DE1079158B

DE1079158B - Synchronizing arrangement for dynamo-electric machines

Info

Publication number: DE1079158B
Application number: DEB39757A
Authority: DE
Inventors: Shafi-Uddin Ahmed Choudhury
Original assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Current assignee: British Thomson Houston Co Ltd
Priority date: 1955-04-07
Filing date: 1956-04-05
Publication date: 1960-04-07

Description

Synchronisieranordnung für dynamoelektrische Maschinen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Synchronisieren einer dynamoelektrischen Regelmaschine mit wenigstens einer anderen, ähnlichen Maschine, wobei beide Maschinen relativ zueinander drehbare Elemente aufweisen, deren eines eine Primärwicklung und deren anderes eine mehrphasige Sekundärwicklung trägt, und bei der die Sekundärwicklungen der Maschine miteinander und die Primärwicklungen mit einem Einphasennetz verbunden sind.Synchronizing arrangement for dynamo-electric machines The invention relates to an arrangement for synchronizing a dynamo-electric control machine with at least one other, similar machine, both machines being relative have mutually rotatable elements, one of which is a primary winding and one of which another carries a polyphase secondary winding, and in which the secondary windings of the machine and the primary windings are connected to a single-phase network are.

Bei einer Anordnung mit dynamoelektrischen Maschinen der obigen Art, die synchron miteinander laufen; besteht gewöhnlich die Aufgabe darin, daß der Rotor der einen Maschine, die auch als Geber bezeichnet wird, durch geeignete Mittel gedreht wird und daß die Rotoren der anderen oder aller anderen Maschinen, die als Empfänger arbeiten, der Drehung der Gebermaschine folgen sollen. Die Empfängermaschine kann auch dazu benutzt werden, eine Belastung anzutreiben.In an arrangement with dynamo-electric machines of the above type, that run synchronously with each other; usually the task is that the rotor the one machine, which is also referred to as an encoder, rotated by suitable means will and that the rotors of the other or of all other machines acting as receivers work, should follow the rotation of the encoder machine. The receiving machine can can also be used to drive a load.

Es sind bereits Einrichtungen zur Erzielung eines Gleichlaufes von sekundär elektrisch gekuppelten Gleichstrommotoren bekanntgeworden. Bei derartigen Einrichtungen wird ein gleichmäßiger Anlauf zweier Motore dadurch erzielt, daß in die Ausgleichleitung ohmsche Widerstände während des Anlaufes und induktive Widerstände während des Betriebes eingeschaltet sind. Ferner sind Einrichtungen zur synchronen Übertragung von Drehbewegungen, Zeigerstellungen od. dgl. bekanntgeworden, bei denen zur Erzielung einer eindeutigen Stellung beim Einschalten sowie einer großen Einstellgenauigkeit ein vielpoliges System mit einem zweipoligen System sowohl auf der Empfänger- als auf der Geberseite vereinigt wird.There are already facilities for achieving synchronization of secondary electrically coupled DC motors became known. With such Facilities, a smooth start-up of two motors is achieved in that in the compensation line ohmic resistances during start-up and inductive resistances are switched on during operation. There are also facilities for synchronous Transmission of rotary movements, pointer positions or the like. Became known in which to achieve a clear position when switching on and a high level of setting accuracy a multi-pole system with a two-pole system on both the receiver and the is united on the donor side.

Gemäß der Erfindung wird die Synchronisierung einer dynamoelektrischen Regelmaschine mit eineranderen, ähnlichen Maschine dadurch erzielt, daß ein Gleichrichter in die Leitung zwischen der Spannungsquelle und der einphasigen Wicklung eingeschaltet ist, um dieser Wicklung eine Gleichstromkomponente zuzuführen, und daß der Gleichrichter durch eine Impedanz überbrückt ist, die eine Verbindung für den Wechselstrom herstellt.According to the invention, the synchronization is a dynamoelectric Rule machine with another, similar machine achieved in that a rectifier switched into the line between the voltage source and the single-phase winding is to supply a direct current component to this winding, and that the rectifier is bridged by an impedance that creates a connection for the alternating current.

