DE682535C

DE682535C - Doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine

Info

Publication number: DE682535C
Application number: DES126608D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hanskarl Voigt
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1937-03-26
Filing date: 1937-03-26
Publication date: 1939-10-19

Description

S126608 VIIIdj2id²

ist als Erfinder genannt worden.

Asynchronmaschinen mit Schleifringen können bekanntlich als doppelt gespeiste Drehfeldmaschinen laufen, sofern man Ständer und Läufer derart an das Drehstromnetz, anschließt, daß im Läufer ein gegenüber dem Ständerdrehfeld rücklaufendes Drehfeld entsteht. Für eine solche Maschine ergibt sich theoretisch das höchste Kippmoment, wenn Ständer und Läufer gleiche Amperewindungs- _}

zahl haben. In dieser Ausführung neigt die Maschine jedoch leicht zu selbsterregten Pendelungen, durch die sie beim Betrieb an einem starren Netz praktisch sofort außer Tritt fällt, wenn die Umschaltung von der Anfahrtauf die Betriebsschaltung vorgenommen wird, oder aber sie fällt nach richtigem Synchronisieren durch Pendeln auf den normalen Synchronismus ab und läuft dann stabil weiter. Zur Dämpfung der Pendelungen hat man

ao bereits Ständer und Läufer mit verschiedenen Windungszahlen versehen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß bei ihr eine Verkleinerung des Arbeitskreises und des Kippmomentes eintritt. Bekannt ist ferner, Ständer und Läufer einer solchen Maschine mit gleicher Windungszahl auszuführen. Eine derart ausgebildete Maschine wird, als doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine betrieben, praktisch nie stabil laufen, weil die Spannung, die Frequenz- und die Kurvenform der Spannung eines Netzes nicht gleichgehalten werden können. Die Maschine wird daher pendeln. Um dies zu verhindern, muß bei der bekannten Einrichtung der Läuferwicklung eine ziemlich groß bemessene Drosselspule dauernd zugeschaltet werden, die die Dämpfung der Maschine bewirkt.

An Hand von Abb. 1 sollen zunächst die magnetischen Verhältnisse einer doppelt gespeisten Drehfeldmaschine mit parallel ge-

schalteter Ständer- und Läuferwicklung ei¹-läutert werden. Die Maschine ist schematisch als magnetischer Kreis mit zwei erregenden Wicklungen dargestellt. An den parallel geschalteten Ständer- und Läuferwicklungen liegt die Netzspannung E, beide Wicklungen verkettet der gemeinsame Fluß Φ_η > Bei gleicher Spannung und verschiedener Windungszahl muß sich, um das magnetische und elektrische ίο Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, ein zusätzlicher Fluß Φ^ ausbilden. Da dieser nur mit der Wicklung kleinerer Windungszahl verkettet, also ein reiner Streufluß ist, bedingt er eine Verringerung des Arbeitskreises und damit auch des Kippmomentes. Die Dämpfung kommt dadurch zustande, daß der nur mit einer Wicklung verkettete Streufluß Φ_? die in beiden Wicklungen durch Pendeln erzeugten Spannungen von Pendelfrequenz in der Phase gegeneinander verschiebt. Die Spannungen heben sich also nicht vollkommen auf, sondern verursachen einen Ausgleichstrom, der sich über beide Wicklungen schließt und die Pendelungen dämpft. Um eine Verringerung des Kippmomentes zu vermeiden, wurde bereits bei Maschinen mit Reihenschaltung von Ständer und Läufer eine Zusatzwicklung vorgesehen. Da die dämpfende Wirkung einer solchen Wicklung ihrem Kupfergewicht verhältnisgleich ist, wird die damit versehene Maschine erheblich größer und schwerer werden als eine Maschine ohne diese Zusatzwicklung. Beim Erfindungsgegenstand wird auch dieser Nachteil vermieden.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine so zu schalten, daß Pendelschwingungen ohne Zusatzeinrichtungen mit Sicherheit unterbunden werden. Des weiteren soll eine Einbuße an elektrisch guten Eigenschaften der Maschine vermieden werden. Ausgehend von der für doppelt gespeiste Drehfeldmaschinen bekannten Reihenschaltung der Ständer- und Läuferwicklung wird dies dadurch erreicht, daß jeder Wicklungsstrang der einzelnen Phasenwicklungen aus zwei parallel geschalteten Teilsträngen aufgebaut wird, die mit voneinander abweichenden Kraftflüssen verkettet sind, und daß die Windungen dieser Teilstränge an sich beliebig, jedoch stets so auf Ständer und Läufer verteilt sind, daß die Summe der Windungen der auf dem Ständer angeordneten Teilstränge gleich ist der Summe der Windungen der auf dem Läufer vorhandenen Teilstränge.

Die Wicklung der neuen Maschine ist vorteilhaft so ausgeführt, daß Ständer- und Läuferwicklung vom Betriebsstrom möglichst weitgehend gleichmäßig durchflutet werden. Auf diese Art erhält man die theoretisch günstigste Maschine mit höchstem Kippmoment. Andererseits muß die Wicklung der ■Maschine es erlauben, daß, wenn ein Ausgleichstrom von Pendelfrequenz auftritt, dieser in dem einen Teilstrang in der gleichen ^Richtung wie der Betriebsstrom, im anderen Teilstrang hingegen in der entgegengesetzen Richtung fließt. Damit der Ausgleichstrom auftreten kann, müssen die in den parallel geschalteten Teilsträngen erzeugten Spannungen von Pendelfrequenz in der Phase gegeneinander verschoben sein.

