DE2311954A1

DE2311954A1 - Drehzahlregelbare stromrichtermaschine mit induktiven impulsgeber und tachomaschine

Info

Publication number: DE2311954A1
Application number: DE2311954A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schueler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-08
Filing date: 1973-03-08
Publication date: 1974-09-12
Also published as: IT1003696B; CA990781A; ATA1054173A; BE811833A; NL7403005A; DE2311954B2; US3902086A; JPS5417408B2; FR2220915A1; JPS5041006A; CH564275A5; FR2220915B3; AT325710B; GB1409036A

Description

Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine mit induktiven Impulsgeber und Tachomaschine

Drehzahlregelbare Stromrichtermaschinen werden aus einem Wechselstromnetz über einen Gleichrichter und einen Wechselrichter mit Gleichstromzwischenkreis gespeist, deren Elemente aus Thyristoren gebildet sind. Die Speisung der einzelnen Phasen der Ständerwicklung der Stromrichtermaschine erfolgt lauferstellungsabhängig, wobei die Thyristoren das Zu- und Abschalten bewirken. Die dafür erforderliche lauferstellungsabhängigen Zündimpulse für die Thyristoren werden im allgemeinen von einem Impulsgeber erzeugt, dessen Läufer mit der Läuferwelle der Maschine verbunden ist.

Es ist besonders vorteilhaft, die Ausgangsspannungen für die Impulse transformatorisch zu erzeugen, um bei kleinen Drehzahlen von der Umfangsgeschwindigkeit unabhängig zu sein. Ein derartiger induktiver Impulsgeber für die Steuersignale der Thyristoren kann zweckmäßig aus einem rotierenden, auf der Läuferwelle der Stromrichtermaschine angeordnetem, wicklungslosem gezahnten Läufer und einem genuteten Ständer, dessen Zähne Primär- oder Sekundärwicklungen tragen, bestehen.

Zusätzlich wird aber bei einer Stromrichtermaschine für die Drehzahlregelung eine Drehzahl-Istwertanzeige benötigt. Diesen Wert liefert eine Tachomaschine, die ebenfalls mit der Läuferwelle der Stromrichtermaschine verbunden ist. Da somit eine drehzahlregelbare Stromrichtermaschine für ihren Betrieb sowohl einen induktiven Impulsgeber als auch eine

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Tachomaschine als Drehzahlgeber benötigt, besteht die Aufgabe, den dafür erforderlichen konstruktiven Aufwand und den Raumbedarf zu verringern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung der Impulsgeber und die Tachomaschine zu einer Maschine mit gemeinsamen wicklungslosen gezahntem Läufer kombiniert, deren Ständer längs seines Umfanges in Abschnitte unterteilt ist, in denen entweder die Primär- und Sekundärwicklungen des Impulsgebers oder die Erreger- und Wechselstromwicklungen der Tachomaschine liegen, und zwischen den Abschnitten sind Dämpferwicklungen angeordnet. Eine einzige Maschine erfüllt also beide Aufgaben, wodurch eine wesentliche Einsparung sowohl an Bauteilen, als auch an axialer Baulänge erzielt wird. Durch die zwischen den einzelnen Abschnitten des Ständers angeordneten Dämpferwicklungen erreicht man eine eindeutige Trennung der Ständerabschnitte in elektrischer und zum Teil auch in magnetischer Hinsicht, so daß die unterschiedlichen Erregungen, Wechselstrom bei dem Impulsgeber und Gleichstrom bei der Tachomaschine, sich gegenseitig nicht beeinflussen.

Da evt. Exzentrizitäten des Läufers durch Fertigungsungenauigkeiten auftreten können und somit die für die Drehzahlanzeige verwendete Tachospannung verfälschen würden, empfiehlt es sich, den Ständer in vier angenähert gleich große Abschnitte zu unterteilen und gegenüberliegende Abschnitte Jeweils mit gleichen Wicklungen zu versehen. Diese können dann z.B. in Reihe geschaltet werden und gleichen somit Läuferexzentrizitäten aus, so daß sich dadurch keine Spannungsschwankungen der Tachomaschine ergeben können.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der in den Fig. 1 und 2 schematisch in Seitenansicht dargestellten unterschiedlich ausgebildeten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

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Auf der Läuferwelle 1 der Stromrichtermaschine ist der wicklungslose gezahnte Läufer 2 der kombinierten aus Impulsgeber und Tachomaschine bestehenden Maschine 3 angeordnet. Der Läufer 2 wird von dem Ständer 4 umgeben, der mit Vorteil in einfacher Weise an dem nicht dargestellten ruhenden Teil der Stromrichtermaschine befestigt ist. Dadurch entfällt eine besondere Lagerung des Ständers 4 der kombinierten Maschine 3.

