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Polrad für S,mchronmaschine mit rotierender Erregereinrichtung Die
Erfindung betrifft ein Polrad für eine Synchronmaschine, die mit einer Wechselstromerregermaschine
mit rotierendem Äiiker fest gekuppelt ist, wobei die erzeugte WechseLspannung der
Erregermaschine über mitrotierende Gleichrichterelemente der Erregerwicklung zugeführt
wird.
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Die Erregung von Syrichronmaschinen neuerer Bauart wird zur Vermeidung
von Schleifringen und Bürsten durch Wechselstromerregermaschinen mit rotierender
Ankerwicklung gespeist, wobei der im Ardner der Erregermaschine erzeugte Wechselstrom
in mitrotierenden Gleichrichtern gleichgerichtet und der Erregerwicklung der Synchronmaschine
zugeführt wird. Die Gleichrichterdioden werden bei bekannten Konstruktionen auf
der Irmenseite zweier auf der Maschinenwelle angeordneten Trägerrädern befestigt
(Brown Boveri Mitteilungen 1967, Seite 539-555).
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Nachteilig ist bei dieser Anordnung der meist im Querschnitt T-förmig
ausgebildeten Trägerräder, daß die Gleichrichterelemente schlecht zugänglich sind,
so daß bei Ausfall eines Gleichrichterelementes, was nicht völlig vermeidbar erscheint,
infolge schlechter Zugänglichkeit eine sehr erhebliche Zeit vergeht, bis die Auswechselung
der Gleichrichterelemente und der Anschluß der zugehörigen Beschaltungselemente
möglich ist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Erregung von
Synchronmaschinen zu schaffen, bei denen die Gleichrichterelemente einschließlich
Beschaltungsteilen gut zugänglich und leicht auswechselbar sind und bei denen diese
selbstverständlich einer ausreichenden Kühlung unterliegen.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten
Anordnung darin, daß der Läufer trommelförmig ausgeführt ist und daß in axialer
Richtung neben der Erregerwicklung am äußeren Umfang verteilt Befestigungskonsolen
angeordnet sind, an denen in tangentialer Richtung mittels Schrauben und Pluttern
mehrere U-förmige Bauelemententräger befestigt sind, von denen Jeder mindestens
ein Gleichrichterelement, die zugehörigen Beschaltungselemente z.B. Kondensatoren
sowie die erforderlichen Verbindungsleitungen trägt und daß in radialer Richtung
unterhalb des (der) Gleichrichterelementes (te) eine Öffnung in der Läufertrommel
vorgesehen ist.
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In vorteilhafter Weise sind die Gleichrichterelemente e mittels einer
Klemmvorrichtung und diese haltenden Schrauben an der Innenseite des U-förmigen
Bauelemententrägers elektrisch leitend verbunden angeklemmt.
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Dabei ist durch die gleichen Schrauben eine weitere, an der Außenseite
des U-förmigen Bauelemententrägers angeordnete Klemmvorrichtung für die Beschaltungselemente
gehaltert. Die Beschaltungselemente sind mit dem U-förmigen Bauelemententräger elektrisch
leitend verbunden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist innerhalb des Bauelemententrägers
eine mit der Verbindungsleitung zur Erregerwicklung und dem einen Anschluß des Gleichrichterelementes
elektrisch verbundene leitende Schiene vorgesehen, die Gewindebohrungen aufweist,
in die an den Konsolen isoliert befestigte |Schrauben eingreifen. Der elektrische
Kontakt zwischen U-förmigem Bauelemententräger und erwähnter Schiene erfolgt durch
einfaches Aufsetzen des Bauelemententrägers auf die Schiene und festschrauben von
Befestigungsmuttern auf die erwähnten Schrauoben. Damit ist gleichzeitig auch je
ein Anschluß des Gleichrichter- und des Beschaltungselementes an die Erregerwicklung
angeschlossen.
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Nach Lösen dieser Befestigungsmuttern und nach Lösen einer Mutter
am Verbindungsbolzen der Leitung zum Anker der Erregermaschine läßt sich der U-förmige
Bauelemententräger mit dem aufgebauten Gleichrichter und den Beschaltungselementen
ohne weiteres abheben.
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! Bei einer weiteren Ausbildungsforn der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Verbindungsleitungen zwischen der AnIerwicklung der Wechselstromerregermaschine
und den Gleichrichterelementen innerhalb der Läufertrommel isoliert geführt sind
und durch isolierte Bohrungen durch die Läufertrommelwand mittels Bolzen mit der
Verbindungsleitung zwischen Gleichrichterelementen und IBeschaltungselczellten verbunden
ist. Die erforderliche Belüftung der Gleichrichterelemente ist durch einen Luftstrom,
der den trommrelförmigen Läufer durch stirnseitig angeordnete Öffzungen axial durchströmt
und durch die unterhalb der Gleichrichterelemente befindlichen Öffnungen hindurchtritt,
sicllergestellt. Weiter wird durch die U-f(;rmige Gestaltung des Bauelemententrägers
eine zusätzliche Lüfterwirkung erzielt.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Polrad, Fig.
