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SynchronmaschIne mit ausgeprägten Polen und Käfigwicklung Bei Synchronmaschinen
mit ausgeprägten Polen (Schenkelpolmaschinen) verwendet man Käfigwicklungen, um
bei Pendelungen eine Dämpfung zu erzielen. Diese Käfigwicklungen sollen häufig auch
einen asynchronen Anlauf ermöglichen. Dies ist beispielsweise bei Synchronmaschinen
in Speicherkraftwerken der Fall, bei denen die Synchronmaschinen zeitweise als Generatoren
von den Wasserkraftmaschinen angetrieben werden, zeitweise als Motoren im Pumpenbetrieb
arbeiten. Macht man die Käfigwicklung aus gut leitendem Material, z. B. aus Kupfer,
so erhält man- zwar eine gute Pendeldämpfung, aber für den Selbstanlauf wird das
Anzugsmoment, insbesondere beim Anlassen mit verringerter Spannung, zu klein, Bei
Verwendung einer Käfigwicklung mit geringer Leitfäliigkeit würde zwar das Anzugsmoment
groß werden, es würde aber die Pendeldämpfung bei synchronem Betrieb nur klein sein-.
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Gemäß der Erfindung wird die Käfigwicklung in zwei elektrisch getrennte
und in den Polschnhen untergebrachte Wicklungen aufgeteilt, und zwar in eine Längsfeldkäfigwicklung
mit Stäben geringer elektrischer Leitfähigkeit und eine Querfeldkäfigwicklung mit
Stäben großer elektrischer Leitfähigkeit. Dadurch gelingt es, eine Käfigwicklung
zu schaffen, welche sowohl Mm Anlassen, auch wenn man mit verringerter Spannung
zur Vermeidung von hohen, Anlaufströmen arbeitet, ein genügend großes Anzugsmoment
liefert als auch ein hohes Pendelmornent in der Nähe. der synchronen Drehzahl ergibt.
Die Längsfeldwicklung dient hierbei im wesentlichen zur Erzeugung des Anzugsmornentes,
die Querfeldwicklung im wesentlichen zur Erzeugung
des Anzugsmomentes,
die Querfeldwicklung im wesentlichen zur Erzeugung des Momentes in der Nähe des
synchronen Betriebes. Gegenüber einer ungeteilten Wicklun,- mit Stäben mittlerer
Leitfähigkeit sind die Drehmomente günstiger. Gegenüber einer ungetellteen Wicklung
mit Stäben verschiedener Leitfähigkeit besitztdie Anordnung nach der Erfin-, dung
den Vorteil, daß, die ungleichmäßige Ausdehnung der Stäbe sich nicht störend bemerkbar
macht. Atfß;erdem wird durch die Aufteilung der Käfigwicklung in eine Längsfeld-
und eine Querfeldwicklung erreicht, daÜbeider SpannungsregelungderMaschine imGeneratorbetrieb
die bei elektrischen Ausgleichsvorgängen, (plötzliche Wirk- und Blindlaständerung)
in der Erregerwicklung auftretenden Erregerstromänderungen, die sehr wirksam zur
Erhöhung,der dynamischen Stabilität der Maschine beitragen" nahezu in voller Größe
eritstehen können und nicht, wie bei der gewöhnlichen Dämpferwicklun-g, erheblich
geschwächt werden,. Ferner wird die Streuung des Längsfeldkäfigs gegenüber dem Ständerdrehfeld
größer, da infolge der Anordnung von zwei Käfigwicklungen der Längsfeldkäfig mit
einer geringeren Stabzahl ausgerüstet wird. Mit der Vergrößerung dieser Streuung
wird -der Stoßkurzschlußstrom kleiner, da sein. Feld in geringerem Maße- durch den
Längsfeldkäfig wegigedämpft wird. Die Anzahl Ader Stäbe je Pol wird man zweckmäßig
gerade wählen. Die Aufteilung der Stäbe für die Längsfeld- und Querfer-dwicklung
hängt von den gewünschten Drehmomenten ab.
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An- sich -ist es bereits bekannt, auf den Polschuhen und den Polschaft
von Synchronmaschinen zwei Wicklungen vorzusehen, die beim Anlauf über Schleifringe
zu Anlaßwiderständen #geführt werden. Von diesen ist die -erste eine auf dem Polschüh
verteilte Wicklung, die in, der Achse des Polzwischenraumes als. Querfelddämpfung
magnetisiert, und die zweite ist eine auf dem Polschaft konzentrierte Wicklung,
die die Längsfelddämp-fung bewirkt. Im synchronen Betrieb sind beide Wicklungen,
kurzgeschlossen. Gegenüber dieser Anordnung weist die Erfindung nicht nur den Unterschied
auf, daß die beiden Wicklungen Käfigwicklungen sind, wesentlich ist noch, daß 'beide
Käfigwicklungen in den. Polschuhen untergebracht sind, also den, Wickelraum
- d#r E#regerwicklung, -nicht verkleinern, und -daß, die Längsfeldkäfigwicklung
mit Stäben geringer Leitflhigkeit und die Querfeldkäfigwicklung mit Stäben guter
Leitfähigkeit ausgerüstet ist, so daß die Längsfeldkäfigwicklung auch während des
synchronen. Betriebes einen erheblich größeren Widerstand besitzt als die Querfeldkäfigwicklung.
Dies wirkt sich, wie oben-geschildert, auf die Regelung des Erregerfeldes der Synchronmaschine
im Sinne einer Erhöhung der dynamischen Stabilität der Maschine sehr günstig aus.
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In den Fig. i a, i b und i c sind jeweils acht Stäbe
je Pol vorgesehen. Bei der Anordnung nach Fig. i a sind für die Längsfeldwicklung
zwei Stäbe, für die Querfeldwicklung sechs Stäbe verwandt. Bei der Anordnung nach
Fig. i b sind vier Stäbe für die Längsfeld- und vier Stäbe für die Querfeldwicklung,
bei der Anordnung nach Fig. i c sind sechs Stäbe für die Längsfeldwicklung und zwei
Stäbe für #die Querfeldwicklung vorgesehen. Wie erwähnt, hängt die Aufteilung
der Stäbe für die Längs- und Querfeldwicklung von der gewünschten Größe der Drehmotnente
für den, Anlauf und in der Nähe der synchronen Drehzahl ab. Beispielsweise hat sich
bei Verwendung von acht Stäben je Pol ergeben, daß bei Verwendung von vier
Stäben aus unmagnetischem Stahl für die Längsfeldwicklung und vier Stäben aus Kupfer
für die Querfeldwicklung das Anzugsmoment und das Pendelmoment verhältnismäßig günstig
liegen.
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In den Fig. 2, 3 und 4 ist die konstruktive Ausführung* der
Längs- und Querfeldwicklung dargestellt, und zwar zeigt die Fig.:2 den Pol in. Vorderansicht
mit einem Schnitt durch die Erregerwicklung. Fig. 3 zeigteinen Schnitt längsder
GeradenA-A der Figi 2 und Fig. 4 eine Draufsicht.
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Die Pole bestehen in. bekannter Weise aus einzelnen Blechen i, die
mit Nuten im Polschuh versehen sind. je Polhälf te sind vier Nuten vorgesehen. In
den beiden inneren, Nuten liegen Stäbe 3 aus Kupfer, in den beiden, äußeren
Stäben 4 aus unmagnetischem Stahl. Die Erregerwicklung ist mit 5
bezeichnet.
Zur Verbindung der Stäbe 3 der Querfeldwicklung ist eine Kupferschiene
6 vorgesehen, die Ansätze 7 besitzt, an welchen die Stäbe
3 angelötet sind. Die Ansätze können, z. B. an die Kupferschiene angelötet
sein, oder beide können aus einem Stück bestehen. Die Kupferschiene wird mit der
entsprechenden Schiene des anderen Pols durch dünne Kupferbleche i i, die durch
Sthrauben 8 zusammengepreßt werden, verbunden. Die Verbindung der Stäbe 4
aus unmagnetischem Stahl zur Längsfeldwicklung erfolgt durch die Druckplatte 9,
in welche die Stäbe 4 eingeschweißt sind. Diese Druckplatte besitzt, wie die Fig.
2 zeigt, Ausnehmungen io für die Stäbe 3 aus Kupfer, um eine Berührung dieser
Stäbe mit der Druckplatte zu vermeiden. Die Kupferschiene ist zur Befestigung gegen
die Wirkung der Fliehkraft, wie Fig. 3 zeigt, in die Druckplatte isoliert
eingesetzt. Diese Druckplatte, springt im Bereich der Kupferstäbe etwas zurück,
um Platz für die Ansätze der Kupferschient, die, wie erwähnt, mit den Kupferstäben
verlötet sind-, zu schaffen.
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Die Erfindung- ist nicht nur für Generatoren, die zeitweise als Motoren
arbeiten, von Bedeutung, sondern auch all.,gemein für Synchronmotoren zum Antrieb
von Arbeitsmaschinen, deren Reibungsmoment der Ruhe- und deren Gegenmoment nahe
,der synchronen, Drehzahl groß ist.