FI119790B

FI119790B - Device in a synchronous motor

Info

Publication number: FI119790B
Application number: FI20060918A
Authority: FI
Inventors: Ilkka Erkkilae; Tapio Haring
Original assignee: Abb Oy
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2009-03-13
Also published as: WO2008049958A2; FI20060918A0; FI20060918A; WO2008049958A3

Description

JÄRJESTELY TAHTIKONEESSAORGANIZING IN A PACER

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen järjestelyyn tahtikoneessa.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1 in a synchronous machine.

Teollisuuskäytöissä ovat taajuusmuuttajilla ohjatut vaihtovirtamoottorikäytöt yleistyneet.AC drives controlled by AC drives have become more common in industrial applications.

5 Säätöominaisuuksiensa ja toteutuksen selväpiirteisyyden ja edullisuuden vuoksi ne ovat tulleet todelliseksi vaihtoehdoksi myös teollisuuden linjakäytöissä. Kolmivaiheisten sähkömoottorien säädetty käyttö perustuu yhä enenevästi taajuusmuuttajien hyödyntämiseen. Suorituskyvyltään edullisten kestomagneettien saatavuus on tuonut aikaisempien säädettyjen asynkronimoottorikäyttöjen tilalle kestomagneeteilla magnetoidun tahtikoneen, jonka 10 tekniset edut ovat kokoon verrattuna suuri jatkuva momentti häviöiden silti pysyessä pieninä myös pienellä nopeudella. Taajuusmuuttajakäytössä ei ole periaatteellista eroa siinä toimiiko tahtikone moottorina vai generaattorina, jolloin tahtikone jarruttaa, kunhan jarru-tusenergiaa käsitellään sopivalla tavalla. Taajuusmuuttajakäytön moottori on tyypiltään yksinopeusmoottori ja nopeus asetellaan taajuusmuuttajalla.5 Due to their control characteristics and the clarity and cost-effectiveness of their implementation, they have become a real option also in industrial line drives. The controlled use of three-phase electric motors is increasingly based on the use of AC drives. The availability of inexpensive permanent magnets has replaced the previous controlled asynchronous motor drives with a permanent magnet magnetized synchronous machine, which has the technical advantages of being a large continuous torque with small losses even at low speeds. There is no fundamental difference in frequency drive operation whether the synchronous machine acts as a motor or a generator, in which case the synchronous machine brakes as long as the braking energy is handled appropriately. The frequency converter drive motor is a single speed motor and the speed is set by the frequency converter.

15 Laajoissa prosesseissa on kustannustehokasta syöttää useita taajuusmuuttajia samasta ta-sasähköjärjestelmästä. Järjestelmään voi olla kytkettyinä sekä asynkronikone- että kesto-magneettitahtikonekäyttöjä. Huoltoa varten yksittäiset käytöt ovat erotettavissa yhteisestä tasavirtajärjestelmästä. Huollettava käyttö erotetaan aina tasavirtajärjestelmästä. Tunnetussa tekniikassa varustetaan kestomagnetoituja tahtikoneita ohjaavien taajuusmuuttajien 20 lähdöt erottimilla, jotka avataan ohjauslaitteita huollettaessa, kuten kuvataan jäljempänä kuvioon 1 viitaten. Tällainen toteutus tunnetaan esimerkiksi konferenssijulkaisusta ’Safety Aspects of Permanent Magnet Motors in Paper Machine Applications’, Tero Huhtanen, Ilkka Erkkilä; IEEE Pulp & Paper Conference Victoria, Victoria Island, BC, Canada 2004- 06-27....2004-07-01.15 In large-scale processes, it is cost-effective to supply multiple AC drives from the same DC system. Both asynchronous machine and permanent magnet synchronous drive drives can be connected to the system. For maintenance, the individual drives can be distinguished from the common DC system. Maintenance is always disconnected from the DC system. In the prior art, the outputs of frequency converters 20 which control permanent magnet synchronous machines are provided with disconnectors, which are opened when servicing the control devices, as described below with reference to FIG. Such an implementation is known, for example, from the conference publication 'Safety Aspects of Permanent Magnet Motors in Paper Machine Applications', by Tero Huhtanen, Ilkka Erkkilä; IEEE Pulp & Paper Conference Victoria, Victoria Island, BC, Canada 2004- 06-27 .... 2004-07-01.

