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.Machine converter for 50 and 162/3-period alternating current The patent
915 709 concerns a machine converter for 5o and I62 / 3speriodigen alternating current,
especially for the supply of I62 / 3-period single-phase railway power systems
the normal five-period three-phase grid. In this machine converter are
the 5-period three-phase motor and the 162/3 period single-phase generator in one
Machine electrically united in such a way that the stator of the machine has a 6 n-pole
Three-phase winding for connection to the 5o-period network carries and also one
2 n-pole single-phase winding for supplying the railway network (n any whole
Number). In accordance with the invention of patent 915,709, 6n are field poles excited by direct current
provided, and these field poles are divided into two or more groups, their
DC excitation for the separate influencing of the 6n- and 2n-pole
Excitation field are separately controllable. With this arrangement, the 2n-pole field
generated with the help of the excitation windings at the individual 6 n poles, and it is also
a special excitation coil is provided for each of the 6 n-poles. Such a one
Arrangement requires a relatively large winding space, which makes the utilization
the machine is adversely affected.
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.The invention relates to an improvement in the arrangement of the field poles and the excitation windings for the 2 n- and 6 n-pole excitation in the machine converter of patent 9r5 709, by means of which a considerably better utilization of the machine is made possible. According to the invention, the excitation part of the converter 2 has n pronounced field poles for the r62 / non-periodic system, and these individual field poles are split into three partial poles for the 5-period system on the side adjacent to the stator. The arrangement of the excitation windings is expedient in such a way that, in addition to the excitation windings for the 6n-pole excitation, there are also the pronounced field poles for the 2n-pole excitation, which can then be regulated independently of one another in the excitation current.
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.The drawing illustrates the cross section of a field pole
4-pole exciter part for I62 / 3 periods an embodiment of the invention.
This field pole is in the lower part just like a normal pronounced field pole
a synchronous machine. For attaching the field pole to the impeller
5 are grooves and approximately the same width in the outer solid part of the impeller
Teeth turned next to one another in the axial direction (known as a grooved shaft), which
similar grooves and teeth on the lower part of the field pole correspond. The field poles
are then pushed radially with their teeth into the grooves of the impeller and
fastened by means of the axial bolts 4 on the impeller. The flow for the I62 / 3periodige
Excitation permeates the impeller 5 as a yoke flow and goes on over the entire length
the part of the salient pole adjacent to the air gap between the machine and the stator
the machine over. The excitation winding is used to excite this 4-pole flux
I, which wraps around the part of the entire pole shaft facing the pole wheel. Of the
The part of the pole shaft adjacent to the stator is now divided into three partial poles 6, 7 and 8
split up which apart from the common 4-pole flux also the I2-pole magnetic
Lead rivers for the 5operiod system. A smaller part of this I2-pole magnetic
Flux is already from the excitation winding I as a result of the splitting of the pole shaft
generated in three partial poles in superposition with the 4-pole flux. For reinforcement
and for independent regulation of the I2-pole flow, the two outer ones are also used
Partial poles 6 and 8 surrounded by the excitation windings 2 and 3, respectively, while for the middle
Partial pole 7 an excitation winding looping around it is not provided. The magnetomotive
The force for the I2-pole flux passing through the pole 7 is provided by the exciter windings
2 and 3 delivered. Generate the ampere turns of the two excitation windings I and 2/3
a magnetic flux penetrating the air gap of the machine, which comes from a
4-pole basic component for the I62 / 3-period excitation and a superimposed
I2-pole component for the 5operiodige excitation consists, whereby the size of the two
Flux components independently of one another with the help of the excitation windings I or 2/3
can be set to the desired value. Since the pole coils 2 and 3 only the
encompassing outer individual poles 6 and 8, they can constructively take up little space
can be installed very cheaply. First the coils 2 and 3 are used as half-form coils
inserted and soldered the final connections for the individual turns. Around
To facilitate the soldering work are in the splitting the entire pole into three individual poles
Grooves Io and II filler pieces 9 made of material with high magnetic conductivity are provided,
only after completion of the coils 2 or 3 that were pushed down during soldering
can be used. Then coil I for the 4-pole excitation is also inserted,
so that after installation of all coils and the damper winding, the complete pole in the
Impeller 5, as described, can be used and screwed.
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.Instead of surrounding the outer partial poles 6 and 8 with excitation windings,
one could also arrange an excitation winding on the central partial pole 7, which then
also generates the I2-pole flux in the partial poles 6 and 8 and in the slots Io and
II lies. This arrangement is, however, with regard to the utilization of the available changing space
a little less favorable.
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.The voltage regulation for the I62 / 3 and 5-period network side
takes place through separate regulation of the excitation current in windings I or 2 and
3. If no parallel operation with other machines is planned, so that none
Phase rotation from the 5operiod side is required, the windings can
2 and 3 can be connected in series so that only two groups need to be controlled. the
Phase rotation on the 5operiod side can be brought about by
regulates the excitation currents for windings 2 and 3 of different sizes.