NO119427B - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse gjelder en magnetiserings-anordning for synkronmaskiner, særlig konstantspenninKS-synkrongeneratorer. I de fleste tilfeller er slike maskiner selvmagnetiserte, d.v.s. de tar sin magnetiseringsenergi fra maskinens hovedvikling, ofte over en kompounderingsinnretning eller lignende. For det meste er der dessuten anordnet en særskilt regulator, særlig en transistor- eller tyristorregulator, til å skaffe en god konstans av spenningen. For å holde behovet for magnetiseringsenergi lite, fremfor alt ved storre effektverdier, men også for å muliggjore magnetisering uten sleperinger, er det vanlig å anvende egne magnetiseringsmaskiner med roterende like-rettere.

De kjente magnetiseringsanordninger har den utempe at der foruten regulatoren og eventuelt magnetiseringsmaskinen ubetinget også behoves andre komponenter for magnetiseringen, således f.eks. kompound-eringstransformatorer som sorger for at magnetiseringen blir opprett-holdt selv i tilfelle av varig kortslutning, altså ved sammenbrudd av generatorspenningen. For hvis man ville ta magnetiseringsenergien direkte fra hovedmaskinens spenning, så ville dette i tilfelle av kortslutning også fore -il sammenbrudd av magnetiseringen. I praksis blir det imidlertid forlangt at generatorene forer en kortslutr.ings-strcm, noe som gjor det nodvendig å anvende ekstra kompounderingsinnretninger.

I nyere tid er der også blitt kjent anordninger som utnytter feltets tredje hoyere harmoniske til å levere strommen for magnetiseringen (jfr. Hans Ludwig Platthaus: "Erregung von Synchronmaschinen durch die dritte Harmonische des Luftspaltfeldes" i ETZ A 19&3»side 760 - 762). Ved disse losninger behoves enten en ekstra vikling med tredobbelt poltall, eller hovedviklingen drives i åpen trekantkobling, noe som krever en egen naskintransformator resp. siksak-kvelespole. Disse muligheter krever betydelig utstyr og kommer ikke i betraktning for generatorer for mindre og midlere effekt.

Et ytterligere forslag (DAS Nr. 1.149.097 5 består i å utforme polene slik at der foruten hovedfeltet også forekommer et felt med hoyere poltall. Den ekstra magnetiseringskomponent som skriver seg fra feltet med hoyere poltall, bevirker at- generatoren får til-fredsstillende magnetisering selv ved kortslutning.

Ifolge den foreliggende oppfinnelse blir en betydelig for-enkling oppnådd ved at hovedviklingen med sikte på energi-forsyning

av magnetiseringskretsen direkte fra den er dimensjonert slik og forsynt med slike uttak at der i de viklingsdeler som mater magnetiseringskretsen, opptrer utpregede spenningsoverbolger som i tilfelle av kortslutning opprettholder energiforsyningen av magnetiseringskretsen med tilstrekkelig stbrrelse.

Anordningen ifolge oppfinnelsen forutsetter ikke noen komplisert og kostbar vikiingsutfbrelse. Ofte turde et tilstrekkelig innhold av hoyere harmoniske opptre allerede om man bare tar enkelte

av de på tradisjonell måte anordnede og seriekoblede viklingsspoler til hjelp for å mate magnetiseringskretsen.

For næmmere forklaring av oppfinnelsen vil der i det folgende bli beskrevet et utf or>;lseseksempel under henvisning til tegningen.

Flg. 1 er et koblingsskjerna for en synkrongenerator med påbygget trefaset magnetiseringsmaskin.

Fig. 2 er eu viklingsplan for en topolet statorvikling

med uttak i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 3°64 viser spenningsvektorene for grunnbolgen for

de enkelte viklingsspoler.

Fig. 5°g 6 viser det samme for den 5« harmoniske.

Av fig. 1 fremgår at regulatoren 1 tar sin energi fra uttakene X-^, Y-^, Z^på statorviklingen 2 hos generatoren°g mater magnetiseringsviklingen - i magnetiseringsmaskinen 4. Regula-torens tilslutninger til generatorklemmene U, V, W tjener til sammen-ligning mellom måle- og bnskeverdi. Den trefasede strdm som induseres i rotorviklingen OV,, V^, tøg hos magnetiseringsmaskinen 4»blir likerettet over medroterende dioder 5 og tilfort polhjulet J-K hos generatoren 3 som magnetiseringsstrom.

Ved den topolede statorvikling på fig. 2 dreier det seg

om en 2/3 skrittforkortet trefaset tolagsvikling som er fordelt i 36 spor og for å bedre kurveformen av fasespenningen er utfort med forskjellige sonebredder. Hver fasevikling setter seg sammen av fire seriekoblede konsentriske spolegrupper, hvorav, svarende til den forskjellige sonebredde, tre og tre ligger direkte ved siden av hverandre og den fjerde diametralt til disse. Den kraftig inntegnede fasevikling Z-tø har f.eks. sin begynnelse Z i spor 1 og begynner med spolegruppe A. I tilslutning hertil folger de umiddelbart tilstotende spolegrupper B og C, og som siste er tilsluttet den motstående spolegruppe D, hvorfra viklingsenden W er fort ut av spor 22. Uttaket Z^er fort ut fra spor 26, så bare de to innerste spoler i spolegruppe A er effektive som matende viklingsdel for magnetiseringskretsen.