Die Erfindung wird vorteilhafterweise zur gegenseitigen Synchronisierung von Maschinen angewendet, deren mehrphasige Sekundärwicklungen miteinander verbunden sind, während die einphasigen Primärwicklungen an eine gemeinsame einphasige Spannungsquelle angeschlossen sind. Bei einer solchen Anordnung muß die Maschine kontinuierlich vom Stillstand an synchronisiert werden, da kein Drehmoment im Empfänger vorhanden ist, welches ihn veranlaßt, als Motor zu laufen, wenn die eine Maschine umläuft, während die andere zu synchronisierende Maschine stillsteht. Bei einer solchen Anordnung hat die Gleichstromkomponente die Aufgabe, das Pendeln sowie eine Unstabilität der Synchronisierung der Maschinen, wenn sie im gegenseitigen Synchronismus laufen, zu verringern.The invention is advantageously used for mutual synchronization Applied by machines whose polyphase secondary windings are interconnected are, while the single-phase primary windings are connected to a common single-phase voltage source are connected. With such an arrangement, the machine must be continuous be synchronized from standstill, as there is no torque in the receiver is what causes it to run as a motor when one machine is rotating, while the other machine to be synchronized stands still. With such an arrangement the DC component has the task of oscillating as well as instability of the Synchronization of the machines if they are running in mutual synchronism, to reduce.

Ferner ist die Erfindung geeignet für den Einsatz in solchen Maschinen, die außer den miteinander verbündenen mehrphasigen Sekundärwicklungen noch Primär= wicklungen aufweisen, in denen phasenverschobene Wechselspannungen auftreten, wenn eine der Wicklungen direkt an eine einphasige Spannungsquelle über einen phasenschiebenden Kondensator angeschlossen ist, welcher den Endpunkt einer anderen Wicklung mit der Spannungsquelle verbindet. Bei dieser Anordnung wird die Gleichstromkomponente der unmittelbar an die Spannungsquelle angeschlossenen Wicklung über einen Gleichrichter zugeführt, der in der Verbindungsleitung zur Spannungsquelle liegt, wobei ein Kondensator parallel zu dem Gleichrichter geschaltet ist, um eine Wechselstromverbin-. Jung zu schaffen, während die andere Wicklung infolge des phasenschiebenden Kondensators keine Gleichstromkomponente führt. Mit einer Anordnung gemäß der Erfindung ist es möglich, durch Zuführen einer Gleichstromkomponente das selbstsynchronisierende Drehmoment der Maschine zu verbessern, so daß die Rotoren derartiger Maschinen besser in Synchronismus gebracht und in Synchronismus gehalten werden können. Ferner werden die Eigenschaften zur Erzeugung des synchronisierenden Drehmomentes beim Anlauf der Maschine verbessert, wenn die eine Maschine mit der oder den anderen verbunden ist.Furthermore, the invention is suitable for use in such machines, apart from the multi-phase secondary windings connected to one another, primary = have windings in which phase-shifted alternating voltages occur when one of the windings directly to a single-phase voltage source via a phase-shifting one Connected to the capacitor, which is the end point of another winding with the Voltage source connects. With this arrangement, the DC component becomes the winding connected directly to the voltage source via a rectifier fed, which is in the connection line to the voltage source, with a capacitor is connected in parallel with the rectifier to provide an alternating current connection. young to create while the other winding as a result of the phase-shifting capacitor does not carry a direct current component. With an arrangement according to the invention it is possible, by supplying a direct current component, the self-synchronizing To improve the torque of the machine, so that the rotors of such machines better in synchronism brought and kept in synchronicity can. Furthermore, the properties for generating the synchronizing torque Improved when the machine starts up, if one machine is with the other connected is.