25 Vaihtovirtamoottoreilla toteutetuissa käytöissä tulee erilaisissa sovelluksissa tilanteita, joissa sähkömoottori erotetaan verkosta ja/tai moottoria ohjaavasta syöttö lähteestä kuten taajuusmuuttajasta, mutta samalla moottori jää pyörimään mekaanisen kuorman vaikutuksesta. Esimerkiksi teollisuuden linjakäytöissä on suuria massoja ja teloja, joita ei voi pysäyttää viiveettä. Jos sähkömoottori pyörii akselilla vaikuttavan kuorman johdosta ja moot-30 torin magnetointi on toiminnassa, generoituu moottorin käämityksiin jännite. Tällöin moottorin liitäntänavoissa on mahdollisesti käyttöjännitettä vastaava jännite, vaikka taajuus-muuttaja on kytketty pois päältä.In applications with AC motors, in various applications, situations arise where the electric motor is disconnected from the mains and / or the motor control supply source, such as a frequency converter, but at the same time the motor is rotated under mechanical load. For example, industrial line drives have large masses and rolls that cannot be stopped immediately. If the electric motor rotates due to the load acting on the shaft and the motor 30 magnetisation is in operation, a voltage is generated in the motor windings. In this case, the motor terminals may have a voltage corresponding to the operating voltage, even if the frequency converter is switched off.

Tahtikoneissa generoituu napoihin jännite, jos koneen magnetointi on päällä. Jos tahtikoneen magnetointi on toteutettu sähkömagneeteilla, on magnetointi yleensä säädettävä ja 2 myös kytkettävissä pois päältä sopivalla tavalla kun syöttöjännite katkaistaan. Kestomag-netoidussa tahtikoneessa tilanne on ongelmallinen sen vuoksi, että magnetointi on aina päällä ja tahtikoneen staattorikäämityksiin generoituu sähkömotorinen voima silloin, kun kone pyörii. Kun moottori on kytketty pois päältä, on yleisenä oletuksena, että moottorin ja 5 sitä syöttävän taajuusmuuttajan navoissa ei esiinny jännitettä. Huolto- ja käyttöhenkilöstön on usein tarve työskennellä alueella, jossa koneet sijaitsevat, jolloin on mahdollista, että he tahattomasti joutuvat kosketuksiin vaarallisen jännitteen kanssa. Lisäksi on tilanteita, joissa itse pyörivä mekaaninen tela on seinällä tai seinämällä erotettu moottorista, jolloin henkilöstö ei ole suoraan tietoinen vaaran aiheuttajasta.In synchronous machines, voltage is generated on the poles if the machine is excited. If the magnetization of the synchronous machine is made by electromagnets, the magnetization is generally adjustable and can also be switched off in a suitable manner when the supply voltage is cut off. In a Kestomag-neted synchronous machine, the situation is problematic because the magnetization is always on and an electromotive force is generated in the stator windings of the synchronous machine as the machine rotates. When the motor is switched off, it is a common assumption that no voltage is present at the terminals of the motor and of the inverter supplying it. Service and operating personnel often need to work in the area where the machinery is located, which may result in unintentional contact with hazardous voltage. In addition, there are situations where the rotating mechanical roller itself is separated from the engine by a wall or wall, whereby the personnel are not directly aware of the hazard.

10 Kestomagneeteilla magnetoidun kolmivaiheisen tahtikoneen staattorikäämitykseen indusoituu aina jännite, kun roottori pyörii. Nimellisjännitteen useita prosentteja indusoituu jo pienellä pyörimisnopeudella, kun mekaanisesti yhteen kytkettyjä kokonaisuuksia liikutellaan.10 Voltage is always induced in the stator winding of a three-phase synchronous machine magnetized with permanent magnets when the rotor rotates. Several percent of the rated voltage is already induced at low rotation speeds when mechanically connected assemblies are moved.

