DE956141C - Synchronous machine - Google Patents

Synchronous machine

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DE956141C
DE956141C DES31385A DES0031385A DE956141C DE 956141 C DE956141 C DE 956141C DE S31385 A DES31385 A DE S31385A DE S0031385 A DES0031385 A DE S0031385A DE 956141 C DE956141 C DE 956141C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
winding
rotor
stator
machine
current
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Expired
Application number
DES31385A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr-Ing Hermann Harz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE956141C publication Critical patent/DE956141C/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/38Structural association of synchronous generators with exciting machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

Synchronmaschine Es gibt Fälle, wo die Verwendung von Schleifringen und Bürsten für elektrische Maschinen aus bestimmten Gründen unerwünscht ist, z. B. bei Maschinen für den Höhenflug in Flugzeugen oder für Räume mit angreifenden Gasen und Dämpfen. Dabei sollen diese Maschinen genau so betrieben werden, als wenn sie Schleifringe hätten. Es wurde bereits eine Synchronmaschine ohne Schleifringe vorgeschlagen, bei der im Ständer der Synchronmaschine neben der Hauptwicklung eine mit Gleichstrom erregte Hilfswicklung mit einer anderen Polteilung als die Hauptwicklung und im Läufer außer der gleichmäßig verteilten ein- oder mehrphasigen Haupterregerwicklung eine mehrphasige Hilfswicklung vorgesehen ist, die die gleiche Polteilung wie die Hilfswicklung im Ständer besitzt und über Gleichrichter mit der Haupterregerwicklung im Läufer verbunden ist. Dabei werden durch die mit Gleichstrom erregte Hilfswicklung im Ständer in der Läuferhilfswicklung Wechselströme erzeugt, die über die Gleichrichter in Gleichstrom umgeformt und der Haupterregerwicklung zugeführt werden. Eine derartige Anordnung hat jedoch den wesentlichen Nachteil, daß die Gleichrichter zwecks Vermeidung der Schleifringe auf dem Läufer untergebracht werden müssen, was auch bei Ausbildung der Gleichrichter als Trockengleichrichter aus räumlichen Gründen schwer durchführbar ist, wobei außerdem die Betriebssicherheit derartiger Gleichrichter leidet.Synchronous machine There are cases where the use of slip rings and brushing for electrical machines is undesirable for certain reasons, e.g. B. in machines for high-altitude flight in airplanes or for rooms with attacking Gases and vapors. These machines should be operated in exactly the same way as when they had slip rings. It was already a synchronous machine without slip rings proposed that in the stator of the synchronous machine in addition to the main winding a DC-excited auxiliary winding with a different pole pitch than the main winding and in the rotor apart from the evenly distributed single or multi-phase main excitation winding a polyphase auxiliary winding is provided which has the same pole pitch as the Has auxiliary winding in the stator and via rectifier with the main field winding connected in the runner. The auxiliary winding excited by direct current Generates alternating currents in the auxiliary rotor winding in the stator, which are transmitted via the rectifier converted into direct current and fed to the main field winding. Such a one However, arrangement has the major disadvantage that the rectifier for the purpose of avoidance the slip rings must be accommodated on the runner, which also applies to training the rectifier as a dry rectifier difficult to implement for spatial reasons is, and the operational safety of such rectifiers also suffers.

Die Erfindung betrifft eine schleifringlose Synchronmaschine, bei der ebenfalls sowohl im Ständer als auch im Läufer je zwei Wicklungen vorhanden sind, deren Polzahlen sich wie i : a verhalten, wobei nur die gleichpoligen Wicklungen miteinander gekoppelt sind und die eine Ständerwicklung mit Gleichstrom erregt wird. Im Gegensatz zu der geschilderten vorgeschlagenen Anordnung erregt jedoch erfindungsgemäß die vom Gleichstromfeld des Ständers induzierte Läuferwicklung die zweite Läuferwicklung mit Wechselstrom, und diese Läuferwicklung liefert ihrerseits das Erregerfeld für die zweite Ständerwicklung. Es werden also Gleichrichter zwischen den beiden Läuferwicklungen vermieden.The invention relates to a synchronous machine without slip rings which also has two windings each in both the stator and the rotor are whose number of poles behave like i: a, with only the homopolar windings are coupled to each other and with a stator winding Direct current is excited. In contrast to the proposed arrangement outlined, excited however, according to the invention, the rotor winding induced by the direct current field of the stator the second rotor winding with alternating current, and this rotor winding in turn supplies the excitation field for the second stator winding. So there are rectifiers between the two rotor windings avoided.

Es ist noch zu erwähnen, daß die schleifringlose induktive Übertragung von Leistung zu umlaufenden elektrischen Maschinen unter Frequenzänderung bekannt ist, und zwar für einen von einem fremdangetriebenen Frequenzumformer gespeisten Asynchronmotor. Es handelt sich dabei um zwei mechanisch ineinandergebaute und mit einem Zwischenläufer arbeitende Induktionsmaschinen, an denen die auf dem Zwischenläufer angeordnete Sekundärwicklung der einen Maschine die ebenfalls auf dem Zwischenläufer angebrachte Primärwicklung der anderen Maschine speist. Die Erfindung unterscheidet sich von dieser bekannten Anordnung unter anderem dadurch, daß mechanisch nur eine Maschine vorhanden ist und dementsprechend der Zwischenläufer entfällt. Außerdem handelt es sich um einen Synchrongenerator, bei dem das Problem der schleifringlosen Bauart bisher die geschilderten Schwierigkeiten bot.It should also be mentioned that the slip ringless inductive transmission known from power to rotating electrical machines under frequency change is, namely for one fed by an externally driven frequency converter Asynchronous motor. There are two mechanically built into one another and with induction machines working on an intermediate runner, on which those on the intermediate runner arranged secondary winding of one machine which is also on the intermediate rotor attached primary winding of the other machine. The invention differs differs from this known arrangement, inter alia, in that mechanically only one Machine is available and accordingly the intermediate runner is omitted. aside from that it concerns a synchronous generator, with which the problem of the slip ringless Design previously offered the difficulties described.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand des Ausführungsbeispiels der Zeichnung näher erläutert. I ist der Ständer einer Synchronmaschine, z. B. eines Synchrongenerators, der an das Netz II angeschlossen ist. Ebenso wie auf dem Ständer befinden sich auf dem zur Verdeutlichung seitlich herausgezeichneten Läufer zwei Wicklungen. Von diesen sind die gleichstromführende Erregerwcklung 2 im Ständer und die mit ihr magnetisch gekoppelte Drehstromwicklung 4 im Läufer für die Polpaarzahl 2 ausgeführt, während die Wicklung 3 im Ständer und die ihr entsprechende Wicklung 5 im Läufer die Polpaarzahl 4 aufweisen. Bei Erregung der Wicklung 2 mit Gleichstrom und bei einer Drehzahl von I5oo Umdrehungen/je Minute wird in der Wicklung 4 im Läufer eine Frequenz fa von 5o Hz erzeugt. Diese Frequenz wird der Wicklung 5 zugeführt. Da diese Wicklung die doppelte Polzahl aufweist, läuft sie mit einer Drehungsfrequenz fb von Ioo Hz um. Wird nun die Drehstromwicklung 5 an die Drehstromwicklung 4 im Läufer derart angeschlossen, daß die Drehfelder der beiden Wicklungen relativ zum Läufer im entgegengesetzten Sinne umlaufen, so induziert das von der Wicklung 5 ausgehende Drehfeld die Wicklung 3 im Ständer mit einer Frequenz f = 5o Hz, so daß die Wicklung 3 an ein 5o periodisches Netz II angeschlossen werden kann. Es gilt für die Frequenz f in dieser Wicklung die Gleichung wobei pa die Polpaarzahl der Wicklungen 2 und 4 und pb die Polpaarzahl der Wicklungen 3 und 5 bedeutet.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment in the drawing. I is the stator of a synchronous machine, e.g. B. a synchronous generator which is connected to the network II. As on the stand, there are two windings on the rotor, which is drawn out on the side for clarity. Of these, the DC exciter winding 2 in the stator and the three-phase winding 4 magnetically coupled to it in the rotor are designed for the number of pole pairs, while the winding 3 in the stator and the corresponding winding 5 in the rotor have the number of pole pairs 4. When winding 2 is excited with direct current and at a speed of 150 revolutions / per minute, a frequency fa of 50 Hz is generated in winding 4 in the rotor. This frequency is fed to the winding 5. Since this winding has twice the number of poles, it rotates with a rotation frequency fb of 100 Hz. If the three-phase winding 5 is now connected to the three-phase winding 4 in the rotor in such a way that the rotating fields of the two windings rotate in opposite directions relative to the rotor, the rotating field emanating from winding 5 induces winding 3 in the stator with a frequency f = 50 Hz, so that the winding 3 can be connected to a 50 periodic network II. The equation applies to the frequency f in this winding where pa is the number of pole pairs in windings 2 and 4 and pb is the number of pole pairs in windings 3 and 5.

