DE2143863B1 - Elektrischer synchronmotor, dessen erregerwicklung ueber umlaufende gleichrichter gespeist wird - Google Patents

Description

• Parallel zum Gleichrichter 6 liegt ein tJberspannungsschutz7 für die Gleichrichterdioden. Ferner liegt in
• Reihe mit der Erregerwicklung 2 ein rotierender, mechanischer Schalter 8, durch den der Gleichrichter 6 mit der Erregerwicklung 2 verbunden oder von ihr getrennt wird.
• Damit diese Zuschaltung während des Anlaufes des Synchronmotors 1 im richtigen Moment erfolgt, wird der rotierende Schalter 8 von einer ebenfalls rotierenden, geeigneten Steuervorrichtung 9 betätigt.
• Auf der Maschinenwelle5 sind ferner noch zwei SchleifringelO mit abhebbar ausgebildeten Bürsten 11 angeordnet. Diese führen über den Schalter 12 zu dem ruhend angeordneten Anlaufwiderstand13, der z.B. das Zehnfache des Widerstandes der Erregerwicklung 2 beträgt.
• Für den asynchronen Anlauf des Synchronmotors 1 ist der Schalter 8 geöffnet, so daß der umlaufende Gleichrichter 6 von der Erregerwicklung 2 getrennt ist. Dafür liegen die Bürsten 11 auf den Schleifringen 10 und der Schalterl2 ist geschlossen. Somit ist der Anlaufwiderstand 13 mit der Erregerwicklung 2 verbunden. Hat nun der Synchronmotor 1 den gewünschten Schlupf erreicht, so wird der Schalter 8 geschlossen. Die Erregung wird dadurch an die Erregerwicklung 2 gelegt und der Synchronmotor wird in Tritt gezogen. Anschließend wird durch Öffnen des Schalters 12 der Anlaufwiderstand 13 aus dem Erregerkreis herausgenommen und die Bürsten 11 werden abgehoben. Somit ist während des normalen Betriebes des Synchronmotors 1 die Erregung wirklich schleifringlos.
• F i g. 2 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem für die mit F i g. 1 überein- stimmenden Teile die gleichen Bezugszeichen beibehalten wurden. In diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu den beiden SchleifringenlO, die jeweils einseitig mit der Erregerwicklung 2 verbunden sind und auf welche die abhebbar ausgebildeten Bürsten 11 anliegen, die über den Schalter 12 zum ruhenden Anlaßwiderstand 13 führen, noch ein dritter Schleifring 14 auf der Maschinenwelle S angeordnet. Dieser Schleifring 14 ist mit dem umlaufenden Gleichrichter 6 fest verbunden. Ein rotierender Kurzschließer 15 kann nun den Schleifring 14 mit einem der beiden Schleifringe 10 verbinden, wodurch die Erregerwicklung 2 mit dem umlaufenden Gleichrichter 6 verbunden- wird. Der Kurzschließer 1S ersetzt aiso den im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 vorhandenen rotierenden mechanischen Schalter 8. Im übrigen hat diese Anordnung die gleiche Wirkungsweise. Während des Anlaufes des Synchronmotors 1 ist also der Kurzschließer 15 geöffnet, die Bürsten 11 liegen auf den Schleifringen 10 und der Schalter 12 ist geschlossen. Nach Erreichen des gewünschten Schlupfes wird durch Schließen des Kurzschließers 15 die Erregung auf die Erregerwicklung 2 geschaltet und der Synchronmotor 1 synchronisiert. Nun wird der Schalter 12 geöffnet und die Bürsten 11 werden abgehoben.
• In dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das in Reihe zur Erregerwicklung 2 liegende steuerbare Schaltelement von einem Thyristor 16 gebildet, der mit einer geeigneten, ebenfalls umiaufenden Steuervorrichtung 17 gesteuert wird und im erforderlichen Moment die Erregung auf die Erregerwicklung 2 des Synchronmotors 1 schaltet.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Elektrischer Synchronmotor, dessen Erregerwicklung über umlaufende Gleichrichter aus einer mit der Maschinenwelle umlaufenden Wechselstromwicklung gespeist wird und bei dem während des asynchronen Anlaufs die Erregergleichrichter mit Hilfe eines in Reihe zu der Erregerwicklung liegenden, steuerbaren Schaltelementes von der Erregerwicklung getrennt sind, während zu dieser ein Anlaufwiderstand über ein steuerbares Schaltelement parallel geschaltet ist, d a -durch gekennzeichnet, daß auf der Maschinenwelle(5) parallel zur Erregerwicklung(2) Schleifringe (10) angeordnet sind, an deren abhebbare Bürsten (11) der ruhend angeordnete Anlaufwiderstand (13) angeschlossen ist.
2. 2. Elektrischer Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Schleifring (14) vorgesehen ist, der mit einer Seite des Erregergleichrichters (6) verbunden ist und über einen rotierenden Kurzschließer (15) mit einem Schleifring (10) verbindbar ist.

   Es ist bekannt, siehe Siemens-Zeitschrift 1968, S. 930 bis 932, Synchronmotoren über rotierende Gleichrichter zu erregen, damit der Erregerstrom während des Betriebes der Maschine nicht über Schleifringe und Bürsten zugeführt werden muß, da diese Verschleißteile sind und einer ständigen sorgfältigen Wartung bedürfen.