Mainittu jännite voi olla haitallinen tai jopa vaarallinen, kun koneen ollessa pysäytettynä 15 taajuusmuuttajaa huolletaan tai tehdään muita tarkistuksia sähköisissä ohjauslaitteissa ja roottori kuitenkin hallitsemattomasta syystä pyörii. Jännite voi vaikuttaa suoraan henkilö-turvallisuuteen tai estää huoltotoimet komponenttien vahingoittumisvaaran johdosta. Haitta realisoituu erityisesti laitteistoissa, jotka ovat niin suuria, että sähkökäytön osat, moottori, ohjauslaitteet, kuten taajuusmuuttaja täydentävine osineen ja moottorikaapelit ovat kau-20 kana toisistaan, tyypillisesti eri huonetiloissa, erityisesti moottori ja ohjauslaitteet. Hyvin monet teollisuusprosessit sekä muut suuret ohjatut prosessit vaativat kuvatun laitteiden sijoitustavan. Tällöin ei aina voi luotettavasti valvoa miten koneyhdistelmän osat liikkuvat tai niitä liikutellaan tai pyöriikö jokin moottori liikkuvien osien mukana.Said voltage can be harmful or even dangerous when the drive is stopped and the frequency inverters are serviced or other checks are carried out on the electric controls, but the rotor rotates for uncontrolled reasons. Voltage can directly affect personal safety or prevent maintenance due to the risk of component damage. The disadvantage is particularly realized in installations which are so large that the electric drive components, the motor, the control devices such as the drive with auxiliary components and the motor cables are far apart, typically in different rooms, especially the motor and the control devices. Many industrial processes as well as other large-scale controlled processes require the equipment placement described. In this case, it is not always possible to reliably control how the machine assembly parts move or move, or an engine rotates with the moving parts.

Toinen kestomagneeteilla magnetoidun tahtikoneen erityisominaisuus, on kyky syöttää vi-25 katilanteessa jatkuvasti virtaa oikosulkuun, kunnes akseli on pysähtynyt. Oikosulku voi olla ohjauslaitteistossa tai moottorikaapelissa vikaantumisen seurauksena. Tämä käytös poikkeaa merkittävästi asynkronikoneesta. Asynkronikoneessa magnetointi ja moottorin kyky syöttää virtaa häviää vikatilanteessa muutamassa sekunnissa mitättömäksi jäännös-magnetoinniksi, sillä magnetointivirta häviää, kun syöttävä kolmivaihejärjestelmä poistuu, 30 joko suorastaan vian seurauksena tai pysäyttämällä taajuusmuuttaja. Tunnettu tekniikka esittää tähän kestomagneeteilla magnetoiduilla tahtikoneilla vallitsevaan ongelmaan vain puolittaisen ratkaisun.Another special feature of a permanent magnet magnetized synchronous machine is the ability to continuously short-circuit current in a vi-25 boiler until the shaft has stopped. The short circuit may be in the control equipment or the motor cable as a result of a malfunction. This behavior differs significantly from the asynchronous machine. In an asynchronous machine, the magnetization and the motor's power supply power dissipate in a few seconds to a negligible residual magnetization, since the magnetization current is lost when the three-phase feed system is exited, either directly as a result of a fault or by stopping the drive. The prior art provides only a half solution to this problem with permanent magnet magnetized synchronous machines.

Edellä kuvatut jännitteen haittavaikutukset ohjauslaitteistossa voidaan torjua tunnetun tekniikan mukaisesti taajuusmuuttajan täydentävillä osilla samassa kojeistossa moottori- 3 kaapelin lähtöpisteessä, kuten lähtöerottimella, koneen kolmivaiheisella käämioikosululla, erityisesti napaoikosululla tai työmaadoittamalla koneen navat.The above-mentioned undesirable effects of voltage in the control apparatus can be counteracted according to the prior art by supplementary parts of the frequency converter in the same switchgear at the starting point of the motor cable, such as an output isolator, a three-phase winding short circuit, especially polarity.

Kaksi jälkimmäistä menetelmää voivat aiheuttaa huomattavaa koneen lämpenemistä, jäähdytyksestä riippuen, jos tahaton roottorin pyöriminen jatkuu pitempään sillä käämityksessä 5 kulkee tuolloin tyypillisesti nimellisvirran suuruinen virta. Käämioikosulku ja työmaadoi-tus toteutetaan tunnetun tekniikan mukaisesti rakenteellisena yhdistelmänä lähtöerottimen kanssa.The latter two methods can cause considerable machine warming, depending on cooling, if the unintentional rotation of the rotor continues for a longer period of time as the current in the winding 5 is typically rated. Winding short circuit and site earthing are implemented according to the prior art as a structural combination with an output separator.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehittää ratkaisu, jonka avulla haitallisia ja vaarallisia jännitteitä ei esiinny moottorin navoissa, kun kestomagnetoitu moottori kytketään 10 irti syöttö lähteestä ja kun on mahdollista, että moottori pyörii edelleen. Tämän aikaansaamiseksi keksinnön mukainen järjestely tunnetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan ominaispiirteistä. Keksinnön eräät muut edulliset suoritusmuodot tunnetaan epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa määritellyistä tunnusmerkeistä.It is an object of the present invention to provide a solution that eliminates harmful and dangerous voltages at motor terminals when the permanent magnet motor is disconnected from the supply source and it is possible for the motor to continue to rotate. To accomplish this, the arrangement according to the invention is known from the features of the characterizing part of claim 1. Other preferred embodiments of the invention are known from the features defined in the dependent claims.

