DE3127371C2 - Schleifringloser Synchronmotor - Google Patents

Abstract

Bei einem schleifringlosen Synchronmotor (1) ist während des asynchronen Anlaufs der Widerstand (9) parallel zu den rotierenden Erregergleichrichtern (2) und der Erregerwicklung (3) geschaltet. Ferner liegt ein Schaltthyristor (10) zwischen den rotierenden Erregergleichrichtern (2) und dem Widerstand (9). Da am Anfang des asynchronen Anlaufs unmittelbar nach dem Zuschalten des Netzes (8) am Schaltthyristor (10) sehr hohe Spannungen anstehen können, ist diesem eine Schutzschaltung (11) parallelgeschaltet. Die positive Halbwelle wird jeweils über die Schutzschaltung (11) geleitet, die mittels einer Spannungsreferenz (12) bei einem vorgegebenen, unterhalb der maximalen Spitzensperrspannung liegenden Spannungswert eine Zündung des Schaltthyristors (10) auslöst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen schleifringlosen Synchronmotor mit einer als Außenpolgenerator ausgebildeten Erregermaschine, deren umlaufende dreiphasige Wechselstromwicklung über rotierende Erregergleichrichter die Erregerwicklung des Synchronmotors speist, wobei parallel zur Erregerwicklung und zu den Erregergleichrichtern ein Widerstand und zwischen den Erregergleichrichtern und dem Widerstand ein Schaitthyristor liegt. Ein derartiger schleifringloser Synchronmotor ist aus der Siemens-Zeitschrift 1968, Seiten 930 bis 932 bekannt.

Bei derartigen schleifringlosen Synchronmotoren ist der asynchrone Anlauf, bei dem der Synchronmotor auf das Netz geschaltet ist, ein normaler Betriebsfall. Im allgemeinen sieht man als spannungsbegrenzendes Mittel für diesen asynchronen Anlauf im Erregerkreis einen Widerstand vor, der parallel zur Erregerwicklung und zu den Erregergleichrichtern liegt und den asynchronen Selbstanlauf und Intrittfall erleichtert. Da aber die rotierenden Erregergleichrichter den Widerstand für eine Halbwelle des Läuferwechselstromes überbrücken würden, wird außerdem ein Schaltthyristor zwischen dem Erregergleichrichter und dem Widerstand angeordnet, damit der Läuferwechselstrom sowohl für die positive als auch für die negative Halbwelle den gleichen Widerstandswert vorfindet. Dieser Schaltthyristor besteht je nach den gegebenen Stromstärken aus einem oder aus mehreren untereinander parallelgeschalteten Schaltthyristoren. Nach dem Intrittfallen des Synchronmotors, d. h. bei normalem Synchronantrieb wird der Schaitthyristor gezündet um die Erregung von den rotierenden Erregergleichrichtern zuzuschalten.

Wenn der Synchronmotor zum asynchronen Anlauf auf das Netz geschaltet wird, können infolge des willkürüch innerhalb der Sinusschwingung liegenden Einschaltzeitpunktes im ungünstigsten Fall unmittelbar nach der direkten Netzzuschaltung — je nach dem Spannungszeitwert und der Pollage oder bei Störungen am Widerstand — im Erregerkreis und damit auch am Schaitthyristor Spannungen auftreten, deren Scheitelwert kurzzeitig über der maximal zulässigen Durchlaßsperrspannung des Schaltthyristors liegt und diesen dann zerstört

Aus der DE-OS 15 64577 ist bekannt einen Oberspannungsschutz für Thyristoren vorzusehen, der diese gegen Zerstörung bei hohen, einen bestimmten Wert überschreitenden Spannungen oder bei zu schnellem Spannungsanstieg schützt Diese bekannte Überspannungsschutzschaltung enthält eine der Anoden-Kathodenstrecke des zu schützenden Thynstors parallel geschaltete: Spanawgsreferera ε in Form eines Spannungsteilers mit wenigstens einem Kondensator und wirkt über eine Shockley -Diode auf den Steuereingang des Thyristors und zündet diesen bei einer bestimmten, über den Spannungsteiler eingestellten Auslösespannung. Die dafür erforderliche Energie wird durrh den Kondensator geliefert der entsprechend der Leistung des zu schützenden Thyristors bemessen ist. Bei dieser bekannten Überspannungsschutzschaltung fließt über den Spannungsteiler ständig ein Strom, was zu einer entsprechenden Erwärmung der stromdurchflossenen Teile führt Dieser Strom steigt linear solange an, bis die Auslösespannung erreicht wird. Außerdem kann die bekannte Überspannungsschutzschaltung, da sie eine Shockley

