FI64871B - Borstloes synkrongenerator - Google Patents

Description

Τ;Τ5^;Ί rRl KUULUTUSJULKAISU

Ma lbj (11) utläggningsskrift 64 871 ' v ^ (51) K».ikP/int.a.3 H 02 K 19/38 SUOM I— Fl N LAN D (21) P**nttlh«k«imi· — PumtamOknlng 7711^0 (22} H«k*ml*pilv«—Ameknlngadag 12.04.77 /C|V ' ' ' ' (23) AlkupiM—Glltlghctsdag 12.0U. 77 (41) Tulkit |ulklMk*l — Bllvit offvntllg 28.10.77

Patentti· ia rekisterihallitus .... ________ . , . .

• (44) Nihtivikilpanon ja kuuLJulkalaun pvm. — on DQ ft 9

Patent» och registerstyrelsen ' ' Ana&kan utlagd och utl-skriftan publkarad J

(32)(33)(31) Pyydetty «tuoikaut—Bagird priorltat 2J.0k.j6

Itävalta-Österrike(AT) A 3079/76 (71) Dipl.-Ing. Hitzinger & Co., Helmholtzstrasse 56, Postfach 8l, A-UOIO Linz, Itävalta-Österrike(AT) (72) Hubert Platzer, Linz, Itävalta-Österrike(AT) (7^) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5I*) Harjaton synkronigeneraattori - Borstlös synkrongenerator

Keksinnön kohteena on harjaton synkronigeneraattori, jossa on magnetointikone, jonka magnetointikäämitys saa virran erityisen pääkoneen staattorilla olevaan apukäämitykseen liitetyn säätimen välityksellä, jolloin apukäämityksen napaluku vastaa staat-torin pääkäämityksen napalukua.

Eräs mahdollisuus synkronigeneraattorin magnetointikoneen magnetointikäämityksen virransyöttämiseksi on käyttää kestomag-neettinaparivillä varustettua apumagnetoijaa, joka indusoi apukää-mitykseen kuormituksesta riippumattoman vaihtojännitteen, joka tasasuunnattuna johdetaan säätimen kautta magnetointikoneen mag-netointikäämitykseen. Tämä tasavirta on myös synkronigeneraatto-rin oikosulkutapauksissa käytettävissä, niin että vastaavalla synkronigeneraattor in magnetoinnilla on kesto-oikosulkuvirta varmistettu .

Apumagnetoijasta aiheutuvien lisäkustannusten poistamiseksi on ehdotettu mangetointivirran johtamista, magnetointikoneen kentän aikaansaamiseksi, pääkoneesta, jolloin magnetointikäämitys, kytkemällä väliin tasasuuntaaja, toisaalta yhdistetään synkronigeneraattor in jännitteeseen sekä toisaalta virtamuuntajaan, joka 2 64871 saa virtansa synkronigeneraattorin kuormitusvirrasta. Tällöin saadaan sekä kuormituksesta riippumaton että kuormituksesta riippuva virtaosa mangetointikoneen magnetointikäämille, niin että tällaisen magnetointivirran avulla magnetointikone huolehtii samalla generaattorin jännitteensäädöstä. Tämän säädön tarkkuus ei kuitenkaan ole riittävä, ja sen vuoksi siihen kytketään lisäsäätimiä.

Mikäli tällaisessa kytkennässä synkronigeneraattori oikosul-jetaan, saadaan oikosulkuvirran vaikutuksesta virtamuuntajan välityksellä riittävä magnetointikoneen magnetoituminen. Tämän rakenteen haittana on kuitenkin se, että virranmuuntajän vuoksi tarvitaan kalliita apulaitteita, joiden suuri tilantarve voidaan tyydyttää vain suuremmilla kotelorakenteilla. Sen lisäksi siitä aiheutuu suurentuneet testaus- ja säätökustannukset.

Näistä haitoista ei päästä eroon vaikka kuormituksesta riippumaton virtakomponentti magnetointikoneen magnetoimiseksi saadaan omasta, pääkäämityksen oheen sijoitetusta apukäämistä eikä staat-torikäämin jännitteestä.

