DE2364985B2 - INDUCTION GENERATOR - Google Patents
INDUCTION GENERATORInfo
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/18—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates only with poles of one polarity, e.g. homopolar generators
- H02K19/20—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates only with poles of one polarity, e.g. homopolar generators with variable-reluctance soft-iron rotors without winding
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Description
2020th
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Induktionsgenerator mit einer mehrphasigen Ankerwicklung, die auf den Zähnen des Ständers mit gleicher Zahnteilung liegt.lwobei sich jede Phase der Ankerwicklung aus wenigstens drei hintereinandergeschalteten symmtrisch angeordneten Strängen zusammensetzt, deren gegenseitige elektrische Winkelverschiebung durch 2 π ohne Rest teilbar ist sowie mit einem unbewickelten zahnradförmigen Läufer und einer ringförmigen Erregerwicklung im Ständer. Ein solcher Induktionsgeber ist aus der CH-PS 10 888 bekannt.The present invention relates to an induction generator with a polyphase armature winding, which lies on the teeth of the stator with the same tooth pitch. Each phase of the armature winding is composed of at least three symmetrically arranged strands connected in series, the mutual electrical angular displacement of which is divisible by 2 π without remainder as well as with an unwound gear-shaped rotor and an annular excitation winding in the stator. Such an induction generator is known from CH-PS 10 888.
Bei dieser bekannten Ausbildung kommt auf eine Zahnteilung des Läufers eine der Phasenzahl entsprechende Anzahl von Ständerzähnen. Bei einer dreiphasigen Ausführung der Ankerwicklung kommen also auf eine Zahnteilung des Läufers drei Ankerzähne mit einer Zahnteilung von 2/3 π" Nachteilig ist bei dieser Ausbildung eine ungünstige Form der Kurve der Phasenspannung am Ausgang der Arbeitswicklung. Außerdem ist die bekannte Maschine nur für niedrigere Frequenzen auf einfache Weise herstellbar.In this known design, there is a number of stator teeth corresponding to the number of phases for each tooth pitch of the rotor. With a three-phase design of the armature winding, there are three armature teeth with a tooth pitch of 2/3 π "for every tooth pitch of the rotor. The disadvantage of this design is an unfavorable shape of the phase voltage curve at the output of the working winding. In addition, the known machine is only for lower frequencies can be produced in a simple manner.
Vorliegend geht es um Induktionsgeneratoren für höhere und hohe Frequenzen, wie sie in der Elektrothermie, in Elektroenergieversorgungssystemen, für Automatisierungs- und Steuerrungssysteme u.dgl. verwendet werden.This is about induction generators for higher and high frequencies, such as those in the Electrothermal energy, in electrical energy supply systems, for automation and control systems and the like. be used.
Bei Induktionsgeneratoren zur Erzeugung solcher hoher Frequenzen ergeben sich wegen der ziemlich großen Anzahl von Ankerzähnen fertigungstechnische Probleme beim Ausstanzen der Anksrbleche und bei der Aufbringung der Arbeitswicklungen auf die Ankerzähne.In induction generators for generating such high frequencies arise because of the fairly large number of anchor teeth manufacturing problems when punching the Anksrbleche and with the application of the work windings to the anchor teeth.
Bekannt sind auch Induktionsmaschinen mit dreiphasiger Ankerwicklung und verringerter Ankerzähnezahl. Bei diesen Maschinen ist die Zahl der Ankerzähne der doppelten Zahnzahl des Läufers recht nahe, aber nicht gleich, d. h., der elektrische Zahnteilungswinkel des Ständers ist nahe, jedoch nicht gleich π" el. (10Induction machines with three-phase armature winding and a reduced number of armature teeth are also known. In these machines, the number of armature teeth is very close to, but not equal to, twice the number of teeth on the rotor, i.e. the electrical tooth pitch angle of the stator is close to, but not equal to π " el. (10
In diesem Faile ist die Ständerwicklung nach dem Typ der klassichen einphasigen Zahnwicklung ausgeführt und jede Phase der Ständerwicklung auf nebcncinan derliegenden Zähnen angeordnet, die sich auf '/3 des Ständers konzentrieren.In this case the stator winding is of the type the classic single-phase tooth winding and every phase of the stator winding on a nebcncinan arranged on the lying teeth, which concentrate on 1/3 of the stand.
