FI88236C - Fraon en flerfas-direktomriktaranordning matad trefasmotor - Google Patents

Description

KoImivaihemoottori , jota syöttää monivaihe-suoravaihto- suuntaaja 1 88236

Keksintö koskee kolmivaihemoottoria, johon syötetään virtaa monivaihe-suoravaihtosuuntaajan kautta.

5 Esimerkiksi aikakauslehdestä "Elektrotechnische

Zeitschrift", 1932 Heft 32, sivujen 761-786 perusteella on tunnettua varustaa tasasuuntauslaitteet ohjattavilla tasasuuntaajilla ja käyttää niitä ns. vaiheenleikkausohjäimien avulla monivaiheisten verkkojännitteiden taajuuden 10 muuttamiseen. Sellaisten monivaihe-suoravaihtosuuntaajien avulla on mahdollista pienentää jatkuvasti koImivaiheverkosta otetun jännitteen amplitudia ja taajuutta niin, että kolmivaihemoottorin kierroslukua voidaan vastaavasti vaihdella. Sellaisia tyristoreilla varustettuja monivaihe-15 suoravaihtosuuntaajia on kuvattu Möltgen kirjassa "Netzgefiihrte Stromrichter mit Thyristoren", 2. painos, otsikolla "Direktumrichter", sivulla 311. Kirjassa sivulla 315 esitetyn vaihtovirta-vaihtovirta-suuntaajan kytkennän avulla voidaan kiertokenttäkoneiden kierroslukua vaihde 1-20 la laajalla alueella. Kirjan kuvassa 247 esitetyn suora-vaihtosuuntaajan, joka on muodostettu kolmesta tyristoreilla varustetusta vaihtovirta-kokoaaltotasasuuntaimesta, haittana on ennen kaikkea, että jokaiseen näistä vaihto-:·.·. virta-kokoaaltotasasuuntaimista täytyy järjestää oma muun- • 25 taja. Tämä on tarpeen, koska kytkettäessä kolme tasasuun- taajaa rinnan muuntajan yhteen ainoaan toisiokäämiin, voi . "* ohjauksen ylileikkausaluei11a esiintyä nollajohdon yli ; : : oikosulkuvirtoja, jotka johtavat laitteen ylikuormitukseen.

: Tämä estetään muutajapuolen galvaanisella irtikytkennällä.

30 Sitäpaitsi käytettäessä vaihtosuuntaajia rinnan muuntajan ainoassa toisiokäämissä voi parhaimpana pide-• : tyssä suorakaiteen muotoisessa vaihtosuuntaajan lähtö- jännitteessä esiintyä voimakkaita kolmannen harmonisen ylivärähtelyvirtoja, jotka niinikään voivat myötävaikuttaa 35 vaihtosuuntaajan ylikuormitukseen. Jos tämän estämiseksi ohjattaisiin vaihtosuuntaajaa siten, että se tuottaa 2 88236 sinimuotoisen lähtöjännitteen, olisi muuntaja riittämättömästi kuormitettu, eli toimisi siis huonolla hyötysuhteella ja lisäksi tämä suurentaisi tarpeettomasti verkonpuo-leista ylivärähtelyä, mikä taas vaikuttaisi haitallisesti 5 muuntajan nimellistehoon.

Keksintö on siinä, että monivaihe-suoravaihtosuun-taajan kautta syötettävän sähkömoottorin käämitys tehdään konstantin kupariosan suhteen siten, että vaihtosuuntaajia voidaan käyttää myös suorakaiteen muotoisella lähtöjännit-10 teellä tulopuolen rinnankytkentään yhteen ainoaan jännitelähteeseen ilman, että tällöin suurennetaan ylivärähtely-virtoja moottorin käämityksessä.