Keksinnön mukaisesti moottori erotetaan syöttölähteestä ja sen jälkeen moottorin vaihe-15 käämejä toisiinsa yhdistävät liitännät katkaistaan, jolloin käämien virtapiirit jäävät avoimiksi eikä niissä kulje virtaa. Moottoria käynnistettäessä kytketään vaihekäämit ensin toisiinsa ja sen jälkeen kytketään moottori syöttö lähteeseenAccording to the invention, the motor is disconnected from the supply source and then the terminals connecting the motor phase-15 windings to each other are cut off, whereby the circuits of the windings remain open and do not carry current. When starting the motor, the phase windings are first connected to each other and then the motor is connected to the power supply

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan moottorin staattori on tähteenkytketty, jolloin moottorin tähtipisteen kytkentä avataan esim. kontaktorilla moottorin kytkentäkote-20 losta aina kun moottori pysäytetään. Kun moottori käynnistetään, ensin ohjataan kontakto-ria niin että muodostuu tähtipistekytkentä. Tähtipistekytkennän ohjaamiseksi vain kahta vaihekäämitystä tarvitsee kytkeä. Tähtipisteen muodostumiseksi kontaktori tai muu on ensin aktivoitava konetta käynnistettäessä.According to a preferred embodiment of the invention, the stator of the motor is residual coupled, whereby the switching of the motor's star point is opened, for example, by a contactor from the motor switching housing 20 whenever the motor is stopped. When the motor is started, the contactor is first controlled to form a star point connection. To control the star point connection, only two phase windings need to be connected. To form a star point, you must first activate the contactor or other device when starting the machine.

Tähtipisteen irti kytkeminen katkaisee virtapiirin, tehopiirin, jota myöten käämityksiin 25 muodostuva jännite voi vaikuttaa moottorin ohjauslaitteeseen kuten taajuusmuuttajaan.Disconnecting the star point cuts off the circuit, the power circuit, through which the voltage generated by the windings 25 can affect the motor control device such as the drive.

Erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaan tahtikoneen vaihekäämitys on kytketty kolmioon ja kytkinlaitteet kuten kontaktorit on sovitettu vaihekäämitysten liitoskohtiin, ja niillä erotetaan vaihekäämitykset toisistaan. Jokaisen vaihekäämin toisessa päässä on kontaktori, joka avaa vaihekäämin virtapiirin, jolloin taajuusmuuttajaan vaikuttava virtapiiri on 30 katkaistu.According to another preferred embodiment, the phase winding of the synchronous machine is connected to a triangle and the switching devices, such as contactors, are arranged at the junctions of the phase windings and separate the phase windings from each other. At the other end of each phase winding is a contactor which opens the phase winding circuit, whereby the circuit acting on the drive is cut off.

Erään suoritusmuodon mukaan vaihekäämitysten päät on suojattu kosketukselta. Koneen pyöriessä käämeihin indusoituneeseen jännitteeseen ei tahattomasti voi joutua alttiiksi vaaralliselle jännitteelle. Suojaus toteutetaan edullisesti koneen lukittavalla kytkentäkotelolla. Kytkcntäkotclon avaaminen on estetty, jos koneen vaihekäämityksiin on indusoitunut jän- 4 nite.According to one embodiment, the ends of the phase windings are protected from contact. As the machine rotates, the voltage induced in the windings cannot be inadvertently exposed to dangerous voltages. The protection is preferably provided by a lockable connection box on the machine. The opening of the circuit breaker is prevented if voltage is induced in the phase windings of the machine.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti kytkinlaite on kauko-ohjattu ja ajoitettu taajuusmuuttajan ohjauksen mukaan. Tässä toteutusmuodossa kytkinlaitteen ohjaukseen voi kytkeä lisäksi taajuusmuuttajan syötön puoleisen erottimen apukoskettimen. Edullisesti 5 erottimen käyttövipu on erikseen lukittavissa.According to one embodiment of the invention, the switching device is remotely controlled and timed according to the drive control. In this embodiment, the auxiliary contact of the input side of the drive can also be connected to the control of the switching device. Preferably, the operating lever for the 5 separators is separately lockable.