Aus der DTPS 7 00 931 sind noch Induktionsgeneratoren bekannt, bei denen jede Phase aus zwei Spulengruppen besteht, die magnetisch um 180° el.From DTPS 7 00 931 induction generators are still known in which each phase consists of two Consists of coil groups that are magnetically 180 ° el.
versetzt sind und sich auf Zähne des Ständers konzentrieren, welche V6 seiner Bohrung in Anspruch nehmen.are offset and focus on teeth of the stator, which take V 6 of its bore to complete.
Bei dieser Ausbildung gelingt es, den Einfluß von Läuferexzentrizität auf den Wert der Strangspannungen durch Gegen- und Hintereinanderschalten von zwei Gruppen in den Phasen der Ständerwicklung zu vermeiden.With this training it is possible to reduce the influence of rotor eccentricity on the value of the phase stresses by connecting two groups against each other and one behind the other in the phases of the stator winding avoid.
Im Vergleich zu den mehrphasigen Induktorgeneratoren mit klassischer Zahnzone weisen die mehrphasigen Induktorgeneratoren mit einer π°εΙ. nahen, aber nicht gleichen Zahnteilung des Ständers eine Reihe von Vorteilen auf.Compared to the multiphase inductor generators with a classic tooth zone, the multiphase Inductor generators with a π ° εΙ. near, but not having the same pitch of the stator has a number of advantages.
So ist bei den mehrphasigen Induktorgeneratoren die Zahl der Ständerzähne verhältnismäßig gering, nämlich etwa V3 geringer. Aufgrund der Verkürzung bzw. Verlängerung des Spulenschritts und der Spulenverteilung in den Strängen ergibt sich ein günstiger Verlauf der Strangspannung. Außerdem ist die Pulsation des magnetischen Längsflusses herabgesetzt, was vom Standpunkt des Auftretens von Lagerströmen aus besonders wichtig erscheint. Wesentlich ist auch, daß die Gewichts- und Größenkennwerte der in Frage stehenden Maschinen gegenüber den mehrphasigen Maschinen mit klassicher Zähnzone nicht schlechter sind.In the case of the multiphase inductor generators, the number of stator teeth is relatively small, namely about V 3 less. Due to the shortening or lengthening of the coil pitch and the coil distribution in the strands, there is a favorable course of the strand voltage. In addition, the pulsation of the longitudinal magnetic flux is reduced, which appears to be particularly important from the standpoint of the occurrence of bearing currents. It is also essential that the weight and size parameters of the machines in question are not worse than those of the multi-phase machines with a classic tooth zone.
Neben den erwähnten Vorteilen sind jedoch die in Frage stehenden Maschinen auch mit wesentlichen Nachteilen behaftet. Da der Ständerumfang in drei Zonen aufgeteilt ist, in denen sich jede der Phasen der Dreiphasenwicklung konzentriert, üben sowohl herstellungstechnisch als auch durch die Eigenart der Betriebsverhältnisse des Induktorgenerators bedingte Vibrationen des Läufers und sein Schlagen einen beträchtlichen Einfluß auf die Symmetrie und den Verlauf der Strangspannungen aus. Diese Nachteile schränken die Einsatzmöglichkeiten der betrachteten Maschinen ein.In addition to the advantages mentioned, however, the machines in question also have essential ones Disadvantages. Since the perimeter of the stand is divided into three zones in which each of the phases of the Concentrated three-phase winding, practice both in terms of manufacturing technology and the nature of the Operating conditions of the inductor generator caused vibrations of the rotor and its hitting one considerable influence on the symmetry and the course of the phase voltages. These disadvantages limit the possible uses of the machines under consideration.
