DE2323940A1 - Anordnung zum buerstenlosen erregen von synchronmaschinen - Google Patents

Anordnung zum buerstenlosen erregen von synchronmaschinen

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DE2323940A1
DE2323940A1 DE19732323940 DE2323940A DE2323940A1 DE 2323940 A1 DE2323940 A1 DE 2323940A1 DE 19732323940 DE19732323940 DE 19732323940 DE 2323940 A DE2323940 A DE 2323940A DE 2323940 A1 DE2323940 A1 DE 2323940A1
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/36Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using armature-reaction-excited machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Anordnung zum bürstenlosen Erregen von Synchronmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum bürstenlosen Erregen von Synchronmaschinen mit einer gesonderten Wechselstromerregermaschine für die Erregung der Polradwicklung über rotierende Gleichrichter, wobei die Erregerwicklung der Wechselstromerregermaschine über einen Regler an Anzapfungen der Ankerwicklung der Synchronmaschine angeschlossen ist.
  • Aus der DT-PS 1 563 390 ist eine derartige Anordnung bekannt, bei der man ohne Kompoundierungseinrichtungen auskommt. Dabei ist die Ankerwicklung so ausgelegt, daß in den den Erregerkreis speisenden Ankerwicklungsteilen zwar ausgeprägte und im Kurzschlußfall die Erregung aufrechterhaltende Spannungs oberschwingungen auftreten, jedoch die Spannung an den äußeren Klemmen U, V, W der Ankerwicklung weitgehend oberschwingungsfrei ist. Dies wird unter Beibehaltung einfacher und in üblicher Weise angeordneter Wicklungen dadurch erreicht, daß nur einzelne Spulen zur Speisung des Erregerkreises dienen, z.B. bei konzentrisch gewickelten Spulengruppen entweder die inneren oder die äußeren Spulen. Durch passende Auslegung der Wicklung kann die Anzapfspannung, insbesondere ihr die Erregung im Kurzschlußfall aufrechterhaltender Oberschwingungsteil variiert werden.
  • Trotz vieler Möglichkeiten bei der Anordnung der Anzapfungen gelingt es nicht immer, einen Dauerkurzschlußstrom der gewünschten Größe von zwei- bis dreifachem Nennstrom zu erreichen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Hauptmaschine von Haus aus nur geringe Feldoberwellen aufweist, was vor allem bei Vollpolmaschinen mit in Nuten verteilten Erregerwicklungen der Fall ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in solchen Fällen mit einfachen Mitteln den Oberschwingungsanteil in der Versorgungsspannung.für den Erregerkreis beträchtlich zu erhöhen.
  • Die Lösung der Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die einzelnen Stränge der Ankerwicklung in mindestens zwei Parallelzweige mit Je einer Anzapfung unterschiedlichen Potentials unterteilt sind und die beiden Anzapfungen der Parallelzweige eines jeden Stranges jeweils an den Reglereingang angeschlossen sind. Dabei ist es vorteilhaft, daß die gleiche Windungszahlen aufweisenden Parallelzweige aus mindesteins zwei gleiche Windungszahlen aufweisenden und in Reihe geschalteten Wicklungsspulen beliebiger, d.h. gleicher oder unterschiedlicher Windungszahlen gebildet-sind, bestehen, und die Anzapfungen jeweils zwischen zwei Wicklungsspulen angeschlossen sind.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen Fig. 1 ein Schaltbild einer Erregeranordnung nach der Erfindung, Fig. 2 ein Wicklungsschema eines Stranges U-X, Fig. 3 die Schaltung des Phasenstranges nach Fig. 2, Fig. 4, 5 und 6 Vektoren der Spulenspannungen fur die Grundschwingungen 9 = 1 und die Harmonischen > = 5, P = 7, Fig. 7, 8 und 9 die yektorielle Zusammenfügung der Spulenspannungen zur Strangspannung für s- = 1, 5 und 7.