Vielä erään edullisen kytkinlaitteen toteutusmuodon mukaan kytkinlaite on myös paikal-lisohjattu niin, että paikallisohjauksella voi avata koneen päävirtapiirin. Kytkinlaitteen oh-jausenergia tulee edelleen ohjauslaitteesta.According to yet another preferred embodiment of the switching device, the switching device is also locally controlled so that local control can open the main circuit of the machine. The control energy of the switching device continues to come from the control device.

Kytkinlaitteen kolmannen toteutusmuodon mukaan kytkinlaitteen ohjausmenetelmä on 10 paikallinen ja mekaaninen. Tiedon paikallisohjauslaitteen asennosta voi edelleen viedä myös ohjauslaitteelle.According to a third embodiment of the coupling device, the control method of the coupling device is 10 local and mechanical. Information on the position of the local control unit can also be transmitted to the control unit.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti sen suoritusesimerkkien avulla viitaten piirustuksiin, joissa - kuvio 1 esittää kaaviota linjakäytöstä, joka on eräs keksinnön sovellusympäristö, 15 - kuvio 2 esittää koneen tähtikytkentää, - kuvio 3 esittää keksinnön mukaista järjestelyä, kun kone on tähteenkytketty - kuvio 4 esittää koneen kytkentää kolmioon, - kuvio 5 esittää keksinnön mukaista järjestelyä, kun kone on kytketty kolmioon ja - kuvio 6 esittää erästä purkausvastusten kytkentää.The invention will now be described in detail with reference to the drawings, in which: - Figure 1 shows a diagram of a line drive which is an embodiment of the invention, 15 - Figure 2 shows a star-coupled machine, - Figure 3 shows an arrangement according to the invention Fig. 5 shows an arrangement according to the invention when the machine is connected to a triangle; and Fig. 6 shows a connection of the discharge resistors.

20 Teollisuuslaitoksen linjakäyttö koostuu kaaviomaisesti kuvattuna kuvion 1 mukaisesta järjestelmästä. Tasavirtakiskoa 2 syötetään sähköverkosta 4 tasasuuntaajan 6 kautta. Tasasuuntaaja on erotettavissa syöttöverkosta katkaisijalla 8. Tasavirtakiskoon on kytketty useita vaihtovirtamoottoreita 10, joita ohjataan vaihtosuuntaajilla 12. Vaihtosuuntaajat 12 on erotettavissa tasavirtakiskosta 2 katkaisijoilla 14 ja moottoreista 10 katkaisijoilla 16. 25 Linjakäytön moottorit 10 voivat sovelluksesta riippuen olla mekaanisesti toisistaan irti- tai kiinnikytkettyinä. Vaikka moottorit ovat erillisiä, on niiden akseleille usein kytketty mekaaninen kuorma, jolla on suuri pyörivä huimamassa. Katkaisijoiden 14 ja 16 aukaiseminen ei siten estä moottorin pyörimistä, jolloin irtikytketyn moottorin käämityksiin indusoituu sähkömotorinen voima pyörimisnopeudesta riippuvalla taajuudella.20 The line operation of an industrial plant consists schematically of the system of Figure 1. The DC bus 2 is fed from the mains 4 via the rectifier 6. The rectifier is disconnected from the supply network by a switch 8. Several DC motors 10 are connected to the DC bus, which are controlled by the inverters 12. The inverters 12 are disconnected from the DC 2 by switch 14 and by motors 10 by 25. Although the motors are separate, their shafts are often coupled to a mechanical load with a high rotating idle mass. The opening of circuit breakers 14 and 16 thus does not prevent the motor from rotating, whereby an electric motor force is induced on the windings of the disconnected motor at a speed dependent frequency.