Patenttivaatimuksessa 1 esitetyn keksinnön avulla tämä tehtävä on ratkaistu siten, että vältytään vaihtosuun-15 taajien suoralta galvaaniselta yhteenkytkeytymiseItä ja se korvataan käyttämällä toista moottorivirtapiiriä niin, että voidaan välttää suhteellisen suuret muuntajapuo Ien häviöt suurentamatta moottorinpuoleisia häviöitä mainittavasti. Tällöin on mahdollista myös samanaikaisesti, kul-20 loisestakin kytkentätavasta riippuen, toimia muuntajien nimellistehoon suotuisasti vaikuttavalla suorakaiteenmuotoisella syöttöjännitteellä siten, että kolmannen harmonisen synnyttämä virta vaimennetaan täydellisesti tai melkein täydellisesti. Sen lisäksi voidaan liittää useita 25 vaihtosuuntaajasysteemejä samaan muuntajaan tai samaan verkkoon ilman välimuuntajaa.

US-patenttijulkaisusta 3 624 472 on sinänsä ennestään tunnettua varustaa kolmivaihe-induktiomoottori kahdella kokonaisella, täydelle teholle mitoitetulla kolmivaihe-30 käämityksellä, joiden rinnanolevät vaihekäämitykset kumpikin muodostavat kolmivaihenavan niin, että yhteensä on kuusi käämiä, joista jokainen itsessään on liitetty kolmi-vaihemuuntajan toisiokäämin kautta syötettävän, ohjattavan kolmivaihevaihtosuuntaajan puoliaaltovaihtosuuntaajaan. 35 Tällöin täytyy kummankin vaihtovirtakäämin olla mitoitettu täydelle moottoriteholle. Täten saavutetaan se, että puolet 3 88236 vaihtosuuntaajasysteemin tasasuuntaajien kokonaismäärästä voidaan tehdä ohjattaviksi tasasuuntaajiksi ja toinen puoli yksinkertaisiksi dioditasasuuntaajiksi. Sitäpaitsi vaihtosuuntaajasysteemin yksittäisten tasasuuntaajien 5 moottorinpuoleisella galvaanisella erotuksella vältetään ohjattujen tasasuuntaajien virhesytytys tai induktiivisten reaktioiden aiheuttamat oikosulut vaihtosuuntaaja-systeemissä.

Keksinnön lisäpiirteitä on luonnehdittu epäitse- 10 näisissä vaatimuksissa.

Keksintö kuvataan seuraavassa lähemmin toteutusesi-merkkien avulla.

Kuvio 1 esittää pääasiallisen kytkennän ja kuviot 2-7 keksinnön mukaisen laitteen eri toteutus-15 mahdollisuuksia.

Kuviossa 1 on vain kaavamaisesti esitetyssä kolmi-vaihe-sähkömoottorissa M koIminapainen, tähden muotoon kytketty vaihtovirtakäämitys käämipareineen Wa1, Wb1,

Wa2' ^b2 ^b3’ Yksittäiset käämit on tällöin 20 siirretty 120° toisiinsa nähden. Käämit W ., W . ja W , cl I clZ ä j muodostavat yhden käämi järjestelmän ja käämit , ja muodostavat toisen käämijärjestelmän. Molemmat käämijärjestelmät on tehty mahdollisimman peittävästä ja eristetty sähköisesti toisistaan. Toisien sanoen: ' : 25 tähän asti tavanomainen kolmivaihemoottorin kiertokenttä- käämi on jaettu kahdeksi geometrisesti peittäväksi, saman-arvoisseksi, galvaanisesti erotetuksi käämijärjestelmäksi. Nämä käämijärjestelmät on kytketty kolmivaiheisen vaihtosuuntaajan moottorinpuoleisiin liitäntöihin UR1, UR2 ja -V 30 UR3 niin, että vaihtosuuntaajasysteemin yksittäisten vaihtosuuntaajien molemmat ulostulot on liitetty toiseen kahdesta käämijärjestelmästä, joilla ei ole keskinäistä : galvaanista yhteyttä. Esillä olevassa esimerkissä ovat vaihtosuuntaajan toiset navat Y1, Y2 ja Y3 yhdistetty ·:··; 35 toisen käämijär jeste lmän liitäntöihin 1a, 2a ja 3a ja

