DE2041783B2

DE2041783B2 - Erregeranordnung zur erregung einer buerstenlosen synchronmaschine mit variabler drehzahl

Info

Publication number: DE2041783B2
Application number: DE19702041783
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Ing 8500 Nürnberg Bapat Purushottam Dr Ing 8501 Neunhof Schwab
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-08-22
Filing date: 1970-08-22
Publication date: 1973-06-07
Also published as: CH524919A; ES394423A1; DE2041783A1; JPS4830020A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erregeranordnung zur Erregung einer bürstenlosen Synchronmaschine mit variabler Drehzahl, mit einer im Ständer und Läufer gebiectiten und bewickelten Induktionserregermaschine, aeren Läaferwicklang über rotierende Gleichrichter mit der Polrac.vicklung der Synchronmaschine verbunden und deren Ständerwicklung über eine Impedanz an das speisende Netz angeschlossen ist.

Eine Erregeranordnung dieser Art ist aus der USA.-Patentschrift 3 093 782 bekannt, bei der die in den Phasen liegenden Impedanzen geregelt sind, um zusammen mit ebenfalls geregelten Parallelimpedanzen zur Statorwicklung eine Steuerung des Leistungsfaktors und der Erregerausgangsleistung herbeizuführen, d. h. es ist hierbei eine gewünschte Veränderung des Erregerstromes bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Synchronmaschine beabsichtigt.

Eine Regelung bzw. Steuerung des Erregerstromes einer solchen Induktionserregermaschine für eine Synchronmaschine ist noch aus der österreichischen Patentschrift 247 472 bekannt, bei der die Erregeranordnung ohne gesonderte Impedanz arbeitet und die Beeinflussung des Erregerstromes im Läuferkreis der Induktionserregermaschine erfolgt. Bei einer solchen Erregeranordnung, bei der die Induktionserregermaschine ständerseitig mit konstanter Frequenz und Spannung und gegenläufig zur mechanischen Drehrichtung gespeist wird, ergibt sich eine drehzahlabhängige Erregerspaimur.g.

Wenn bei Synchronmaschinen, die in einem bestimmten Drehzahlbereich arbeiten sollen, eine praktisch drehzahlunabhängige Erregung gefordert ist, z.B. bei Synchronmotoren, die drehstromseitig über einen Umrichter bzw. Umformer mit variabler Frequenz gespeist werden, deren Frequenz die Drehzahl des Synchronmotors bestimmt, dann würde bei den obengenannten Erregeranordnungen die Notwendigkeit der Regelung der Versorgungsspannung der InduktionsTregermaschine bestehen.

Aus der französischen Patentschrift 1 496 488 ist eine Erregeranordnung für Synchronmaschinen bekannt, bei der statt einer geregelten Induktionserregermaschine ein Transformator mit rotierendem Sekundärteil vorgesehen ist. Die Erregerspannung sowie der Erregerstrom ist hierbei nahezu drehzah-Iunabhängig, jedoch ist der Aufbau solcher Einrichtungen aufwendig und teuer im Gegensatz zu einer einzigen und einfachen Induktionserregermr>schine.

Es~ist femer aus der österreichischen Patentschrift 246 271 eine Erregeranordnung mit drehzahlunab-

hängiger Erregung einer bürstenlosen Synchronmaschine mit variabler Drehzahl bekannt, bei der die Erregerspannung bzw. der Erregerstrom ohne Regeleinrichtungen konstant gehalten werden kann durch Verwendung zweier Induktionserregermaschineri,

von denen die eine ein mit der Drehrichtung der Synchronmaschine und die andere ein gegen deren Drehrichtung umlaufendes Drehfeld aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erregung einer bürstenlosen Synchronmaschine mit \a-

riabler Drehzahl mit geringstem Aufwand praktisch drehzahlunabhängig zu machen, ohne daß hierzu Sondertransformatoren, Regeleinrichtungen oder /■:- sätzliche Maschinen notwendig sind.

Die Lösung der Augfabe gelingt bei einer Erreg.r-

anordnung der eingangs genannten Art erfindungsL.^- mäß dadurch, daß zur drehzahiunabhängigen Erregung der Wert der Impedanz groß gegen den Scheinwiderstand der iiiduktionserregermaschine beme^-jr! ist.

Die große Impedanz prägt in den Läuferstromkr.is einen praktisch unabhängigen Strom ein, trotz des mit dem Schlupf veränderlichen Scheinwiderstand^*, der Induktionserregermaschine. Um die VerlustV·- stung in der Impedanz klein zu halten und eine :■_■-

sonders gute Erregerstromkonstanz zu erreich-n. sind νjrteilhafterweise Kondensatoren als Imped :izen vorgesehen.

Falls statt einer Konstanz des Erregerstromes · iit zunehmender Drehzahl ein geringfügig geradlinig unsteigen· er Erregerstorm wünschenswert ist, kann dies leicht durch eine kleinere Impedanz erreicht werden.

In der Zeichnung ist vereinfacht ein Ausführungsbeispiel der Erregeranordnung nach der Erfindang dargestellt und nachfolgend näher erläutert.

Die zu erregende bürstenlose Synchronmaschine (Synchronmotor oder -generator) hat eine Ständer wicklung 1 und eine umlaufende Polradwicklung 2, die über ebenfalls mitrotierende Gleichrichter 3 von der Läufenvicklung 5 einer Induktionserregermaschine bekannter Art gespeist wird, deren Ständerwicklung 4 über eine vorgeschaltete Impedanz 6 in Form einer Kondensatoranordnung an das speisende Netz 7 angeschlossen ist.

Der Ständer sowie der Läufer der Induktionserregermaschine sind geblecht; die Wicklungen sind normale Dreh- oder Wechselstromwicklungen. Der Läufer der Induktionserregermaschine sitzt auf der gleichen Welle wie der der Synchronmaschine und

hat somit die gleiche Drehzahl wie der der Synchronmaschine. Für die Spannungserzeugung im Läuferkreis der Induktionserregermaschine ist die Relativdrehzahl des Läufers dem Ständer gegenüber maßgebend. Man wird die Polzahl der Ständerwicklung möglichst niedrig und damit die Umdrehungszahl des Ständerdrehfeldes möglichst hoch wählen. Vorteilhafterweise soll die Maschine mit kleinem Leerlauf/Kurzschlußverhältnis, d. h. mit kleinem Luftspalt und hohen

Strombeiägen, ausgelegt werden, damit die Induktionserregermaschine Stromwandler-Eigenschaften mit eingeprägtem Läuferstrom erhält.

Mit der Erfindung kann z. B. eine praktisch konstante Erregung der mit variabler Drehzahl betriebenen Synchronmaschine erreicht werden. Das Erregersystem ist bei bürstenloben Synchronmotoren von besonderer Bedeutung, wenn hohes Anzugsmoment gefordert wird. Die Impedanz kann bei Drehstromausführung der Induktionserregermaschine auch zwischen 'Ständerwicklung und Sternpunkt geschaltet sein. Bei Kondensa;oren als Impedanz ist eine Dreieckschatlung vorteilhaft. Durch entsprechende Wahl der Kondensatoren und durch entsprechende Ausleguns der Induktionserregermaschine können Erre- ^unosvoraänse mit netzfremden Frequenzen im normalen Drehzahlbereich d-r Synchronmaschine vermieden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

2 041 /33 Patentansprüche:

1. Erregeranordnung zur Erregung einer bürstenlosen Synchronmaschine mit variabler Drehzahl, mit einer im Ständer und Läufer geblechten und bewickelten Induktionserregermaschine, deren Läufenvicklung über rotierende Gleichrichter mit der Polradwicklung der Synchronmaschine verbunden und deren Ständerwicklung über eine Impedanz an das speisende Netz angeschlossen ist. dadurch gekennzeichnet, daß zur drehzahlunabhängigen Erregung der Wert der Impedanz (6) groß gegen den Scheinwiderstand der Induktiop"=erregermaschine (4, 5) bemessen ist.

2. Erregeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Impedanz (6) Kondensatoren vorgesehen sind.

3. Erregeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Leerlaufstrom zu Kurzschlußstrom der Induktionserregermaschine verhältnismäßig klein gewählt ist.