30 Moottorin käämien tähtikytkentä on esitetty kuviossa 2. Vaihekäämien U, V ja W toiset päät U2, V2 ja W2 on yhdistetty toisiinsa tähtipisteessä T. Vaihekäämin U ensimmäinen pää Ui on yhdistetty moottorin vaiheliittimeen Li, joka kytketään syöttävän verkon tai ohjauslaitteen ensimmäiseen vaiheeseen. Vastaavasti vaihekäämien V ja W ensimmäiset päät Vj ja Wi on yhdistetty vaiheliittimiin L2 ja L3, jotka on kytketty syöttävän verkon tai ohjaus 5 laitteen toiseen ja kolmanteen vaiheeseen. Vaihekäämien käämintäsuunnat on tunnetulla tavalla merkitty mustalla pisteellä.The star connection of the motor windings is shown in Figure 2. The other ends U2, V2 and W2 of the phase windings U, V and W are interconnected at the star point T. The first end U1 of the phase winding U is connected to the motor phase connector L1. Correspondingly, the first ends V1 and W1 of the phase windings V and W are connected to the phase terminals L2 and L3 which are connected to the second and third phases of the supply network or control device 5. The winding directions of the phase windings are marked in a known manner with a black dot.

Kuvio 3 esittää kytkentäjärjestelyn, jossa moottorin tähtipisteeseen on sovitettu kytkinlaite, kuten kontaktori, jolla vaihekäämien U, V ja W toiset päät erotetaan toisistaan. Tähtipis-5 teeseen on järjestetty kaksi kytkinelintä Ki ja K2 siten, että Ki on yhdistetty vaihekäämin U päähän U2 ja K2 on yhdistetty vaihekäämin V päähän V2. Kuvion 3 esittämässä kytkentäti-lanteessa kytkinelimen Ki kosketinpinta Sa on yhdistetty maadoitusresistanssiin Ru ja vastaavasti kytkinelimen K2 kosketinpinta Sb on yhdistetty maadoitusresistanssiin Rv. Vaihe-käämin W toinen pää on kytketty kytkinelimen K3 kosketinpinnan Sc kautta kytketty maa-10 doitusresistanssiin Rw. Kuvion 3 kuvaamalla tavalla vaihekäämit on kytketty irti toisistaan, eikä niiden kautta muodostu suljettua tehopiiriä vaiheliittimien kautta ohjauslaitteeseen kuten taajuusmuuttajaan.Figure 3 shows a switching arrangement in which a switching device, such as a contactor, is disposed at the star point of the motor to separate one end of the phase windings U, V and W. Two switching elements Ki and K2 are arranged in the star point 5 such that Ki is connected to U2 of the phase winding U and K2 is connected to the end V2 of the phase winding V. 3, the contact surface Sa of the switch member Ki is connected to a ground resistance Ru and the contact surface Sb of a switch member K2 is connected to a ground resistance Rv, respectively. The other end of the phase winding W is coupled via a contact surface Sc of the coupling member K3 to a ground 10 resistance Rw. As shown in Fig. 3, the phase windings are disconnected from each other and do not form a closed power circuit through the phase terminals to a control device such as a frequency converter.

Maadoitusresistansseilla varmistetaan käämeihin indusoituneen jännitteen pitäminen turvallisella tasolla. Samalla varmistetaan, että käämien tai käämien ja suojamaan välille ei 15 muodostu pitkäaikaisia kapasitiivisia jännitteitä. Purkausvastukset on kytketty kuvion 3 mukaisella tavalla maahan tai tähtikytkentään, jonka on tähtipiste on maadoitettu. Purkaus-vastukset voivat olla kytkettyjä myös kuvion 6 esittämällä tavalla nelihaaraiseksi tähdeksi, jossa vaihekäämien päihin kytkettävät purkausvastukset Ru, Rv ja Rw on kytketty tosista päistään yhteiseen tähtipisteeseen, joka edelleen on kytketty purkausvastuksen Rpe kautta 20 suojamaahan.Grounding resistances ensure that the voltage induced in the windings is kept at a safe level. At the same time, it is ensured that no long-term capacitive voltages are formed between the windings or between the winding and the protective ground. The discharge resistors are connected as shown in Fig. 3 to ground or to a star connection having a star point grounded. The discharge resistors may also be coupled as shown in Fig. 6 to a quadruple star, wherein the discharge resistors Ru, Rv and Rw to be connected to the ends of the phase windings are connected at their respective ends to a common star point further connected to the protective earth.

Purkausvastusten mitoituksessa on huomioitava, että purkausvastusten on rajoitettava virta vaarattomaksi nimellisjännitteellä. Lisäksi tulee torjua roottorin pyöriessä indusoituneet kapasitiiviset jännitteet. Kapasitiivinen jännite syntyy, kun roottorin pyöriessä käämitykseen indusoituvat jännitteet jakaantuvat hajakapasitansseihin, joita on moottorin käämityk-25 senja rungon välillä sekä moottorikaapelissa. Purkausvastukset tulee myös mitoittaa niin, että purkausvastuksen ja hajakapasitanssin muodostaman RC-piirin purkausaikavakio on riittävän lyhyt kyseisen tahtikoneen tyypillisillä kapasitanssin arvoilla. Edelleen purkaus-vastuksen tehonkeston mitoituksessa tulee ottaa huomioon, että kytkentäkotelossa ilman lämpötila ja moottorin lämpötila ovat selvästi ympäristön lämpötilaa korkeammat. Tämän 30 vuoksi purkausvastuksen tehonkeston tulee olla kolminkertainen ja jopa enemmänkin ni-mellistehoon verrattuna. Mikäli maadoituksen jäljestäminen ei ole tarpeellista, niin maa-doitusvastukset ja kytkinelin K3 voidaan jättää pois. Tällöin tarvitaan vain kaksi kytkinelin-tä, joilla tähtipiste erotetaan vaihekäämeistä.When designing discharge resistors, it should be noted that the discharge resistors must limit current to a nominal voltage. In addition, the capacitive voltages induced by the rotor rotation must be avoided. Capacitive voltage is generated when the rotor rotation causes the inductive voltages to be distributed to the stray capacitances between the motor winding Senja and the motor cable. The discharge resistors should also be dimensioned such that the discharge time constant of the RC circuit formed by the discharge resistor and the stray capacitance is sufficiently short at the typical capacitance values of the respective synchronous machine. Further, the dimensioning of the power resistance of the discharge resistor must take into account that the air temperature and the motor temperature in the connection box are well above the ambient temperature. Therefore, the power resistance of the discharge resistor must be three times, and even more, than the rated power. If it is not necessary to track the earthing, the earthing resistors and the switching element K3 may be omitted. In this case, only two switch members are needed to separate the star point from the phase windings.

Moottoria käynnistettäessä avataan kytkinelimet Κι, K2 ja K3, jolloin niiden koskettimilla 6 yhdistetään tähtipisteen puoleiset vaihekäämien päät U2, V2 ja W2 toisiinsa. Tämän jälkeen moottori käynnistetään normaalilla tavalla.When the motor is started, the switching elements Κι, K2 and K3 are opened, whereby their contacts 6 connect the star-point phase winding ends U2, V2 and W2 to each other. The engine is then started in the normal way.

Kolmioon kytketyn moottorin kytkentä on esitetty kuviossa 4, jossa vaihekäämeille ja moottorin vaiheliitännöille on käytetty samoja nimityksiä kuin kuvioissa 2 ja 3. Vaihekää-5 mien ensimmäisiin päihin Ui, Vj ja Wi on liitetty kontaktorit, joiden avulla muodostetaan normaalikäytön kolmiokytkentä ja vaihekäämien irrotus, kuten on havainnollistettu kuviossa 5. Kosketinpinnat Sa, Sb ja Sc on yhdistetty maadoitusvastuksiin Ru, Rv ja Rw, jolloin kytkinelimet K], K 2 ja K3 kytkevät moottorin liitännät ja vaihekäämien ensimmäiset päät maadoitusvastuksiin ja vaihekäämien toiset päät on kytketty irti. Moottoria käynnistettäes-10 sä kytkinelimet käännetään kiinniasentoon, jolloin kosketinpinnat yhdistävät vaihekäämit kolmiokytkentään.The connection of the motor connected to the triangle is shown in Fig. 4, where the phase windings and the motor phase connections are named as in Figs. 2 and 3. Contactors are connected to the first ends Ui, Vj and Wi of the phase windings. illustrated in Fig. 5. The contact surfaces Sa, Sb and Sc are connected to earthing resistors Ru, Rv and Rw, whereby the switching elements K1, K2 and K3 connect motor connections and the first ends of the phase windings to the earthing resistors and the second ends of the phase windings. When starting the motor, the switch members are turned to the closed position, whereby the contact surfaces connect the phase windings to the triangular connection.