Die Erfindung ist auch bei Maschinen anwendbar, die außer den miteinander verbundenen mehrphasigen Sekundärwicklungen mit einer mehrphasigen Primärwicklung versehen sind, von denen zwei Phasen mit der einphasigen Spannungsquelle verbunden sind, während die dritte Phase über einen phasenschiebenden Kondensator mit der Spannungsquelle in Verbindung steht. Bei dieser Anordnung wird die Gleichstromkomponente den beiden Phasen zugeführt, die mit der einphasigen Spannungsquelle in Verbindung stehen, während die dritte Phase wegen des phasenschiebenden Kondensators" keine Gleichspannung führt.The invention is also applicable to machines that apart from each other connected multi-phase secondary windings with a multi-phase primary winding are provided, two phases of which are connected to the single-phase voltage source are, while the third phase via a phase-shifting capacitor with the Voltage source is connected. With this arrangement, the DC component fed to the two phases that are associated with the single-phase voltage source stand, while the third phase because of the phase-shifting capacitor "none DC voltage leads.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Anwendung der Erfindung auf die gegenseitige Synchronisierung von Maschinen, die eine mehrphasige Sekundärwicklung und eine einphasige Primärwicklung aufweisen; Fig. 2 zeigt eine Maschine, bei der die einphasige Primärwicklung mit einem phasenschiebenden Kondensator verbunden ist, und Fig. 3 eine Maschine, bei der mehrphasige Primärwicklungen verwendet werden.In the drawings is an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown, namely Fig. 1 shows the application of the invention to the mutual Synchronization of machines that have a polyphase secondary winding and a single-phase Have primary winding; Fig. 2 shows a machine in which the single-phase primary winding is connected to a phase-shifting capacitor, and FIG. 3 shows a machine, where multi-phase primary windings are used.

In Fig. 1 sind zwei dynamoelektrische Maschinen A und B schematisch dargestellt, die synchron zueinander laufen sollen. Die Maschinen haben einander ähnliche Bauteile, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, wobei die Teile der Maschine B durch einen Index bezeichnet sind. Jede Maschine hat eine Primärwicklung 1, die als Einphasenwicklung dargestellt und an eine einphasige Spannungsquelle 2 angeschlossen ist. Jede Maschine hat ferner eine mehrphasige Sekundärwicklung 3, wobei die Sekundärwicklungen miteinander verbunden sind. Die einphasigen Wicklungen sind gewöhnlich auf dem Stator untergekracht, während die mehrphasigen Wicklungen sich gewöhnlich auf dem Rotor befinden. Die Lage der Wicklungen kann jedoch, wenn-dies gewünscht wird, auch umgekehrt werden. In eine der Verbindungsleitungen, die von der einphasigen Spannungsquelle zu der Primärwicklung der Maschine führt, befindet sich ein Einweggleichrichter 5, der durch einen Kondensator 4 überbrückt ist. Wenn die Primärwicklungen an die Spannungsquelle 2 angeschlossen werden, werden sie daher durch eine Wechselstromkomponente, die über den Kondensator 4 fließt, und .eine Gleichstromkomponente erregt, die von dem Gleichrichter 5 herrührt.In Fig. 1, two dynamoelectric machines A and B are schematic shown, which should run synchronously with each other. The machines have each other Similar components which are provided with the same reference numerals, wherein the parts of machine B are denoted by an index. Every machine has a primary winding 1, shown as a single phase winding and connected to a single phase voltage source 2 is connected. Each machine also has a polyphase secondary winding 3, with the secondary windings connected together. The single-phase windings are usually hidden on the stator, while the multi-phase windings are usually on the rotor. The location of the windings can, however, if-this is desired, can also be reversed. In one of the connecting lines from the single-phase voltage source leads to the primary winding of the machine a half-wave rectifier 5, which is bridged by a capacitor 4. if the primary windings are connected to the voltage source 2, they are therefore by an alternating current component flowing through the capacitor 4, and .eine Excited DC component resulting from the rectifier 5.

