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Rotierende elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft rotierende, elektrische Maschinen, insbesondere Synchronmotoren oder-gene- ratoren.
Ein kennzeichnendes Merkmal der Wechselstrom-Synchronmotoren herkömmlichen Aufbaues besteht darin, dass sie bei erregten Wicklungen aus dem Stand nicht von selbst anlaufen können. Ausserdem neigt die laufende Maschine, wenn am Rotor eine pulsierende Last wirkt, zum pendeln, d. h., dass die Augen- blicksdrehlage des Rotors um die sich bewegende mittlere Drehungslage schwingt. Es ist daher für gewohn- liche Synchronmaschinen üblich, eine geschlossene Start- und Dämpfungswicklung vorzusehen, die an den das Gleichstromfeld ergebenden Polen befestigt ist. Diese geschlossene Wicklung erzeugt ein Anlauf- drehmoment, das durch Reaktion mit dem Hauptfeld, das von dem wechselstromerregten Anker aufgebaut wird, zustandekommt. Diese Wicklung erzeugt ausserdem im Falle der angeführten pulsierenden Belastung eine Dämpfung.
Wenn die Maschine normal mit voller Drehzahl unter stetiger Last läuft, besteht zwischen dem Ankermagnetfeld und dieser Wicklung keine Relativbewegung.
Ein kennzeichnendes Merkmal des Wechselstrominduktionsmotors besteht darin, dass sowohl der Stator als auch der gewickelte Rotor eines Schleifring-Induktionsmotors gleichzeitig elektrisch erregt werden können, wobei die elektrischen Verbindungen so sind, dass sich die Geschwindigkeiten der Drehfelder addieren. Mit den folgenden Einschränkungen wird dann der Motor mit dem Doppelten seiner normalen Synchrondrehzahl laufen, d. h. er wird mit einer Geschwindigkeit von 4f/p Umdr/sec rotieren, wobei f die Speisefrequenz und p die Anzahl der Hauptpole des Motors bedeuten. Obgleich eine solche Maschine in konstruktiver Hinsicht den Aufbau eines Induktionsmotors hat, arbeitet sie als Synchronmotor, wenn sie in der beschriebenen Weise dopppelt gespeist wird.
Die Beschränkungen, die einer doppelt gespeisten Maschine anhaften, bestehen darin, dass ihr, wie jeder Synchronmaschine, die Fähigkeit des Selbstanlaufens und Dämpfens fehlt. Diese Tatsache stellte den Haupteinwand vor, der bisher gegen die Anwendung solcher Maschinen besteht. Es sind zwar von Zeit zu Zeit verschiedene doppeltgespeiste Maschinen vorgeschlagen worden, welche diese beiden Übelstände zu beseitigen vorgaben, allein keine hat sich bisher als voll befriedigend erwiesen.
Der eine Grund liegt darin, dass es unmöglich ist, eine geschlossene Dämpfungswicklung normaler Art entweder an den Stator oder den Rotor der Maschine anzupassen, weil beide Wicklungen wechselstromerregt sind und eine solche Dämpfungswicklung mit Bezug auf den Stator oder den Rotor, an welchem sie befestigt ist, wie eine Kurzschlusswicklung wirkt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche mit doppelter Drehzahl arbeitende Synchronmaschine, u. zw. entweder einen Motor oder einen Generator, verbesserter Form zu schaffen, die, wenn es sich um einen Motor handelt, Einrichtungen besitzt, um auf elektrischem Wege in Gang zu kommen und die elektrische Einrichtungen aufweist, um Drehzahlschwankungen zu dämpfen, all dies, um die Maschine für einen normalen Gebrauch verwendbar zu machen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung besitzt eine elektrische Maschine Stator- und Rotorwechselstrom- wicklungen, wobei die Statorwicklung so beschaffen und erregt ist, dass ein Hauptfeld mit p Polen und ein überlagerte Drehfeld von np Polen gebildet wird, wobei n eine kleine ganze Zahl ist und wobei die Spulen der Rotorwicklung so geschaltet sind, dass sie in bezug auf das Hauptfeld als offene Wicklung von p Polen und in bezug auf das überlagerte Feld als Kurzschlusswicklung von np Polen arbeitet.
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Vorzugsweise wird die Statorwicklung mit einer Frequenz f erregt, um das Hauptfeld von n Polen, und mit der Frequenz 2nf, um das überlagerte Drehfeld von np Polen zu ergeben.
Das von der Statorwicklung gelieferte Hauptfeld von p Polen und das überlagerte Feld von np Polen kann in zwei getrennten Teilen der Statorwicklung erzeugt werden, die in den gleichen Statornuten überlagert untergebracht sind, wobei der erste Teil so gewickelt ist, dass er bei Erregung mit der Frequenz f das Hauptfeld von p Polen ergibt, während der zweite Teil derart gewickelt ist, dass er np Pole liefert und wobei sich die Spulen der Wicklungen je über l/n mal der Anzahl von Nuten der Spulen de p-poli- gen Feldes erstrecken und mit der Frequenz 2nf erregt werden.
Die bevorzugte Anordnung sieht eine Statorwicklung vor, die zwei getrennte Sätze von PhasenwickJungen besitzt, wobei die eine mit Wechselstrom der Frequenz f erregt wird, um das Hauptfeld von n-Po- len zu liefern, wogegen die andere mit Wechselstrom der Frequenz 6f erregt wird, um das überlagerte
Feld einer Polanzahl von 3p zu erzeugen. Diese Anordnung ist besonders für eine Dreiphasenmaschine von
Wert, wie dies im folgenden ausführlicher dargelegt wird. Eine solche Anordnung mit einem überlager- ten Feld von 3p Polen erzeugt eine auf der dritten Harmonischen beruhende. Dämpfung von Schwankungen des Rotorgegendrehmomentes.
In Abänderung dieser Bauregeln kann eine Maschine so gewickelt werden, dass ein überlagertes Feld eine harmonische Dämpfung einer höheren Ordnung als der dritten Harmonischen liefert, doch würde eine solche harmonische Dämpfung höherer Ordnung sich als praktisch weniger zweckmässig als die niedere harmonische Dämpfung, worunter die auf der zweiten oder dritten Harmonischen beruhende Dämpfung verstanden wird, erweisen.