Der genutet ausgeführte Ständer 4 ist längs seines Umfanges in zwei Abschnitte von angenähert dem halben Umfang unterteilt, zwischen denen die Dämpferwicklung 5 angeordnet ist. Der eine Abschnitt enthält die Primärwicklungen 6 und die Sekundärwicklungen 7 des induktiven Impulsgebers, die jeweils auf Zähnen 8 so angeordnet sind, daß zwischen ihnen jeweils ein unbewickelter Zahn 9 liegt. Zur Erzeugung der lauferstellungsabhängigen Impulse werden die Primärwicklungen 6 mit einem hochfrequenten Wechselstrom gespeist. Dadurch wird in den Sekundärwicklungen 7 eine Spannung induziert, die zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert schwankt, je nachdem, ob sich ein Läuferzahn 10 oder eine Pollücke 11 unter den Spulen befindet. Diese modulierte Wechselspannung gibt also die Stellung des Läufers 2 bezogen auf die Achse der Sekundärwicklung 7 an. Für die Erzeugung eines Impulses werden jeweils zwei bezogen auf die modulierte Wechselspannung elektrisch um 180° gegeneinander verschobene Sekundärwicklungsspanungen gleichgerichtet, zu einer Trapezkurve mit steilem Nulldurchgang zusammengesetzt und in einem Verstärker zu Rechteckimpulsen umgeformt. Da zur Steuerung der Stromrichtermaschine drei um 120° el. verschobene Impulse benötigt werden, sind entsprechend viel Primärwicklungen 6 und Sekundärwicklungen 7 vorhanden.

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Auf dem anderen Abschnitt des Ständers 4 sind zwei getrennte Wechselstromwicklungen 12 und zwei mit Gleichstrom gespeiste Erregerwicklungen 13 angeordnet. Durch die Rotation des von den Erregerwicklungen 13 magnetisierten Läufers 2 wird in den Wechselstromwicklungen 12 eine Tachospannung erzeugt, die ein Maß für die Drehzahl des Läufers 2 ist. Durch die zwischen beiden Abschnitten des Ständers 4 liegende Dämpferwicklung 5 wird jeder Einfluß der hochfrequenten Erregung im Abschnitt des induktiven Impulsgebers auf dem Abschnitt der Tachomaschine unterdrückt.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Ständer 4 abweichend von dem in Fig. 1 gezeigtem Ausführungsbeispiel in vier angenähert gleich große Abschnitte unterteilt ist. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszahlen beibehalten. Die Primärwicklungen 6 und Sekundärwicklungen 7 des induktiven Impulsgebers liegen nun auf zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten des Ständers 4, sind aber in ihrer räumlichen Zuordnung zueinander so ausgerichtet, daß in gleicher Weise drei um 120° el. verschobene Impulse jeweils aus zwei elektrisch um 180° gegeneinander verschobenen Sekundärwicklungsspannungen gebildet werden können. Zwischen den Primärwicklungen 6 und den Sekundärwicklungen 7 liegen jeweils unbewickelte Zähne 9.

In den beiden anderen einander gegenüberliegenden Abschnitten liegt in den Nuten 14 die Wechselstromwicklung 12 der Tachomaschine und während in den äußeren Nuten 15 jeweils die Erregerwicklung 13 angeordnet ist. Die beiden Wechselstromwicklungen 12 der Tachomaschine sind elektrisch in Reihe geschaltet. Dadurch werden evt. Exzentrizitäten des wicklungslosen gezahnten Läufers 2 ausgeglichen, so daß die erzeugte Tachospannung fehlerfrei die jeweilige Drehzahl des Läufers 2 angibt.

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Um eine Einflußnahme der hochfrequenten Wechselstromspeisung der Primärwicklungen 6 des induktiven Impulsgebers auf die in den Drehstromwicklungen der Tachomaschine erzeugte Tachospannung zu verhindern, sind zwischen den einzelnen Abschnitten des Ständers 4 jeweils Dämpferwicklungen 5 angeordnet. Diese bestehen aus Kurzschlußwindungen um das Blechpaket des Ständers 4.

Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten drehzahlregelbaren Stromrichtermaschine sind also der für die Steuerung der Maschine notwendige Impulsgeber zur Erzeugung der Steuersignale der Thyristoren und die Tachomaschine als Drehzahlgeber durch die kombinierte Bauform in einfachster Weise sehr raumsparend ausgebildet, so daß sie ohne Schwierigkeiten im Innern der Stromrichtermaschine angeordnet werden können. Die axiale Baulänge der Maschine wird dadurch kaum vergrößert, und zusätzliche Lagerungen entfallen, wenn der Ständer der kombinierten Maschine am Ständer bzw. am Lagerschild der Stromrichtermaschine befestigt ist.

5 Ansprüche
2 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

(1. /Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine mit einem induk-

txven Impulsgeber für die Steuersignale der Thyristoren, bestehend aus einem rotierenden, auf der Läuferwelle der Maschine angeordneten, wicklungslosen, gezahnten Läufer und einem genuteten Ständer, dessen Zähne Primär- oder Sekundärwicklungen tragen, und einer Tachomaschine als Drehzahlgeber, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber und die Tachomaschine zu einer Maschine (3) mit gemeinsamen wicklungslosen gezahntem Läufer (2) kombiniert sind, deren Ständer (4) längs seines Umfanges in Abschnitte unterteilt ist, in denen entweder die Primär- (6) und Sekundärwicklungen (7) des Impulsgebers oder die Erreger- (13) und Wechselstromwicklungen (12) der Tachomaschine liegen, und daß zwischen den Abschnitten Dämpferwicklungen (5) angeordnet sind.
2. Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerabschnitte jeweils angenähert den halben Umfang einnehmen.
3. Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (4) in vier angenähert gleich große Abschnitte unterteilt ist und gegenüberliegende Abschnitte jeweils mit gleichen Wicklungen versehen sind.
4. Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den gegenüberliegenden Abschnitten angeordneten Wechselstromwicklungen (12) der Tachomaschine in Reihe geschaltet sind,
5. Drehzahlregelbare Stromrichtermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (4) der kombinierten Maschine (3) am ruhenden Teil der Stromrichtermaschine befestigt ist.

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