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Anordnung zur Entnahme von Blindleistung aus in Wechselstromkreisen eingeschalteten
Kondensatoren.
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netzen kann man bekanntlich Kondensatoren benutzen, die parallel zu den Blindstromverbrauchern geschaltet sind. Die Kapazität dieser Kondensatoren und damit ihre Grösse hängt bei einer bestimmten
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drückten Wechselspannung ab. Je höher diese Spannung, desto Heiner fällt der Kondensator aus. Man hat daher für die Verkleinerung des Kondensators bereits die Vorschaltung eines Transformators vorgeschlagen. Dabei muss aber wieder die Isolationsschicht zwischen den Kondensatorplatten vergrössert werden. so dass der angestrebte Zweck doch nicht im vollen Umfange erreicht wird.
Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung, die auf einem ändern Wege die Verkleinerung der Kapazität des Kondensators erreicht. Erfindufngsgemäss wird zwischen dem Kendensator und der Weehselstromleitung eine Vorrichtung eingeschaltet, die eine Erhöhung der Periodenzahl der dem Kondensator aufgedrückten Weehselspannung herbeiführt. Proportional mit der Erhöhung der Periodenzahl kann die Kapazität des Kondensators verkleinert werden, ohne dass eine Verringerung des vom
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an den Klemmen des Kondensators erhöht wird. braucht die Isolierung des Kondensators bei der obigen Anordnung nicht erhöht zu werden.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der zwischen dem Wechselstromnetz 7 und den zur Lieferung von Blindleistung verwendeten Kondensatoren 2,3, 4 eine Induktionsmaschine 5 eingeschaltet ist derart, dass die Netzspannung an die Primärwicklung der Maschine angeschlossen ist. während an die Sekundärwicklung drei Kondensatoren angeschlossen sind.
Um nun die Frequenz der den Kondensatoren aufgedrückten Spannung zu erhöhen, wird der Läufer der Induktionsmaschine, auf dem sich die Sekundärwicklung befindet, von einer besonderen Antriebs-
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richtung des von der Primärwicklung erzeugten Drehfeldes angetrieben. Ist die Induktionsmaschine beispielsweise zweipolig gewickelt, so dass das Drehfeld mit der Drehzahl 8000 umläuft, und wird der Läufer in entgegengesetzter Richtung ebenfalls mit Drehzahl 300 augetrieben, dann herrscht an den Schleifringen der Asynchronmaschine eine Weehselspannung mit der Frequenz 100, wenn die Netzfrequenz 50 ist. Die Kapazität der Kondensatoren kan also gegenüber direktem Anschluss an das Netz auf die Hälfte verringert werden.
Die Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass bei der Erhöhung der Frequenz in gleichem Masse die den Kondensatoren anfgedrückte Wechselspannung steigt, so dass dadurch eine weitere Verminderung der Abmessungen der Kondensatoren herbeigeführt wird. Ist eine noch
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wie sie die Zwischenschaltung eines Transformators zur Folge hat, sind mit der Änderung des Übersetzungsverhältnisses in der Induktionsmaschine nicht verbunden.
Die Antriebsmaschine für den Läufer der Induktionsmaschine fällt nur sehr klein aus, da ihre Antriebsleistung nur für die Deckung der Verluste in der Induktionsmaschine zu bemessen ist. Man kann sich einen besonderen Antriebsmotor für die Induktionsmaschine ersparen, indem man in den primären und sekundären Teil der Induktionsmaschine 5 eine zweite Induktionswicldung einbaut, die gegenüber der ursprünglichen Wicklung eine verschiedene Polzahl und die entgegengesetzte Umlaufrichtung des Drehfeldes besitzt. Der primäre Teil dieser Induktionswicklung kann dann ebenfalls an die Wechselstromleitung 1 angeschlossen werden, an den sekundären Teil können Anlasswiderstände angeschlossen werden.
Die Induktionsmaschine kann nur im Sinne der zweiten neu eingebauten Wicklung anlaufen, da infolge der in der ursprünglichen sekundären Wicklung eingeschalteten Kondensatoren ein Anlaufen in der entgegengesetzten Drehrichtung nicht möglich ist. Statt an die Schleifringe der Induktionsmaschine Kondensatoren für die Abgabe von Blindleistung anzuschliessen, kann man natürlich auch ähnlich wirkende Vorrichtungen, wie überen'egte Synchronmaschinen, ansehliessen.
Besonders zweckmässig gestaltet sich die Anwendung der Erfindung für die Verbesserung des Leistungsfaktors von Einphasen-Induktionsmotoren bzw. für das restlose Wegdämpfen des bei diesen Motoren auftretenden gegenläufigen Drehfeldes. Das Drehmoment eines Einphasen-Induktionsmotors und auch dessen Leistungsfaktor ist um so grösser, in je höherem Masse das gegenläufige Drehfeld von
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durch die Höhe der Streuinduktivität in der kurzgeschlossenen LäuferwicMung begrenzt. Je grösser diese Induktivität ist, ein desto grösseres gegenläufiges Restfeld bleibt bestehen.
