DE2947701A1

DE2947701A1 - Asynchrongenerator

Info

Publication number: DE2947701A1
Application number: DE19792947701
Authority: DE
Inventors: Axel Jensen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1979-11-27
Publication date: 1980-07-03
Also published as: GB2051494A; SE7910427L; DK143429C; JPS55114170A; GB2051494B; NL7908704A; IT1125913B; DK143429B; FR2445054A1; IT7927875A0; DK570678A

Description

Grundfos A/S, 8850 Bjerringbro Dänemark

AsYnchrongenerator

Die Erfindung betrifft einen Asynchrongenerator mit einem Stator und einem koaxial hiermit angeordneten Rotor sowie Einrichtungen zum Stabilisieren der Ausgangsspannung.

In einem bekannten Generator dieses Typs werden die Einrichtungen zum Spannungsstabilisieren durch einen Satz von Schutzdrosseln gebildet, wobei die Schutzdrosseln ihre jeweilige Statorwicklung parallelschalten .

Die Spannung läßt sich ferner durch ein Sättigen des Statormaterials stabilisieren. Hierdurch geschieht aber eine nicht unbedeutende Heizung des Statormaterials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weise zu schaffen,

0 3 0 0 2 7/0616

in der man die Ausgangsspannung stabilisieren und gleichzeitig den gesamten Eisenverlust herabsetzen kann.

Erfindungsgemä3 wird dies dadurch gelöst, daß die Ausgangsspannung durch eine Begrenzung der Querschnittfläche des felddurchdringlichen Teils des Rotors stabilisiert ist.

Die Querschnittflächenbegrenzung geschieht vorteilhaft durch Anwendung einer Welle aus einem nicht-magnetischen Material.

In einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist der Durchmesser der Welle mehr als halb so groß wie der Durchmesser des Rotors.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Asynchrongenerator gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Übersicht einer Statorwicklung mit äußeren Blindeffektkondensatoren, und

Fig. 3 die Spannung teils bei Leerlauf, teils bei Belastung als Funktion des Blindstromes.

Der in Fig. 1 dargestellte Asynchrongenerator besitzt einen Stator 1 mit einer Anzahl von Nuten für die Statorwicklung, und einen koaxial damit angeordneten Blechrotor 2, der auch mit Nuten versehen ist. Ferner ist die Welle 3 des Rotors ersichtlich. Die Welle ist aus einem nicht-magnetischen Material wie z.B. Messing, und weist einen Durchmesser auf, der vorzugsweise mehr als halb so groß ist wie der Durchmesser des Rotors. Die Absicht mit dem nicht-magnetischen Material ist, die Feldlinien zu zwingen, um die Welle 3 zu laufen, so daß eine Begrenzung der felddurchdringlichen Querschnittfläche des Rotors 2 geschieht. Ein Beispiel von einer der Feldlinien ist in Fig. 1 dargestellt. Die Wirkung einer Begrenzung der felddurchdringlichen Querschnittfläche ist, daß die Ausgangsspannung des Generators stabilisiert wird, wenn das Rotorblech gesättigt ist, vgl. Fig. 3. Das Sättigen dieses Bleches führt selbst-

0 3 ■ · 0 2 7 / 0 G 1 6

verständlich einen gewissen Einsenverlust mit sich. Der Verlust hängt aber hauptsächlich von der Frequenz ab, da der Hystereseverlust mit der Frequenz und der Wirbelverlust mit dem Quadrat der Frequenz proportional ist.

Gemäß der Erfindung nutzt man den Umstand aus, daß das rotierende Drehfeld im Verhältnis zum Rotor fast stillstehend ist, wobei die Frequenz im Verhältnis zum Rotor der mit der Netzfrequenz bei Anschluß an das Netz multiplizierte Schlupf ist, typisch 2 Hz, und daß die Frequenz und die Verluste daher durch Anbringen der Sättigen-Spannungsstabilität im Rotor entsprechend kleiner werden.

Wenn der Generator, der übrigens wie eine konventionelle Asynchronmaschine, von der Welle abgesehen, aufgebaut ist, einem Dreiphasennetz angeschlossen ist, kann man die in Fig. 2 dargestellten Kondensatoren C sparen. Die Kondensatoren sind nur im Falle, daß ein Blindeffekt zuzuführen ist, notwendig. Die Frequenz ist dann zunächst von der Umlaufsanzahl bestimmt. Die Belastung und somit der Schlupf wirken auf die Frequenz nur in geringerem Grade ein.

Fig. 3 stellt dar, wie die Spannung unabhängig vom Blindstrom IwI und der Größe der Kondensatoren C stabil ist. Die punktierte Linie stellt aber den Fall dar, wobei die Welle aus einem magnetischen Material ist.

Ein besonderer Vorteil des Generators gemäß der Erfindung ist, daß er sehr betriebssicher ist und keine Erhaltung benötigt, was den Generator in den Entwicklungsländern anwendbar macht. Der Durchmesser des Generators ist 95 bis 220 mm. Der Effekt ist 5 bis 40 kVA. Der Kondensator C ist auf 20 yF pro kVA und ist daher bei 15 kVA 300 yF. Der Generator kann eine willkürliche Polteilung aufweisen und braucht nicht gerade vierpolig zu sein. Er kann z.B. zweipolig sein.

Die Spannung läßt sich dadurch variieren, daß jede Statorwicklung durch eine Hauptwicklung und eine Hilfswicklung gebildet wird. Die Hauptwicklungen und die Hilfswicklungen lassen sich dann in unterschiedlichen Sterndreieckkombinationen zusammenkoppeln.

030027/061 6

Die Spannung ist selbstverständlich mit der Anzahl von Feldlinien, die pro Sekunde überschnitten werden, proportional.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie wenig die Spannung mit der Größe des Kondensators variiert, da die Spannung am Schnittpunkt zwischen der Kennlinie des Kondensators und der Magnetisierungskennlinie des Asynchronmotors festgelegt wird. Was aber interessanter ist, ist daß die Spannung mit der Belastung, was einer Parallelverschiebung der Magnetisierungskennlinie mit dem bekannten charakteristischen Dreieck entspricht, auch nicht viel variiert, da man dann nur die Kondensatorkennlinie bis zum nächsten Schnittpunkt mit der parallelverschobenen Magnetisierungskennlinie heruntergleitet. Falls die Magnetisierungskennlinie aber steiler wäre, wie gestrichelt gezeigt, ist es einleuchtend, daß die Spannungsvariation viele Male größer werden würde, insbesondere falls die Kondensatorkennlinie fast die gleiche Neigung wie der letzte Teil der Magnetisierungskennlinie aufwiese.

030027/061 6

Claims

2. Ji L ή /f £ „■;. ι (J/ h <-< ι

Lf (-JgC/i f Ct Lf Sc//ι /

_D[ ^P;!^c-,V^_ken 29A7701

^r"^pl;t'lt-!^li°2''S Lübeck t

Patentansprüche:

Asynchrongenerator mit einem Stator und einem koaxial hiermit angeordneten Rotor sowie Einrichtungen zum Stabilisieren der Ausgangsspannung, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangsspannung durch eine Begrenzung der Querschnittfläche des felddurchdringlichen Teils des Rotors (2) stabilisiert ist.

2. Asynchrongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Querschnittflächenbegrenzung durch Anwendung einer Welle (3) aus einem nicht-magnetischen Material erreicht worden ist.

3. Asynchrongenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser der Welle (3) mehr als halb so groß ist wie der Durchmesser des Rotors (2).

030027/0616