FI84681B - Roterande elmaskin. - Google Patents

Description

1 84681

PYÖRIVÄ SÄHKÖKONE - ROTERANDE ELMASKIN

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista pyörivää sähkökonetta 5 käytettäväksi generaattorina.

Julkaisussa EP-A1-0 028 468 on esitetty vaih- tovirtageneraattori, johon kuuluu vaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiset piirteet. Generaattori herätetään toisen staattorin käämitykseen johdetulla vaihtojännit-10 teellä. Toisen roottorin käämitykseen indusoituneen vaihtovirran kiertonopeus vastaa herätekentän taajuuden ja roottorin pyörimisnopeuden summaa. Toisen roottorin käämitys on ristikytetty ensimmäisen roottorin käämitykseen. Täten ensimmäisen roottorin synnyttämän sähköken-15 tän pyörimissuunta on vastakkainen toisen roottorin kiertokentän suuntaan nähden.

Keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa edel-läkuvatun kaltainen generattorina käytettävä pyörivä sähkökone, jota voidaan käyttää halutulla ulostulotaa-20 juudella.

Tämä tarkoitus on ratkaistu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisella pyörivällä sähkökoneella, jolle on ominaista vaatimuksen tunnusmerkkiosassa esitetyt piirteet. Täten ensimmäiseen staattoriin indusoi-25 tuneen vaihtovirran taajuus on yhtä suuri kuin kaksi kertaa roottorin kierrosnopeus miinus magnetointiken-tän kierrosnopeus.

Vaatimuksen 2 mukaisella säädetyllä systeemillä saavutetaan se, että ensimmäisen staattorin käämitykseen 30 indusoituneen vaihtojännitteen amplitudi pysyy vakiona kuormituksesta riippumatta generaattorin kuormitus-alueella.

Keksinnön mukaisen pyörivän sähkökoneen erästä sovellusat kuvataan seuraavassa lähemmin piirustuksen 35 yhteydessä, jossa: kuva 1 esittää kaaviomaisesti käämitystä, ja kuva 2 esittää kaaviomaisesti kierrosluvun ja 2 84681 apmlitudin osalta säädettyä vaihtovirtageneraattoria, johon kuuluu kuvassa 1 esitetty käämitys.

Kuvissa esitetty erikoistapaus (N=3) on yleisin käyttötapaus, koska se koskee yleistä kolmivaiheista 5 vaihtovirtajärjestelmää. Staattori 1 on varustettu kolmella, kehällä akselin ympärillä olevalla ja toisiinsa nähden 120° vaihesiirron . päähän asetetulla staattori-käämillä 2, 3, 4. Staattoria vastapäätä on roottori 5, joka on pyörivä akselin ympäri. Roottori on varustettu 10 kolmella, kehällä akselinsa ympärillä olevalla ja toisiinsa nähden 120° vaihesiirron päähän asetetulla root-torikäämillä 6, 7, 8, jotka toimivat vain magneettikentän magnetoimiseksi. Toinen roottori 9 on liitetty kiinteästi ensimmäiseen roottoriin 5, ja se pyörii ensim-15 mäisen roottorin 5 kierrosnopeudella tämän akselin ympäri. Molempien roottoreiden 5, 9 liittäminen voidaan suorittaa akselilla, jonka avulla roottorit 5, 9 on laakeroitu. Toinen roottori 9 on varustettu kolmella, kehällä akselin ympärillä olevalla ja 120* vaihesiirron 20 päähän toisistaan asetetulla roottorikäämillä 10, 11, 12. Ensimmäisen roottorin 5 ensimmäinen roottorikäämi 6 on liitetty toisen roottorin 9 ensimmäiseen roottori-käämiin 10. Ensimmäisen roottorin 5 toinen roottorikäämi 7 on liitetty toisen roottorin 9 kolmanteen roottori-25 käämiin 12. Ensimmäisen roottorin 5 kolmas roottorikäämi 8 on liitetty toisen roottorin 9 toiseen roottorikäämiin 11. Vastapäätä toista roottoria 9 on toinen staattori 13. Toinen staattori 13 on varustettu kolmella, kehällä sen akselin ympärillä olevalla ja 120° vaihesiirron 30 päähän toisistaan asetetulla staattorikäämillä 14, 15, 16.