Keksintöä on edellä kuvattu sen eräiden suoritusmuotojen avulla. Tätä esitystä ei kuitenkaan ole katsottava patentin suojapiiriä rajoittavaksi, vaan eri suoritusmuodot voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.The invention has been described above with reference to some embodiments thereof. However, this disclosure is not to be construed as limiting the scope of the patent, but various embodiments may vary within the limits set forth in the following claims.

1515

Claims

An arrangement in a synchronous machine having an n-phase winding comprising n sets of phase windings, the synchronous machine (10) rotating mechanically connected to the load, the synchronous machine having continuously operating magnetizing means and the synchronous machine (10) having coupling means fitted therewith. (10) is connectable to a supply source and disconnected from a supply (12) and characterized in that the arrangement comprises switching devices (Ki, K2, K3) for separating each phase winding (U, V, W) from the other phase winding (U, V, W), whereby the circuits of the windings remain open.

Arrangement according to Claim 1, characterized in that the phase winding (U, V, W) of the synchronous machine is coupled to the star and the switching devices (Ki, K2, K3) are arranged in connection with the star point (T) and the switching devices separate at least two phase windings. T).

Arrangement according to Claim 1, characterized in that the phase winding (U, V, W) of the synchronous machine is connected to a triangle and the switching devices (Ki, K2, K3) are arranged at the junctions of the phase windings and separate the phase windings.

Arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the ends of the phase windings are protected from contact.

Arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the switching devices are arranged in the connection box of the machine.

Arrangement according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the opening of the terminal box is prevented if a voltage is applied to the phase windings (U, V, W) of the machine.

Arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the switching device is remotely controlled and timed according to the control of the frequency converter (12).

Arrangement according to Claim 7, characterized in that an auxiliary contact of the input side of the frequency converter (12) can be connected to the control of the switching device.

Arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the switching device can be opened by the local control of the main circuit of the machine, whereby the control energy of the switching device is further supplied by the control device.

Arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the switching device is locally and mechanically controllable. 30

An arrangement in a synchronous machine comprising an n-phase winding comprising n sets of phase windings, the synchronous machine (10) rotating mechanically connected to the load, and having a continuously operating magnetizing means, the synchronous machine (10) being provided with coupling means (10) is connectable to the supply source and separable from the source (12) and characterized in that the arrangement comprises switching devices (Ki, K2, K3) for separating each phase winding (U, V, W) from the other phase windings (U, V, W) and from the source (12), whereby the circuits of the windings remain open.

Arrangement according to Claim 11, characterized in that the phase winding (U, V, W) of the synchronous machine is coupled to the star and the switching devices (Ki, K2, K3) are arranged in connection with the star point (T) and at least two phase windings are separated from the star point (T).

Arrangement according to Claim 11, characterized in that the phase winding (U, V, W) of the synchronous machine is connected to a triangle and the switching devices (Ki, K2, K3) are arranged at the junctions of the phase windings and separate the phase windings.

Arrangement according to one of Claims 11 to 13, characterized in that the ends of the phase windings are protected from contact.

Arrangement according to one of Claims 11 to 14, characterized in that the switching devices are arranged in a switching housing of the machine.

Arrangement according to one of Claims 11 to 15, characterized in that the opening of the connection box is prevented if a voltage is applied to the phase windings (U, V, W) of the machine.

Arrangement according to one of Claims 11 to 16, characterized in that the switching device 20 is remotely controlled and timed according to the control of the frequency converter (12).

Arrangement according to Claim 17, characterized in that an auxiliary contact of the input side of the frequency converter (12) can be connected to the control of the switching device.

Arrangement according to one of Claims 11 to 16, characterized in that the switching device can be opened by the local control of the main circuit of the machine, whereby the control energy of the switching device is further supplied by the control device.

Arrangement according to one of Claims 11 to 16, characterized in that the switching device is locally and mechanically controllable.

A method of disconnecting a synchronous machine, comprising a n-phase winding comprising n sets of phase windings, rotating the synchronous machine (10) mechanically connected to the load and magnetizing the synchronous machine with continuously operating magnetizing means (10). 12) by means of coupling, characterized in that the connections connecting the phase windings of the synchronous machine to each other are cut off, whereby the circuits of the windings remain open.