Fig. 3 viser for den betraktede fasevikling Z-W de til grunnbolgene horende spenningsvektorer.for de enkelte viklingsspoler. Ved sammensetning svarende til koblingen på fig. 2 fremkommer fasespenningen Z-U i henhold til fig. 4* For enkelhets skyld er der istedenfor tre spolespenningsvektorer for de enkelte spolegrupper bare inntegnet en og en sumvektor B, C resp. D. Bare ved den med uttak forsynte spolegruppe A er de tre spolespenningsvektorer vist. Mellom viklingsbegynnelsen Z og uttaket Z-^opptrer - som inntegnet med tykk linje - bare en brokdel av den samlede grunnharmoniske av fasespenningen.

Foruten det grunnharmoniske opptrer der imidlertid i hver driftstilstand hoyere harmoniske som kan få anselig storrelse, særlig ved maskiner med utpregede poler. Fremfor alt. trer feltharmoniske med lave ordenstall, f.eks. tredje, femte, syvende og niende, særlig sterkt frem. Statorviklingen må naturligvis være d in:-ens joner t slik at disse hoyere harmoniske av feltet ikke kan forårsake forstyrrende harmoniske i fase- resp. klemmespenningen. Til dette formål blir f.eks. spolene utfort med slik skrittforkortning at enkelte harmoniske i det hele tatt ikke kan indusere spenninger, og/eller koblet slik i serie at de hoyere spenningsharmoniske som induseres i de enkelte viklingsspoler, opphever hverandre gjensidig.

På fig. 5- er spenningsvektorene for den femte harmoniske vist på tilsvarende måte som vektorene for den grunnharmoniske på

fig. 3» for de to innerste spoler i spolegruppe A, beliggende i sporene 1 - 27, resp. 2 - 26, er viklingsfaktoren for den femte harmoniske meget s-tor. Fdlgelig inneholder delspenningen ved viklingsuttaket foruten den grunnharmoniske også en sterkt utpreget femte harmonisk.

Som det fremgår av fig. 6, opphever de femte harmoniske

som induseres i de enkelte spolegrupper, hverandre i vidtgående grad med hensyn på den samlede fasevikling, så en forstyrrende femte overbolge i fastspenningen er unngått. For delspenningen ved viklingsuttaket er dens andel derimot meget betraktelig. De samme betraktninger gjelder også for andre harmoniske, særlig slike med lavt ordenstall, hvis relative og absolutte andel i uttaks-delspenningen utgjor det flerdobbelte av deres andel i den samlede spenning.

I samsvar med oppfinnelsen blir nu synkronmaskinens

■lagnetiseringskrets matet med denne uttaks-delspenning. Derved oppnår :aan de folgende anselige fordeler: Selv i tilfelle av en varig kortslutning - altså hvis spenningens grunnharmoniske bryter sammen - opptrer der sterkt utpregede hoyere- spenningsharmoniske som opprettholder energiforsyningen av magnetiseringskretsen. Storrelsen av de hoyere spenningsharmoniske tiltar i regelen med okende last- resp. kortslutningsstrom, noe som godt imotekomrner det okende magnetiseringsbehov. Den varige kortslutningsstrom fra maskinen som oppnås på denne måte, krever i mot-setning til kjente anordninger med kompounderingsinnretninger og lignende ingen ekstra apparater. Ved spesiell disposisjon og dimen-sjonering av viklingen og tilsvarende valg av uttaket lar det seg gjore å variere andelen av de hoyere spenningsharmoniske innen relativt vide grenser.

Uttaks-delspenningen utgjor bare en brokdel av den nominelle spenning, så regulatoren kan mates direkte. Ville man mate magnetiseringskretsen direkte fra klemmespenningen, ville man ubetinget behove en tilpasningstransformator for å komme ned på det lave spenningsnivå som er nodvendig særlig ved transistorregulatorer. I henhold til oppfinnelsen fremkommer denne spenningstilpasning lettvint og uten ekstra elementer. Dessuten kan man ved å henlegge uttaket til et annet sted av statorviklingen på enkel måte variere spenningen etter behov i et stort område.

Claims (3)

1. Anordning til magnetisering av synkronmaskiner, særlig av konstantspennings-synkrongeneratorer, hvor energiforsyningen av magnetiseringskretsen skjer direkte fra hovedviklingen, karakterisert ved at hovedviklingen er dimensjonert slik og forsynt med slike uttak at der i de viklingsdeler som mater magnetiseringskretsen (ved uttak X-^ , Y^ , Z^ ),opptrer utpregede hoyere spenningsharmoniske som i tilfelle av kortslutning opprettholder energiforsyningen av magnetiseringskretsen i tilstrekkelig storrelse, mens hovedvikHngens spenning (ved klemmene U, V, W) såvidt mulig er fri for hoyere harmoniske.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at der bare er tatt enkelte av de på tradisjonell måte anordnede og i serie koblede viklingsspoler til hjelp til matning av magnetiseringskretsen.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at de spoler som tjener til å mate magnetiseringskretsen,er f.eks. de innerste eller de ytterste spoler i en eller også i flere konsentrisk viklede spolegrupper (viklingsdeler X-Xj , Y-Y-^, Z-Z-^ Fig. 2).