Kuvassa 2 on esitetty yllä kuvattu pyörivä sähkökone generaattorikäytössä. Roottorien 5, 9 pyörimisnopeus määrätään mittauslaitteen 17 avulla. Mit-35 tauslaite muodostuu ympäri kiertävästä kestomagneetista 22 ja kiinteästä induktiopuolasta. Säätölaite 18 säätää magnetointivirtageneraattorin 21 sen taajuudessa ja 3 84681 vaiheessa. Tällöin toisen staattorin 13 staattorikäämis-sä 14,15,16 virtaavan magnetointivirran aiheuttaman kiertokentän kierrosnopeus ja kiertovaihe säädetään uudelleen roottorien 5,9 pyörimisnopeuden ja pyörimis-5 vaiheen poiketessa niiden nimellispyörimisnopeudesta ja nimellisvaiheesta siten, että ensimmäisen staattorin 1 käämeihin 2,3,4 indusoituneen vaihtojännitteen taajuus ja vaiheasema säilyttää ennalta määrätyt nimellisarvot. Magnetointivirtageneraattori voidaan toteuttaa kiin-10 teän kappaleen muodostamana kytkentänä alhaisilla kuormituksilla. Korkeampien kuormituksien kyseessä ollessa voitaisiin tähän generaattoriin kytkeä magnetointivir-tageneraattorina lisägeneraattori, kuten on esitetty kuvassa 2, jolloin kytkettyä generaattoria ohjataan 15 jälleen kiinteän kappaleen muodostaman magnetointivir-tageneraattorin avulla. Toinen mittauslaite 19 kytkeytyy ensimmäisen staattorin 1 käämeihin 2, 3, 4 indusoituneen vaihtojännitteen jänniteamplitudiin induktiivisen kytkennän kautta. Toisen säätölaite 20 säätää toisen staat-20 torin 13 staattorikäämien 14, 15, 16 läpi virtaavan magnetointivirran amplitudia siten, että ensimmäisen staattorin 1 käämeihin 2, 3, 4 indusoituneen vaihtojännitteen amplitudi pysyy vakiona generaattorin kuormitus-alueella kuormituksesta riippuen. Kuormituksen kohotes-25 sa, so. ensimmäisen staattorin 1 käämeissä 2, 3, 4 olevan vaihtojännitteen amplitudin laskiessa mittaa mittauslaite 19 jännityksen laskun, tämä informaatio johdetaan säätölaiteeseen 20, joka jälleen kohottaa staattorin 13 käämeihin 14, 15, 16 johdettavan magne- 30 tointivaihtovirran amplitudia. On itsestään selvää, että tällaisella säätövälillä ei ole mahdollista kohottaa generaattorin kuormitusaluetta, vaan saavutetaan ainoastaan generaattorin vakio ulostulojännite myös vaihtelevalla kuormituksella niin kauan kuin generaat-35 torin maksimaalista kuormitusta ei ylitetä. Myös säätölaite 20 amplitudin säätämiseksi voi olla kiinteä piiri niin kauan kuin käytetään vain pieniä tai keskimää- 4 84681 räisiä magnetointivirtoja. Koska suuren kuormitustarpeen tapauksessa jo taajuudensäädön vuoksi generattorin kaskadikytkin on tarpeen, voidaan myös tässä tapauksessa muutoin ensimmäinen magnetointivirtageneraattori toteut-5 taa kiinteällä piirillä.

Keksintö ei rajoitu kolmevaiheiseen vaihtovirta järjestelmään. Keksinnön mukaan pyörivä sähkökone voidaan soveltaa samoilla eduilla N-vaiheiseen vaihtovirta järjestelmään. Samaten on mahdollista johtaa 10 tasavirtaa vain yhteen ainoaan toisen staattorin 13 käämiin 14, 15, 16, joka tasavirta toimii vaihtovirta- generaattorin vast, vaihtovirtamoottorin herättämiseksi. Tässä tapauksessa ovat toisen staattorin 13 muut kaksi käämiä liikaa. Käämejä 14, 15, 16 voidaan samanaikaises-15 ti käyttää myös mittalaitteena 17 roottorien 5, 9 kier-rosnopeuden mittaamiseksi. Käytettäessä roottoria synk-ronimoottorin kautta keksinnön mukaista sähkökonetta voidaan käyttää myös kuormituksen siirtoon edellisestä kolmivaiheverkosta ensimmäisellä taajuudella toiseen 20 kolmivaiheverkkoon toisella taajuudella.