Für die Speisung der Erregerwicklung 2 mit Gleichstrom dient der Trockengleichrichter 6, der seinerseits von der Zweitwicklung eines Transformators 7 mit Wechselstrom gespeist wird. Die einzelnen Phasenwicklungen der Erstwicklung dieses Transformators 7 sind in der Mitte zu einem Sternpunkt vereinigt, und der untere Teil dieser Sternpunktschaltung ist mit den Phasenwicklungen der Wicklung 3 in Reihe geschaltet, während der obere Teil über eine Mehrphasendrosselspule 8 an die Netzspannung angeschlossen ist. Die Drosselspule ist derart groß bemessen, daß sie den Strom im oberen Teil der Erstwicklung des Transformators 7 vorschreibt; ebenso wird der Strom im unteren Teil von 7 durch den Belastungsstrom der Maschine I vorgeschrieben. Die Erregerwicklung 2 der Maschine wird daher einerseits mit einem dem Belastungsstrom der Maschine verhältnisgleichen und andererseits mit einem der verhältnisgleichen Erregerstrom b -schickt. Dadurch wird unter anderem der Vorteil erzielt, daß die Synchronmaschine bei Belastungsstößen selbsttätig einen stärkeren Erregerstrom bekommt und dementsprechend nicht außer Tritt fallen kann. Der Kondensator 9 ist bei einer bestimmten Frequenz in Resonanz mit der Drosselspule 8 und ermöglicht die Selbsterregung Hilfe der kleinen Remanenz. Man sieht, daß weder die Maschine I noch die Erregereinrichtung offene Kontakte benötigt.The dry rectifier is used to supply the excitation winding 2 with direct current 6, in turn from the secondary winding of a transformer 7 with alternating current is fed. The individual phase windings of the first winding of this transformer 7 are combined in the middle to form a star point, and the lower part of this star point circuit is connected in series with the phase windings of winding 3, while the upper Part is connected to the mains voltage via a multi-phase inductor 8. the Choke coil is dimensioned so large that it carries the current in the upper part of the primary winding the transformer 7 prescribes; likewise the current in the lower part of 7 is through the load current of the machine I. The excitation winding 2 of the machine is therefore on the one hand proportional to the load current of the machine and on the other hand with one of the exciter current b -sends with the same ratio. Through this is achieved, among other things, the advantage that the synchronous machine in the event of load surges automatically gets a stronger excitation current and accordingly not except Kick can fall. The capacitor 9 is in resonance at a certain frequency with the choke coil 8 and enables the self-excitation help of the small remanence. It can be seen that neither the machine I nor the excitation device have open contacts needed.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: I. Synchronmaschine, an der sowohl im Ständer als auch im Läufer je zwei vorhanden sind, deren Polzahlen sich wie gleichpoligen Wicklungen verhalten, wobeinurdi miteinander gekoppelt sind und die eine Ständerwicklung mit Gleichstrom erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gleichstromfeld induzierte Läuferwicklung die zweite Läuferwicklung mit Wechselstrom erregt und diese ihrerseits das Erregerfeld für die zweite Ständerwicklung liefert. PATENT CLAIMS: I. Synchronous machine on which both the stator and Also in the rotor there are two each, the number of poles of which is like homopolar windings behave, wobeinurdi are coupled to each other and one stator winding with Direct current is excited, characterized in that the induced by the direct current field Rotor winding excited the second rotor winding with alternating current and this in turn supplies the excitation field for the second stator winding. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die gleichstromführende Wicklung und .die mit ihr gekoppelte Wicklung im Läufer für p Polpaare ausgeführt ist, während die beiden anderen Wicklungen für 2 p Polpaare ausgeführt sind. 2. Arrangement according to claim i, characterized in that the winding carrying DC current and the winding with it coupled winding in the rotor is designed for p pole pairs, while the two other windings are designed for 2 p pole pairs. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Gleichstromwicklung im Ständer der Maschine über Trockengleichrichter in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom der Maschine gespeist wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 870 72i, 658 529; Fiat-Bericht, Vo1.4, vom i. ii. i9.8.3. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that the DC winding in the stator of the machine fed via dry rectifier depending on the load current of the machine will. Considered publications: German Patent Specifications No. 870 72i, 658 529; Fiat report, Vo1.4, from i. ii. i9.8.
DES31385A 1952-12-09 1952-12-09 Synchronous machine Expired DE956141C (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE658529C (en) * 1938-04-05 Bauknecht Gmbh G Asynchronous motor for high speeds
DE870721C (en) * 1939-07-15 1953-03-16 Siemens Ag Synchronous machine without slip rings

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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