PL187143B1 - Uzwojenie 6-fazowe prądnicy synchronicznej - Google Patents

Abstract

zwojenie 6-fazowe prądnicy synchronicznej o liczbie par biegunów p będące uzwojeniem średnicowym bądź skróconym, znamienne tym, że kąt między osiami magnetycznymi sąsiadujących ze sobą faz uzwojenia (A); (B); (C); (D); (E) i (F) prądnicy (G).

Description

Przedmiotem wenalfaku jest uzwojenie 6-fazowe prądnice syncCronScznej i jeeo transformacja na ukdad 3-faaowc.

Znane są uzwojenia wielofazowe prądnic seecCroniązneąC, najbardziej popularne S powazecCnie stosowane jest uzwojenie 3-faaowe. Uzwojenia Se mają semetreczne rozkOfę osi mageetecznecC faz, tm. kąt miĘdze dwoma kolejnemS osiami faz jest identyczne i wenosi —, mp prze czem m oznacza liczbb faz, f p liczbĘ par bieeunów uzwojenia. Uzwojenia te są wekonewane jako średnicowe bądź skrócone. Wadą uzwojeń średnicowecC jest eeneracjf weższecC CarmonScznecC napiĘcia o czĘstotliwości (6n ± 1)fi, pray czem n jest liczbą naturalną, a fi oznacza czĘstotliwość Harmonicznej podstawowej. Udziad tycC Carmomcz.necC w napsĘciu wejściowem ogranicza ssę lub niektóre z nicC eliminuje do zera poprzez wekonewanie uzwojenia skróconego. Wadą uzwojenia skróconeeo jest amnSejsaenie także napiĘcia Harmonicznej podstawowej. Mf to swój weraa we wspódcaynnikacC uzwojenia.

W z.espodfcC prądotwórczecC, np. w lokomotywacC spaiinowecC ze spraĘgdem eiektrycanem, prądnica aencCronScznal poprzez prostownik, zasiif silniki trakcejne prądu stadeeo bądź też poprzez prostownik, a nasSĘpnie falownik, silniki trakcejne prądu przemienneeo. W obedwu przepfdkacC prądnica sencCronicma pracuje na prostownik. Wadą tego rozwidaanif jest skdfdowa zmienna w napiĘciu weprostowanem prądu stadego o czĘstotliwości 6fi. Taką czĘstotliwość pulsacji napiĘcia oSraemgje ssę prze prostowaniu dwgpodówkowem i uzwojeniu 3-ffzowem prądnice sencCronicznej, a także prze uzwojeniu 6-fazowem prądnice i semeSrecanym rozkdadzie osi magneSecmecC faz uzwojenia. Semen-ecrne roakdfę osi maeneSycanecC faz uzwojenia jest So Saki rozkdad, prze którym kąt miĘdze sąsiednimi fazami . 2π wnosi -.

mp

Uzwojenie 6-fazowe prądnice sencCponScanej o iiczbie par biegunów p, weddug wenaLazku jest uzwojeniem średnicowem iub skróconem wekonanem w ten sposób, że kąt miĘdze osiami maeneSecanymS dwncC sdaifdującecC ze sobą faz uzwojenia wenosi — i —.

2p 6p

187 143

Uzwojenie 6-fazowe prądnicy synchronicznej może być połączone z dwoma uzwojeniami 3-uzwojeniowego transformatora 3-fazowego, przy czym te uzwojenia transformatora tworzą taki układ połączeń, że trójkąty wersorów napięć międzyfazowych tych uzwojeń są skręcone względem siebie o kąt —. Uzwojenie 6-fazowe prądnicy synchronicznej może zasilać układ prostownikowy sterowany bądź niesterowany, przy czym jest połączone z 6-fazowym mostkiem prostowniczym.

Przykład rozwiązania uzwojenia 6-fazowego przedstawiono na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia rozmieszczenie prętów uzwojenia na obwodzie magnetycznym maszyny przy p = 1, a fig.2 przedstawia przykład połączenia tego uzwojenia z uzwojeniem transformatora 3-fazowego 3-uzwojeniowego, natomiast fig. 3 obrazuje dwa trójkąty wersorów

Tt napięć 3-fazowych międzyprzewodowych skręcone względem siebie o kąt —, a fig. 4 6 przedstawia układ połączenia uzwojenia 6-fazowego prądnicy synchronicznej z układem mostka prostownikowego.

Jak widać na rysunku fig. 1 kąt między półosiami dwóch sąsiadujących ze sobą faz . Tt Tt prądnicy G wynosi <FA = —, a < AB = — itd. Uzwojenie jest natomiast uzwojeniem śred6p. 2p nicowym i jako takie posiada współczynnik skrótu uzwojenia dla harmonicznej podstawowej k_si = 1. Wartość współczynnika skrótu ksi = 1 daje lepsze elektromagnetyczne wykorzystanie uzwojenia w stosunku do uzwojenia o współczynniku ^kS¹ < ¹ .