-Diode enthält, nur für niedrige Netzsspannungen eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerstörung des Schaltthyristors einer rotierenden Gleichrichtererregung eines schleifringlosen Synchronmotors bei Beginn des asynchronen Anlaufs mit Sicherheit zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem schleifringlosen Synchronmotor der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung parallel zum Schaltthyristor eine Schutzschaltung vorgesehen, über welche die positive Halbwelle der am Schaltthyristor anstehenden Spannung geleitet wird, die mittels einer aus einer Zenerdiodenkette in Verbindung mit einem Thyristor gebildeten Spannungsreferenz der ein spannungsabhängiger Widerstand mit einem parallel geschalteten Widerstand nachgeschaltet ist, bei einem vorgegebenen, unterhalb der maximalen Spitzensperrspannung liegenden Spannungswert eine Zündung des Schaltthyristors auslöst.

Diese Schutzschaltung hat infolge der besonderen Ausbildung der Spannungsreferenz den Vorteil, daß sie bis zum Erreichen der eingestellten Ausiösespannung stromlos arbeitet, weil über die Zenerdioden kette erst ein nennenswerter Strom fließt, wenn die Auslösespannung erreicht wird. In diesem Moment wird außerdem infolge des nachgeschalteten spannungsabhängigen Widerstandes, der eine hohe Ansprechgeschwindigkeit aufweist, in kürzester Zeit die Zündung des Schaltthyristors bewirkt ohne daß eine wesentliche Erwärmung der Schutzschaltung auftreten kann. Da für diese Zündung innerhalb der Schutzschaltung ein Thyristor wirksam wird, können auch die für eine derartige rotierende Gleichrichteranordnung erforderlichen LeistungenTgestellt werden. Durch die schnelle Notzündung des

zur Verfügung

Schaltthyristors, wenn die anstehende Spannung unzulässig hohe Werte annimmt, wird aber dessen Zerstörung verhindert Die Zündimpulse werden in jeder positiven Halbwelle neu gegeben, solange oer erhöhte Spannungsverlauf gegeben ist Dies sind im allgemeinen nur die ersten Schlupfperioden nach ctr Einschaltung des Netzes, da danach der Anfangswechselstrom auf den Dauerwechselstrom des Hochlaufvorganges abgeklungen ist

Es ist zweckmäßig, in der Schutzschaltung den Zündstrom über einen Zündübertrager auf den Steuereingang des Schaltthyristors zu geben. Sind als Schaltthyristor mehrere Schaltthyristoren untereinander parallel geschaltet so empfiehlt es sich, für jeden den Zündstrom über eine gesonderte Sekundärwicklung des Zündübertragers zu leiten, da dadurch gewährleistet ist daß alle Schaltthyristoren gleichzeitig gezündet werden, so daß alle in gleicher Weise erwärmt sind und sich später bei der betriebsmäßigen Zündung bei Erreiche.! des Synchronbetriebes auch gleich verhalten.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in der Figur als Schaltbild dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Der schleifringlose Synchronmotor 1 erhält den für seine Erregung notwendigen Gleichstrom über rotierende Erregergleichrichter 2, die seine Erregerwicklung

3 speisen. Die Erregergleichrichter 2 werden ihrerseits über die rotierende dreiphasige Wechselstromwicklung

4 der als Außenpolgenerator ausgebildeten Erregermaschine 5 mit Wechselstrom gespeist. Die Erregerwicklung 6 der Erregermaschine 5 ist im Ständer angeordnet. Der Synchronmotor 1 wird durch Zuschalten seiner Ständerwicklung 7 unmittelbar auf das Netz 8 angelassen und läuft asynchron hoch, bis er den Synchronismus erreicht und in Tritt fällt Als Schutz während des asynchronen Selbstanlaufs des Synchronmotors 1 ist parallel zu den rotierenden Erregergleichrichtern 2 der Erregerwicklung 3 der Widerstand 9 geschaltet. Außerdem liegt zwischen den rotierenden Erregergleichrichtern 2 und dem Widerstand 9 der Schaltthyristor 10, der auch aus mehreren parallel geschalteten Schaltthyristoren 10 bestehen kann. Dieser Schaltthyristor 10 bleibt während des asynchronen Hochlaufs gesperrt. Dadurch sind die rotierenden Erregergleichrichter 2 während des asynchronen Anlaufs von dem eigentlichen Erregerkreis, gegeben durch die Erregerwicklung 3 und den Widerstand 9, getrennt.