____: vaihtosuuntaajan toiset liitännät Z1, Z2 ja Z3 moottorin M

4 88236 vaihtovirtakäämin toisen käämijärjestelmän liitäntöihin

Ib, 2b ja 3b. Tällöin on kunkin vaihtosuuntaajan molemmi Ιο la moottorinpuoleisi11a liitännöillä 180 vaihesiirto, kun taas vaihtosuuntaajat keskenään tuottavat 120° vai-5 hesiirtyneet jännitteet. Täten tulee vaihtovirtakäämin yhden navan yhden käämiparin molemmissa käämeissä kulkevi-vien virtojen vaihesiirroksi 60°. Yksittäisen vaihtosuuntaajan primääripuolen liitännät U1, V1, W1; U2, V2, W2 ja U3, V3, W3 on yhdistetty kommutointikuristimilla , ®U2' ^V2' ^W2 ^u3' ^V3f ^*w3 rinnan muuntajan toisio- käämiin, jonka muuntajan ensiökäämi on yhdistetty syöttävään verkkoon RST.

Kunkin käämin yhden vaiheen jakamisella kahteen osaan ja eri vaiheiden kahden osakäämin sarjaankytkemisel-15 lä saavutetaan se, että kolmannen asteen ylivärähtely-virrat taajuussuuntaajan suorakaiteenmuotoisella ulostulo jännitteellä vähennetään 1/4:aan niistä arvoista, joita esiintyy tunnetuilla suoravaihtosuuntaajän kytken-nöillä.

20 Kuviossa 2 on esitetty kytkentäkaavio, jossa molem mat rinnakkaiset käämijärjestelmät on kytketty kolmion muotoon. Kunkin vaihtosuuntaajan molemmat ulostulot Y, Z on yhdistetty tällöin molempien käämi järjestelmien liitäntöihin, jolloin molempien järjestelmien kussakin yhden kää-25 miparin muodostavassa käämissä kulkevat virrat ovat puolestaan 60° vaihesiirrossa keskenään.

Kun syöttävään verkkoon suuntautuvan reaktiovaiku-tuksen vuoksi halutaan korkeampi taajuus, voidaan kuvioiden 1 ja 2 mukaisia kytkentäkaavioita moninkertaistaa 30 siten, että kuvioissa 3 ja 4 esitettyjä kytkentöjä vastaavasti lisätään moottorin vai htovirtakäämien lukumäärää ja sen seurauksena myös niiden vaihtosuuntaajien lukumäärää, jotka tulopuolella on kytketty rinnan yhteen ainoaan muutajaan. Siten on kuvoiden 3 ja 4 molemmat 35 käämit Wfl1, W&2, Wa3 ja Wb1, Wb2 ja Wfa3 kaksinkertaistettu yhden vaihtovirtakäämin avulla, joka on kytketty tähteen 5 88236 tai kolmioon käämijärjestelmiin , Wc2 3a WC3 sekä nii den kanssa rinnakkaiseen, käämit Wd1, W^2 ja wd3 käsittävään järjestelmään, 30°:een geometrisella siirtymällä ja vastaavalla sähköisellä vaihesiirro 11a muuhun 5 vaihtosuuntaajaan nähden, jonka muodostavat vaihtosuuntaajat UR4, UR5 ja ΐΡ6 samoinkuin kommutointikuristimet DU4-DW6‘

Kuviossa 5 on esitetty muunnos kuvion 1 laitteesta. Tässä kytkentäkaaviossa ovat tähden muotoon kytketyt 10 käämijärjestelmät käämeinen W ., W , js W , samoinkuin ^b1 ' Wb2 ^b3 3ar3estettY geometrisesti siten, että yhden käämijärjestelmän käämit ovat geometrisesti toisen käämijärjesteImän käämien välissä ja muodostavat sen mukaisesti kuusivaiheisen kiertokenttäkäämin. Sähköiset 15 liitännät vastaavat kuvion 1 liitäntöjä. Myös tämä kytkentä voidaan, kuten jo kuvattiin, moninkertaistaa niin, että kuten kuviossa 6 on osoitettu, kahdella vaihtosuuntaajalla on samalla tavoin saavutettavissa 12-jaksoinen verkkoreaktio. Kuvion 5 laitetta voidaan (kuviota 2 vas-20 taavassa muunnoksessa) käyttää kuvion 6 laitteessa (kuviota 4 vastaavassa muunnoksessa) myös kolmiokytkennässä.