  • Gemäß Fig0 1 hat eine Drehstrom-Synchronmaschine 1 eine dreiphasige Ankerwicklung 1a, wobei jeder Wicklungsstrang U-X, V-Y, W-Z gleich ausgeführt ist und aus jeweils zwei Parallelzweigen gleicher Windungszahl besteht. Die Parallelzweige mit den Anzapfungen X1, U1, Y1, V1 und Z1, W1 sind innerhalb der Maschine zu einem Sternpunkt verbunden. Die Erregung der Synchronmaschine 1 erfolgt durch eine umlaufende Polradwicklung lb, die an einem rotierenden Brückengleichrichter 5 angeschlossen ist, der seinerseits von der in Stern geschalteten Läuferwicklung 4b einer Erregermaschine 4 gespeist wird, deren Ständerwicklung 4a an den Ausgang eines Reglers 2 angeschlossen ist. Der Regler wird eingangsseitig aus den Anzapfungen der Ankerwicklung la gespeist und ist zum Soll-Istwert-Vergleich außerdem an die Klemmen U, V und W der Synchronmaschine 1 angeschlossen. Um eine Potentialtrennung zwischen Synchronmaschine 1 und dem Regler 2 herbeizuführen, kann vorteilhafterweise ein dreiphasiger Ubertrager 3 vorgesehen sein.
  • Seine in Stern geschalteten Sekundärwicklungen 3b sind mit den zugeordneten Eingängen des Reglers 2 verbunden und seine drei Primärwicklungen 3a jeweils gesondert an die verschiedene Potentiale aufweisenden beiden Anzapfungen jedes Wicklungsstranges gesondert angeschlossen. Durch die Verdoppelung der Anzapfungen gegenüber der bekannten Anordnung ist eine Vergrößerung der den Erregerkreis speisenden Spannungen erreicht, die es ermöglicht, bei weitgehend oberschwingungsfreier Spannung an den Klemmen U, V, W die Oberschwingungen an den Anzapfungen, inabesondere die energiereichen 5. und 7. Harmonischen auf mindestens das Zweifache der bei der bekannten Anordnung erreichbaren Werte zu steigern.
  • Gemäß Fig. 2, in der nur der erste Strang U-X einer zweipoligen Ankerwicklung dargestellt ist, besteht die im Mittel 3/4 gesehnte Wicklung je Strang aus vier Spulengruppen I, II, III und IV. Jede Spulengruppe umfaßt dabei vier konzentrische Wicklungsspulen a, b, c und d, die abwechselnd aus zwei (Wicklungsspulen a und c) bzw. drei (Wicklungsspulen b und d) Windungen bestehen und in Reihe geschaltet sind. Die in Reihe geschalteten Spulengruppen I und II bilden den einen Parallelzweig, die ebenfalls in Reihe geschalteten Spulengruppen III und IV den anderen Parallelzweig eines Stranges, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Anzapfung U1 liegt zwischen den Wicklungsspulen a und b der Spulengruppe IV, die Anzapfung X1 zwischen den Wicklungsspulen a und b der Spulengruppe II. Die Wicklungsspulen a und c haben zwei Windungen, die Wicklungsspulen b und d drei Windungen, so daß zwischen der Klemme U und der Anzapfung U1 acht Windungen und zwischen der Klemme U und der Anzapfung X1 zwölf Windungen liegen. Weitere Anzapfungen, z.B. innerhalb einer Wicklungsspule, sind hierbei weder vorgesehen noch notwendig.
  • Inden Fig. 4, 5 und 6 sind für die in Fig. 2 gezeigte und in achtundvierzig Nuten verteilte dreiphasige Ankerwicklung die Vektoren der Spulenspannungen für die Grundschwingung X = 1 und die Oberschwingungen y = 5 bzw. = 7 eingezeichnet. Dabei bedeuten a1, b1, c1 und d1 die Vektoren der Spulenspannung der Spulengruppe I; a2, b2, c2 die der Spulengruppe IIusw.
  • Die Zusammenfügung der einzelnen Vektoren zu den an den Punkten U-X usw. und an den Anzapfungen U1, X1 usw. abnehmbaren Klemmen- bzw. Speisespannungen ist aus den Fig. 7, 8 und 9 entnehmbar, wobei die unterschiedlichen Windungszahlen der Wicklungsspulen berücksichtigt sind.
  • Die Strecke U-X entspricht dabei der Strangspannung und U1-X1 der Speisespannung des Erregerkreises, deren Grundschwingung entsprechend Fig. 7 etwa 30 ffi der Strangspannung ausmacht.
  • Bei der bekannten Anordnung (DT-PS 1 563 390) würde sich zwar ohne weiteres eine gleich große Grundschwingungsspannung X-X ergeben, wenn man die Anzapfung X1 vom Wicklungsende X ausgehend nach einer entsprechenden Zahl von Windungen innerhalb der Spulengruppe II oder III anordnen würde. Der erreichte Oberschwingungsgehalt würde aber dann auch nur einen entsprechenden Teil der Zweigspannungen von II oder III in Fig. 8 oder 9 betragen.
  • Demgegenüber wird durch die erfindungsgemäße Anordnung erreicht, daß sich die in den beiden Parallelzweigen nahezu gegenphasig auftretenden, energiereichen Oberschwingungsspannungen der 5. und 7. Harmonischen zu beiden Anzapfungen U1 und X1 hin ergänzen und einen wenigstens doppelt so hohen Oberschwingungsgehalt der Speisespannung ergeben.
  • 5 Patentansprüche 9 Figuren

Claims (5)

  1. Patentansprüche Anordnung zum bürstenlosen Erregen von Synchronmaschinen mit einer gesonderten Wechselstromerregermaschine für die Erregung der Polradwicklung der Wechselstromerregermaschine über einen Regler an Anzapfungen der Ankerwicklung der Synchronmaschine angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stränge der Ankerwicklung in mindestens zwei Parallelzweige (I und II; III und IV) mit je einer Anzapfung (U1, X1, V1, y1, W1, Z1) unterschiedlichen Potentials unterteilt sind und die beiden Anzapfungen der Parallelzweige eines jeden Stranges jeweils an den Reglereingang (2) angeschlossen sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleiche Windungszahlen aufweisenden Parallelzweige (I und II; III und IV) aus mindestens zwei gleiche Windungszahlen aufweisenden und in Reihe geschalteten Spulengruppen, die ihrerseits aus hintereinanderge B chalteten Wicklungsspulen (a, b, c, d) beliebiger Windungszahlen gebildet sind, bestehen, und die Anzapfungen jeweils zwischen zwei Wicklungsspulen (a, b) angeschlossen sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesehnte Ankerwicklungen Spulengruppen (I bis IV) aus je einer gleichen Anzahl von konzentrischen Wicklungsspulen (a, b, c, d) mit beliebigen Windungszahlen aufweist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Windungen zwischen den beiden Anzapfungen der Parallel zweige jedes Stranges so bemessen sind, daß die gewünschten Oberschwingungsspannungen in beiden Parallelzweigen zumindest angenähert gegenphasig sind und sich zu den Anzapfungen hin ergänzen (U1-X1; Fig. 8 und 9).
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfungen den Regler über einen potentialtrennenden Übertrager (3) speisen.
DE19732323940 1973-05-11 1973-05-11 Anordnung zum buerstenlosen erregen von synchronmaschinen Granted DE2323940B2 (de)

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DE2323940B2 DE2323940B2 (de) 1976-09-16

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JPS6012690U (ja) * 1983-07-06 1985-01-28 三菱電機株式会社 回転式圧縮機
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DE2323940B2 (de) 1976-09-16
JPS5016006A (de) 1975-02-20

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