Die Maschine A kann als Geber betrachtet werden; wenn der drehbare Teil dieser Maschine gedreht wird, dann folgt der drehbare Teil der Maschine B, der als Empfänger wirkt, den Bewegungen des Gebers, wobei eine Ablenkung der Rotoren ein Drehmoment erzeugt, das proportional der Ablenkung in einer solchen Richtung ist, daß sich wieder die ausgerichtete Lage einstellt. Das Drehmoment, welches von der Gleichstromkomponente geliefert wird, die sich aus der Anwesenheit des Gleichrichters 5 ergibt, ist getrennt von dem normalen Richtungsdrehmoment, welches sich aus den in der Mehrphasenwicklung fließenden Strömen bei einer Ablenkung zusätzlich dazu ergibt.Machine A can be viewed as an encoder; if the rotatable Part of this machine is rotated, then the rotatable part of machine B follows, which acts as a receiver, the movements of the encoder, causing a deflection of the rotors a torque is generated that is proportional to the deflection in such a direction is that the aligned position is restored. The torque generated by the DC component is supplied resulting from the presence of the rectifier 5 results is separate from the normal directional torque, which results from the in addition to currents flowing in the polyphase winding in the event of a deflection results.

Die Primärwicklungen der Maschinen A und B sind als Einphasenwicklungen dargestellt; sie können jedoch auch als mehrphasige Wicklungen ausgeführt sein, wobei zwei von den Phasen (bei einer Sternschaltung) an ihren Enden kurzgeschlossen sind, während die Kurzschlußverbindung und der Endpunkt der dritten Phasenwicklung an die einphasige Spannungsquelle angeschlossen sind.The primary windings of machines A and B are single-phase windings shown; However, they can also be designed as multi-phase windings, with two of the phases (in a star connection) short-circuited at their ends are while the short-circuit connection and the end point of the third phase winding are connected to the single-phase voltage source.

In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, bei der nur die Primärwicklungen wiedergegeben sind. Die Sekundärwicklungen der Maschinen sind weggelassen worden, da sie denen der Fig. 1 entsprechen. Die Primärwicklungen der Maschinen bestehen aus zwei um 90° phasenverschobenen Wicklungen, von denen die eine Wicklung 6 direkt mit einer einphasigen. Spannung der Wechselstromquelle 2 gespeist wird, während die andere Wicklung 7, die elektrisch senkrecht dazu steht, über einen phasenschiebenden Kondensator 8 gespeist wird, der das eine Ende der Wicklung 7 mit der einen Klemme der Wechselspannungsquelle verbindet, während das andere Ende der Wicklung 7 an die andere Klemme der Wechselspannung sowie an eine Klemme der Wicklung 6 angeschlossen ist. Die Reaktanz des Kondensators 4, der parallel zum Gleichrichter 5 geschaltet ist, hat einen Wert, der mit der Reaktanz der Wicklungen der Maschinen A und B beim Kurzschluß vergleichbar ist. Bei der Schaltung nach Fig. 2 kann die Gleichstromkomponente nur in den Wicklungen 6 und 6' fließen, während die Wicklungen 7 und 7' durch die phasenschiebenden Kondensatoren 8 und 8` abgeblockt sind. Wenn die Richtung der einen Maschine gegenüber der anderen Maschine gestört wird, dann wird ein Drehmoment in dem Empfänger in einer solchen Richtung erzeugt, daß die ausgerichtete Lage wiederhergestellt wird.In Fig. 2 a circuit is shown in which only the primary windings are reproduced. The secondary windings of the machines have been omitted, since they correspond to those of FIG. The primary windings of the machines exist of two windings phase-shifted by 90 °, of which one winding 6 is direct with a single phase. Voltage of the AC power source 2 is fed while the other winding 7, which is electrically perpendicular to it, via a phase-shifting one Capacitor 8 is fed, one end of the winding 7 with one terminal the AC voltage source connects, while the other end of the winding 7 connects the other terminal of the alternating voltage and connected to one terminal of the winding 6 is. The reactance of the capacitor 4, which is connected in parallel with the rectifier 5 has a value that corresponds to the reactance of the windings of machines A and B at Short circuit is comparable. In the circuit of FIG. 2, the direct current component only flow in windings 6 and 6 'while windings 7 and 7' flow through the phase-shifting capacitors 8 and 8 'are blocked. If the direction of the If one machine is disturbed in relation to the other machine, then there is a torque generated in the receiver in such a direction that the aligned position is restored will.