Yritys virtamuuntajan eliminoimiseksi aiheuttaa ongelman, millä magnetointi varmistetaan synkronigeneraattorin oikosulku-tapauksessa, koska oikosulussa ovat napajännitteet nollassa. Magnetointivirran saamiseksi oikosulusta huolimatta magnetointiko-neeseen, voidaan käyttää hyväksi oikosulkutapauksessa voimakkaasti vääristynyttä kenttää, joka sisältää suuren määrän kolmansia yliaaltoja. Tätä tarkoitusta varten sijoitetaan generaattorin staattoriin apukäämitys, jolla on pääkäämitykseen nähden kolminkertainen napaluku eikä se tämän vuoksi huomioi kentän perusaal-toja. Tyhjäkäynnin magnetointienergia kulkee tällöin generaattorin napoihin. Kuormituksessa täydentyy magnetointi siten kentän kolmansien yliaaltojen energialla apukäämityksestä. Käyttökelpoisen jännitteensäädön aikaansaamiseksi tällaisella kytkennällä synkronigeneraattorissa täytyy esiintyä mahdollisimman hyvin muotoutuneita kolmansia yliaaltoja, mikä aikaansaadaan tietyllä na-pageometrian muutoksella. Mutta nämä toimenpiteet huonontavat koneen hyötytehoa ja hyötysuhdetta. Synkronikoneen kenttäkäyrä ei tosin koskaan ole puhtaasti sinimuotoinen ja siinä on aina yli-aaltokenttiä, jotka koneen kuormituksesta riippuvasti muuttuvat, jotka kuitenkin niihin liittyvien häiviöiden vuoksi on pyritty 3 64871 pitämään mahdollisimman pieninä. Tämän lisäksi on tämänkaltaisissa kytkennöissä magnetointivirran tyhjäkäynti- ja kuormakomponen-tin säätäminen vaikeaa.

Keksinnön tavoitteena onkin sen vuoksi näiden haittojen poistaminen ja mainitunlaisten synkronigeneraattorien parantaminen siten, että ilman virtamuuntajan ja ilman apumagnetointikonetta myöskin generaattorin oikosulkutapauksessa on riittävä magnetoin-ti varmistettu, jolloin kentän vinoutuminen vältetään mahdollisimman suuressa määrin.

Keksinnöllä ratkaistaan asetettu tehtävä siten, että käämin leveys apukäämityksessä vastaa korkeintaan puolta staattorin na-pajaosta, edullisesti kolmannesta tai viidennestä. Tällä apukää-mityksellä nimittäin saavutetaan se, että sen silmukat eivät ole napajaon koko magneettivuon vaikutuksen alaisina. Tämä ei vaikuta tyhjäkäynnissä ja muissa kuormitusolosuhteissa kvalitatiivisesti tähän apukäämityksen indusoituneeseen jännitteeseen, koska apu-käämitys on pääkentän vaikutuksen alaisena ja sen yliaaltopitoi-suus on näillä kuormitusalueilla suhteellisen pieni. Mutta oikosulkutapauksessa indusoituu optimaalisesta napageometriästä huolimatta riittävä jännite tarvittavan magnetointivirran aikaansaamiseksi magnetointikoneelle, vaikkakin napajaon kenttä, poislukien esiintyvät hajakentät, tulee yhteenlaskien häviävän pieneksi. Apukäämityksen silmukat ovat nimittäin vain osalle tästä kentästä alttiina, joka vain koko napajakoon nähden, mutta ei sen osaan nähden, tulee häviävän pieneksi. Koska kenttäkäyrä generaattorin oikosulkutapauksessa vääristyy voimakkaasti, jonka määräävät ennenkaikkea kolmannet yliaallot, on erityisen edullista sovittaa apukäämityksen kääminleveys napajaon kolmannesta vastaavaksi. Tavallisesti vielä riittävän suurina esiintyvät viidennet ja seitsemmännet yliaallot voitaisiin ottaa myös huomioon vastaavalla apukäämityksen käämileveyden valinnalla.

Keksinnön mukaisella apukäämityksellä aikaansaadaan siis mag-netointikoneen magnetoinnin vaatima jännite, joka tyhjäkäynnissä sekä generaattorin kuormituksessa on hieman ylisuhteinen napajännitteeseen nähden, mutta joka kuitenkin oikosuljetussa generaattorissa aikaansaa oikosulkumagnetointiin riittävän jännitteen. Tällöin ei tarvitse ryhtyä minkäänlaisiin toimenpiteisiin taval- 4 64871 lisen kenttämuodon vinouttamiseksi, esimerkiksi napageometriaa muuttamalla.

Mikäli synkronigeneraattorin jännite säädetään tyristorisää-timellä, kuten tavallista, voi olla edullista etteivät pääkäämi-tykseen ja apukäämitykseen indusoitujen jännitteiden nollavaiheet ole samanaikaisia, vaan ovat peräkkäisiä. Tämän aikaansaamiseksi yksinkertaisilla laitteilla voidaan keksinnön sovellutuksessa staattoripääkäämitys olla sijoitettuna eri uriin niihin indusoitujen jännitteiden erivaiheisuuden aikaansaamiseksi, jolloin käämien alkamisen valittu etäisyys määrittää nollakohdan sivuttaisen etäisyyden.