   Bei einer derartigen Erregerschaltung wird der Erregerstrom als Wechsel- bzw. Drehstrom von einer mit der Maschine rotierenden Wicklung, z. B. einer Erregermaschine oder eines Übertragers geliefert und über gesteuerte oder ungesteuerte, rotierende Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt und der Erregerwicklung des Synchronmotors zugeführt. Bei der bekannten Erregeranordnung liegt in Reihe mit der Erregerwicklung ein gesteuertes Schaltelement, nämlich ein Längsthyristor, durch den die Erregung im richtigen Moment auf den Synchronmotor geschaltet wird. Außerdem enthält die Schaltung einen Überspannungsschutz für die rotierenden Gleichrichter.

   In der genannten Literaturstelle ist bereits darauf hingewiesen, daß der asynchrone Anlauf des Synchronmotors über den gesamten Schlupfbereich mit seinen Anforderungen hinsichtlich Anlauf- und Intrittfallmoment sowie Gegenmomentverlauf als Betriebsfall angesehen werden muß. Um dabei insbesondere bei Schwerlast- oder Vollastanlauf ein genügend großes asynchrones Drehmoment zu erzeugen und die Pendelmomente zu mindern, wird im Erregerkreis ein mitrotierender Anlaufwiderstand vorgesehen, der über steuerbare Schaltelemente der Erregerwicklung parallel geschaltet wird. Ein derartiger rotierender Anlaufwiderstand ist aber besonders bei raschlaufenden Maschinen sehr hohen Fliehkraftbeanspruchungen unterworfen.

   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer derartigen schleifringlos erregten Synchronmaschine für den asynchronen Anlauf einen ruhenden Anlaufwiderstand einzusetzen, ohne daß der Vorteil der schleifringlosen Erregung verlorengeht.

   Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem elektrischen Synchronmotor, dessen Erregerwicklung über umlaufende Gleichrichter aus einer mit der Maschinenwelle umlaufenden Wechselstromwicklung gespeist wird und bei dem während des asynchronen Anlaufs die Erregergleichrichter mit Hilfe eines in Reihe zu der Erregerwicklung liegenden, steuerbaren Schaltelementes von der Erregerwicklung getrennt sind, während zu dieser ein Anlaufwiderstand über ein steuerbares Schaltelement parallel geschaltet ist, gemäß der Erfindung auf der Maschinenwelle parallel zur Erregerwicklung Schleifringe angeordnet, an deren abhebbare Bürsten der ruhend angeordnete Anlaufwiderstand angeschlossen ist.

   Derartige Schleifringe mit abhebbar ausgebildeten Bürsten sind ein bei elektrischen Maschinen bekanntes, nicht aufwendiges Bauelement. Da die Bürsten nur während der stets kurzen Anlaufzeiten des Synchronmotors anliegen, ist ihre Abnutzung sehr gering. Während des normalen Betriebes sind sie abgehoben, so daß es sich um einen echten schleifringlosen Betrieb des Synchronmotors handelt.

   Durch die ruhende Anordnung des Anlaufwiderstandes kann dieser in beliebiger, geeigneter Weise bemessen werden, da im ruhenden Teil der Maschine kein Platzmangel herrscht, während eine Unterbringung des Widerstandes auf dem Wellenstrang oft, insbesondere bei zweipoligen Synchronmotoren, konstruktiv Schwierigkeiten bereitet.

   Die umlaufenden Erregergleichrichter sind während des Anlaufes des Synchronmotors durch das gesteuerte, in Reihe zur Erregerwicklung liegende Schaltelement abgeschaltet. Wären die Erregergleichrichter nicht abgetrennt, so könnte der Anlaufwiderstand nur in einer Halbwelle der Erregerwechselspannung wirksam sein. In der zweiten Halbwelle wäre nämlich die Erregerwicklung über die Gleichrichter direkt kurzgeschlossen. Ein solch unsymmetrischer Abschluß der Erregerwicklung während des Anlaufes wirkt sich aber in einer unerwünschten Erhöhung des Pendelmomentes und gleichzeitiger Erniedrigung des Anlaufmomentes aus. Das in Reihe zur Erregerwicklung liegende Schaltelement ermöglicht aber die Abschaltung der rotierenden Gleichrichter. Als Schaltelement kann man in zweckmäßigerweise entweder einen rotierenden mechanischen Schalter, der über Hilfsschleifringe, eine rotierende Steuereinrichtung oder über Funk gesteuert werden kann, einen Kurzschließring oder einen rotierenden Thyristor mit rotierender Steuereinrichtung verwenden.

   Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

   F i g. 1 zeigt den Synchronmotor 1 mit der im Läufer befindlichen, rotierenden Erregerwicklung 2. Zur Erzeugung des Erregerstromes für den Synchronmotor 1 dient die Erregermaschine 3, deren Wechselstromwicklung4 ebenfalls auf der MaschinenwelleS angeordnet ist und die somit zusammen mit der Erregerwicklung 2 umläuft.

   Der von der Wechselstromwicklung 4 gelieferte Wechselstrom wird in dem rotierenden, ungesteuerten Gleichrichter 6 in Gleichstrom umgewandelt.