Bei der Schaltung der Fig. 3 sind mehrphasige Primärwicklungen auf den Maschinen A und B vorgesehen, wobei diese Maschinen die normale selbstsynchronisierende Bauart aufweisen und mehrphasige Wicklungen sowohl auf dem Stator als auch auf dem Rotor tragen. Bei dieser Anordnung wird die einphasige Wechselspannung den Klemmen von zwei mehrphasigen Primärwicklungen 9, 10 zugeführt, während die dritte Phasenwicklung 11 über den phasenschiebenden Kondensator B gespeist wird. Auch hier sind die Sekundärwicklungen der Maschine in der Fig. 3 weggelassen worden.In the circuit of Fig. 3, polyphase primary windings are provided on machines A and B , these machines being of the normal self-synchronizing type and carrying polyphase windings on both the stator and the rotor. In this arrangement, the single-phase AC voltage is fed to the terminals of two polyphase primary windings 9, 10, while the third phase winding 11 is fed via the phase-shifting capacitor B. Here, too, the secondary windings of the machine in FIG. 3 have been omitted.

Bei den Anordnungen nach Fig. 2 und 3 läuft die Empfangsmaschine B, wenn die Gebermaschine A umläuft, vom Stillstand an synchron mit der Gebermaschine A, und die Gleichstromkomponente liefert eine Dämpfung, um das Pendeln auf einen Mindestwert zu bringen.In the arrangements according to FIGS. 2 and 3, the receiving machine B runs, when the encoder machine A rotates, synchronously with the encoder machine from standstill A, and the DC component provides damping to keep the oscillation on one Bring minimum value.

Die Erfindung ist zwar in. Verbindung mit Maschinen beschrieben worden, deren mehrphasige Wicklungen im Stern geschaltet sind; sie ist jedoch in gleicher Weise auch bei Maschinen anwendbar, deren mehrphasige Wicklungen im Dreieck geschaltet sind.The invention has been described in connection with machines the multi-phase windings of which are star-connected; however, it is the same This can also be used for machines whose multi-phase windings are connected in a delta are.

Claims

PATENT ANS PR EARCH: 1. An arrangement for synchronizing a dynamoelectric rule engine with at least one other similar machine, both machines are relatively rotatable elements have, one of which a primary winding and the other a multi-phase secondary winding bears, and in which the secondary windings of the machine to each other and the primary windings are connected to a single-phase network, characterized in that a rectifier (5) is connected in the line between the voltage source (2) and the single-phase winding (1) in order to supply a direct current component to this machine, and that the rectifier is connected to a Impedance (4) is bridged, which creates a connection for the alternating current.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the primary winding (1) is divided into two parts (6,7), one of which (6) is directly connected to the voltage source (2), while the other (7) via a capacitor (8) is connected to the voltage source (2) so that in The two winding parts produce phase-shifted components and the DC voltage component only that part of the primary winding is supplied which is directly connected to the voltage source communicates.

3. Arrangement according to claim 1, wherein the primary windings the machine are three-phase, characterized in that the voltage source (2) is connected to two phases (9, 10), while the third phase (11) has one Capacitor (8) is connected to one terminal of the voltage source, so that the direct current component flows only in the two phases (9, 10) which are direct are connected to the voltage source.

4. Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rectifier bridging impedance (4) consists of a capacitor. Considered publications German patent specifications No. 892 159a 755 224, 761 174, 614 920, 952 729, 659 202, 599 172.