Gemäss einer Ausführungsform, die eine zweite harmonische Dämpfung anwendet, kann ein einfa- cher Satz von Phasenwicklungenverwendet werden, wobei die Spulen jeder Phasenwicklung seriengeschal- tet sind und eine Mittelanzapfung aufweisen. In jede Phasenwicklung wird dann Wechselstrom der Fre- quenz f zwischen die äusseren Enden, und Wechselstrom der Frequenz 4f zwischen die Mittelanzapfungen und die äusseren Enden eingespeist, wobei dann die beiden Hälften der Phasenwicklung parallelgespeist werden.
Für alle Ausführungsformen der Erfindung mag der Stator mit zwei Sätzen von Phasenwicklungen ver- sehen sein, die getrennt bei zwei verschiedenen Frequenzen erregt. werden, oder mag er mit einem ein- zigen Satz von Phasenwicklungen und gleichzeitiger Erregung mit zwei Frequenzen versehen sein, haben die entsprechenden Rotorphasenwicklungen derart geschaltete Spulen, dass die Wicklungen als offen hin- sichtlich des Hauptfeldes und als Kurzschlusswicklungen hinsichtlich des überlagerten Feldes höherer Pol- zahl wirken, um so einen umlaufenden Dämpfungsstrom einer harmonischen Frequenz zu liefern.
Die Ausdrücke"offen"und"kurzgeschlossen"werden hier in dem Sinne gebraucht, dass auf die Im- pedanz der Wicklung gegenüber dem-Strom abgezielt wird, der in ihr vom Hauptmagnetfeld bzw. vom überlagerten Magnetfeld erzeugt wird. Hinsichtlich der äusseren Schaltung sind die Rotorwicklungen na- türlich nicht offen, da sie mit Strom aus dem Netz gespeist werden, soferne die Maschine als Motor ar- beitet, und Strom in ein belastetes Netz liefern wenn die Maschine als Generator arbeitet.
Die praktische Schaltung der Rotorphasenwicklungen hängt vom Maschinentyp ab, von der Anzahl der Pole des Hauptfeldes und von der Ordnungszahl der verwendeten harmonischen Dämpfung.
Während eine geeignete Schaltung der Rotorphasenwicklungen nötig ist, um die vo. liegende Erfin- dung in ihren verschiedenen Erscheinungsformen zu verwirklichen, ist der gewünschte Effekt solcher ge- eignet geschalteter Rotorwicklungen an sich bekannt. Es ist daher ausreichend, im folgenden beispiels- weise Rotorwicklungen darzustellen, welche die bereits angegebenen Erfordernisse erfüllen.
Ein Beispiel einer Dreiphasenmaschine mit einem zweipoligen Hauptfeld und einer harmonischen
Dämpfung dritter'Ordnung, die von einem sechspoligen, überlagerten Feld geliefert wird, arbeitet mit einer offenen Dreiecks-Dreiphasenzweipolwicklung vollen Wicklungsschrittes, die zwischen den Punkten, die von der offenen Dreiecksschaltung geliefert werden, als seriengeschaltete Einphasen-Sechspolwick- lung wirkt.
Ein anderes Ausführungsbeispiel einer Dreiphasenmaschine mit einem vierpoligen Hauptfeld und einer zweiten harmonischen Dämpfung, die von einem überlagerten Achtpolfeld stammt, ist so beschaffen, dass jede Phasenwicklung der Rotorwicklung als Serienparallelschaltung ausgeführt ist, in welcher abwechselnd Spulen oder Spulengruppen jeder Phasenwicklung in Serie geschaltet sind, um die beiden parallelen Äste der Rotorwicklung zu schaffen. Für ein vierpoliges Feld sind die elektromotorischen Kräfte, die in den Spulen jedes Astes entstehen, gleich und gleichphasig, so dass keine zirkulierenden Ströme in jenen Leitern fliessen, welche die beiden Äste parallelschalten ; die Wicklungwirktals offene Wicklung.
Für ein achtpoliges Feld jedoch sind die elektromotorischen Kräfte, die von allen Spulen eines
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gen durch einfache und doppelte Zusatzstriche gekennzeichnet sind. Die erste Phase ist mit ihrem Ende 10 an den Schleifring 11 angeschlossen, wie dies für Fig. 2 der Fall ist. Die andern Enden 10'und 10"der beiden andern Phasen sind mit dem Schleifring 12 bzw. 13 verbunden. Die drei Ringe 11,12, 13 sind
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netzes verbunden.
Die Statorwicklungen der Fig. 4 umfassen zwei getrennte Sätze von Phasenwicklungen, die beide sterngeschaltet sind und in die Statornuten der Maschine gewickelt sind. Die Statorwicklungen der Fig. 4 liefern einHauptfeld mit vier Polen und ein überlagerte Dämpfungs- und Hilfsanlauffeld mit acht Polen, für welche die Rotorwicklung der Fig. l, 2 und 3 angeordnet ist.
Gemäss Fig. 4 umfasst die Feldwicklung A des vierpoligen Hauptfeldes drei Phasenwicklungen 51,52 und 53, die zwischen den Sternpunkt 50 und die zugeordneten Enden. 54, 55 bzw. 56 gelegt sind. Die Klemmen 54,55 und 56 sind mit den Leitern 40,41 und 42 eines 50 Hz-Dreiphasenwechselstromnetzes verbunden.
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und die Klemmen 24,25 und 26 gelegt sind. Die Enden 24,25 und 26 werden mit den Leitern 43,44 und 45 einer dreiphasigen Hilfswechselstromquelle von 200 Hz verbunden.
Fig. 5 zeigt das Nutenwicklungsschema der Statorwicklung nach Fig. 4, wobei die Wicklungen und ihre Endpunkte in beiden Figuren gleiche Bezugszeichen tragen. Die Phasenwicklungen A, die das vierpolige Hauptfeld erzeugen, sind im Oberteil des Schemas dargestellt. In diesen Wicklungen erfolgt der Wicklungsschritt von. Nut 1 zur Nut 8 usw., d. h. es wird ein Schritt von 7 Nuten eingehalten, was 7/9 des vollen Schrittes ist.
Die Phasenwicklungen B, die das überlagerte, dem Start dienende Achtpolfeld liefern, sind im Unterteil der Figur dargestellt. Diese Wicklungen haben einen Wicklungsschritt von Nut 1 zu Nut 5 usw., d. h. einen Schritt von vier Nuten gleich 8/9 des vollen (Achtpol-) Schrittes.
Fig. 6 zeigt eine andere Statorwicklungsanordnung, wonach sowohl das Vierpol- als auch das Achtpolfeld von einer einzigen Wicklung geliefert wird, welche für den Laufzustand gleichzeitig mit zwei Frequenzen erregt wird.
