DE2132982A1 - Synchronmaschine mit ausgepraegten Polen - Google Patents

Synchronmaschine mit ausgepraegten Polen

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DE2132982A1
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DE
Germany
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pole
shoe
starting
pole piece
machine
Prior art date
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Pending
Application number
DE19712132982
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Bergougnan
Maxime Leclercq
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeumont Schneider SA
Original Assignee
Jeumont Schneider SA
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/14Synchronous motors having additional short-circuited windings for starting as asynchronous motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18Windings for salient poles
    • H02K3/20Windings for salient poles for auxiliary purposes, e.g. damping or commutating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

5, Place de Rio-de-Janeiro
F 75 Paris 8e/Frankreich
Unser Zeichen: J 555
Synchronmaschine mit ausgeprägten Polen
Die Erfindung betrifft die elektrischen Synchronmaschinen mit ausgeprägten Polen und Drehfeld oder Gleitfeld, welche Lasten mit grosser Trägheit antreiben und wie eine elektrische Asynchronmaschine angelassen werden sollen. Gewöhnlich führt jede Last mit grosser Trägheit zu einer langen Beschleunigungsdauer, da ihre Geschwindigkeit nicht schnell geändert werden kann, und dies ist für die elektrische Antriebsmaschine wesentlich, da die Antreibsenergie, welche erforderlich ist, um die Maschine anzulassen und sie auf ihre Synchrondrehzahl zu bringen, gleich der Energie ist, welche in Form von Wärme von der durch die Feldanordnung und den Anker gebildeten Anordnung aufgenommen wird, und der Anlassvorgang wird durch die von den Elementen dieser Anordnung erreichten Temperaturen und die Dauer zur Übertragung dieser Wärme begrenzt.
Die meisten bekannten elektrischen Maschinen der obigen Art besitzen ausser ihren Stromkreisen für
Ab/Mk
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OBlGlNAL INSPECTED
den Anker und die Feldanordnung einen weiteren in sich selbst . geschlossenen, Dampferkreis genannten Stromkreis, welcher insbesondere, wenn diese Maschinen Motoren sind, beim Anlassen und bei der Synchronisierung in Tätigkeit tritt.
Der Dämpfer bildet einen einfachen oder doppelten Käfig, und zwar sowohl wenn die ausgeprägten Pole vollständig massiv sind oder massive Polschuhe oder geblätterte Polschuhe haben, wobei in diesen Polschuhen Leiterstäbe untergebracht sind.
Das Anlassen von Synchromaschinen im Asynchronbetrieb, insbesondere von Maschinen, deren massive Polschuhe aus gewohnlichem hierbei üblicherweise benutztem Mag- netstahl bestehen, weist zwei Eigentümlichkeiten auf. Zunächst eitstehen die in der FeIdanordnung entwickelten Kalorien an der Haut der Polschuhe auf der Seite des Luftspalts. Ferner nimmt der Kalorienfluss, welcher zu Beginn des Anlassens am grossten ist, ansehliessend etwa linear bis zum Ende des Anlassens ab.
Da der. benutzte Baustahl kein guter Wärmeleiter ist, erreicht die Haut des Polschuhs sehr schnell hohe Temperaturen, während der Rest des Polschuhs sich kaum erwärmt hat, so dass in ihm thermische Beanspruchungen auftreten, wie lineare axiale behinderte Dehnungen, Biegungen, thermische Rissbildungen usw.
· Die Erfindung soll den obigen Nachteilen abhelfen und bei einer Synchronmaschine mit ausgeprägten Polen, welche im Asynchronbetrieb angelassen werden soll, die Funktion des Anlassens im Asynchronbetrieb an den Polschuhen, insbesondere an massiven Polschuhen, von der Funktion trennen, welche gewohnlich von diesen Polschuhen ausgeübt wird und insbesondere darin besteht, den von den Feldspulen gelieferten Fluss zu verbreitern und die Spulen an Ort und Stelle zu halten.
Die Trennung der Funktionen gestattet, den durch die Anlassbedingungen festgelegten Verhältnissen die elektrischen, magnetischen, mechanischen und thermischen Kenngrossen des Materials am besten anzupassen, welches das Element des» Polschuhs bildet, welches die Hauptfunktion beim
t*
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Anlassen im Asynchronbetrieb"erfüllt und daher "Anlaßsehuh" genannt ist. Diese !Trennung ermöglicht, diesem Element die erforderlichen Freiheitsgrade gegenüber dem Rest des Polschuhs, "Polschuh" genannt, und/oder dem Polkern zu geben, so dass die auf dieses Element wirkenden Kräfte und die an ihm auftretenden Dehnungen keine merkliche Ruckwirkung auf die anderen Elemente der Maschine haben, insbesondere auf den Pol selbst, welcher eine beliebige bekannte Bauart aufweisen und mit den üblicherweise hierfür benutzten Materialien hergestellt sein kann.
Es ist zu bemerken, dass dieser Anlaßschuh
im Grenzfall entweder magnetisch sein und an der leitung des Flusses der Maschine teilnehmen kann, oder unmagnetisch, so dass er bei der elektrischen Berechnung der Maschine als dem Luftspalt angehorig angesehen werden kann·
