Elektrische, mit Hilfe von Kondensatoren erregte Induktionsmaschine Wird zu jeder Statorphase einer Induktions maschine eine Kapazität geschaltet, so erhält man Schwingungskreise, deren Induktivitäten eisenhaltig sind. Die Wicklungsanordnung selbst der Induktions maschine hat zur Folge, dass die Schwingungskreise im Stator untereinander und mit Rotorsystem ma gnetisch gekoppelt sind. Wenn der in sich kurzgeschlos sene Rotor angetrieben wird und auf irgendeine Weise die Schwingungskreise im Stator angeregt wer den, entstehen Schwingungen, welche nach Aufhören der Wirkung der ursprünglichen Anregung weiter aufrechterhalten bleiben.
Die Induktionsmaschine bleibt in diesem stationären Zustand auf Erregung, und man kann von einem mit Hilfe von Konden satoren erregten Induktionsgenerator sprechen. Die Statorwicklung kann an ein Netz angeschlossen wer den, welchem der Induktionsgenerator Strom abgibt. Wenn die Wirkleistung dem Stator von einem Netz geliefert wird, kann diese Maschine als mit Hilfe von Kondensatoren erregter Induktionsmotor arbeiten, welcher die zur Aufrechterhaltung seines Magnet feldes notwendige Blindleistung von den Konden satoren, die gesamte Wirkleistung dagegen vom Netz erhält.
Elektrische Wechselstrommaschinen, insbesondere mit Hilfe von Kondensatoren erregte Induktions generatoren sind um so schlechter ausgenützt, je mehr Wicklungsnuten pro Pol und Phase so ange ordnet sind, dass die Wicklungsstränge in denselben in Reihenschaltung nur eine Phase bilden.
Im gleichen Verhältnis wie die Sehnenlänge im Vergleich zur Bogenlänge des Potentialkreises der sich in Reihe befindlichen Wicklungsstränge kleiner ist, ist auch die magnetische Energie der Induktivität L des Erregerschwingkreises kleiner als bei Wicklungs anordnung mit nur einer Nute pro Pol und Phase. Da jedoch die Aufteilung und Anordnung der Schwingkreiswicklung mit nur einer Wicklungsnute pro Pol und Phase zur mehr als Dreiphasigkeit, also zur Vielphasigkeit, führt, würde diese Massnahme auch zu einer Vielzahl Kapazitäten führen.
Es ist bekannt, in den mit Hilfe von Kondensatoren erregten Induktionsmaschinen die Wicklungsstränge verschiedener Phasenlage in Reihenschaltung an Kon densatoren anzuschliessen, so dass jeder Kondensator auf mehrere Wicklungsstränge wirkt. Die Ausnützung der Kapazität der Kondensatoren und der Induktivi- tät der Wicklungsstränge ist jedoch in diesen bekann ten Maschinen gering.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische, mit Hilfe von Kondensatoren erregte Induktionsmaschine mit einer spezifisch guten Ausnützung der Konden satoren und Induktivitäten der Schwingungskreise. Diese Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass je 2 n Kondensatoren zu Brückenschaltungen verbunden sind, wobei n @_ 2 ist und dass an diagonal gelegenen Verbindungsstellen derselben mehrere phasenverscho bene Wicklungsstränge von Induktivitäten ange schlossen sind. Demzufolge wird eine wesentlich höhere spezifische Leistung der Maschinen erzielt.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes in den Fig. 1 -und 2 schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch die Darstellung von zwei dreiphasigen Statorwicklungen 1, (1', 1", 1"') und 2, (2', 2", 2"') einer mit Hilfe von Kondensatoren erregten Induktionsmaschine. Die Phasen 1', 2'; 1", 2" und 1"', 2"' sind gegeneinander um 30 ver schoben. Der kurzgeschlossene Rotor dieser Induk tionsmaschine wurde nicht dargestellt.
Je vier Kondensatoren bilden die Brücken 3, 4 und 5. An den diagonal gegenüberliegenden Ver- Bindungsstellen dieser Brücken sind jeweils zwei Wicklungsphasen angeschlossen. Die Phase 1" der im Sternpunkt 6 verketteten einen Wicklung liegt an diagonal gegenüberliegenden Verbindungsstellen der Kondensatorbrücke 3. Die Phase 2' der Wicklung 2 liegt an den andern, diagonal gegenüberliegenden Verbindungsstellen dieser Kondensatorbrücke 3. Diese Phase 2' ist gegenüber der Phase 1" der verketteten Wicklung um 90 phasenverschoben.