Die Statorwicklungen nach Fig. 6 umfassen drei mittelangezapfte Phasenwicklungen 21,22 und 23 mit ihren Mittelanzapfpunkten 24,25 und 26. Ein mit 50 Hz-Dreiphasenwechselstrom gespeister Erreger- transformator besitzt drei Primärwicklungen 27,28 und 29, die in diesem Falle zwischen die Klemmen 30, 31 und 32 dreieckgeschaltet sind. Der Transformator hat drei mittelangezapfte Sekundärwicklungen 33, 34 und 35, deren Mittelanzapfpunkte 36,37 und 38 mit dem Sternpunkt 39 verbunden sind.
Die Enden der Phasenwicklungen 21,22 bzw. 23 sind zwischen Klemmenpaare 61, 62 ; 63,64 und 65,66 über die Transformatorsekundärwicklungen 36,37 und 38 geschaltet. Die Primärklemmen 30,31 und 32 sind an einer 50 Hz fahrende Dreiphasenspeiseleitung 40,41 bzw. 42 angeschlossen. Die Mittel-
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Dreiphasenleitung 43,44, 45 angeschlossen.
Mit Bezug auf die 50 Hz fahrende Leitung 40,41 und 42 sind die drei Statorphasenwicklungen 21,22 und 23 wirkungsmässig in Serie geschaltet. Mit Bezug auf die 200 Hz führenden Leitungen 43,44 und 45 sind die Statorphasenwicklungen wirkungsmässig parallelgeschaltet.
Fig. 7 ist das Nutenwicklungsschema der Statorwicklung nach Fig. 6 ; Wicklungen und Klemmen sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Statorwicklung hat einen Spulenschritt von Nut 1 nach Nut 5 usw., d. h. einen Schritt von 4 Nuten entsprechend 4/9 des vollen (Vierpol-) Schrittes und 8/9 des vollen (Achtpol-) Schrittes.
Um eine Maschine in Lauf zu setzen, die mit einer Rotorwicklung gemäss den Fig. 1-3 und mit Statorwicklungen gemäss den Fig. 4 und 5 versehen ist, wird die Rotorwicklung nicht erregt und der 50 Hz Wechselstrom ftihrendeanschltiss von den Klemmen 54,55 und 56 isoliert. Der 200 Hz führende Wechselstrom wird an die Phasenwicklung B über die Punkte 24,25 und 26 angeschlossen. Die Phasenwicklungen 21,22 und 23 werden mit 200 Hz erregt und erzeugen ein Achtpolfeld, das um die Statorachse mit der doppelten 50 Hz-Synchrondrehzahl rotiert.
Die Rotorwicklungen der Fig. 1-3 verhalten sich als kurzgeschlossene Wicklung ; der Motor wird demgemäss in der Weise selbststartend, wie dies für einen Induktionsmotor der Fall ist und läuft auf fast die doppelte 50 Hz entsprechende Synchrongeschwindigkeit hoch.
Sobald diese Geschwindigkeit erreicht ist, werden die Rotorwicklungen und die Statorwicklungen A gleichzeitig mit 50 Hz erregt. Die Klemmen 54, 55 und 56 der Statorwicklung A werden aus den Leitungen 40,41 und 42 gespeist. Der Rotorschleifring 11 der Fig. 3 wird mit der Leitung 17 und die Schleifrin-
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ge 12 und 13 der beiden andern Phasen werden mit der Leitung 18 bzw. 19 verbunden. Die Leitungen 40, 41 und 42 kann man mit den Leitungen 17,18 und 19 als so verbunden betrachten, dass sie entgegengesetzt rotierende Rotor- und Statorfelder bewirken.
Die Rotordrehung kommt mit den beiden entgegengesetzt rotierenden Vierpol-50 Hz-Magnetfeldern bei der zweifachen Synchronfrequenz, in diesem Beispiel 3000 Umdr/min, in Tritt. Sodann wird die Wechselstromspeisung von 200 Hz in den Leitungen 43,44 und 45 auf einen niedrigen Wert ermässigt und der Motor wird, soweit die äussere mechanische Last der Rotorwelle in Betracht kommt, aus der 50 HzWechselstrom führenden Leitung 17,18 und 19 sowie den Leitungen 40,41 und 42 erregt.
Der Zweck der verbleibenden Wechselstromrestspeisung bei 200 Hz besteht nur darin, das Achtpolstatordrehfeld zu erregen, um den Dämpfungseffekt der Rotorwicklung zu erzielen. Wenn der Motor mit voller Geschwindigkeit läuft, d. h. mit 3000 Umdr/min, ist keine Relativdrehung zwischen dem StatorAchtpolfeld und der Rotorwicklung vorhanden. Jegliche Schwankungen der Rotorlast, welche die Rotordrehzahl zu einem Nacheilen hinter dem Achtpolfeld veranlassen, verursacht das Entstehen zirkulierender Ströme in den drei Rotorphasenwicklungsschaltungen und dadurch den erwünschten Dämpfungseffekt.
Um eine Maschine in Gang zu setzen, deren Rotorwicklungen gemäss den Fig. 1-3 und die Statorwicklungen gemäss den Fig. 6 und 7 ausgebildet sind, wird die Rotorwicklung nicht erregt ; die 50 HzWechselstromquelle wird von den Transformatorklemmen 30,31 und 32 getrennt. Die 200 Hz-Wechselstromzufuhr erfolgt an die Phasenwicklungsenden 24, 25 und 26. Die demgemäss erregten Phasenwicklungen 21,22 und 23 erzeugen ein Achtpolfeld, das um die Statorachse mit der doppelten 50 Hz-Synchrongeschwindigkeit rotiert.
Der Motor startet und erreicht seine normale Drehzahl in gleicher Weise wie ein Induktionsmotor, wie vorhin beschrieben.
Sobald die doppelte 50 Hz-Synchrongeschwindigkeit erreicht worden ist, werden Rotor und Statorwicklungen gleichzeitig mit 50 Hz erregt. Die Schleifringe 11,12 und 13 werden über Leiter 17,18 bzw.
19 versorgt. Die Transformatorklemmen 30,31 und 32 werden aus Leitungen 40,41 und 42 gespeist, die richtig mit den Leitungen 17,18 und 19 verbunden sind, um entgegengesetzt rotierende Rotor- und Statorfelder zu erzeugen.
