DE2230123B2

DE2230123B2 - Synchronmaschine, die von den Oberwellen des Feldes erregt wird

Info

Publication number: DE2230123B2
Application number: DE19722230123
Authority: DE
Inventors: Wladimir Semenowitsch Arutjunjan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-06-21
Filing date: 1972-06-21
Publication date: 1975-05-15
Also published as: DE2230123C3; DE2230123A1

Description

Die Regelung der Erregung der von den Oberwellen des Feldes erregten Synchronmaschinen erfolgt gewöhnlich durch die Energieableitung der Oberwellen aus einer zusätzlichen Wicklung, die in die Ankernuten neben der Hauptankerwicklung verlegt ist (siehe z. B. die GB-PS 3 55 942 oder die entsprechende FR-PS 12 29 766 oder die entsprechende US-PS 30 25 450 und die FR-PS 12 79 789).

Das Vorhandensein einer speziellen zusätzlichen Wicklung in solchen Maschinen führt zur Vergrößerung deren Abmessungen, erhöht die Selbskosten, verschlechtert die Kühlungsbedingungen, erfordert einen hohen Arbeitsaufwand und weist eine große Anzahl von Elementen (Drosseln, Transformatoren, Kondensatoren und Gleichrichter) auf.

Die einfachste Lösung in den erwähnten Maschinen ist die Schaltung, bei der die Anregungsenergie des Leerlaufs den Anschlußklemmen des Generators entnommen wird. Bei der Belastung wird die Erregung durch die Energie der dritten Oberwelle des Feldes von den Ankerwicklungsphasen des Generators ergänzt.

Jedoch weist eine derartige Schaltung Nachteile auf.

Zur Gewährleistung der erforderlichen Erregung beim Leerlauf des Generators ist die Erregerwicklung als Hochspannungswicklung auszubilden. Dies führt dazu, daß die Spannung der 3. Oberwelle der Generatorphase sehr gering und für die Regelung der Erregung nicht ausreichend ist. Es wird daher eine Kraft der dritten Oberwelle des Feldes unter Belastung durch die möglichst starke Änderung der Geometrie von Polen benötigt, was die Kenndaten der Maschine im Ganzen verschlechtert (Vergrößerung der Erregerströme, Herabsetzung des Wirkungsgrades).

Bei der Herstellung von Generatoren für verschiedene Spannungen fordert außerdem die obengenannte Schaltung, den Generator für eine der Spannungen mit einer strombegrenzenden Dreiphasendrossel zu ergänzen, was die Schaltung erschwert und ihre Zuverlässigkeit herabsetzt.

Es ist auch eine Synchronmaschine bekannt, die eine Erregerwicklung besitzt, die durch Gleichstrom gespeist wird und aus zwei parallelen, in Stern geschalteten und gegeneinander im gewissen Winkel versetzten Dreiphasenwicklungen ausgeführt ist (siehe z. B. die DT-PS 3 07 142).

Bei der entsprechenden Verbindung und Schaltung der Speisung dieser Wicklung in derartiger Maschine entstehen Erregerfelder der ersten und dritten Oberwelle. Die Nullpunkte der Wicklungen sind hier Gleichstrom-Speiseklemmen und nicht die Ausgangsklemmen der Oberwellen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Energie der Oberwellen des Feldes an den Nullpunktklemmen der parallelen Wicklungsstränge der vereinigten Ankerwicklung, die die Funktion der Haupt- und ZusatzankerwicVlungen erfüllen, abzunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Synchronmaschine mit den im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Merkmalen ein vereinfachtes, durch die Oberwellen des Feldes erregtes Erregersystem zu schaffen, das eine erhöhte Betriebssicherheit, bessere Kühlungs- und Betriebsbedingungen aufweist und keinen großen Aufwand der Aktiv- und Isolationsmaterialien braucht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die eine Hälfte der parallelen Wicklungsstränge mit einer Windungszahl und einem Wicklungsschritt ausgeführt ist, die sich von der Windungszahl und dem Wicklungsschritt der anderen Hälfte der parallelen Wicklungsstränge so unterscheiden, daß die Produkte deren Wicklungsfaktoren mit den Wicklungszahlen für die erste Oberwelle gleich und für die durch drei teilbaren Oberwellen unterschiedlich sind, wobei die Nullpunkte der einen Hälfte der parallelen Wicklungsstränge mit den Nullpunkten der anderen Hälfte der parallelen Wicklungsstränge über den Eingang des obengenannten Gleichrichters der Erregerwicklung verbunden sind.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung, in der die prinzipielle Erregungsschaltung einer Synchronmaschine dargestellt ist, näher erläutert.

Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß die Synchronmaschine eine Ankerwicklung besitzt, die die Funktion der Haupt- und Zusatzankerwicklungen erfüllt und aus zwei parallelen Wicklungssträngen 1 und 2 mit gleicher Phasenzahl je Wicklungsstrang (in diesem Fall Dreiphasen-Wicklungsstrang) besteht. Jeder der Wicklungsstränge 1 und 2 ist in Stern geschaltet und hat herausgeführte Nullpunkte 0' und 0", die miteinander über den Eingang eines an die Erregerwicklung 4 angeschlossenen Gleichrichters 3 verbunden sind.

Beim Anschluß an die Nullpunkte 0' und 0" der parallelen Wicklungsstränge 1 und 2 über den Gleichrichter 3 der Erregerwicklung 4 erfolgt die Speisung der letzteren durch den gleichgerichteten Strom der EMK dreifacher und vielfacher Frequenz:

worin bedeutet:

e, _ ₂ (i) Momentanwert der EMK zwischen den Nullpunkten der parallelen Wicklungsstränge 1 und 2;
^e% (')» V (0 Momentanwerte der dritten, neun-

ten, fünfzehnten Oberwelle der EMK des wicklungsstranges 1;

^es"(0> ^"(0. e₁₅" (0 Momentanwerte der dritten, neunten, fünfzehnten Oberwelle der EMK des Wicklungsstranges 2.

Die erste, fünfte, siebente, elfte usw. Oberwelle fehlt in der Spannung zwischen den Nullpunkten 0' und 0", da jeder der parallelen Wicklungsstränge 1 und 2 dreiphasig und symmetrisch ausgeführt ist. υ

Die Übereinstimmung der Größe der ersten Oberwelle und die Divergenz der dritten Oberwelle erfolgt durch die Herstellung der parallelen Wicklungsstränge 1 und 2 mit verschiedenen Wicklungsschritten und Windungszahlen, die so ausgewählt sind, daß die Produkte deren Wicklungsfaktoren mit den Windungszahlen für die erste Oberwelle der beiden parallelen Wicklungsstränge 1 und 2 zusammenfallen und für die dritte Oberwelle unterschiedlich sind.

Dank der Gleichheit der wirksamen Windungen sind die induktiven Gesamtwiderstände paralleler Wicklungsstränge für die erste Oberwelle praktisch gleich.

Bei der Übereinstimmung der Größe der EMK und der Widerstände für die erste Oberwelle fehlen die Ausgleichströme der Grundfrequenz zwischen den parallelen Wicklungssträngen.

Die Ausgleichströme fünfter, siebenter, elfter usw. Oberweile werden zwischen parallelen Wicklungssträngen 1 und 2 durchfließen. Sie können jedoch keine merkliche Entwicklung aufweisen, da deren EMK gering und die entsprechenden Widerstände groß sind.

Infolge der allgemein bekannten Abhängigkeit der EMK der dritten und höheren Oberwelle von der Größe und dem Charakter der Belastung der Synchronmaschine kann solches System eine erforderliche Selbstregelung der Erregung gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Synchronmaschine mit einer durch einen Gleichrichter zu speisenden Erregerwicklung und einer Ankerwicklung, die die Funktion einer Haupt- und Zusatzwicklung erfüllt und mit gerader Zahl der parallelen, in Stern geschalteten und einen herausgeführten Nullpunkt habenden Wicklungsstränge mit gleicher Phasenzahl je Wicklungsstrang ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte der parallelen Wicklungsstränge mit einer Windungszahl und einem Wicklungsschritt ausgeführt ist, die sich von der Windungszahl und dem Wicklungsschritt der anderen Hälfte der parallelen Wick- lungsstränge so unterscheiden, daß die Produkte, deren Wicklungsfaktoren mit den Wicklungszahlen für die erste Oberwelle gleich und für die durch drei teilbaren Oberwellen unterschiedlich sind, wobei die Nullpunkte (O') der einen Hälfte der parallelen Wicklungsstränge (1) mit den Nullpunkten (0") der anderen Hälfte der parallelen Wicklungsstränge (2) über den Eingang des obengenannten Gleichrichters (3) der Erregerwicklung (4) verbunden sind.