DE2311945C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Synchronmaschine, insbesondere vertikaler Bauart, mit lamellierten Polen und einer Anlauf- und Dämpferwicklung, deren in Nuten der Pole angeordnete Stäbe auf beiden Stirnseiten untereinander durch Kurzschlußringe verbunden sind, wobei mindestens auf einer Seite zwischen jedem Stab und dem Kurzschlußring ein zusätzlicher Widerstand angeordnet ist.

Es ist bekannt, elektrische Synchronmaschinen mit einer Anlauf- und Dämpferwicklung zu versehen, damit sie von selbst asynchron angelassen werden können.

Ein derartiger asynchroner Hochlauf einer Synchronmaschine führt im Bereich der Polschuhoberfläche zu erheblichen schlagartig auftretenden Erwärmungen, weil im wesentlichen die bei Nenndrehzahl in den rotierenden Teilen des Maschinensatzes vorhandene kinetische Energie während des Hochlaufs im Bereich der Polschuhoberfläche als Verlustenergie gespeichert wird. 1st die Maschine mit lamellierten Polen und einer üblichen Anfahr- und Dämpferwicklung versehen, so können im Bereich der Dämpferwicklung unzulässig hohe Temperaturen auftreten, die selbst durch eine Wasserkühlung der Dämpferwicklung nicht immer in befriedigender Weise abgeführt werden können. Man hat deshalb in solchen Fällen, z. B. bei einer elektrischen Synchronmaschine eines Pumpspeicherwerkes, die Pole der Maschine bereits massiv ausgeführt, um damit die Wärmekapazität zu erhöhen und die Erwärmung in zulässigen Grenzen zu halten. Bei der Verwendung von massiven Polen ist es aber nachteilig, daß die Polschuhoberflächenverluste erheblich ansteigen und den Wirkungsgrad gegenüber einer Maschine mit lamellierten Polen und einer Dämpferwicklung verschlechtern. Außerdem ist die Herstellung von massiven Polen aufwendiger als die von lamellierten Polen.

Zur Beeinflussung des Anlaufmomentes und der während des Anlaufes auftretenden Erwärmung ist es aus der US-PS 19 08 158 bekannt, zwischen den Stäben einer Anlauf- und Dämpferwicklung einer elektrischen Synchronmaschine und den sie verbindenden Kurzschlußringen jeweils einen zusätzlichen Widerstand anzuordnen. Diese Widerstandselemente liegen auf beiden Stirnseiten der Pole jeweils in Abstand vor der Erregerwicklung. Durch die Einschaltung der Widerstandselemente wird zum einen das Anlaufmoment erhöht, so daß die Maschine schneller als sonst in den Synchronismus kommt, zum anderen entsteht während

hi des Anlaufes jetzt der größte Teil der auftretenden Verlustwärme an diesen separat vor den Polen angeordneten Widerstandselementen. Dadurch ist eine Verlagerung des Gebietes der hauptsächlichen Erwärmung aus dem Bereich der Polschuhe und des Luftspaltes hinaus in das Gebiet vor den Stirnflächen der Pole erreicht. Da bei der bekannten Anordnung diese zusätzlichen Widerstandselemente frei von der umgebenden Luft umströmt sind, ist ihre Kühlung gut. Außerdem kann auch ein Teil der Wärme über die Kurzschlußringe zum Läuferkörper abgeführt werden.

Weiterhin ist es aus der DT-PS 5 85 285 bekannt, bei einer Anlauf- und Dämpferwicklung den Kurzschlußring mehrteilig auszubilden und einen dieser Teile des Kurzschlußnnges mit Eisenscheiben zu umgeben, um die Anlaufreaktanz zu erhöhen. Diese Eisenscheiben sind aber ein zusätzlicher Aufwand und erhöhen das Gewicht des Läufers. Sie bilden eine zusätzliche Belastung des Kurzschlußringes und verstärken die auf ihn einwirkenden Fliehkraftbeanspruchungen.

Auch die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Problem des Anlaufs einer elektrischen Synchronmaschine und der in der Anlauf- und Dämpferwicklung auftretenden Ströme und Verlustwärme. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Aufwand die Anlaufverhältnis-

J5 se der Maschine nicht nur hinsichtlich der Erwärmung, sondern auch hinsichtlich der dabei auftretenden Ströme zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Synchronmaschine der eingangs genannten, aus der US-PS 19 08 158 bekannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zusätzlichen Widerstände in Nuten auf der inneren Mantelfläche der die Pole tragenden Blechkette angeordnet sind und daß sowohl die Stäbe der Anlauf- und Dämpferwicklung als auch die zusätzlichen Widerstände isoliert sind. Durch die isolierte Anordnung der Stäbe der Anlauf- und Dämpferwicklung und auch der zusätzlichen Widerstände in Nuten eines ferromagnetischen Materials, wobei für die Unterbringung der zusätzlichen Widerstände ein bereits vorhandenes Bauteil, nämlich die die Pole tragende Blechkette, ausgenutzt wird, wird die Anlaufreaktanz der Maschine vergrößert und entsprechend werden die Anlaufströme kleiner. Dies hat den Vorteil, daß nicht nur eine Verlagerung der beim Anlauf entstehenden größten Wärmeerzeugung aus den lamellierten Polschuhen heraus erzielt wird, sondern daß gleichzeitig die auftretende Verlustwärme insgesamt geringer ist, da die Anlaufströme kleiner sind. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß die im Netz bei dem Anlauf einer

bo Synchronmaschine auftretenden Spannungseinbrüche kleiner sind. Außerdem nimmt die Blechkette als ringförmiger Bauteil die Fliehkraftbeanspruchung der zusätzlichen Widerstände auf.