In Fig. 2 der Zeichnung ist 7 der Vektor für das gegenläufige Drehfeld, wie es vom Ständerstrom 8 aus erzeugt wird. Um 180 in der Phase verschoben ist der Vektor 9 für den Dämpferstrom, der das Dämpferfeld 10 erzeugt. Das resultierende gegenläufige Feld aus beiden 11 ist in Phase mit dem ursprünglichen Feldvektor 7. Dieses resultierende Feld erzeugt in der Läuferwicklung die um 90 nacheilende Spannung 12, die im wesentlichen den durch den Dämpferstrom 9 und die Läuferstreuung verursachten induktiven Spannungsabfall deckt. Die Spannung 12 und damit das gegenläufige Restfeld 11 ist daher um so grösser, je höher die Streuinduktivität der Dämpferwicklung ist.
Nach der Erfindung wird nun die Sekundärwicklung des Einphasen-Induktionsmotors über einen Transformator an Kondensatoren angeschlossen. Der Stromkreis in der Dämpferwicklung enthält dann ausser der Induktivität infolge der Streuflüsse auch noch die Kapazität der an den Transformator angeschlossenen Kondensatoren. Durch zweckmässige Bemessung der Kondensatoren kann man es nun erreichen. dass die Induktivität bis auf einen kleinen Restbetrag durch die Kapazität aufgehoben wird.
Dementsprechend ist für die Erzeugung des Dämpferstromes dann nicht mehr der volle Betrag der Spannung 12 nach Fig. 2 notwendig, sondern es genügt die wesentlich kleinere Spannung 13. Mit der kleineren Spannung 13 proportional sinkt dann auch das gegenläufige Restfeld 11, das sich durch zweckentsprechende Anordnung fast vollständig beseitigen lässt. In Fig. 3 der Zeichnung ist die neue Anordnung an einem Beispiel veranschaulicht. 14 ist die einphasige Primärwicklung des Induktionsmotors,-M die in Stern geschaltete Sekundärwicklung. Die Enden der drei Sekundärphasen sind über die Schleifringe 16, 17, 18 an den Transformatoren 19 angeschlossen. Mit den drei Sekundärphasen des Transformators sind drei Kondensatoren 20, 21, 22 verbunden.
Da der Arbeitsstrom des Motors nur die geringe Schlupffrequenz hat, so kann er sieh ohne weiteres über die drei Phasen des Transformators schliessen, ohne dass die Induktivität des Transformators seine Stärke wesentlich beeinflusst. Hingegen wird durch den Dämpferstrom, der sich ebenfalls über den Transformator schliesst, infolge der weitaus höheren Periodenzahl des Dämpferstromes in der Sekundärwicklung des Transformators eine entsprechend hohe Spannung induziert, so dass die Kondensatoren einen entsprechenden, der Spannung um 900 voreilende. a Blind- strom aufnehmen.
Dieser Blindstrom wirkt dann im Stromkreis der Dämpferwieklung in bezug auf die Veränderung der Induktivität etwa so wie eine unmittelbar eingeschaltete Kapazität, so dass das restliche Dämpferfeld, wie schon oben erläutert, auf einen geringen Betrag herabgedrückt wird. Da die Kordensatoren ungefähr mit der doppelten Netzfrequenz gespeist werden, so fallen sie sehr klein aus. Man kann sich daher ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. 1 die Schleifringe am Läufer des Motors ersparen und die Kondensatoren unmittelbar auf dem Läufer einbauen. Dabei und auch bei Verwendung von Schleifringen ist es zweckmässig, auch den Transformator in die Läuferwicklung des Motors selbst hineinzuverlegen und die Läuferwieklung zugleich als Primärwicklung für den Transformator zu benutzen.
In Fig. 4 ist eine derartige Anordnung schematisch dargestellt. Die drei Phasen des Läufers sind für den normalen Lauf kurzgeschlossen. Sie dienen ausser als Arbeitswicklung auch noch als Primärwicklung für den Transformator nach Fig. 3. Seine drei Sekundärphasen 23, 24, 25 sind dann ebenfalls am Läufer untergebracht, beispielsweise in denselben Nuten wie die Arbeitswieklung. Sie sind mit den Kondensatoren 20, 21 und 22 in der gezeichneten Art verbunden. Die Transformatoren befinden sich am Läufer selbst, z. B. in einem entsprechenden Raum auf der verlängerten Läuferaehse. Die Wirkungweise dieser Anordnung ist dieselbe wie bei der Fig. 3.