Dementspre chend sind auch die in den Wicklungen 1" und 2' induzierten i Spannungen gegeneinander um 90 pha senverschoben und treiben die Ströme in den Phasen 1" und 2' sowie in den ihnen zugeordneten Brücken zweigen der Kondensatorbrücke 2 gegeneinander auch mit 90 Phasenverschiebung.
An jedem Kondensator der Brücke 3 ist die Span nung gleich wobei U die Phasenspannung ist. Durch diese
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Brückenschaltung der Kondensatoren mit je zwei Wicklungssträngen 1" und 2' wird bei den Kondensatoren eine im Verhältnis zu der nor malen Ausnützung um höhere Ausnützung er zielt. Ebenfalls werden
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bei dieser Schaltung die Schwingkreis-Induktivitäten, bestehend aus den Wick lungssträngen l" und 2', besser ausgenützt als bei Reihenschaltung mehrerer Wicklungselemente ver schiedener Phasenlage.
Die Kondensatorbrücke 4 ist analog der Brücke 3 geschaltet und an den diagonal gegenüberliegenden Verbindungsstellen dieser Brücke sind die Wicklungs stränge 1"' und 2" angeschlossen. Ebenfalls sind die Wicklungsstränge 1' und 2"' an den diagonal gegen überliegenden Verbindungsstellen der Brücke 5 an geschlossen und diese haben die gleiche Wirkung wie die Induktivitäten 1" und 2', jedoch mit anderer Phasenverschiebung.
Die Wicklungsstränge 1', 1", 1"', 2', 2" und 2"' können neben den Erregerströmen auch noch Arbeits ströme führen. Die Klemmen<I>U, V, W</I> können an ein Netz angeschlossen werden. Es ist jedoch oft not wendig, eine oder mehrere Arbeitswicklungen zur An wendung zu bringen, welche mit der Erregerwicklung verkettet sind. In diesem Falle ist es jedoch zweck mässig, die Arbeitswicklung als geschlossene, in Drei eck- oder Polygonschaltung ausgeführte Einheit an zuwenden.
Denn mit solchen geschlossenen Wick- lungen wird verhindert, dass sich die höheren har monischen Oberwellen in den Erregerschwingkreisen aufschaukeln können. Diese Oberwellen verursachen in den Induktivitäten L zusätzliche Eisenverluste und im Dielektrikum der Kapazitäten höhere Verschie bungsströme mit unnötigen Verlusten.
Um dies zu vermeiden, kann auch die aus den Wicklungssträngen 1', l" und 1"' gebildete Drei phasenwicklung in Dreieck geschaltet werden, wie Fig. 2 schematisch veranschaulicht. Die Wirkungs weise der Erregerschwingkreise wird dadurch nicht nachteilig beeinträchtigt, indem diese geschlossene Dreieckwicklung als Erregerwicklung dient und zu gleich auch noch als Arbeitswicklung herangezogen werden kann. Alle andern Zustandsänderungen der Betriebsgrössen und die Wirkungsweise sind analog denen nach der Beschreibung von Fig. 1.
Bei den beschriebenen und schematisch darge stellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegen standes erfolgt die Einleitung und Aufrechterhaltung der Selbsterregung der Schwingkreise mittels Strom resonanz. Bei Generatoren mit nahezu konstanter Drehzahl wird auf diese Weise ein möglichst kleiner Spannungsabfall zwischen Leerlauf und Vollbela stung, wenn der magnetische Kreis stark gesättigt ist, erreicht.
Electric induction machine excited with the help of capacitors If a capacitance is connected to each stator phase of an induction machine, oscillating circuits are obtained whose inductances contain iron. The winding arrangement itself of the induction machine has the consequence that the oscillation circuits in the stator are magnetically coupled to one another and to the rotor system. When the internally short-circuited rotor is driven and the oscillation circuits in the stator are stimulated in some way, vibrations arise which are maintained after the effect of the original stimulation has ceased.
The induction machine remains energized in this steady state, and one can speak of an induction generator energized with the help of capacitors. The stator winding can be connected to a network to which the induction generator delivers current. If the real power is supplied to the stator from a network, this machine can work as an induction motor excited with the help of capacitors, which receives the reactive power necessary to maintain its magnetic field from the capacitors, while the entire active power is received from the network.
