DE920921C - Maschinenumformer fuer 50- und 16 periodigen Wechselstrom - Google Patents

Description

• Maschinenumformer für 50- und 162/3speriodigen Wechselstrom Das Patent 915 709 betrifft einen Maschinenumformer für 5o- und I62/3speriodigen Wechselstrom, insbesondere für die Speisung von I62/3-periodigen Einphasenbahnstromnetzen aus dem normalen 5operiodigen Dreiphasenlandesnetz. In diesem Maschinenumformer sind der 5operiodige Drehstrommotor und der 162/3periodige Einphasengenerator in einer Maschine elektrisch vereinigt, derart, daß der Ständer der Maschine eine 6 n-polige Drehstromwicklung für den Anschluß an das 5o-Perioden-Netz trägt und außerdem eine 2 n-polige Einphasenwicklung für die Speisung des Bahnnetzes (n eine beliebige ganze Zahl). Gemäß der Erfindung des Patents 9I5 709 sind 6n mit Gleichstrom erregte Feldpole vorgesehen, und diese Feldpole sind in zwei oder mehrere Gruppen unterteilt, deren Gleichstromerregung für die gesonderte Beeinflussung des 6n- und des 2 n-poligen Erregerfeldes gesondert regelbar sind. Bei dieser Anordnung wird das 2n-polige Feld mit Hilfe der Erregerwicklungen an den einzelnen 6 n-Polen erzeugt, und es ist außerdem für jeden einzelnen der 6 n-Pole eine besondere Erregerspule vorgesehen. Eine derartige Anordnung erfordert einen verhältnismäßig großen Wickelraum, wodurch die Ausnutzung der Maschine ungünstig beeinflußt wird.
• Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Anordnung der Feldpole und der Erregerwicklungen für die 2 n- und 6 n-polige Erregung bei dem Maschinenumformer des Patents 9r5 709, durch die eine erheblich bessere Ausnutzung der Maschine ermöglicht wird. Erfindungsgemäß weist der Erregerteil des Umformers 2 n ausgeprägte Feldpole für das r62/speriodige System auf, und diese einzelnen Feldpole sind auf der dem Ständer benachbarten Seite in drei Teilpole für das 5operiodige System aufgespalten. Die Anordnung der Erregerwicklungen ist dabei zweckmäßig, derart, daß außer den die Teilpole umschlingenden Erregerwicklungen für die 6n-polige Erregung noch die ausgeprägten Feldpole für die 2 n-polige Erregung umschlingende Erregerwicklungen vorhanden sind, die dann unabhängig voneinander im Erregerstrom geregelt werden können.
• Die Zeichnung veranschaulicht an dem Querschnitt eines Feldpoles des 4poligen Erregerteiles für I62/3 Perioden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieser Feldpol ist im unteren Teil ebenso wie ein normaler ausgeprägter Feldpol einer Synchronmaschine ausgebildet. Für die Befestigung des Feldpoles auf dem Läuferrad 5 sind in dem äußeren massiven Teil des Läuferrades etwa gleich breite Nuten und Zähne in axialer Richtung nebeneinander eingedreht (als Rillenwelle bekannt), denen ebensolche Nuten und Zähne auf dem unteren Teil des Feldpoles entsprechen. Die Feldpole werden dann radial mit ihren Zähnen in die Nuten des Läuferrades eingeschoben und mittels der axialen Bolzen 4 auf dem Läuferrad befestigt. Der Fluß für die I62/3periodige Erregung durchsetzt als Jochfluß das Läuferrad 5 und geht über den gesamten, an den Luftspalt der Maschine angrenzenden Teil des ausgeprägten Poles zum Ständer der Maschine über. Für die Erregung dieses 4poligen Flusses dient die Erregerwicklung I, die den dem Polrad zugekehrten Teil des gesamten Polschaftes umschlingt. Der dem Ständer benachbarte Teil des Polschaftes ist nun in drei Teilpole 6, 7 und 8 aufgespalten, die außer dem gemeinsamen 4poligen Fluß auch noch die I2poligen magnetischen Flüsse für das 5operiodige System führen. Ein kleinerer Teil dieses I2poligen magnetischen Flusses wird bereits von der Erregerwicklung I infolge der Aufspaltung des Polschaftes in drei Teilpole in Überlagerung mit dem 4poligen Fluß erzeugt. Zur Verstärkung und zur unabhängigen Regelung des I2-poligen Flusses sind ferner die beiden äußeren Teilpole 6 und 8 von den Erregerwicklungen 2 bzw. 3 umgeben, während für den mittleren Teilpol 7 eine