Mikäli magnetointikone on varustettu tasavirtasäätimellä, tulisi tätä syöttää tasavirralla, joka on mahdollisimman vähän aaltomaista. Tämä voidaan aikaansaada yksinkertaisilla laitteilla siten, että apukäämitystä ei tehdä yksivaiheiseksi vaan kolmivaiheiseksi .

Paremman uran hyväksikäytön varmistamiseksi voidaan lopuksi apukäämitys tehdä kahtena kelana napaa ja vaihetta kohti.

Piirustuksessa on keksinnön kohde esitetty esimerkkinä. Piirustuksessa esittää kuva 1 keksinnön mukaista synkronigeneraattoria lohkokytken-täkaaviona, kuva 2 staattoripääkäämityksen kytkentää ja kuva 3 siihen kuuluvan apukäämityksen kytkentää.

Virta, joka magnetointikoneen magnetoinnin vaikutuksesta syntyy sen ankkurikäämityksessa 31, kulkee pyörivän tasasuuntaajan 32 kautta pääkoneen napapyöräkäämitykseen 33 ja aikaansaa vastaavan naparivikentän, jonka vaikutuksesta staattorissa olevaan pääkäämitykseen 34 indusoituu jännite. Tällöin ei indusoidu jännite vain pääkäämitykseen 34 vaan myös pääkäämityksen viereen staattoriin sijoitettuun apukäämitykseen 35, jonka avulla syötetään magnetointikoneen magnetointikäämitvstä 36 säätimen 37 kautta. Jännitteen säätö tapahtuu säätimellä 37 tavalliseen tapaan. Tyhjäkäynnissä ja tavallisessa kuormitustapauksessa indusoituu apukäämitykseen 35 jännite, joka on oleellisesti suhteessa generaattorin napajännitteeseen ja johon yliaallot vaikuttavat vain vähän. Generaattorin oikosulussa määräytyy kuitenkin jännite ja

Claims (2)

1. 64871 taajuus ennenkaikkea yliaaltojen suuruuden mukaan, mikä apukäämi-tyksen 35 vastaavalla käämileveydellä otetaan huomioon. Oikosul-kutapauksessa kentän yliaaltojen vaikutuksesta indusoitunut jännite varmistaa siten säätimen 37, mangetointikäämin 36, magnetoin-tikoneen ankkurikäämin 31, tasasuuntaajan 32 ja napapyöräkäämin 34 kautta kesto-oikosulkuvirran pääkäämissä 34. Kesto-oikosulku-virran suuruus määräytyy toisaalta vaihtovirtamagnetointikoneen mitoituksesta ja voi olla toisaalta sarjavastuksella 38 säädettävissä. Kuten kuviosta 2 selviää, sijaitsevat vaihekäämit staattorin urissa siten, että jokaisen navan ja vaiheen kohdalle tulee kaksi vyyhteä, joiden vyyhdenleveys vastaa staattorin napajakoa τ . Koi- ir mesta vaihekäämistä on yksinkertaisuuden vuoksi esitetty vain yksi. Esitetyn täysaskelkäämityksen asemesta voidaan luonnollisesti käyttää myös muunlaista käämitystä. Pääkäämityksen ohella on staattorin urissa vielä apukäämitys, jonka napaluku vastaa pääkäämityksen napalukua, jonka vyyhdenleveys W kuitenkin on valittu pääkääiriin leveydestä poikkeavaksi, jolloin apukäämityksen vyyhdenleveys kuvion 3 mukaisesti vastaa staattorin napajaon tp kolmannesta. Apukäämityksen kelan molemmat vyyhdensivut ovat siten nelinapaisessa koneessa, jossa on 24 staattoriuraa, kahden ura-askeleen päässä toisistaan. Tällaiseen vyyhteen vaikuttava kenttä indusoi käämitykseen jännitteen silloin, kun pääkäämityksen yhteen vyyhteen vaikuttava kenttä on häviävän pieni, koska napajaon alueella suurimmaksi osaksi toisensa kumoavat kenttäosat vaikuttavat apukäämiin. Apukäämitys, jona kenttämuodon vuoksi oikosulkutapauksessa määräytyy edullisesti kentän kolmansista yliaalloista, varmistaa tämän mukaisesti generaattorin kesto-oikosulkuvirran ilman napa-geometrian haitallisia muutoksia.
2. 1. Harjätön synkronigeneraattori, johon kuuluu magnetointi-kone, jonka magnetointikäämitys saa virran pääkoneen staattoriin yhdistettyyn erityiseen apukäämitykseen kytketyn säätimen kautta,