Lopuksi kuviossa 7 on esitetty kuvion 1 laitteesta muunnos, jossa on kolme kahdesta käämistä muodostuvaa kää-mijärjesteImää. Kuten kuvion 1 tähtikytkennässä, on puoles-| 25 taan kunkin navan tai vaiheen kaksi rinnakkaista käämiä

Wa1' Wb1 ' Wa2' Wb2 Wa3' Wb3 esillä· Viereisten napo-jen tai vaiheiden ja eri järjestelmien , Wb2, wa2' Wb3 ja Wa^, W^i molemmat käämit on liitetty sarjaan kytkettyinä kunkin vaihtosuiontaajän UR1, UR2 tai UR3 ulostulo-30 liittimiin. Tällä kytkennällä ovat yksittäiset vaihtosuuntaajat moottoripuole11a galvaanisesti erotettu toisistaan. Tällä on saavutettavissa sama vaikutus kuin tähän mennessä kuvatulla laitteella.

6 88236

On itsestään selvää, että kuvioissa 5 ja 6 esitetyt kytkentäkaaviot, jotka on tehty kytkemällä käämijärjestelmät tähden muotoon, on mahdollista tehdä myös kolmiokyt-kennällä ja se johtaa samoihin tuloksiin.

5 Esitettyjen kytkentäesimerkkien ohella on ajatel tavissa muitakin muunnoksia, esim. 4-vaihe jär jeste lmä, joille on yhteistä, että ne eivät ole moottorin puolella välittömästi galvaanisesti keskenään yhdistetty.

Claims (3)

7 88236

1. Kolmivaihemoottori, johon syötetään virta moni-vaihe-suoravaihtosuuntaajan kautta moottorin pyöritettä-5 vän osan (roottorin) kiertoliikkeen aikaansaamiseksi paikallaan olevaan osaan (staattori) nähden, jonka moottorin kiertokenttäkäämitys muodostuu kahdesta sähköisesti erotetusta käämijärjestelmästä (wa^/ wa2' Wa3' Wbl' Wb2' Wfo3), joiden moottorin navat muodostavat käämiparit on 10 järjestetty geometrisesti peittävästi tai peilisymmetri-sesti, tunnettu siitä, että vaihtosuuntaajan muodostavat vaihtovirta-kokoaaltovaihtosuuntaajat (UR1, UR2, UR3), joiden tulopuolen liitännät (UI, VI, Wl; U2, V2, W2; U3, V3, W3) on kytketty rinnan syöttävään verkkoon (R, S, 15 T) tai muuntajan (Tr) toisiokäämiin, ja molemmat vaihtovirta-käämi järjestelmät (Wgl, V*a2, Wq3 ja Wbl, Wb2, wfa3) navanmuodostavine käämipareineen on mitoitettu niin, että jokainen käämijärjestelmä ottaa puolet sähkötehosta ja vaihtosuuntaajan toiset, lähtöpuolen liitännät (Yl, Y2, 20 Y3) on sähköisesti kytketty toisen käämijärjestelmän (Wa^, Wa2» Wa3) liitäntöihin (la, 2a, 3a) ja vaihtosuuntaajan toiset liitännät (Zl, Z2, Z3) on kytketty sähköisesti toisen käämijärjestelmän (Wb^, Wb2, Wb3) liitäntöihin (Ib, 2b, 3b).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun nettu siitä, että toisen käämijärjestelmän (esim. ·...* Wai) toisen navan toinen navanmuodostava käämi muodostaa viereisen navan toisen käämijärjestelmän (esim. Wb2) na-: - · vanmuodostavan käämin kanssa sarjakytkennän, joka on lii- 30 tetty vaihtosuuntaajan (UR1, UR2, UR3) kuhunkin liitosna-paan (Yl, Zl; Y2, Z2; Y3, Z3) siten, että navanmuodostavan käämiparin käämien läpi kulkevilla virroilla on 60° vaihe-siirto.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, 35 tunnettu siitä, että kolmivaihemoottorissa (M) on useita kehälle symmetrisesti järjestettyjä vaihtovirtakää-mityksiä, joissa kussakin on kaksi käämijärjestelmää ja niihin tulopuolelle rinnan kytketyt vaihtosuuntaajat. 8 88236