DE2659600A1

DE2659600A1 - Dauermagneterregte elektrische maschine

Info

Publication number: DE2659600A1
Application number: DE19762659600
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Volkrodt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1978-07-13
Also published as: JPS5384108A

Description

DauermagneterreSte elektrische Maschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine dauermagneterregte elektrische Maschine, bei der der magnetische Leitwert in der Längsachse der Pole kleiner als der magnetische Leitwert in der Querachse der Pole ist und die eine aus mehreren Phasenwicklungssträngen bestehende Ständerwicklung aufweist.
Eine solche elektrische Maschine ist durch die DT-PS 1 131 794 bekannt. Diese bekannte Maschine ist wegen des vorgenannten Verhältnisses der Leitwerte (Längsfeldreaktanz/Querfeldreaktanz < 1) in der Lage, eine von der Belastung nahezu unabhängige Spannung zu liefern. Es hat sich nun jedoch gezeigt, daß nicht in allen Belastungsfällen, insbesondere bei größeren Blindlasten, die gewünschte Spannungskonstanz erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dauermagneterregte elektrische Maschine anzugeben, die bei beliebiger Belastung eine nahezu konstante Spannung liefert, wobei dies durch einen möglichst geringen technischen Aufwand erreicht werden soll. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Maschine der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß an die Ständerwicklung kapazitive Kompensationsmittel angeschlossen sind und ein Teil der Ständerwicklung zur Spannungsregelung durch ein von einem Regler gesteuertes Schaltelement kurzschließbar ist.
Durch die kapazitiven Kompensationsmittel wird die Spannung der Maschine gegenüber ihrer natürllchen Spannungscharakteristik weiter angehoben, so daß eine Absatzregelung durch induktive Belastung möglich wird. Eine solche induktive Belastung wird auf einfache Weise durch das Kurzschließen von Teilen der Ständerwicklung erreicht.
Der Erfindungsgedanke läßt sich ftlr einphasige elektrische Maschinen auf einfache Weise dadurch verwirklichen, daß eine Maschine mit einer aus drei Phasenwicklungssträngen bestehenden Ständerwicklung benutzt wird, bei der zwischen zwei in Reihe liegenden Phasenwicklungssträngen ein Kondensator angeschlossen und der dritte Phasenwicklungsstrang durch ein elektronisches Schaltelement kurzschließbar ist. Eine Drehstrommaschine ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, daß die drei Phasenwicklungsstränge in Stern geschaltet und zwischen allen Phasenwicklungssträngen Jeweils ein Kondensator angeschlossen ist, daß ferner Windungen Jedes Phasenwicklungsstranges durch Je ein elektronisches Schaltelement kurzschließbar sind.Als besonders einfaches elektronisches Schaltelement kann ein Triac vorgesehen werden.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 eine einphasige elektrische Maschine mit drei Phasenwi cklungs strängen, Fig. 2 eine dreiphasige elektrische Maschine mit drei Phasenwicklungssträngen.
In Fig. 1 sind mit 1 bis 3 drei Phasenwicklungsstränge einer elektrischen Maschine bezeichnet. Die Phasenwicklungsstränge 1 und 2 sind in Reihe geschaltet und an ihre nach außen führenden Klemmenanschlüsse 4 und 5 ist als kapazitives Kompensationsmittel ein Kondensator 6 angeschlossen. Die Wicklungsenden des Phasenwicklungsstranges 3 sind durch ein als Triac 7 ausgebildetes elektronische Schaltelement kurzschließbar. Der Triac 7 wird durch einen Regler 8 gesteuert. Dem Regler 8 wird die an den Anschlußklemmen 4 und 5 abgegriffene Spannung als Istwertspannung Uist und außerdem eine Sollwertspannung Um011 zugefUhrt. Die dargestellte Maschine besitzt einen durch einen Dauermagneten 9 erregten Läufer. Der Dauermagnet 9 ist plattenförmig ausgebildet und zu beiden Seiten sind Polleitstücke 10 und 11 angesetzt.
Die in Fig. 2 dargestellte dreiphasige Maschine besitzt drei Phasenwicklungsstränge 21, 22 und 23. Mit ihrem einen Wicklungsende sind diese Phasenwicklungsstränge in Stern geschaltet. Mit ihren anderen Wicklungsenden sind diese nach außen zu Anschlußklemmen 24 bis 26 gerührt. Zwischen den Anschlußklemmen 24 bis 26 sind drei Kondensatoren 27 im Dreieck angeschlossen. Jeder Phasenwicklungsstrang 21 bis 23 weist eine Windungsanzapfung 28 auf 0 Zwischen Jede Windungsanzapfung 28 und den Sternpunkt der drei Phasenwicklungen ist ein Triac 29 geschaltet. Die Steuerung der Triacs erfolgt wiederum durch einen Regler 8, Es sei noch erwähnt, daß die Kondensatoren 27 auch zwischen den Anschlußklemmen 24 bis 26 und dem Sternpunkt der Phasenwicklungen- 21 bis 23 angeschlossen werden können.
Durch die an die Anschlußklemmen 4 und 5 bzw. 24 bis 26 angeschlossenen Kondensatoren 6 und 27 wird die von der Maschine gegenüber ihrer natürlichen Charakteristik abgegebene Spannung angehoben. Damit kann bei einer in ihrer natürlichen Spannungscharakteristik für die abzugebende Nennspannung ausgelegten Maschine das Prinzip der Absatzregelung angewendet werden. Diese Absatzregelung erfolgt bei der beschriebenen Maschine durch Kurzschließen von Wicklungsteilen. Hierdurch wird die Maschine induktiv belastet und somit die Spannung herabgesetzt.
Die Verwendung einer mit drei Phasenwicklungssträngen versehenen Maschine als Einphasenmaschine ist besonders vorteilhaft. Durch die Reihenschaltung von zwei Phasenwicklungssträngen 1 und 2 wird eine Wicklung für die einphasige Maschine gebildet, die sich über zwei Drittel der Polbreite erstreckt. Der weiterhin vorhandene dritte Wicklungsstrang 3 kann für die Spannungsregelung verwendet werden. Über den Regler 8 wird ein Triac 7 entsprechend der Soll-Istwert-Differenz auf- und zugesteuert und somit die gewünschte Istspannung an den Klemmen 4 und 5 erreicht.
Bei einer dreiphasigen Maschine steht kein gesonderter Phasenwicklungsstrang für die Absatzregelung zur Verfügung. Daher ist Jeder der Phasenwicklungsstränge 21 bis 23 mit einer Wicklungsanzapfung 28 versehen. Über die Triacs 29 kann der zwischen dem Sternpunkt und der Wicklungsanzapfung 28 liegende Teil Jedes Phasenwicklungsstranges 21 bis 23 kurzgeschlossen werden. In dem kurzgeschlossenen Wicklungsteil Jedes Phasenwicklungsstranges 21 bis 23 fließt daraufhin ein induktiver Blindstrom, der wiederum zur Herabsetzung der Spannung an den Ausgangsklemmen 24 bis 26 führt. Die Steuerung der Triacs 29 erfolgt ebenfalls durch einen Regler 8, der die Triacs entsprechend der Soll-Istwert-Differenz steuert und somit für die gewünschte Spannung an den Ausgangsklemmen 24 bis 26 sorgt.
Als besonderer Vorteil der beschriebenen Maschine ist zu erwähnen, daß diese außer der üblichen Ständerwicklung keine weitere Wicklang für die Regelung benötigt. Durch die Regelung über die Ständerwicklung wird eine sehr schnelle Regelzeit erreicht. Weiterhin sind hervorzuheben die Robustheit der Maschine und ihr hoher Wirkungsgrad, der durch die im Läufer angeordneten Dauermagnete bedingt ist. Diese Dauermagnete haben keine Verluste, so daß hierdurch der Wirkungsgrad gegenüber elektrisch erregten Maschinen wesentlich verbessert ist. Durch die Absatzregelung können ferner der Temperaturgang der Ständerwicklung und der Dauermagnete kompensiert werden. Anstelle des vorgenannten Triacs oder Thyristors können auch Transitoren in Chopperschaltung verwendet werden.
Dies kann bei besonders hohen Anforderungen bezüglich der Spannungskurvenform vorteilhaft sein. Normalerweise bewirken die Kompensationskondensatoren bereits eine ausreichende Aussiebung von Oberwellen.
5 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims

Patentansorüche 1. Dauermagneterregte elektrische Maschine, bei der der magnetische Leitwert in der Längsachse der Pole kleiner als der magnetische Leitwert in der Querachse der Pole ist und die eine aus mehreren Phasenwicklungssträngen bestehende Ständerwicklung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ständerwicklung kapazitive Kompensationsmittel (6 bzw. 27) angeschlossen sind und ein Teil der Ständerwicklung zur Spannungsregelung durch ein von einem Regler (8) gesteuertes Schaltelement (7 bzw. 29) kurzschließbar ist.
2. Dauermagneterregte Maschine nach Anspruch 1 mit drei Phasenwicklungssträngen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei in Reihe liegenden Phasenwicklungssträngen (1 und 2) ein Kondensator (6) angeschlossen und der dritte Phasenwicklungsstrang (3) durch ein elektronisches Schaltelement (7) kurzschließbar ist.
3. Dauermagneterregte Maschine nach Anspruch 1 mit drei Phasenwicklungssträngen, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Phasenwicklungsstränge (21 bis 23) in Stern geschaltet und zwischen allen Phasenwicklungssträngen (21 bis 23) Jeweils ein Kondensator (27) angeschlossen ist, daß ferner Windungen Jedes Phasenwicklungsstranges (21 bis 23) durch Je ein elektronisches Schaltelement (29) kurzschließbar sind.
4. Dauermagneterregte Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronisches Schaltelement ein Triac (7 bzw. 29) vorgesehen ist.
5. Dauermagneterregte Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronisches Schaltelement Transistoren in Chopperschaltung vorgesehen sind.