DE2741362C2

DE2741362C2 - Elektrischer Synchronmotor in Turbobauweise

Info

Publication number: DE2741362C2
Application number: DE2741362A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. Eckert; Franz Ing.(Grad.) Spirk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-12
Filing date: 1977-09-12
Publication date: 1979-08-16
Also published as: IT7827362A0; SE436157B; US4338537A; GB2004131A; DE2741362B1; GB2004131B; SE7809428L; JPS5450807A; FR2402963B1; IT1098521B; CH628471A5; FR2402963A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Synchronmotor in Turbobauweise mit einem Volltrommelläufer aus massivem Eisen und mit ungenuteten Polmitien, bei welchem die verteilte Erregerwicklung in zur Läuferoberfläche hin offenen Nuten angeordnet ist, die von unmagnetischen, metallischen Nutenverschlußkeilen verschlossen sind, und der Wickelkopf der Erregerwicklung jeweils durch eine Kappe gehalten ist. Ein derartiger elektrischer Synchronmotor isi aus der Literaturstelle Moeller-Werr, »Leitfaden der Elektrotechnik«, Bd. III, R.G. Teubner Verlagsgesellschaft, 3. Auflage, 1955, S. 60-64 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronmotor zu schaffen, der direkt mit einer schnellaufenden Arbeitsmaschine großer Leistung gekuppelt ist und der im asynchronen Selbstanlauf in der Lage ist, das Gegenmoment der Arbeitsmaschine ohne thermische Überlastung sicher zu überwinden, ohne daß im Netz zu starke Spannungseinbrüche auftreten. Bisher war es üblich, in solchen Fällen zusätzliche Anfahreinrichtungen vorzusehen, wie z. B. mit der Hauptmaschine gekuppelte Anwurfmotoren oder besondere Anfahrmaschinensätze. Derartige Einrichtungen sind aber aufwendig und erfordern zusätzliche Wartung.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der elektrische Synchronmotor der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung keine Dämpferwicklung auf, sondern es sind an sich bekannte Mitiel zum Kurzschließen der Erregerwicklung während des asynchronen Anlaufes wi der Maschine vorgesehen, und die Nutenverschlußkeile und die Kappe sind gegenüber dem Eisen des Läufers isoliert. Bezüglich der an sich bekannten Mittel zum Kurzschließen der Erregerwicklung vgl. z. B. K. Bo η fe r t: »Betriebsverhalten der Synchronmaschi- <<· ne<'. Berlin/Göttingen/Heidelberg 1962, S. 27h, 2. Abs.

Hm derartiger Synchronmotor kann mit einer niedrigen Klemmenspannung, z. B. von ungefähr der Hälfte der Nennspannung, mit direkt oder über einen Widerstand kurzgeschlossener Erregerwicklung unmittelbar auf das Netz geschaltet werden. Da eine Dämpferwicklung fehlt, verlaufen die Ströme beim Anlauf fast ausschließlich im massiven Eisen des Läufers in Längsrichtung und schließen sich am Ballenende über die Stirnseiten unterhalb der Errgernuten. Bei hohen Frequenzen wird der Fluß und damit der Strom an die äußere Schicht des massiven Eisens, der sogenannten Eindringtiefe verdrängt, die von der Größe des Schlupfes abhängt Das Drehmoment wird also fast ausschließlich durch hohe Verluste in einer dünnen Schicht im Massiveisen gebildet und ist im gesamten Drehzahlbereich wesentlich größer als bei geblechten Läufern mit Anlaufkäfig. Der Anlauf ist daher bei üblichen Gegenmomenten der Arbeitsmaschine auch noch bei etwa der Hälfte der Nennspannung möglich.