Da der Synchronmotor 1 zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt für den Beginn des asynchronen Anlaufs auf das Netz 8 geschaltet wird, ist es möglich, daß in ungünstigen Fällen unmittelbar nach der direkten Zuschaltung des Netzes 8 am Schaltthyristors 10 sehr hohe Spannungen auftreten, deren Scheitelwert kurzzeitig über der maximal zulässigen Durchlaßsperrspannung liegt Dies würde zu einer Zerstörung des Schaltthyristors 10 führen. Um dies zu verhindern, ist die Schutzschaltung 11 vorgesehen, die dem Schaltthyristor 10 parallelgeschaltet ist. Sie enthält eine Spannungsreferenz 12, gebildet aus einer Zenerdiodenkette 13, die mit dem Steuereingang des Thyristors 14 verbunden ist. Dahinter liegt der spannungsabhängige Widerstand 15, dem der Widerstand 16 parallel geschaltet ist. Die Zenerdiodenkette 13 ist zusammen mit dem Widerstand 16 so ausgelegt, daß vor dem Erreichen der maximalen Sperrspannung des Schaltthyristors 10 ein genügend großer Steuerstrom über den Thyristor 14 und den Widerstand 16 fließt, so daß der Thyristor 14 durchzündet. Dadurch liegt der eingestellte Spannungswert am spannungsabhängigen Widerstand 15 an, der seinen ursprünglich honen Widerstand verliert und somit einen Strom mit impulsförmigem Anstieg über die nachgeschaltete Primärwicklung

17 des Züadübertragers 18 leitet Der Zündübertrager

18 hat mehrere parallel geschaltete Sekundärwicklungen 19, die jeweils den Zündstrom über eine Diode 20 auf. Ύ" der parallel zueinander liegenden Schaltthyristoren 10 geben. Alle parallel liegenden Schaltthyristoren 10 werden somit gleichzeitig gezündet so daß die Läuferwechselspannung nicht mehr bis zur Spitzensperrspannung des Schaltthyristors 10 ansteigen kann, so daß dieser nicht mehr gefährdet ist Da die Schutzschaltung 11 nur bei der positiven Halbwelle wirksam werden soll, sind außerdem Sperrdioden 22 vorgesehen, welche die negative Halbwelle blockieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

die Steueranschlüsse

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schleifringloser Synchronmotor mit einer als Außenpolgenerator ausgebildeten Erregennaschi- s ne, deren umlaufende dreiphasige Wechselstromwicklung fiber rotierende Erregergleichrichter die Erregerwicklung des Synchronmotors speist, wobei parallel zur Erregerwicklung und zu den Erregergleichrichtern ein Widerstand und zwischen den Erregergleichrichtern und dem Widerstand ein Schaltthyristor liegt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Schaitthyristor (10) eine Schutzschaltung (11) vorgesehen ist, über welche die positive Halbwelle der am Schaitthyristor (10) anstehenden Spannung geleitet wird, die mittels einer aus einer Zenerdiodenkette (13) ir Verbindung mit einem Thyristor (14) gebildeten Spannungsreferenz (12), der ein spannungsabhängiger Widerstand (15) mit einem parallel geschalteten Widerstand (16) nachgeschaltet ist, bei einem vorgegebenen, unterhalb der maximalen Spitzensperrspannung liegenden Spannungswert eine Zündung des Schaltthyristors (10) auslöst

2. Schleifringloser Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstrom über einen Zündübertrager (18) auf den Steuereingang des Schaltthyristors (10) gegeben wird

3. Schleifringloser Syohnnotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren parallel geschalteten Schaltthyristoren (10) für jeden der Zündstrom über eine gesonderte Sekundärwicklung (19) des Zündübertragers (18) geleitet ist

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