Wenn die Rotordrehzahl in Tritt kommt, wird die Wechselstromspeisung der Leiter 43,44 und 45, d. h. die 200 Hz-Speisung auf jenen niedrigeren Wert ermässigt, der zur Aufrechterhaltung des überlagerten Achtpol-Dämpfungsfeldes genügt.
Durch Wahl eines geeigneten Verhältnisses für den die Statorwicklung speisenden Transformator kann die Flussdichte, die von der Statorwicklung sowohl für das Vierpolfeld als auch für das Achtpolfeld geliefert wird, gesondert auf geeignete Werte eingestellt werden.
Zweckmässig wird ein Hilfsfrequenzwandler verwendet, der eine Frequenzwandlung von 50 auf 200 Hz gestattet, um die Speisung der Leiter 43,44 und 45 zu bewirken. Der Leistungsverbrauch des Frequenzwandlers ist gering wenn der Motor auf voller Drehzahl arbeitet und während des Motorstarts von kurzer Dauer. Demgemäss ist ein Wandler geringer Leistung ausreichend. Ein einziger Frequenzwandler kann mehrere gleiche Motoren versorgen, vorausgesetzt, dass von ihnen immer nur einer gleichzeitig anläuft.
In einem solchen Fall kann die 200 Hz-Wechselstromspeisung für jeden Motor gesondert eingestellt werden, z. B. vermittels zwischengeschalteter Autotransformatoren.
Die mit Bezug auf die Fig. 1-3 und 4 und 5 oder 6 und 7 beschriebenen Maschinen sind hinsichtlich der Energiezufuhr umkehrbar und können wahlweise als Synchronmotoren oder als Synchrongeneratoren benützt werden. Im letzteren Falle ist die Energiezufuhr mit 200 Hz für einen elektrischen Start nicht erforderlich, weil der Rotor von einer Antriebsmaschine in Gang gesetzt wird. In diesem Falle ist die Wechselstromleistung, soweit es sich um die 200 Hz handelt, immer gering. Zweckmässigerweise wird ein den
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generator erregt wird.
Ein Synchronmotor für zwei Geschwindigkeiten, der mit einer die zweite Harmonische benetzenden Dämpfung und mit einerStartfeldeinrichtung der im Vorhergehenden beschriebenen Art versehen ist, wird zweckmässig als Zweipolhauptfeld- Vierpoldämpfungsfeldmaschine gebaut, wenn er eine Drehzahl von 6000 Umdr/min besitzen soll, oder als eine Maschine mit einem sechspoligen Hauptfeld und einem zwölfpoligen Dämpfungsfeld, die dann mit 2000 Umdr/min laufen wird, da diese beiden Geschwindigkeiten auf andere Weise direkt nicht erzielbar sind.
Als Synchrongenerator wird eine solche Maschine zweckmässig so ausgelegt, dass sie ein zweipolige Hauptfeld und ein vierpoliges Dämpfungsfeld aufweist, um mit 6000 Umdr/min angetrieben zu werden
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und dann Leistungen mit 50 Hz abzugeben. Der Hilfsgenerator ist dann eine Vierpolmaschine herkömm- licher Bauart.
Eine besonders vorteilhafte Verwirklichung der Erfindung zum Gebrauch als Motor oder Generator für
Dreiphasenwechselstromspeisung ist eine Maschine in der das überlagerte dämpfende Feld und das Start- hilfsfeld die dritte Harmonische des Hauptfeldes ist : sie hat demnach die dreifache anstatt der zweifachen
Anzahl von Polen wie dies für die im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen der Fall ist.
Nach einer Ausführungsform einer solchen Maschine weist diese ein zweipoliges Hauptfeld und ein sechspoliges Dämpfùngs- und Starterfeldauf and läuft mit der doppelten 50 Hz-Synchrondrehzahl von
6000 Umdr/min. Eine besondere Ausführungsform hat Zweipol-Sechspolrotorwicklungen nach Fig. 8 und getrennte Hauptfeld- und Dämpfungsfeldstatorwicklungen A und B, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, mit dem Unterschied, dass die höherfrequente Wechselstromspeisung bei 300 Hz anstatt bei 200 Hz, wie vorhin dargestellt, erfolgt. Die Statorwicklungen sind weiters in Fig. 9 gezeigt und die vollständige Maschine zeigt die Fig. 10.
Die Rotorwicklung der Fig. 8 ist eine vollen Wicklungsschritt aufweisende Zweipolwicklung, welche die Phasenwicklungen 85,86 und 87 umfasst, die. wie ersichtlich, zwischen den Enden 81,82, 83 und 84 inSerie geschaltet sind. Die Enden 81, 82, 83 und 84 sind mit Schleifringen 71, 72,73 bzw. 74 verbun- den. Die Schleifringe 71,72 und 73 sind mittels Bürstenleitern 14,15 und 16 mit einer Dreiphasenwech- selstrom von 50 Hz führenden Leitung 17, 18 und 19 verbunden.
Der Schleifring 74 liegt iiberseiner Bürstenleitung und einem Regelwiderstand 88 an der Bilrstenlei- tung 14 des Schleifringes 71 sowie an einer Seite eines Schalters 89, der in geschlossenem Zustand die
Endpunkte 81 und 84 über die Gleitringe 71 und 74 kurzschliesst.
Die Rotorwicklung nach Fig. 8 wirkt als eine Zweipol-Dreiecks-Dreiphasenwicklung sowie als Sechs- pol-Serien-Einphasenwicklung.
Als Motor wird diese Maschine genauso gestartet wie dies für die Ausführung mit zweiter harmonischer
Dämpfung beschrieben wurde. Der Schalter 89 ist offen und der Widerstand 88 daher für einen Start wirksam. Die Verwendung des Widerstandes 89 verbessert das Anfahrdrehmoment.
Ein Induktionsmotor mit einem Dreiphasenstator und einem Einphasemotor vermag das Görgesche Phä- nomen zu zeigen und mit halber Geschwindigkeit zu rotieren. Dieser Effekt kann im vorliegenden Fall durch Einschluss eines Serienwiderstandes in den Rotorkreis vermieden werden.
Der Rotor erreicht eine Geschwindigkeit, die fast das Doppelte der 50 Hz-Synchrondrehzahl beträgt, weil das Startdrehfeld, das von der Start- und D mpferfeldstatorwicklung B stammt, mit 300 Hz erregt wird. Der Schalter 89 ist geschlossen, um die Phasenwicklungen 85,86 und 87 im Dreieck an die 50 Hz- Wechselstromleitung anzuschliessen. Sowohl die Rotorwicklung als auch die Statorwicklung A werden dann bei 50 Hz erregt.