Mit abnehmenden Schlupf wird ein zunehmender Teil des Flusses mit der Erregerwicklung verkettet, die dann einen entsprechenden Beitrag zum Drehmoment liefert, insbesondere zur Ausbildung des Kippmomentes der Anlaufmomentenkurve. Der Verlauf der Anlaufmomentenkurve in der Nähe des Synchronismus zeigt ein hinreichendes Intrittfallmoment bzw. einen kleinen Intrittsfallschlupf, so daß der Synchronmotor sicher synchronisiert Die Nutenverschlußkeile und Kappen sind vollständig vom Läuferkörper isoliert, so daß kein Übergang der im Eisen fließenden Ströme auf Nutenverschlußkeile oder Kappen möglich ist Kontaktprobleme und sich daraus evt ergebende thermische Schädigungen des Läufers sind vermieden.

Es ist zweckmäßig, die Isolierung der Nutenverschlußkeile und Kappen aus hochwärmebeständigem Material zu wählen, das bis zu 300° C wärmebeständig ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den F i g. 1 und 2 dargestellt.

F i g. 1 zeigt einen Teil eines Radialschnitts durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Volltrommelläufers eines elektrischen Synchronmotors;

F i g. 2 zeigt einen Teil eines Längsschnittes durch den Volltromm::lläufer im Bereich des Wicklekopfes.

Der Volltrommelläufer 1 eines zweipoligen Synchronmotors besteht aus massivem Eisen, z. B. geschmiedetem Sonderstahl. Die Pole 2 des Volltrommelläufers 1 sind nicht genutet, sondern lediglich im Bereich der isolierten Erregerwicklung 3 sind zur Läuferoberfläche 4 hin offene Nuten 5 vorgesehen, die von unmagnetischen Nutenverschlußkeilen 6 verschlossen sind. Diese Nutenverschlußkeile 6 bestehen aus Festigkeitsgründen mit Vorteil aus massivem, unmagnetischem Stahl. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr bei Nennbetrieb des Synchronmotors sind die Leiter der Erregerwicklung 3 mit radial gerichteten Kühlkanälen 7 versehen, die ebenfalls den Nutenverschlußkeil 6 durchsetzen und von einem unterhalb der Nut 5 befindlichen, axial verlaufenden Kühlkanal 8 mit Kühlluft versorgt werden.

Um zu vermeiden, daß während des direkten Anlaufs des Synchronmotors am Netz ein Stromübergang vom massiven Eisen des Volltrommelläufers 1 auf die Nutenverschlußkeile 6 auftreten kann, der unter Umständen Spratzcrscheinungen oder örtliche Einbrennungen zur Folge haben kann, sind nicht nur die Spulen der Erregerwicklung 3, sondern auch die Nutenverschlußkeile 6 von einer Isolierung 9 umgeben. Eine weitere Isolierung 10 ist außerdem aus den gleichen Gründen unter den KaDDen 11 an den Stirnseiten des

Volltrommellaufers 1 vorgesehen, welche die Wickelköpfe der Erregerwicklung 3 halten. Für diese Isolierungen 9 und 10 wird ein thermisch hochwertiges Material vorgesehen, welches die bei asynchronen Anlauf auftretenden Temperaturen von 200 bis 300⁰C im Eisen verträgt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Synchronmo'or in Turbobauweise mit einem Volltrommelläufer aus massivem Eisen und mit ungenuteten Polmitten, bei welchem die verteilte Erregerwicklung in zur Läuferoberfläche hin offenen Nuten angeordnet ist, die von unmagnetischen, metallischen Nutenverschlußkeilen verschlossen sind, und der Wickelkopf der Erregerwicklung jeweils durch eine Kappe gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor keine Dämpferwicklung aufweist, sondern an sich bekannte Mittel zum Kurzschließen der Erregerwicklung während des asynchronen Anlaufes der Maschine vorgesehen sind und daß die Nutenverschlußkeile (6) und die Kappe (11) gegenüber dem Eisen des Läufers (1) isoliert (9,10) sind.

2. Elektrischer Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isoliert eingesetzten Nutenverschlußkeile (6) aus massivem, unmagnetischem Stahl bestehen.

3. Elektrischer Synchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (9,10) der Nutenverschlußkeile (6) und Kappen (11) aus hochwärmebeständigem Material besteht.