So wären an sich aufgrund der technischen Forderungen, die an HF-Geschwindigkeitsgeber von Turbinen-Generator-Blöcken gestellt werden, die Induktorgeneratoren mit einer ποβ1. nahen Zahnteilung am besten geeignet. Es ist jedoch praktisch unmöglich, diese Maschinen als HF-Geschwindigkeitsgeber eines Turbinen-Generator-Blocks mit unmittelbarer Befestigung des Gebers auf der Turbinenwelle einzusetzen, weil die relative Änderung des Luftspaltes allein aufgrund der Wellenschwingung der Turbine in den Gleitlagern etwa 30% erreichen kann. Entsprechend treten Modulationen der EMK auf, und Impulsform und -häufigkeit des Gebers während einer Wellendrehung werden gestört. Dadurch wird der Betrieb eines angeschlossenen elektronischen Selbstregelungssystems gestört.So, due to the technical requirements that are placed on HF speed sensors in turbine generator blocks, the inductor generators would have a π ο β1. close tooth pitch is best suited. However, it is practically impossible to use these machines as HF speed sensors for a turbine generator block with the sensor directly attached to the turbine shaft, because the relative change in the air gap due to the shaft vibration of the turbine in the plain bearings can reach around 30%. Correspondingly, modulations of the EMF occur and the pulse shape and frequency of the encoder during a shaft rotation are disturbed. This disrupts the operation of a connected electronic self-regulation system.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile einen Induktionsgenerator mit verringerter Ankerzähnezahl zu schaffen, bei dem die Form der Spannungskurve am Ausgang der Arbeitswicklung einen einwandfreien Verlauf aufweist, der nicht beeinflußt wird von Vibrationen, einem Schlagen oder einer Exzentrizität des Läufers.The object of the present invention is to provide an induction generator while avoiding the disadvantages described to create with a reduced number of anchor teeth, in which the shape of the stress curve on The output of the working winding has a perfect course that is not influenced by Vibrations, hitting or eccentricity of the rotor.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der elektrische Teilungswinkel der Ankerzähne zwischen 2Aj η und rt oder π und 4h π liegt, ohne diese Grenzwerte zu erreichen, und die Zahl der Ankerzähne sich von der doppelten Zähnezahl des Läufers um die doppelte Strangzahl unterscheidet.The object is achieved in that the electrical pitch angle of the armature teeth is between 2 Aj η and rt or π and 4 h π without reaching these limit values, and the number of armature teeth differs from twice the number of teeth on the rotor by twice the number of strands .
Bei einer solchen Ausbildung wird der Einfluß von Vibrationen und eines Schiagens des Läufers auf dieWith such a design, the influence of vibration and a slap of the rotor on the
Symmetrie und den Verlauf der Strangspannungen aufgrund der symmetrischen Anordnung der Stränge jeder Phase in der Ständerbohrung und gleicher Bedingungen der Stränge im magnetischen und elektrischen Feld beseitigt (der Winkel zwischen den Strängen ist durch 2 n° el. ohne Rest teilbar).Symmetry and the course of the strand tension due to the symmetrical arrangement of the strands of each phase in the stator bore and the same conditions of the strands in the magnetic and electric field eliminated (the angle between the strands is divisible by 2 n ° el. Without remainder).
Beim Hintereinanderschalten der Stränge jeder Phase ist die durch die Läuferdrehung bedingte Gnindfrequenz-EMK der Summe der EMK. der Einzelstränge jeder Phase gleich, und die durch Vibrationen und ein Schlagen des Läufers verursachten Zusatz-EM K heben sich gegenseitig auf.When the strands of each phase are connected in series, the phase is caused by the rotor rotation Minimum frequency emf of the sum of the emf. the Individual strands of each phase are the same, and are caused by vibrations and beating of the rotor Additional EM K cancel each other out.
Außerdem wird eine Verminderung der EMK-Oberwellen aufgrund der Verkürzung bzw. Verlängerung des Spulenschritts und der Spulenverteilung in den Strängen sowie eine beträchtliche Abnahme der Hußpulsationen im äußeren Eisenkörper des Induktionsgenerators erzielt.There is also a reduction in EMF harmonics due to the shortening or lengthening of the coil pitch and the coil distribution in the strands and a considerable decrease in the body pulsations in the outer iron body of the induction generator achieved.