Electric alternating current machines, in particular induction generators excited with the aid of capacitors, are used the worse the more winding slots per pole and phase are arranged so that the winding phases in the same in series only form one phase.
In the same ratio as the chord length compared to the arc length of the potential circuit of the winding strands in series is smaller, the magnetic energy of the inductance L of the oscillating exciter circuit is smaller than in the winding arrangement with only one slot per pole and phase. However, since the division and arrangement of the resonant circuit winding with only one winding slot per pole and phase leads to more than three-phase, i.e. to multi-phase, this measure would also lead to a large number of capacitances.
It is known, in the induction machines excited with the aid of capacitors, to connect the winding strands of different phases in series to Kon capacitors, so that each capacitor acts on several winding strands. However, the utilization of the capacitance of the capacitors and the inductance of the winding phases is low in these known machines.
The invention relates to an electrical induction machine excited with the aid of capacitors with a specifically good utilization of the capacitors and inductances of the oscillating circuits. This machine is characterized in that 2 n capacitors are connected to form bridge circuits, where n @_ 2 and that several phase-shifted winding strands of inductances are connected to diagonally located connection points of the same. As a result, a significantly higher specific performance of the machines is achieved.
In the drawings, two Ausführungsbei games of the subject invention in Figs. 1 and 2 are shown schematically.
1 shows a schematic representation of two three-phase stator windings 1, (1 ', 1 ", 1"') and 2, (2 ', 2 ", 2"') of an induction machine excited with the aid of capacitors. The phases 1 ', 2'; 1 ", 2" and 1 "', 2"' are shifted by 30 against each other. The short-circuited rotor of this induction machine was not shown.
Bridges 3, 4 and 5 each form four capacitors. Two winding phases are connected to the diagonally opposite connection points of these bridges. Phase 1 "of the one winding chained in star point 6 is at diagonally opposite connection points of capacitor bridge 3. Phase 2 'of winding 2 is at the other, diagonally opposite connection points of this capacitor bridge 3. This phase 2' is opposite to phase 1" Concatenated winding 90 out of phase.
Accordingly, the voltages induced in windings 1 "and 2 'are phase shifted by 90 against each other and drive the currents in phases 1" and 2' as well as in their associated bridges branches of the capacitor bridge 2 against each other, also with 90 phase shift.
At each capacitor of the bridge 3, the voltage is the same, where U is the phase voltage. Through this
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Bridge connection of the capacitors with two winding phases 1 "and 2 'each will achieve a higher utilization than the normal utilization of the capacitors
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In this circuit, the resonant circuit inductors, consisting of the winding strands l "and 2 ', better utilized than when several winding elements are connected in series with different phase positions.
The capacitor bridge 4 is connected analogously to the bridge 3 and the winding strands 1 "'and 2" are connected to the diagonally opposite connection points of this bridge. The winding phases 1 'and 2' '' are also closed at the diagonally opposite connection points of the bridge 5 and these have the same effect as the inductances 1 '' and 2 ', but with a different phase shift.
The winding phases 1 ', 1 ", 1"', 2 ', 2 "and 2"' can also lead to work currents in addition to the excitation currents. The terminals <I> U, V, W </I> can be connected to a network. However, it is often necessary to use one or more working windings that are linked to the field winding. In this case, however, it is advisable to use the working winding as a closed unit designed in a triangle or polygon circuit.
Because with such closed windings it is prevented that the higher harmonic harmonics can build up in the excitation oscillating circuits. These harmonics cause additional iron losses in the inductances L and higher displacement currents with unnecessary losses in the dielectric of the capacitances.
In order to avoid this, the three-phase winding formed from the winding phases 1 ', 1 "and 1"' can also be connected in a triangle, as FIG. 2 illustrates schematically. The effect of the exciter oscillating circuits is not adversely affected in that this closed triangular winding serves as the exciter winding and can also be used as a working winding at the same time. All other changes in the state of the operating parameters and the mode of operation are analogous to those according to the description of FIG. 1.
In the described and schematically illustrated exemplary embodiments of the subject matter of the invention, the initiation and maintenance of the self-excitation of the oscillating circuits occurs by means of current resonance. In the case of generators with an almost constant speed, the smallest possible voltage drop between idle and full load when the magnetic circuit is highly saturated is achieved in this way.