Wenn die Maschine mit der doppelten Synchrondrehzahl von 6000 Umdr/min rotiert, erscheint die Rotorwicklung in bezug auf Ströme, die in den Statorfeldern induziert werden, dem Zweipolfeld als offene Wicklung und dem Sechspolfeld als kurzgeschlossene Wicklung.
Die Schaltungsanordnung der Statorwicklungen wird mit Bezug auf Fig.10 beschrieben. In Fig. 10 umfasst die HauptfeldzweipolwicklungA dreistemgeschaltete Phasenwicklungen 51, 52 und 53, die zwischen den Stemmittelpunkt 50 und die Endpunkte 54, 55 bzw. 56 geschaltet sind. Die Endpunkte 54, 55 und 56 werden aus Leitern 40,41 bzw. 42 mit 50-periodigem Wechselstrom gespeist und es sind diese Leitungen in geeigneterweise an die Speiseleitung 17,18 und 19, welche Dreiphasenwechselstrom von 50 Hz führt, so angeschlossen, dass es zu entgegengesetzt rotierenden Rotor- und Statorzweipolfeldern kommt.
Die Dämpfungs-und Startsechspolwicklung B umfasst drei sterngeschaltete Phasenwicklungen 104, 105 und 106, die zwischen den Siernpunkt 100 und die Endpunkte 101, 102 bzw. 103 geschaltet sind. Die Enden 101,102 und 103 werden mit 300 Hz-Wechselstrom aus den Leitern 107,108 und 109 gespeist.
Die Anordnung der Wicklungen A und B auf dem Stator der Maschine zeigt das Nutenwicklungsschema der Fig. 9, in welchem die Bezugszeichen für Wicklungen und Endpunkte dieselben wie in Fig. 10 sind.
Die Zweipolwicklung 51 hat einen Wicklungsschritt von Nut 1 zu Nut 13 usw., d. i. 2/3 des vollen Schrittes (für Zweipolschaltung) und 6 Spulen pro Gruppe. Die andern Phasenwicklungen 52 und 53 sind in ähnlicher Weise gewickelt.
Die Sechspolwicklung 104 hat einen Spulenschritt von Nut 1 zu Nut 7 usw., d. i. der volle Schritt für Sechspolbetrieb und zwei Spulen pro Gruppe. Die beiden andern Phasenwicklungen 105 und 106 sind ähnlich ausgeführt. Die beiden Wicklungen A und B sind in den gleichen Statornuten einander überlagert wie dies die Fig. 9 zeigt. Die Sechspolwicklung B ist näher dem Nuten-Schlitz angeordnet.
Die in Fig. 10 gezeigte Maschine ist hinsichtlich der 50-Hz Energiezufuhr umkehrbarum entweder als
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Motor oder Generator zu arbeiten. Der Rotor ist durch den gestrichelten Rahmen 90 und die Rotorachse durch die gestrichelte Gerade 91 angedeutet. Die Linie 91 bildet die Achse der Schleifringe 71,72, 73 und 74 und der Rotorwelle 92. Die Rotorwelle 92 wird vom Rotor getrieben um eine Last zu drehen oder wird selbst von einer Antriebsmaschine angetrieben, um den Rotor in Drehung zu versetzen, je nachdem, ob die Maschine als Motor oder als Generator arbeitet.
Im letzteren Falle wird die Statorwicklung B zweckmässig mit 300 Hz-Wechselstrom von einem Ge- nerator gespeist, der von ein und derselben Antriebsmaschme wie der Hauptgenerator getrieben wird. So- wohl die Rotorwicklungen als auch die Statorwicklung A liefern Energie in die 50 Hz führende Leitung 17,
18 und 19.
Die Bedeutung dieser mit Dämpfung durch die dritte Harmonische arbeitenden Maschine für Drei- phasenspeisung ergibt sich aus der Tatsache, dass dreieckgeschaltete, tertiäre Wicklungen bekannt sind, um die dritte Harmonische des Hauptfeldflusses zu dämpfen. Daraus ergibt sich, dass eine Maschine, die mit voller, doppelter Synchrondrehzahl rotiert, eine schwache Speisung mit 300 Hz-Wechselstrom aus- reicht, um ein Sechspolfeld zu erzeugen, das eine gute Rotordämpfung ergibt.
Des weiteren wird ein Nachteil der bei einer mit Dämpfung durch die zweite Harmonische arbeiten- den Zweipol-Vierpol-Maschine bestehen würde, in einer mit dritter harmonischer Dämpfung arbeitenden
Maschine vermieden.
Ein solcher Zweipol-Vierpolmotor würde ein unausgeglichenes rotierendes Feld haben, das, obgleich es nicht von solcher Auswirkung ist, dass dies den praktischen Wert der Maschine stört, bestimmte kon- struktive Massnahmen erfordern würde. Dieser Effekt ergibt sich aus der bekannten Tatsache, dass, wo immer in einer Maschine zwei Drehfelder überlagert werden, deren Polnummern um zwei differieren, ein unausgeglichenes rotierendes Magnetdrehfeld entsteht. Beispielsweise rotiert, wenn die beiden überla- gerten Felder zweipolig und vierpolig sind und mit 3000 bzw. 6000 Umdr/min umlaufen, das unausge- glichene Magnetfeld mit 9000 Umdr/min. In der beschriebenen Ausführung, die Zweipol- und Sechspol- felder verwendet, besteht diese Unausgeglichenheit nicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rotierende elektrische Maschine mit Stator-und Rotorwechselstromwicklungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung so ausgelegt und erregt ist, dass sie ein Hauptfeld von p Polen und ein überlagerte Drehfeld von np Polen erzeugt, wobei n eine kleine ganze Zahl ist und wobei die Spulen der Rotorwicklung so verbunden sind, dass sie mit Bezug auf das Hauptfeld von p Polen als offene Wicklung und mit Bezug auf das überlagerte Feld von np Polen als kurzgeschlossene Wicklung arbeiten.
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Rotating electric machine
The invention relates to rotating electrical machines, in particular synchronous motors or generators.
A characteristic feature of AC synchronous motors of conventional construction is that they cannot start by themselves when the windings are excited. In addition, the running machine tends to oscillate when a pulsating load acts on the rotor. This means that the momentary rotational position of the rotor oscillates around the moving mean rotational position. It is therefore common for conventional synchronous machines to provide a closed starting and damping winding that is attached to the poles that produce the direct current field. This closed winding generates a starting torque that is generated through reaction with the main field that is built up by the AC-excited armature. This winding also generates damping in the case of the pulsating load mentioned.
When the machine is running normally at full speed under constant load, there is no relative movement between the armature magnetic field and this winding.
A distinctive feature of the AC induction motor is that both the stator and the wound rotor of a slip ring induction motor can be electrically excited at the same time, the electrical connections being such that the speeds of the rotating fields add up. The motor will then run at twice its normal synchronous speed with the following restrictions; H. it will rotate at a speed of 4f / p rev / sec, where f is the supply frequency and p is the number of main poles of the motor. Although such a machine has the structure of an induction motor from a structural point of view, it works as a synchronous motor when it is fed double-fed in the manner described.
The limitations inherent in a doubly-fed machine are that, like any synchronous machine, it lacks the ability to start and dampen itself. This fact presented the main objection so far to the use of such machines. Although various double-fed machines have been proposed from time to time which purported to remedy these two inconveniences, none has so far proven to be fully satisfactory.
One reason is that it is impossible to match a closed damping winding of a normal type to either the stator or the rotor of the machine, because both windings are ac excited and such a damping winding with respect to the stator or the rotor to which it is attached how a short-circuit winding acts.
The present invention is to provide such a double speed synchronous machine, u. between either a motor or a generator, to create an improved form which, if it is a motor, has means to start electrically and has electrical means to dampen speed fluctuations, all of this in order to make the machine usable for normal use.
According to the present invention, an electrical machine has stator and rotor alternating current windings, the stator winding being designed and excited in such a way that a main field with p poles and a superimposed rotating field of np poles is formed, where n is a small integer and where the Coils of the rotor winding are connected in such a way that they operate as an open winding of p poles with respect to the main field and as a short-circuit winding of np poles with respect to the superimposed field.
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The stator winding is preferably excited with a frequency f to produce the main field of n poles and with the frequency 2nf to produce the superimposed rotating field of np poles.
The main field of p poles supplied by the stator winding and the superimposed field of np poles can be generated in two separate parts of the stator winding which are superimposed in the same stator slots, the first part being wound so that it is wound with the frequency when excited f results in the main field of p poles, while the second part is wound in such a way that it supplies np poles and the coils of the windings each extending over l / n times the number of slots in the coils of the p-pole field and with the frequency 2nf are excited.
The preferred arrangement provides a stator winding which has two separate sets of phase windings, one being excited with alternating current of frequency f to provide the main field of n-poles, while the other is excited with alternating current of frequency 6f, to the superimposed
Field with a number of poles of 3p. This arrangement is particularly for a three phase machine from
Value, as set out in more detail below. Such an arrangement with a superimposed field of 3p poles generates one based on the third harmonic. Damping fluctuations in the rotor counter-torque.
As a modification of these construction rules, a machine can be wound in such a way that a superimposed field provides a harmonic attenuation of a higher order than the third harmonic, but such a harmonic attenuation of a higher order would prove to be practically less useful than the lower harmonic attenuation, including that on the second or third harmonic based attenuation is understood to prove.
According to an embodiment employing a second harmonic attenuation, a simple set of phase windings can be used, the coils of each phase winding being connected in series and having a center tap. Alternating current of frequency f is then fed into each phase winding between the outer ends, and alternating current of frequency 4f between the center taps and the outer ends, the two halves of the phase winding then being fed in parallel.
For all embodiments of the invention, the stator may be provided with two sets of phase windings which are excited separately at two different frequencies. or it may be provided with a single set of phase windings and simultaneous excitation with two frequencies, the corresponding rotor phase windings have coils connected in such a way that the windings are considered to be open with regard to the main field and as short-circuit windings with regard to the superimposed field of higher pole number act in order to deliver a circulating damping current of a harmonic frequency.
The expressions "open" and "short-circuited" are used here in the sense that the impedance of the winding with respect to the current generated in it by the main magnetic field or the superimposed magnetic field is aimed at. With regard to the external circuit, the rotor windings are of course not open, as they are fed with electricity from the network, provided the machine is working as a motor, and deliver electricity to a loaded network when the machine is working as a generator.
The practical switching of the rotor phase windings depends on the machine type, the number of poles of the main field and the ordinal number of the harmonic damping used.
While suitable switching of the rotor phase windings is necessary to achieve the vo. To realize the present invention in its various manifestations, the desired effect of such suitably switched rotor windings is known per se. It is therefore sufficient to show, for example, rotor windings which meet the requirements already given.
An example of a three-phase machine with a two-pole main field and a harmonic
Third-order damping, which is supplied by a six-pole, superimposed field, works with an open triangular three-phase two-pole winding with a full winding pitch that acts as a series-connected single-phase six-pole winding between the points that are supplied by the open delta connection.
Another embodiment of a three-phase machine with a four-pole main field and a second harmonic attenuation, which comes from a superimposed eight-pole field, is such that each phase winding of the rotor winding is designed as a series-parallel connection in which alternating coils or coil groups of each phase winding are connected in series to create the two parallel branches of the rotor winding. For a four-pole field, the electromotive forces that arise in the coils of each branch are equal and in phase, so that no circulating currents flow in those conductors which connect the two branches in parallel; the winding acts as an open winding.
For an eight-pole field, however, the electromotive forces generated by all coils are one
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genes are identified by single and double additional lines. The first phase is connected with its end 10 to the slip ring 11, as is the case for FIG. The other ends 10 'and 10 "of the other two phases are connected to the slip ring 12 and 13, respectively. The three rings 11, 12, 13 are
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network connected.
The stator windings of Figure 4 comprise two separate sets of phase windings both of which are star connected and wound in the stator slots of the machine. The stator windings of Fig. 4 provide a main field with four poles and a superimposed damping and auxiliary starting field with eight poles, for which the rotor winding of Figs. 1, 2 and 3 is arranged.
According to FIG. 4, the field winding A of the four-pole main field comprises three phase windings 51, 52 and 53, which are between the star point 50 and the associated ends. 54, 55 and 56 are placed. Terminals 54, 55 and 56 are connected to conductors 40, 41 and 42 of a 50 Hz three-phase alternating current network.
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and the terminals 24, 25 and 26 are placed. Ends 24, 25 and 26 are connected to conductors 43, 44 and 45 of an auxiliary three-phase AC power source of 200 Hz.