2 einen Schnitt längs der Linie A-A und Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 mit
dem Bauelemententräger.
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In der Zeichnung ist mit 1 der trommelförmig ausgebildete Läufer (siehe
Fig. 1), der an seinem einen Ende in eine Welle übergeht und am anderen Ende einen
Kupplungsflansch 12 aufweist,, bezeichnet. An der der Welle zugewandten Seite sir.9
an der Stirnseite Öffnungen ii vorgesehen. Am Umfang des trommelförmigen Läufers
sind die Pole mit Erregerwicklung 13 angeordnet. In axialer Richtung neben den Polen
sind am Umfang eine Anzahl von Konsolen 14 angeordnet, auf die U-förmige Bauelemententräger
2 aufgesetzt sind.
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Auf dem Bauelemententräger 2 sind Gleichrichterelemente 21 (siehe
Fig. 2 und 3) an der dem Läufer zugewandten Seite und Beschaltungselemente z.B.
Kondensatoren 22 gegebenenfalls mit in Reihe geschaltetem Widerstand an der Außenseite
des Bauelemententrägers 2 vorgesehen. Die Gleichrichterelemente 21 und auch die
Kondensatoren 22 sind mit ihrem einen Anschluß, ihrer Ummantelung elektrisch mit
dem Bauelemententräger 2 verbunden.
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Die Befestigung von beiden erfolgt durch Klemmvorrichtungen 24 für
die Gleichrichterelemente und durch Klemmvorrichtungen 26 für die Beschaltungselemente.
Beide Klemmvorrichtungen'sind mittels Schrauben 25 an dem U-förmigen Bauelemententräger
2 befestigt.
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Die freien Anschlüsse des Gleichrichters und der Beschaltungselemente
sind durch eine Verbindungsleitung 23 miteinander verbunden. Die Befestigung der
Bauelemententräger 2 auf den Konsolen 14 erfolgt mittels Muttern 30, welche auf
die gegenüber der Konsole isolierten Schrauben 27 geschraubt sind. Innerhalb des
Bauelemententrägers 2 ist eine sich über die Länge desselben erstreckende leitende
Schiene 29 vorgesehen, die Gewindelöcher aufweist, in die die Schrauben 27 eingeschraubt
sind. Sie sind weiter in Bohrungen der Konsolen 14 mittels Isolierteilen 28 isoliert
gegenüber den Konsolen 14 befestigt.
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Die leitende Schiene 29 ist über den Bauelemententräger 2 mit dem
einen Anschluß des Gleichrichterelementes 21 und der Verbindungsleitung 17 zur Erregerwicklung
elektrisch verbunden.
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Die leitenden Schienen 29 sind bei einer Drehstrombrückenschaltung
bei drei zur gleichen Polarität gehörenden Gleichrichterelementen miteinander verbunden.
An diese Verbindungen ist auch die Erregerwicklung mittels einer nicht dargestellten
elektrischen Verbindung angeschlossen.
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Im trommelförmigen Läufer ist weiterhin eine Bohrung 15 für die Kühlluftversorgung
des Gleichrichterelementes und eine weitere Bohrung 16 vorgesehen, durch die der
mit der Verbindungsleitung 31 zur Ankerwicklung der Erregermaschine verbundene Bolzen
18 isoliert durchgeführt ist. Er stellt die Verbindung über die Verbindungsleitung
23, die mittels Mutter 19 an ihm befestigt ist, zwischen Gleichrichterelement, Beschaltungselementen,
Erregerwicklung und der Ankerwicklung der Erregermaschine her.
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Bei einer Auswechselung des Bauelemententrägers sind die Muttern 30
für die Befestigung des Bauelemententrägers sowie die Mutter 19 des Bolzens 18 zu
lösen. Nach Durchführung dieser Arbeit
kann der Bauelenententräger
herausgenommen und durch einen neuen erse-tzt werden. Am Bauelemententräger 2 sind
also Gleichrichter, Beschaltungselemente und Verbindungsleitung fest angebracht.
Die leitende Schiene 29, die mittels der Schrauben 27 fest isoliert mit den Konsolen
14 verbunden ist, wird bei einer Auswechselung des Bauelemententrägers also nicht
demontiert.
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Nach Aufsetzen des Bauelemententrägers 2 auf die leitende Schiene
29 und Festschrauben der Pllzttern 30 auf die überstehenden Enden der Schrauben
27, sowie Festschrauben der Mutter 19 auf den Bolzen 18 ist der Kontakt zwischen
Ankerwicklung der Erregermaschine, Gleichrichtern und Erregerwicklung hergestellt.