Im Vergleich zu den Induktionsgeneratoren mit klassischer Zahnzone ist die Zahnzahl des Ständers wesentlich geringer, was bei ihrer gleichmäßigen Verteilung die Fertigung und Bewicklung des Ständerblechpakets vereinfacht.Compared to the induction generators with a classic tooth zone, the number of teeth on the stator is significantly lower, which, with their even distribution, the production and wrapping of the stator core simplified.
Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated by the description of exemplary embodiments with reference to the drawings further explained. It shows
F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Einpakei Induktorgenerator, F i g. 1 a longitudinal section through the Einpakei inductor generator,
Fig.2 einen Längsschnitt durch den Zweipaket-lnduktorgenerator, 2 shows a longitudinal section through the two-packet inductor generator,
F i g. 3 einen Querschnitt durch den Induktorgenerator, F i g. 3 shows a cross section through the inductor generator,
Fig.4 ein Schaltbild der Ständerwicklung des Induktorgenerators.4 is a circuit diagram of the stator winding of the Inductor generator.
Beim Induktorgenerator sind Spulen 2 der Mehrphasen-Ankerwicklung auf den Zähnen des geschichteten Blechpakets eines Ständers /(F i g. 1) mit gleichförmiger Zahnteilung angeordnet. Innerhalb des Blechpakets vom Ständer / befindet sich ein ungewickelter Zahnläufer 3, dessen Zähne Pole gleicher Polarität bilden.In the inductor generator, coils 2 of the polyphase armature winding are layered on the teeth of the Laminated core of a stator / (F i g. 1) arranged with uniform tooth pitch. Inside the sheet metal package from the stand / there is an unwound toothed runner 3, the teeth of which have poles of the same polarity form.
Eine ringförmige Erregerwicklung 4 ist auf dem feststehender Magnetkörper 5 des Induktorgenerators angeordnet, den ein zusätzlicher Luftspalt 6 von dem ungewickelten Zahnläufer 3 trennt.An annular excitation winding 4 is on the fixed magnetic body 5 of the inductor generator arranged, which an additional air gap 6 separates from the unwound toothed rotor 3.
Der erfindungsgemäße Induktorgenerator kann konstruktiv auch nach der Art eines einpoligen Zweipaket-Induktorgenerators ausgeführt werden, der zwei Blechpakete 7, 8 des Ständers (F i g. 2) und zwei rotierende Zahnblechpakete 9, 10 des ungewickelten Zahnläufers aufweist, die auf einem gemeinsamen Zylindermagnetkörper Platz finden. In diesem Fall befindet sich die ringförmige Erregerwicklung !2 in einem Raum zwischen den Ständerblechpaketen 7, 8 und den rotierenden Zahnblechpaketen 9,10 des Läufers.The inductor generator according to the invention can also be constructed in the manner of a single-pole two-packet inductor generator are executed, the two laminated cores 7, 8 of the stator (F i g. 2) and two rotating Toothed laminated cores 9, 10 of the unwound toothed rotor, which on a common cylinder magnet body Find place. In this case, the ring-shaped excitation winding! 2 is in one room between the stator laminations 7, 8 and the rotating toothed laminations 9,10 of the rotor.
Als eines der Beispiele ist in F i g. 3 die Anordnung der Stränge dargestellt, die beim Einpaket-Induktorgenerator mit der Zahnzahl Z1. = 36 des Ständers /, der Zahnzahl Zp = 15 des Läufers 3 aus den Spulen 2 in der Bohrung des Ständers / bestehen. Die Sirangzahl k beträgt in jeder Phase k = 3.As one of the examples, FIG. 3 shows the arrangement of the strands, which in the single-packet inductor generator with the number of teeth Z 1 . = 36 of the stator /, the number of teeth Z p = 15 of the rotor 3 consists of the coils 2 in the bore of the stator /. The Sirang number k is k = 3 in each phase.