Die Befestigung dieses Anlaßschuhs an dem
fest mit dem Polkern verbundenen Polschuh kann durch beliebige bekannte Mittel erfolgen, vorausgesetzt, dass diese diesem Element die erforderlichen Verschiebungen gestatten, damit die an ihm beim Anlassen der Maschine auftretenden Dehnungen, Verformungen und Warmebeanspruchungen möglichst weitgehend verringert werden und keinerlei Ruckwirkung auf die anderen Bestandteile der Maschine haben.
Die obige Anordnung ermöglicht insbesondere eine erzwungene Kühlung durch ein Stromungsmittel und gute Bedingungen zur Herstellung der Verbindungen zwischen den Polen der beim Anlassen aktiven Elemente, wie sie fur ein gutes Gleichgewicht der Asynchronwxrkungen wahrend des Hochfahrens der Maschine erforderlich sind.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen bekannte Ausfuhrungen der Polschuhe von Feldanordnungen mit ausgeprägten Polen.
Fig. 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemasse Ausfuhrung fur eine Drehfeldmaschine mit festem Anker, in zwei zueinander senkrechten Schnitten.
Bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten
Ausfuhrung besteht das Polstuck aus zwei massiven Elementen, nämlich einem Kern 11 und einem Polschuh 12. Der Kern be-
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sitzt eine Anlageflache 13, an welcher der Polschuh mit Hilfe —von Schrauben 14 befestigt ist. Vier an dem Polschuh 12 befestigte Verbindungen 15 stellen-die elektrische Verbindung . des Vorderendes und des Hinterend'es des Pols mit den homologen Polschuhen der beiden Nachbarpole her·
Das in Fig· 2 dargestellte einstückige
Polstück besitzt einen Kern 21 mit Polschuhen 22, welche ge- ^ in denen
blättert sind. Der Polschuh besitzt Nuten 23,/die durch den leitenden Teil 25 miteinander verbundenen Leiterstäbe 24 untergebracht sind. Vier an dem Teil 25 befestigte Verbindungen 26 stellen die elektrische Verbindung des Vorderendes und des Hinterendes des Pols mit den Teilen 25 der homologen Polschuhe der beiden Nachbarpole her.
fc Fig. 3 und 4 zeigen in zwei zueinander senkrechten. Schnitten eine erfindungsgemasse Ausführung für eine Drehfeldmaschine mit festem Anker.
Das Polstück besteht aus zwei Elementen,
nämlich einem Kern 31 mit einem Polschuh 32, welche geblättert sind, und einem Anlaßschuh 33· Der Polschuh 32 besitzt Nuten 34, in welche Ansätze 35 des Anlaßschuhs 33 eingreifen, um diesen in seiner Lage zu halten. Vier an dem Anlaßschuh befestigte Verbindungen 39 stellen die elektrische Verbindung des Vorderendes und des Hinterendes des Pols mit den homologen Polschuhen der beiden Nachbarpole her.
Der dargestellte ausgeprägte Pol weist ein geblättertes .Polstück auf, welches durch einen Stapel von ™ Magnetblechen gebildet wird, welche vorher ausgeschnitten wurden und miteinander durch zwei Abschlussplatten 38 vereinigt sind, so dass sie einen Kern 31 mit dem Polschuh 32 bilden, und einen Anlaßschuh 33' aus einem metallischen Material (feuerfester Stahl oder halbfeuerfester Stahl, Bronze, Neu-• silber usw.) mit für die betreffende Maschine geeigneten Kenngrossen.
Die Vereinigung mit mehreren Freiheitsgraden zwischem dem Anlaßschuh 33 und dem Polschuh 32 ist folgendermaßen hergestellt.
Rechteckige Ansätze 35 des Anlaßschuhs 33 greifen in die Nuten 34 des Polschuhs 32 ein, und unter die- ·
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sen Ansätzen 35 befinden sich gewellte Federblatter 36, deren •Wirkung auf die Andruckung und das Halten des Anlaßschuhs 33 an dem dem luftspalt zugewandten Abschnitt der Nuten 34 beschrankt ist, wenn die Maschine stillsteht.
Ferner ist der Anlaßschuh 33 mit dem Polschuh 32 durch einen in der Mitte des Pols angeordneten Stift 37 verbunden.
Am Vorderende und am Hinterende des Pols
besitzen die Eingangs- und Ausgangshörner des Anlaßschuhs 33 Verlangerungen, an welchen die halbelastischen elektrischen Verbindungen 39 zur Verbindung mit den homologen Verlängerungen der beiden Nachbarpole befestigt sind.
Bei dieser Anordnung ermöglicht offenbar
einerseits die Nachgiebigkeit der Federn 36 die elastische Verformung des Anlaßschuhs 33 infolge der unterschiedlichen Erwärmung zwischen den Zonen auf der Seite des Luftspalts und der Zone auf der Seite des Polschuhs 32, wobei der Stift 37 die richtige Verteilung der von dieser Verformung herrührenden Verschiebungen ermöglicht.
Die erfindungsgemässe Anordnung kann ir.
allen Fällen benutzt werden, in welchen das Anlassen einer elektrischen Synchronmaschine im Asynchronbetrieb erfolgen soll und die Maschine und/oder die von ihr angetriebene Last eine bedeutende Trägheit besitzt.
Eine besonders interessante Anwendung stellen elektrische Synchronmaschinen in hydroelektrischen Kraftwerken mit Wasserspeicherung dar, welche im gemischen Betrieb als Wechselstromerzeuger oder als Motor arbeiten, je nachdem, ob die mit ihnen gekuppelte hydraulische Maschine als Turbine oder als Pumpe arbeitet.
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Claims (4)