FIG. 5 shows the slot winding scheme of the stator winding according to FIG. 4, the windings and their end points having the same reference symbols in both figures. The phase windings A, which generate the four-pole main field, are shown in the upper part of the diagram. The winding step from takes place in these windings. Slot 1 to slot 8 etc., d. H. there is a step of 7 grooves, which is 7/9 of the full step.
The phase windings B, which supply the superimposed eight-pole field used for the start, are shown in the lower part of the figure. These windings have a winding pitch from slot 1 to slot 5 and so on. H. a step of four grooves equal to 8/9 of the full (eight-pole) step.
Fig. 6 shows another stator winding arrangement, according to which both the four-pole and the eight-pole field are supplied by a single winding which is excited simultaneously with two frequencies for the running condition.
The stator windings according to FIG. 6 comprise three center tapped phase windings 21, 22 and 23 with their center taps 24, 25 and 26. An excitation transformer fed with 50 Hz three-phase alternating current has three primary windings 27, 28 and 29, which in this case are between the terminals 30, 31 and 32 are delta-connected. The transformer has three center-tapped secondary windings 33, 34 and 35, the center-tapping points 36, 37 and 38 of which are connected to the star point 39.
The ends of the phase windings 21,22 and 23 are between terminal pairs 61, 62; 63,64 and 65,66 are connected via the transformer secondary windings 36,37 and 38. The primary terminals 30,31 and 32 are connected to a 50 Hz three-phase feed line 40,41 and 42, respectively. The means-
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Three-phase line 43, 44, 45 connected.
With reference to the 50 Hz line 40, 41 and 42, the three stator phase windings 21, 22 and 23 are operatively connected in series. With respect to the lines 43, 44 and 45 carrying 200 Hz, the stator phase windings are effectively connected in parallel.
Figure 7 is the slot winding scheme of the stator winding of Figure 6; Windings and terminals are provided with the same reference symbols in both figures.
The stator winding has a coil pitch from slot 1 to slot 5 and so on. H. a step of 4 slots corresponding to 4/9 of the full (four-pole) step and 8/9 of the full (eight-pole) step.
In order to start a machine which is provided with a rotor winding according to FIGS. 1-3 and with stator windings according to FIGS. 4 and 5, the rotor winding is not energized and the 50 Hz alternating current leads from the terminals 54, 55 and 56 isolated. The 200 Hz alternating current is connected to phase winding B via points 24, 25 and 26. The phase windings 21, 22 and 23 are excited at 200 Hz and generate an eight-pole field that rotates around the stator axis at twice the 50 Hz synchronous speed.
The rotor windings of Figures 1-3 behave as a short-circuited winding; the motor is accordingly self-starting in the same way as is the case for an induction motor and runs up to almost double the synchronous speed corresponding to 50 Hz.
As soon as this speed is reached, the rotor windings and the stator windings A are excited simultaneously at 50 Hz. The terminals 54, 55 and 56 of the stator winding A are fed from the lines 40, 41 and 42. The rotor slip ring 11 of Fig. 3 is connected to the line 17 and the slip ring
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ge 12 and 13 of the other two phases are connected to lines 18 and 19, respectively. The lines 40, 41 and 42 can be regarded as connected to the lines 17, 18 and 19 in such a way that they cause oppositely rotating rotor and stator fields.
The rotor rotation starts with the two oppositely rotating four-pole 50 Hz magnetic fields at twice the synchronous frequency, in this example 3000 rev / min. Then the AC supply of 200 Hz in lines 43, 44 and 45 is reduced to a low value and the motor is, as far as the external mechanical load of the rotor shaft is taken into account, from the 50 Hz alternating current line 17, 18 and 19 as well as the lines 40, 41 and 42 excited.
The purpose of the remaining AC power supply at 200 Hz is only to excite the eight-pole stator rotating field in order to achieve the damping effect of the rotor winding. When the engine is running at full speed i.e. H. at 3000 rev / min, there is no relative rotation between the stator eight-pole field and the rotor winding. Any fluctuations in the rotor load that cause the rotor speed to lag behind the eight-pole field will cause circulating currents to develop in the three rotor phase winding circuits and thereby the desired damping effect.
In order to start a machine whose rotor windings are designed according to FIGS. 1-3 and the stator windings according to FIGS. 6 and 7, the rotor winding is not excited; the 50 Hz AC power source is disconnected from the transformer terminals 30, 31 and 32. The 200 Hz alternating current is supplied to the phase winding ends 24, 25 and 26. The phase windings 21, 22 and 23 excited accordingly generate an eight-pole field which rotates around the stator axis at twice the 50 Hz synchronous speed.
The motor starts and reaches its normal speed in the same way as an induction motor, as described earlier.
As soon as double the 50 Hz synchronous speed has been reached, the rotor and stator windings are excited simultaneously at 50 Hz. The slip rings 11, 12 and 13 are connected via conductors 17, 18 and
19 supplied. The transformer terminals 30, 31 and 32 are fed from lines 40, 41 and 42 which are properly connected to lines 17, 18 and 19 in order to produce counter-rotating rotor and stator fields.
When the rotor speed starts up, the AC power supply to conductors 43, 44 and 45, i.e. H. the 200 Hz supply is reduced to the lower value that is sufficient to maintain the superimposed eight-pole damping field.
By choosing a suitable ratio for the transformer feeding the stator winding, the flux density that is supplied by the stator winding both for the four-pole field and for the eight-pole field can be set separately to suitable values.
An auxiliary frequency converter is expediently used which allows a frequency conversion from 50 to 200 Hz in order to supply the conductors 43, 44 and 45. The power consumption of the frequency converter is low when the motor is working at full speed and for a short time during the motor start. Accordingly, a low power converter is sufficient. A single frequency converter can supply several motors of the same type, provided that only one of them starts up at the same time.
In such a case, the 200 Hz AC supply can be set separately for each motor, e.g. B. by means of interconnected autotransformers.
The machines described with reference to FIGS. 1-3 and 4 and 5 or 6 and 7 are reversible with regard to the energy supply and can be used either as synchronous motors or as synchronous generators. In the latter case, the energy supply with 200 Hz for an electrical start is not necessary because the rotor is started by a prime mover. In this case, the alternating current power, as far as 200 Hz is concerned, is always low. Appropriately, a den
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generator is excited.
A synchronous motor for two speeds, which is provided with a damping that wets the second harmonic and with a start field device of the type described above, is expediently built as a two-pole main field four-pole damping field machine if it is to have a speed of 6000 rpm, or as a machine with a six-pole main field and a twelve-pole damping field, which will then run at 2000 rev / min, since these two speeds cannot be achieved directly in any other way.