ίο Wie aus der F i g. 3 ersichtlich ist, setzt sich die Phase Λ der Ankerwicklung aus drei Strängen A\, /4.2, A% die Phase Baus den Strängen Bu S2, & und die Phase Caus den Strängen Ci, C2, Cy zusammen. Jeder Strang besteht aus vier Spulen 2, die auf nebeneinanderstehenden Zähnen des Ständers / liegen. Die Spulen 2 jeder Phase liegen somit auf zwölf Zähnen des Ständers /.ίο As shown in the fig. 3, phase Λ of the armature winding consists of three strands A \, / 4. 2 , A% the phase Baus the strands B and S 2 , & and the phase C from the strands Ci, C2, Cy together. Each strand consists of four coils 2, which lie on adjacent teeth of the stator /. The coils 2 of each phase are thus on twelve teeth of the stator /.
Fig.4 zeigt ein Schaltbild der Spulen 2 der Ankerwicklung des Ständers /in dem in Rede stehenden Beispiel, wobei Ci und C4 Anfang und Ende der Phase A; Ci und C5 Anfang und Ende der Phase Bw C3 und C6 Anfang und Ende der Phase Csind.4 shows a circuit diagram of the coils 2 of the armature winding of the stator / in the example in question, where Ci and C 4 start and end of phase A; Ci and C 5 start and end of phase Bw C 3 and C 6 start and end of phase C are.
Beim Betrieb des Induktorgenerators wird in jeder der Spulen 2 eine EMK induziert, wobei die EMK der benachbarten Spulen 2 in Bezug aufeinander um einen elektrischen Winkel tx verschoben sind, derDuring operation of the inductor generator, an EMF is induced in each of the coils 2, the EMF of the adjacent coils 2 being shifted with respect to one another by an electrical angle tx , the
ζ,ζ,
beträgt.amounts to.
Der Winkel γ zwischen zwei benachbarten, zu verschiedenen Phasen gehörenden Strängen, der sich aus vier Zahnteilungen des Ständers errechnet, beträgt in diesem Fall 360° + 240° el, weilThe angle γ between two adjacent strands belonging to different phases, which is calculated from four tooth pitches of the stator, is 360 ° + 240 ° el in this case, because
γ = 4.Λ = 4· —.7 = 2. γ = 4.Λ = 4 · -.7 = 2.
Zwei Stränge einer Phase sind in Bezug aufeinander um 12 Zahnteilungen verschoben, während die Verschiebung »' zwischen ihnen, gemessen in °el, fehlt (ist durch 2 jt° el. ohne Rest teilbar), weilTwo strands of a phase are shifted by 12 tooth pitches with respect to one another, while the shift »' between them, measured in ° el, is missing (can be divided by 2 jt ° el. Without remainder) because
*'= 12:« = 12* '= 12: «= 12
5.75.7
= 5 · 2.7 ° el.= 5 · 2.7 ° el.
Wie aus dem angeführten Beispiel ersichtlich ist sind im vorliegenden Fall alle Ausführungsbedingungen einer symmetrischen dreiphasigen Ständerwicklung erfüllt, bei der sich jede Phase aus drei hintereinandergeschalteten und in der Ständerbohrung symmetrisch angeordneten Strängen zusammensetzt.As can be seen from the example given in the present case, all the conditions for a symmetrical three-phase stator winding fulfilled, in which each phase consists of three series-connected and symmetrical in the stator bore arranged strands composed.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732364985 DE2364985C3 (en) | 1973-12-28 | 1973-12-28 | Induction generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732364985 DE2364985C3 (en) | 1973-12-28 | 1973-12-28 | Induction generator |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2364985A1 DE2364985A1 (en) | 1975-07-10 |
| DE2364985B2 true DE2364985B2 (en) | 1977-10-27 |
| DE2364985C3 DE2364985C3 (en) | 1978-06-22 |
Family
ID=5902154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19732364985 Expired DE2364985C3 (en) | 1973-12-28 | 1973-12-28 | Induction generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2364985C3 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3243243A1 (en) * | 1982-09-25 | 1984-03-29 | Theodor 6128 Höchst Hörmansdörfer | Synchronous machine |
-
1973
- 1973-12-28 DE DE19732364985 patent/DE2364985C3/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3243243A1 (en) * | 1982-09-25 | 1984-03-29 | Theodor 6128 Höchst Hörmansdörfer | Synchronous machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2364985C3 (en) | 1978-06-22 |
| DE2364985A1 (en) | 1975-07-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |