DE726193C

DE726193C - Self-starting synchronous motor

Info

Publication number: DE726193C
Application number: DEB186146D
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Kade
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1939-02-02
Filing date: 1939-02-02
Publication date: 1942-10-08

Description

Selbstanlaufender Synchronmötor Synchronmaschinen, die mit verschiedenen Polzahlen betrieben werden sollen, erhalten im allgemeinen einen Volltrommelläufer an Stelle eines Induktors mit ausgeprägten Polen. Die Wicklung wird dabei zweckmäßig nach Art eines Gleichstromankers mit Zweilagenwicklung ausgeführt, und es wird beispielsweise durch richtige Wahl des Schrittes für eine möglichst günstige Form der Amperewindungskurven des Läufers gesorgt. Wenn die Maschine als Motor arbeiten und selbst anlaufen soll, muß für den Anlauf eine Momentbildung zwischen dem beim Anlauf von der meist im Ständer gelegenen Ankerwicklung erzeugten Felde und den in den Läuferwicklungen verlaufenden Sekundärströmen möglich gemacht werden. Es ist üblich und bekannt, dies mit Hilfe von Dämpferwicklungen zu erreichen, die normalerweise bei Maschinen mit ausgeprägten Polen in .den Polschuhen angeordnet werden. Bei einem Volltrommelläufer können die Nutenverschlußkeile als Dämpferwicklung dienen.Self-starting synchronous motor synchronous machines that work with different Pole numbers to be operated are generally given a full drum rotor instead of an inductor with pronounced poles. The winding becomes useful executed in the manner of a direct current armature with two-layer winding, and it is for example by choosing the right step for the most favorable shape of the ampere turn curve of the runner. If the machine is to work as a motor and start up by itself, a moment must be generated for the start-up between the one at start-up, usually in the The armature winding located in the stator and generated fields in the rotor windings secondary currents are made possible. It is common and known to achieve this with the help of damper windings, which are normally used in machines with pronounced poles in .den pole pieces are arranged. With a full drum runner the slot wedges can serve as a damper winding.

Es ist auch bekannt, für den Zweck des Anlaufes die Erregerwicklung selbst heranzuziehen, da so daß die Benutzung der Nutenverschlußkeile hierfür unnötig wird. Es ist ferner auch bekannt, bei selbstanlaufenden, polumschaltbaren Synchronmotoren die Hauptfeldwicklung als Anlaßwicklung zu benutzen. Schließlich sind auch polumschaltbare Synchronmaschinen bekannt, die als Erregerwicklung eine Trommelwicklung besitzen. Des weiteren wurden bereits Wicklungsanordnungen nach Art eines Gleichstromankers benutzt, die beim Anlauf des Motors als mehrphasige Anlaufwicklung dienen.It is also known for the purpose of starting the field winding even to use, as so that the use of the groove locking wedges for this purpose is unnecessary will. It is also known for self-starting, pole-changing synchronous motors to use the main field winding as a start winding. Finally, pole-changing are also available Synchronous machines are known that have a drum winding as an excitation winding. Furthermore, winding arrangements in the manner of a direct current armature have already been used used, which serve as a multi-phase start-up winding when the motor starts up.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Trommelwicklung so auszugestalten, daß sie bei polumschaltbaren selbstanlaufenden Synchronmotoren beim Anlassen als Anlaufwicklung, im Betrieb aber, also bei Synchronismus, als Erregerwicklung dient. Hierzu werden bestimmte Zwischenpunkte der Induktorwicklung an mitumlaufende, während des Anlaufes durch eine Vorrichtung kurzgeschlossene Kontakte angeschlossen, die derart angeordnet. sind, daß die Induktorwicklung als mehrfach kurzgeschlossene mehrphasige Anlaufwicklung wirkt.The object of the invention is to design the drum winding in such a way that that in pole-changing, self-starting synchronous motors, when starting as Start-up winding, but in operation, i.e. with synchronism, as Excitation winding serves. For this purpose, certain intermediate points of the inductor winding are connected to rotating, short-circuited contacts connected by a device during start-up, which are so arranged. are that the inductor winding as multiple short-circuited polyphase starting winding works.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung.The drawing shows an embodiment for the invention.

Bei einem für lt verschiedene Polzahlen bestimmten Läufer mit nur einer Wicklung ist diese in 2 (n-1) Gruppen zu unterteilen; der Läufer erhält also 2 # 2 (11-1 = 2n Schleifringe. Von Sonderschaltungen, bei denen diese Zahl noch herabgesetzt werden könnte, wird hier abgesehen, da die der Erfindung zugrunde liegende Lösungsidee für diese Schaltungen in gleicher .Weise gültig ist. Die praktische Verwirklichung kann nun in der Weise durchgeführt werden, däß aus den Wicklungen von richtig ausgewählten Punkten her Verbindungen zu mitumlaufenden Kurzschlußkontakten geführt werden und daß diese Kontakte während des Anlaufes durch eine Kurzschlußvorrichtung, wie sie von asynchronen Schleifringankermaschinen her bekannt ist, kurzgeschlossen werden. Um den Übergang von der eigentlichen Anlaufschaltung in die Synchronisierschaltung aufzuzeigen, ist in der Zeichnung eine derartige Schaltung angegeben. Es ist der Läufer einer für zwei Polzahlen vorgesehenen Mäschine dargestellt. Die Wicklung ist daher in zwei Hauptgruppen A und B unterteilt, deren Enden an vier Schleifringe R1 bis R4 herausgeführt sind. Diese vier Punkte sowie eine - an und für sich beliebig wählbare - Anzahl anderer Punkte in der Wicklung, im gezeichneten Beispiel sechs, sind an zehn Kurzschlußkontakte 1(1 bis 1(1o gelegt, welche durch die von einem ferngesteuerten Hilfsmotor betätigte Kurzschlußvorrichtung K-1( kurzgeschlossen werden können. Die Wickelgruppe B kann durch den Umschalter S1, der vor den Schleifringen liegt, gegen die Gruppe A umgelegt werden. Die Polzahl der Induktorwicklung wird daher durch die Stellung dieses Schalters bestimmt. Dieser Schalter S1 ist zweckmäßig mit der Ständerschaltvorrichtung zu kuppeln oder zu verriegeln. Der Anker E der Erregermaschine liegt in Reihe mit einem nicht eingezeichneten Widerstand, der für den Anlauf unwesentlich ist, an einem der vier Schleifringe und am Schalter S1. Das Feld F der ErregertnaschineE kann über einen Schalter S. und einen Regelwiderstand r von einem 2#etz U aus erregt werden.In the case of a rotor with only one winding intended for lt different numbers of poles, this must be divided into 2 (n-1) groups; the rotor thus receives 2 # 2 (11-1 = 2n slip rings. Special circuits in which this number could be reduced are not included here, since the solution idea on which the invention is based is equally valid for these circuits Realization can now be carried out in such a way that connections to circulating short-circuit contacts are made from the windings from correctly selected points and that these contacts are short-circuited during start-up by a short-circuit device, as is known from asynchronous slip ring armature machines From the actual start-up circuit to the synchronization circuit, such a circuit is shown in the drawing. It shows the rotor of a machine provided for two numbers of poles. The winding is therefore divided into two main groups A and B , the ends of which are connected to four slip rings R1 to R4 These four points are brought out as well as a number of other points in the winding - six in the example shown - are connected to ten short-circuit contacts 1 (1 to 1 (1o, which are short-circuited by the short-circuit device K-1 (operated by a remote-controlled auxiliary motor can. The winding group B can be switched to group A by the switch S1, which is located in front of the slip rings. The number of poles in the inductor winding is therefore determined by the position of this switch. This switch S1 is expedient to couple or lock with the stator switching device. The armature E of the exciter is in series with a resistor (not shown), which is insignificant for the start-up, on one of the four slip rings and on switch S1. The field F of the excitation machine E can be excited from a 2 # network U via a switch S and a control resistor r.

Um anzufahren, werden zunächst der Umschalter S1 und der Ständerwicklungsumschalter in die Stellung für die gewünschte Polzahl gebracht. Ferner ist Schalter S, offen und der Kurzschließer I-K eingelegt. Dem Ständer der Maschine wird nun eine entsprechende Spannung aufgedrückt, so daß die Maschine anläuft. Sobald sie in die Nähe des Synchronlaufes gekommen ist, kann der Kurzschließer K-K geöffnet werden, da nunmehr der Strom über den Erregeranker E sich einphasig schließen kann und weil die Gefahr, die bekanntlich ein einphasiger Sekundärteil für die Momentbildung bedeutet, bei der Drehzahl dicht unterhalb des Synchronismus nicht mehr besteht. Durch das Schließen des Schalters S. und Regeln des Widerstandes r wird die Erregermaschine und damit der Induktor erregt, so daß der Synchronisiervorgang eingeleitet ist.In order to start up, the changeover switch S1 and the stator winding changeover switch are first set to the position for the desired number of poles. Furthermore, switch S is open and the short-circuiter IK is inserted. A corresponding voltage is now applied to the stand of the machine so that the machine starts up. As soon as it has come close to synchronous operation, the short-circuiter KK can be opened, since the current via the exciter armature E can now close in one phase and because the danger that a single-phase secondary part means for the torque generation at the speed just below the Synchronism no longer exists. By closing the switch S and regulating the resistor r, the exciter and thus the inductor are excited, so that the synchronization process is initiated.

Wenn mit Rücksicht auf das zu überwindende Gegenmoment gegen eine ausschließlich einphasige Anordnung der Sekundärwicklung Bedenken bestehen, kann es zweckmäßig sein, die Dämpferwicklung nicht völlig fortzulassen, sondern sie in einem geringen Ausmaße noch beizubehalten. Für die Wahl der kurzzuschließenden Wicklungspunkte ist maßgebend, daß der Läufer während des Hochlaufens einen Mehrphasenstromkreis zu bilden hat. Es sollen also die durch die Kurzschlußvorrichtung K-K kurzzuschließenden Spannungen nicht sämtlich die gleiche Phase haben. Diese Bedingung muß bei allen Polzahlen, bei denen der Anlauf erfolgen soll, erfüllt sein. Sie führt im allgemeinen dazu, die Zahl der kurzzuschließenden Punkte möglichst groß zu machen. Das bedeutet insofern keine wesentliche Erschwerung, als im allgemeinen der Strom je Kontakt um so kleiner wird, je mehr die Zahl der Kontakte steigt. Eine zweite Bedingung ist die, daß die Ströme ungleicher Zeitphase auf dem Läuferumfange möglichst gleichmäßig verteilt sein sollen. Der Vorteil des selbstanlaufenden Synchronmotors nach der Erfindung liegt vor allem darin, daß die während des Anlaufes in der Läuferanlaufwicklung erzeugte Wärmemenge in der Erregerwicklung auftritt, die im allgemeinen ein vielfaches Gewicht gegenüber dem der bekannten Dämpferwicklungen besitzt. Die thermische Belastbarkeit der Maschine während des Anlaufs ist daher wesentlich vergrößert. Der Erfindungsgegenstand ist natürlich auch dann anwendbar, wenn für jede Polzahl eine eigene Erregerwicklung vorgesehen ist. In diesem Falle ist es am besten, die Kurzschlußkontakte jeder Erregerwicklung so zu wählen, daß beim Anlauf mit der Polzahl p1 die Erregerwicklung der Polzahl p2 kurzgeschlossen wird und als Anlaufwicklung für die andere Polzahl gilt, und umgekehrt. Man benötigt dann natürlich zwei voneinander unabhängige Kurzschlußvorrichtungen.If in consideration of the counter-torque to be overcome against a only single-phase arrangement of the secondary winding may exist It may be useful not to leave out the damper winding entirely, but instead to put it in to maintain a small extent. For the selection of the winding points to be short-circuited it is decisive that the runner has a multi-phase circuit while it is running up has to form. So it should be short-circuited by the short-circuit device K-K Tensions do not all have the same phase. This condition must apply to everyone Pole numbers at which the start-up should take place must be fulfilled. She generally leads to make the number of points to be short-circuited as large as possible. That means inasmuch as there is no major complication, as in general the current per contact the smaller it becomes, the more the number of contacts increases. A second condition is that the currents of unequal time phase on the rotor circumference as evenly as possible should be distributed. The advantage of the self-starting synchronous motor according to the Invention lies primarily in the fact that during the start-up in the rotor start-up winding The amount of heat generated occurs in the excitation winding, which is generally a multiple Weight compared to that of the known damper windings. The thermal load capacity the machine during start-up is therefore much larger. The subject of the invention can of course also be used if there is a separate field winding for each number of poles is provided. In this case it is best to short-circuit the contacts of each field winding to be selected so that when starting with the number of poles p1 the field winding corresponds to the number of poles p2 is short-circuited and counts as the starting winding for the other number of poles, and vice versa. You then of course need two independent short-circuiting devices.

Claims

PATRNT CLAIM: Self-starting synchronous motor for several numbers of poles, whose inductor is designed as a full-drum rotor and has at least one winding is provided in the manner of a DC armature, which is wholly or largely for inclusion the alternating currents required for starting is used, characterized in that that certain intermediate points of the inductor winding to rotating, during the Start-up connected by a device short-circuited contacts and such are arranged that the inductor winding as multiple short-circuited polyphase Start-up winding works.