As a synchronous generator, such a machine is expediently designed so that it has a two-pole main field and a four-pole damping field in order to be driven at 6000 rev / min
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and then deliver power at 50 Hz. The auxiliary generator is then a four-pole machine of conventional design.
A particularly advantageous implementation of the invention for use as a motor or generator for
Three-phase alternating current supply is a machine in which the superimposed damping field and the auxiliary starting field are the third harmonic of the main field: it therefore has three times that amount instead of twice that
Number of poles as is the case for the embodiments described above.
According to one embodiment of such a machine, it has a two-pole main field and a six-pole damping and starter field and runs at twice the 50 Hz synchronous speed of
6000 rev / min. A special embodiment has two-pole six-pole rotor windings according to FIG. 8 and separate main field and damping field stator windings A and B, as shown in FIG. 4, with the difference that the higher-frequency alternating current feed is at 300 Hz instead of at 200 Hz, as shown above, he follows. The stator windings are also shown in FIG. 9 and the complete machine is shown in FIG. 10.
The rotor winding of FIG. 8 is a full-pitch two-pole winding which comprises phase windings 85, 86 and 87, the. as can be seen, are connected in series between ends 81, 82, 83 and 84. The ends 81, 82, 83 and 84 are connected to slip rings 71, 72, 73 and 74, respectively. The slip rings 71, 72 and 73 are connected by means of brush conductors 14, 15 and 16 to a three-phase alternating current of 50 Hz leading lines 17, 18 and 19.
The slip ring 74 lies above its brush line and a control resistor 88 on the brush line 14 of the slip ring 71 and on one side of a switch 89 which, in the closed state, the
Short-circuits end points 81 and 84 via sliding rings 71 and 74.
The rotor winding according to FIG. 8 acts as a two-pole triangular three-phase winding and as a six-pole series single-phase winding.
As a motor, this machine is started in the same way as for the version with the second harmonic
Attenuation has been described. The switch 89 is open and the resistor 88 is therefore effective for a start. The use of the resistor 89 improves the starting torque.
An induction motor with a three-phase stator and a single-phase motor can show the Göresche phenomenon and rotate at half speed. In the present case, this effect can be avoided by including a series resistor in the rotor circuit.
The rotor reaches a speed that is almost double the 50 Hz synchronous speed because the starting rotating field, which comes from the starting and damper field stator winding B, is excited at 300 Hz. The switch 89 is closed in order to connect the phase windings 85, 86 and 87 in a triangle to the 50 Hz AC line. Both the rotor winding and the stator winding A are then excited at 50 Hz.
When the machine rotates at twice the synchronous speed of 6000 rev / min, the rotor winding appears in relation to currents that are induced in the stator fields, the two-pole field as an open winding and the six-pole field as a short-circuited winding.
The circuit arrangement of the stator windings is described with reference to FIG. In Fig. 10, the main field two-terminal winding A comprises three-star connected phase windings 51, 52 and 53 connected between the star center 50 and the end points 54, 55 and 56, respectively. The end points 54, 55 and 56 are fed with 50-period alternating current from conductors 40, 41 and 42, respectively, and these lines are suitably connected to the feed line 17, 18 and 19, which carries three-phase alternating current of 50 Hz, so that it comes to oppositely rotating rotor and stator bipolar fields.
The damping and starting six-pole winding B comprises three star-connected phase windings 104, 105 and 106, which are connected between the core point 100 and the end points 101, 102 and 103, respectively. The ends 101, 102 and 103 are fed with 300 Hz alternating current from the conductors 107, 108 and 109.
The arrangement of the windings A and B on the stator of the machine shows the slot winding diagram of FIG. 9, in which the reference numerals for windings and end points are the same as in FIG.
The two-pole winding 51 has a winding pitch from slot 1 to slot 13 and so on. i. 2/3 of the full step (for two-pole circuit) and 6 coils per group. The other phase windings 52 and 53 are wound in a similar manner.
The six-pole winding 104 has a coil pitch from slot 1 to slot 7 and so on. i. the full step for six-pole operation and two coils per group. The two other phase windings 105 and 106 are designed similarly. The two windings A and B are superimposed on one another in the same stator slots as shown in FIG. The six-pole winding B is arranged closer to the slot slot.
The machine shown in Figure 10 is reversible in terms of 50 Hz power supply as either
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Engine or generator to work. The rotor is indicated by the dashed frame 90 and the rotor axis by the dashed straight line 91. The line 91 forms the axis of the slip rings 71, 72, 73 and 74 and the rotor shaft 92. The rotor shaft 92 is driven by the rotor to rotate a load or is itself driven by a prime mover to make the rotor rotate, as the case may be whether the machine works as a motor or a generator.
In the latter case, the stator winding B is expediently fed with 300 Hz alternating current from a generator which is driven by one and the same drive machine as the main generator. Both the rotor windings and the stator winding A supply energy to the 50 Hz line 17,
18 and 19.
The importance of this machine, which works with damping by the third harmonic, for three-phase supply results from the fact that triangular, tertiary windings are known to dampen the third harmonic of the main field flux. This means that a machine that rotates at full, double the synchronous speed, a weak supply of 300 Hz alternating current is sufficient to generate a six-pole field, which results in good rotor damping.
Furthermore, there is a disadvantage that would exist in a two-pole four-pole machine working with damping by the second harmonic, in a machine working with third harmonic damping
Machine avoided.
Such a two-pole, four-pole motor would have an unbalanced rotating field which, although not of such an effect as to interfere with the practical value of the machine, would require certain design measures. This effect results from the well-known fact that wherever two rotating fields are superimposed in a machine, the pole numbers of which differ by two, an unbalanced rotating magnetic rotating field is created. For example, if the two superimposed fields are two-pole and four-pole and rotate at 3000 or 6000 rev / min, the unbalanced magnetic field rotates at 9000 rev / min. In the embodiment described, which uses two-pole and six-pole fields, this imbalance does not exist.
PATENT CLAIMS:
1. Rotating electrical machine with stator and rotor alternating current windings, characterized in that the stator winding is designed and excited in such a way that it generates a main field of p poles and a superimposed rotating field of np poles, where n is a small whole number and where the coils of the rotor winding are connected in such a way that they work as an open winding with respect to the main field of p poles and as a short-circuited winding with respect to the superimposed field of np poles.