Claims (2)

5 84681 t

1. Pyörivä sähkökone käytettäväksi generaattorina käsittäen staattorin (1) ja akselin ympäri pyö-5 rivän, vastapäätä staattoria olevan roottorin (5) sekä lukumäärän N, staattorille kehälle akselin ympärille samoille etäisyyksille . toisistaan jaettuina olevia staattorikäämejä (2, 3, 4), jolloin roottori (5) on varustettu samalla lukumäärällä N kuin staattorikäämien 10 lukumäärä N kehälle akselin ympärille samoille etäisyyksille toisistaan jaettuina olevia roottorikäämejä (6, 7, 8), jotka magnetoivat generaattorin, jolloin toinen roottori (9) on liitetty ensimmäiseen roottoriin (5) ja pyörii samalla kierrosnopeudella ensimmäisen roottorin 15 kanssa tämän akselin ympäri, jolloin toinen roottori (9) on varustettu samalla lukumäärällä N kuin staattorikäämien lukumäärä N kehälle akselin ympärille samoille etäisyyksille toisistaan jaettuina olevilla roottorikäämeillä (10, 11, 12), ensimmäisen roottorin 20 (5) ensimmäinen roottorikäämi (6) on yhdistetty toisen roottorin (9) ensimmäiseen roottorikäämiin (10), ja ensimmäisen ja toisen roottorin muut roottorikäämit on ristikytketty niin, että kummankin roottorin (5, 9) kiertokentillä on vastakkaiset pyörimissuunnat, jolloin 25 toista roottoria (9) varten on järjestetty toinen staat-tori (13), ja jolloin toinen staattori (13) on varustettu samalla lukumäärällä N kuin ensimmäisen staattorin staattorikäämien lukumäärä N kehälle akselin ympärille samoille etäisyyksille toisistaan jaettuina olevia 30 staattorikäämejä (14, 15, 16), tunnettu siitä, että muiden paitsi ensimmäisen (6) roottorikäämin (7, 8. osalta pätee, kun jokaisen roottorin roottorikäämejä merkitään sarjalla viitenumerolta n=l,2 ... N, että ensimmäisen roottorin (5) n:s roottorikäämi (7, 8) on 35 yhdistetty toisen roottorin (9) (N+2-n):een roottorikäämiin (12, 9), ja että sähkökoneeseen kuuluu mittauslaite (17) roottorien (5, 9) kierrosnopeuden määräämiseksi 6 84681 sekä säätölaite (18) magnetointivirtageneraattorin (21) säätämiseksi, joiden avulla toisen .staattorin (13) staattorikäämissä (14, 15, 16) virtaavan magnetointivir-ran aiheuttaman kiertokentän kierrosnopeus ja kierto-5 vaihe säädetään uudelleen roottorien (5, 9) pyörimisnopeuden ja pyörimisvaiheen poiketessa niiden nimel-lispyörimisnopeudesta ja . nimellisvaiheesta siten, että ensimmäisen staattorin (1) käämeihin (2, 3, 4) indusoituneen vaihtojännitteen taajuus ja vaiheasema säilyttää 10 ennaltamäärätyt nimellisarvot.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pyörivä sähkökone, tunnettu siitä, että siihen kuuluu toinen mittauslaite (19) ensimmäisen staattorin (1) käämeihin (2, 3, 4) indusoituneen vaihtojännitteen 15 jänniteamplitudin mittaamiseksi sekä toinen säätölaite (20) toisen staattorin (13) staattorikäämien (14, 15, 16. läpi virtaavan magnetointivaihtovirran amplitudin ohjaamiseksi siten, että ensimmäisen staattorin (1) käämeihin (2, 3, 4) indusoituneen vaihtojännitteen 20 amplitudi pysyy vakiona kuormituksesta riippumatta generaattorin kuormitusalueella. 7 84681