W polu magnetycznym wzbudzenia prądnicy synchronicznej G występują harmoniczne strumienia:

- pierwsza indukująca w uzwojeniach twomika A - F napięcie harmoniczne podstawowe o częstotliwości fi,

- wyższe rzędu 3n indukujące w uzwojeniach twornika A - F harmoniczne napięcia o częstotliwości 3nfi,

- wyższe rzędu (6n ± 1) indukujące w uzwojeniach twomika A - F harmoniczne napięcia o częstotliwości (6n ± 1)fi, przy czym n oznacza liczbę naturalną.

Zarówno harmoniczna podstawowa jak i wyższe harmoniczne napięcia, przy uzwojeniu średnicowym prądnicy G, nie są zmniejszane przez współczynniki skrótu uzwojenia, gdyż dla uzwojenia średnicowego współczynnik skrótu dla wszystkich tych harmonicznych jest równy jeden. Tak wykonane uzwojenie prądnicy G i układ połączenia tego uzwojenia z transformatorem 3-fazowym 3-uzwojeniowym T pozwala przetransformować 6-fazowe napięcie na napięcie 3-fazowe eliminując niektóre z wymienionych wyżej harmonicznych. Harmoniczne rzędu 3n eliminuje się poprzez połączenie uzwojenia prądnicy G w gwiazdę, natomiast

3-uzwojeniowy transformator T pozwala wyeliminować harmoniczne napięcia rzędu (6n + 1) dla n = 13, 5, 7, itd. Warunkiem eliminacji tych harmonicznych napięcia jest aby uzwojenie a, c, e i b, d, f transformatora T, do których przyłącza się uzwojenia prądnicy G - fig. 2, miały układ połączeń w trójkąt i w gwiazdę bądź w zygzak i gwiazdę. Połączenia uzwojenia w zygzak nie poleca się z uwagi na większe zużycie miedzi. Takie układy połączenia uzwojeń a, c, e i b, d, f transformatora T pozwalają uzyskać trójkąty wersorów napięć międzyprzewodoTt wych Aa, Cc, Ee i Bb, Dd, Ff skręcone względem siebie o kąt--fig.3. Taki kąt skręcenia tych napięć umożliwia eliminację z 3-fazowego napięcia wyjściowego harmonicznych (6n ± 1) dla n = 1, 3, 5, 7 itd. W ten sposób zostaną, wyeliminowane równocześnie dwie harmoniczne 5fi i 7f, których udział w najęciach indukowanych w uzwojeniach A - F prądnicy G jest największy. Projektując prądnicę synchroniczną G, można zrezygnować z uzwojenia skróconego. Pozorną wadą tego rozwiązania jest transformator T. Oczywiście tam gdzie transformator T należałoby dodatkowo zastosować opłacalność tego rozwiązania jest mniejsza, lecz w tych

187 143 przypadkach gdzie transformator i tak jest stosowany z innych względów np, w blokach elektroenergetycznych do podwyższania napięcia, to jego stosowanie ma sens, gdyż bez ponoszenia jakichkolwiek kosztów inwestycyjnych oraz przy tych samych stratach mocy czynnej w układzie, zwiększa się o kilka procent moc prądnicy synchronicznej G,

W przypadku współpracy prądnicy synchronicznej G o uzwojeniu 6-fazowym z mostkiem prostownikowym V - fig, 4, w napięciu wyprostowanym Uo występuje składowa zmienna o częstotliwości 12f], Częstotliwość tych pulsacji napięcia jest dwukrotnie większa od częstotliwości, która występuje w przypadku 3-fazowego uzwojenia prądnicy oraz uzwojenia

6-fazowego symetrycznego, a amplituda tych pulsacji jest blisko dwa razy mniejsza. Składowa pulsująca w napięciu wyprostowanym o częstotliwości 12f i o znacznie mniejszej amplitudzie, jest łatwa do odfiltrowania, ponadto wzbudza znacznie mniejsze pulsacje prądu, którym zasila się silnik prądu stałego bądź falownik zasilający silnik prądu przemiennego.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Uzwojenie 6-Azoowe prąNnicy snnchonniznnej o lizzbie prr biegnnów p będąee uzwojeniem średnicowem bądź skróconem, znamienne tym, że kąt mibDzc osiami maenetycznemi sąsiaDującccC ze sobą faz uzwojenia (A); (B); (C); (D); (E) i (F) prądnice (G) . c . π wynosi 3— i —.

   ²/^{- 6}p
2. 2. UWooeei^e óffaozwe prędbicy syąchromcenoj zeędgeg aastrz. 1 , podącoene z dwoma uzwojeniami 3-gzwojemoweeo transformatora 3-fazowegOi znamienne tym, że uzwojenia transformatora (T), z któremi jest podączone 6-fazowe uzwojenie prądnice (G), tworzą taki ukdad podączeń, prze którem trójkątC wersorów napiĘĆ mibdzcfazowccC na uzwojeniacC (a, c,

   K

   e) i (b, d, f) są skrĘcone wzelbdem siebie o kąt
3. 3. 6-fazowve p^dnicy sync]Proniaenoj wedgug zasta. 1 , układ poostownikowe sterowane bądź nSeaterowfne, znamienne tym, że jest podąązoee z ó-fazowem mostkiem prostownikowem (V).