Die ungleiche Phasenlage der Spannungen von Pendelfrequenz kann entweder durch entsprechende Verteilung der aufgebrachten Wicklung oder/und durch eine zweckmäßige Ausbildung des magnetischen Kreises bewirkt werden.

Die Schaltanordnung gemäß Abb. 2 zeigt, wie diese Bedingung durch eine bestimmte Anordnung der Wicklung erfüllt wird. Jeder Wicklungsstrang besteht hier aus zwei Teilsträngen, die in Parallelschaltung am Netz liegen. Jeder Teilstrang ist in zwei Teile unterteilt, die im Ständer und Läufer angeordnet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 sind die Windungszahlen der Teilstränge verschieden gewählt. Hierbei sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich, beide Wicklungen mit dem Fluß Φ_α verkettet, und aus den früher erwähnten Gründen wird sich ein zweiter Kraftfluß Φ₂ ausbilden. Letzterer ist jedoch im Gegensatz zu dem bei der Schaltanordnung nach Abb. 1 vorhandenen Kraftfluß Φ_τ kein Streukraftfluß, sondern ein Nutzkraftfluß, weil er mit völlig gleichwertigen Teilen der Ständer- und Läuferwicklung verkettet ist. Der Fluß Φ₂ bewirkt, daß die in beiden Wicklungen durch Pendelungen erzeugten Spannungen nicht gleichphasig sind, so daß ein Ausgleichstrom über beide Wicklungen fließt, der dämpfend auf die Pendelungen wirkt. Die beiden Teilstränge müssen bei der Anordnung nach der Erfindung, um den Ausgleichstrom zu ermöglichen, stets parallel geschaltet sein. Die Teilstränge können bei dieser Ausführungsform derart aufgebracht werden, daß die Teile mit geringerer Win- no dungszahl in der Nut oben am Luftspalt angeordnet, die Wicklungsteile mit höherer Windungszahl hingegen am Nutengrund untergebracht sind.

Eine Phasenverschiebung der Spannungen von Pendelfrequenz kann auch, wie schon erwähnt, durch eine zweckmäßige Ausbildung des magnetischen Kreises bewirkt werden. In diesem Falle wählt man bei gleicher Windungszahl in Ständer und Läufer die räumliehe Anordnung der Wicklungszweige vorteilhaft so, daß der magnetische Widerstand

beider Zweige voneinander abweicht. Erwähnt sei z. B. die Anordnung beider Zweige in verschiedenen Nuten.

Auch durch Luftschlitze oder Eisenbeilagen in den Nuten o. dgl. kann die gewünschte Wirkung erzielt werden.

Die Aufteilung jeder Wicklung in zwei auf Ständer und Läufer angeordnete Teile scheint zunächst die Anwendung von sechs

ίο Schleifringen erforderlich zu machen. Man kann jedoch auch bei einer solchen Maschine mit nur drei Schleifringen auskommen. In Abb. 3 ist die gleiche Schaltung, wie in Abb. 2 dargestellt, jedoch in der Form, daß man

¹S leicht erkennt, daß es sich hier um eine Brükkenschaltung handelt. Bei der geforderten Symmetrie der Wicklungen herrscht zwischen den Punkten A und B keine Spannungsdifferenz. Diese Punkte können miteinander verbunden werden, wie dies in Abb. 4 dargestellt ist, wo 5¹ die durch den Schleifring herzustellende Verbindung bezeichnet. In Abb. S ist ein vollständiges dreiphasiges Schaltbild der Maschine gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Das Hochfahren der beschriebenen Maschine beim Anlauf kann mechanisch oder elektrisch durch die für doppelt gespeiste Drehfeldmaschinen bekannten Mittel bewirkt werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine mit Reihenschaltung der Ständer- und Läuferwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wicklungsstrang der einzelnen Phasenwicklungen aus zwei parallel geschalteten Teilsträngen besteht, die mit voneinander abweichenden Kraftflüssen verkettet sind, und daß die Windungen der Teilstränge an sich beliebig, jedoch stets so auf Ständer und Läufer verteilt sind, daß die Summe der Windungen der auf dem Stander angeordneten Teilstränge gleich ist der Summe der Windungen der auf dem Läufer vorhandenen Teilstränge.
2. Doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungleicher Windungszahl der beiden parallel geschalteten Teilstränge der Teil mit hoher Windungszahl im Ständer und Läufer am Grunde der Nut, der Teil mit kleinerer Windungszahl oben in der Nut am Luftspalt angeordnet ist.
3. Doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut zwischen den beiden Teilsträngen Eisenzwischenlagen vorgesehen sind.
4. Doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilstränge im Ständer und/oder Läufer in getrennten Nuten angeordnet sind.
5. Doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten für die beiden Teilstränge in Form und/oder Zahl voneinander verschieden sind.
6. Doppelt gespeiste synchrone Drehfeldmaschine nach Anspruch 1 bis 5 mit gleichmäßiger Verteilung der Windungszahlen jedes Teilstranges auf Ständer und Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitten der einer Phasenwicklung zugeordneten parallel geschalteten Teilstränge miteinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen