann die Anordnung auch so getroffen sein, dass beide Wicklungsabschnitte die gleiche Anzahl Schlitze einnehmen. Ausserdem können, obwohl in den Polflächen keine Schlitze gezeigt sind, derartige Schlitze in den Polflächen vor-
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- 10 gesellen werden.
Obwohl die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf Turbo-G-eneratoren beschrieben wurde, kann sie auch auf synchrone Ausgleichsmaschinen und Synchronmotoren sowohl der Turbo- als auch der Schenkelpolart angewandt werden.
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Claims (1)

  1. Patentanspruch
    1,j Dynamoelektrische Maschine mit einer MehrphaseEßtatorwicklung und einer sit Srregergleichstrom vdiraorgten Rotorwicklung> dadurch gekennzeichnet , dass die. Hotorwicklung &ub zwei elektrisch getrennten Wieklmngsabechnitten besteht, di@ in Abständen MM d©a Hot'or aerura verteilt sind^und dass Einrichtungen vorgesehen sind, die den Erregergleichstrom jeden Wieklimgsabsehnitt getrennt zuführen„ sowie Einrichtungen, di® auf d@a Eotorwija&el geiaäes der beschriebenen Definition reagieren, ubb den Erregerstrom der WicklungsaöscMitte au variieren, wodurch inaerlalb eines vorte©etioasten Ber©i©h©8 von Hcto?^*inkeln die Wicklungsabschnitte nit gleichstarken Erregerströfsen beschickt werden, während den beiden Botorwicklungsafeeclmitten mgleiehe BrregerströiB© fiami smgeführt ^r@rd©a., wenn die Belastimg sich so entwickelts dass ein© Eenclaass feesteht» dass die liotorwiakel aus siesse Bereich hlB@-uswanderne
    2, Djnasoelektrisch© Maschine nach laspruch 10 g 3 k β ι? κ β e i e h. u e t b dass die auf den
    &VMB mke Iaats?fe.aib eiaes
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    die den effektiven Fluss, der in der Rotorwic&lung erzeugt wirds und- den Srregerstrom in dem Wicklungeabschnitt, der ia» Sinne der Rotordrehung eier hinter© ist, darstellen, annähernd zueamsenfallen«
    3. Dynamoelektrische Maiclaiae stack Ansprach. 1, dadurch -gekennzeichnet , dass die Einrichtungen zum Zuführen des Erregerströmee zu der Wieklungsabschnitte für jeden Wicklimgsabs einen eigenen Erregungsregler einschliesseng sowie auf Spannung reagierende Einrichtungen, die auf die Klemmen« spannung der Haschine ansprechen, um die Zufuhr des Erregerstromes innerhalb eines bestiuiatan Lastbereichs der Maschine in einer bestimmten Weise zu regeln, während die auf den Rotorwinkel ansprechenden Einrichtungen dazu dienen, die auf Spannung reagierenden Einrichtungen zu übersteuern, sobald dn anderer Lastbereich erreicht wird, uta dann die Zufuhr des Erreger stromes zu jedem Wicklungsabschnitt in einer anderen Weis© zu regeln.
    009632/121©
DE19691924671 1968-05-15 1969-05-14 Rotorwicklung fuer dynamo-elektrische Maschinen Pending DE1924671A1 (de)

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DE (1) DE1924671A1 (de)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202014002180U1 (de) 2013-07-27 2014-10-29 Viktor Glushko Freilaukupplung eines Freilaufgetriebes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202014002180U1 (de) 2013-07-27 2014-10-29 Viktor Glushko Freilaukupplung eines Freilaufgetriebes
DE102013012617A1 (de) 2013-07-27 2015-01-29 Viktor Glushko Freilaufkupplung eines Freilaufgetriebes

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CH492340A (de) 1970-06-15
GB1274664A (en) 1972-05-17

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