Darüber hinaus kann in zweckmäßiger Ausgestaltung

i'5 der Erfindung durch unterschiedliche Gestaltung der Nuten für jene zusätz'ichen Widerstände, die mit den am Rand der Pole liegenden Stäbe verbunden sind, und der Nuten für jene zusätzlichen Widerstände, die mit

den in Polmitte liegenden Stäben verbunden sind, die Reaktanz der Stäbe der Anlauf- und Dämpferwicklung in Querrichtung der Pole vergleichmäßigt werden. Dadurch erreicht man, daß die am Rand und in der Mitte der Pole liegenden Stäbe der Anlauf- und Dtmpferwicklung jeweils etwa gleichen Strom führen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt schematisch angedeutet einen Radialschnitt durch eine elektrische Synchronmaschine vertikaier Bauart,

F i g. 2 zeigt eine Aufsicht auf einen Teil des Läufers.

Bei elektrischen Pumpspeicherwerken muß im allgemeinen die mit der Pumpe bzw. der Turbine oder mit einer Pumpenturbine verbundene elektrische Synchronmaschine 1 sehr schnell asynchron angelassen werden. Zu diesem Zweck sind die auf einer Blechkette 2 des Läufers 3 der Maschine angeordneten Pole 4 in den Polschuhen 5 mit Stäben 6 einer Anlauf- und Dämpferwicklung versehen. Auf der Un.'erseite der Pole 4 sind die Stäbe 6 der Anlaß- und Dämpferwicklung untereinander direkt durch einen Kurzschlußring 7 verbunden. Auf der oberen Stirnseite des Läufers 3 sind dagegen die Dämpferstäbe 6 zu zusätzlichen Widerständen 8 geführt, die in Nuten auf der inneren Mantelfläche 9 der Blechkette 2 liegen und ihrerseits untereinander durch einen Kurzschlußring 10 verbunden sind. Die einzelnen Stäbe 6 der Anlauf- und Dämpferw icklung tragen jeweils eine Isolierung und auch die zusätzlichen Widerstände 8 sind mit einer Isolierung versehen, während die Kurzschlußringe 7 und 10 keine Isolierung erfordern. Durch diese zusätzlich in die Anlauf- und Dämpferwicklung eingeschalteten Widerstände 8 wird das Anlaufmoment für den asynchronen Hochlauf der Synchronmaschine 1 erhöht. Außerdem tritt die während des asynchronen Hochlaufs entstehende Verlustwärme nicht mehr allein im Bereich der Polschuhe 5 auf, sondern wird zu einem durch geeignete Wahl der Widerstandswerte beeinflußbaren Anteil auf diese Widerstände 8 verlagert. Dadurch verringert sich die in den Polen 4 auftretende Anlaufwärme, so daß die Pole 4 als lamellierte Pole ausgebildet sein können, ohne daß die zulässigen Grenztemperaturen während des asynchronen Hochlaufs überschritten werden.

Als zusätzliche Widerstände 8 wählt man mit Vorteil massive Stäbe eines geeigneten Materials, z. B. Eisen, und umgibt diese mit einer Isolierung. Um die Widerstände 8 von den durch die Rotation des Läufers 3 hervorgerufenen Fliehkräften zu entlasten, sind diese in vorteilhafter Weise auf der inneren Mantelfläche 9 der Blechkette 2 angeordnet, welche in einfacher Weise wegen ihrer Ringform die Fliehkraftbeanspruchungen der Widerstände 8 aufnimmt. Da die Widerstände 8 dort in Nuten liegen, läßt sich die Streuung der Anlauf- bzw. Dämpferwicklung variieren und damit die Anlaufreaktanz vergrößern. Entsprechend sind die für den asynchronen Anlauf aus dem Netz zu liefernden Anlaufströme kleiner.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische Synchronmaschine, insbesondere

:| vertikaler Bauart, mit lamellierten Polen und einer

jf Anlauf- und Dämpferwicklung, deren in Nuten der

Pole angeordnete Stäbe auf beiden Stirnseiten untereinander durch Kurzschlußringe verbunden sind, wobei mindestens auf einer Seite zwischen jedem Stab und dem Kurzschlußring ein zusätzlicher

Widerstand angeordnet ist, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die zusätzlichen Widerstände (8) in

Nuten auf der inneren Mantelfläche (9) der die Pole

(4) tragenden Blechkette (2) angeordnet sind und

ij daß sowohl die Stäbe (6) der Anlauf- und

Dämpferwicklung als auch die zusätzlichen Wider-

stände (8) isoliert sind.

J

2. Elektrische Synchronmaschine nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß durch unterschiedli-

ehe Gestaltung der Nuten für jene zusätzlichen

Widerstände (8), die mit den am Rand der Pole (4)

liegenden Stäben (6) verbunden sind, und der Nuten für jene zusätzlichen Widerstände (8), die mit den in

: Polmitte liegenden Stäben (6) verbunden sind, die

>j Reaktanz der Stäbe (6) der Anlauf- und Dämpfer-

r< wicklung in Querrichtung der Pole (4) vergleichrnä-

ij ßigt ist.