  1. Patentanspruch e
    1 . )J Elektrische Synchronmaschine mit ausgeprägten Polen und Drehfeld oder Gleitfeld, welche im Asynchronbetrieb angelassen werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Polschuh eine gewisse Dicke, welche nicht konstant zu sein braucht, auf der Seite des ^uftspalts von dem eigentlichen Polschuh (32) getrennt ist und einen "Anlaßschuh" (33) bildet, welcher an dem eigentlichen Polschuh (32) durch mechanische Mittel in seiner Stellung gehalten wird, welche die elastische Verformung des Anlaßschuhs unter der Wirkung der beim Arbeiben der Maschine auftretenden Erwärmung zulassen.
  2. 2.) Synchronmaschine nach Anspruch 1, da-
    * durch gekennzeichnet, dass der Anlaßschuh (33) eines jeden Polschuhs (32) aus einem Material bestellt, welches im allgemeinen von dem des Restes des Polschuhs verschieden und den Betriebsbedingungen der Maschine angepasst ist.
  3. 3.) Synchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des Eingangshorns des Anlaßschuhs (33) eines jeden Polschuhs (32) elektrisch mit den beiden entsprechenden Endes des Ausgangshorns des homologen Teils des vorhergehenden Pols und die beiden Enden seines Ausgangshorns elektrisch mit den beiden entsprechenden Enden des Eingangshorns des homologen Teils des folgenden Pols mit Hufe von halbelastischen Verbindungen (39) verbunden sind, welche im allgemeinen aus einem Material bestehen, welches das gleiche wie bei diesem Teil ist.
  4. 4.) Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaßschuh (33) der Polschuhe (32) und gegebenenfalls die Metallteile (39) zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen den Enden der Ausgangshörner und den Enden der Eingangshörner der Anlaßschuhe (33) der Polschuhe (32) aufeinanderfolgender Pole durch bekannte Mittel gekühlt sind, z.B. die zur Kühlung der Spulen dieser elektrischen Maschinen benutzten.
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DE19712132982 1970-07-10 1971-07-02 Synchronmaschine mit ausgepraegten Polen Pending DE2132982A1 (de)

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FR2097534A5 (de) 1972-03-03

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