ihn umschlingende Erregerwicklung nicht vorgesehen ist. Die magnetomotorische Kraft für den den Pol 7 durchsetzenden I2poligen Fluß wird von den Erregerwicklungen 2 und 3 geliefert. Die Amperewindungen der beiden Erregerwicklungen I und 2/3 erzeugen einen den Luftspalt der Maschine durchsetzenden magnetischen Fluß, der aus einer 4poligen Grundkomponente für die I62/3periodige Erregung und einer überlagerten I2poligen Komponente für die 5operiodige Erregung besteht, wobei die Größe der beiden Flußkomponenten unabhängig voneinander mit Hilfe der Erregerwicklungen I bzw. 2/3 auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Da die Polspulen 2 und 3 nur die äußeren Einzelpole 6 und 8 umgreifen, können sie mit geringem Platzaufwand konstruktiv sehr günstig eingebaut werden. Es werden zuerst die Spulen 2 und 3 als Halbformspulen eingelegt und die Schlußverbindungen für die einzelnen Windungen eingelötet. Um die Lötarbeit zu erleichtern, sind in den den gesamten Pol in drei Einzelpole aufspaltenden Nuten Io und II Füllstücke 9 aus Material mit magnetisch hoher Leitfähigkeit vorgesehen, die erst nach Fertigstellung der beim Löten heruntergeschobenen Spulen 2 oder 3 eingesetzt werden. Anschließend wird auch Spule I für die 4polige Erregung eingelegt, so daß nach Einbau aller Spulen und der Dämpferwicklung der komplette Pol in das Läuferrad 5, wie geschildert, eingesetzt und verschraubt werden kann.
• Anstatt die äußeren Teilpole 6 und 8 mit Erregerwicklungen zu umgeben, könnte man auch auf dem mittleren Teilpol 7 eine Erregerwicklung anordnen, die dann auch den I2poligen Fluß in den Teilpolen 6 und 8 erzeugt und in den Nuten Io und II liegt. Diese Anordnung ist aber in bezug auf die Ausnutzung des verfügbaren Wickelraumes etwas ungünstiger.
• Die Spannungsregulierung für die I62/3- und 5operiodige Netzseite erfolgt durch getrennte Regelung des Erregerstromes in den Wicklungen I bzw. 2 und 3. Wenn kein Parallelbetrieb mit anderen Maschinen vorgesehen ist, so daß keine Phasendrehung von der 5operiodigen Seite her erforderlich ist, können die Wicklungen 2 und 3 in Reihe geschaltet werden, so daß nur zwei Gruppen zu regeln sind. Die Phasendrehung auf der 5operiodigen Seite kann man dadurch herbeiführen, daß man die Erregerströme für die Wicklungen 2 und 3 verschieden groß einregelt.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Maschinenumformer für 5o- und I62/3-periodigen Wechselstrom, an dem der Ständer eine 6 n-polige Wicklung für den 5operiodigen und eine 2 n-polige Wicklung für den I62/3-periodigen Wechselstrom trägt, und an dem gemäß Patent 915 709 6n mit Gleichstrom erregte Feldpole vorgesehen sind und diese Feldpole in mehrere Gruppen unterteilt sind, deren Gleichstromerregungen gesondert regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerteil des Umformers 2 za ausgeprägte Feldpole für das 162/speriodige System aufweist und diese einzelnen Feldpole auf der dem Ständer benachbarten Seite in drei Teilpole für das 5operiodige System aufgespalten sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß außer den die Teilpole umschlingenden Erregerwicklungen noch die die ausgeprägten 2 n-poligen Feldpole umschlingenden Erregerwicklungen vorhanden sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den 2 n-pol.igen Feldpolen nur die beiden äußeren Teilpole von Erregerwicklungen umgeben sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die 2 n-polige Erregerwicklung an dem dem Polrad zugekehrten Teil des 2 n-poligen Polschaftes angeordnet ist, während die Erregerwicklungen der beiden äußeren Teilpole sich am entgegengesetzten Teil des Polschaftes befinden.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den 2 n-poligen Feldpolen der mittlere Teilpol von einer Erregerwicklung umschlungen ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in den an den Luftspalt angrenzenden Polschuhen der Teilpole eine Dämpferwicklung untergebracht ist.