DE410873C

DE410873C - Asynchronous machine with capacitors to generate the magnetizing current

Info

Publication number: DE410873C
Application number: DEN22396D
Authority: DE
Inventors: Erich Rother
Original assignee: Neufeldt & Kuhnke Fa
Current assignee: Neufeldt & Kuhnke Fa
Priority date: 1923-08-18
Filing date: 1923-08-18
Publication date: 1925-03-26

Description

Asynchronmaschine mit Kondensatoren zur Erzeugung des Nagnetisierungstromes. Es ist bekannt (siehe z. B. Journal of the Arnerican Institute of Electrical Engineers. November i9zo, Seite 976 ff.), den Blindstrom JB (Magnetisierungstrom) einer Impedanz mit der Induktivität L und dem Wirk-(--f- Watt-) Widerstand R dadurch zu kompensieren, daß eine Kapazität C parallel geschaltet wird, deren in bezug auf die Spannun;gE'N voreilender Ladestromic ebenso groß i-t wie der nacheilende Magnetisierungstrom JB. (Der Vektorcharakter der elektrischen Größen sei in bekannter Weise durch einen Punkt als Index gekennzeichnet.) Man kann den Vorgang auch so auffassen, daß der Blindstrom JB der Impedanz von der Kondensatorhatterie, der Wirkstrom jw vom Netz geliefert wird.Asynchronous machine with capacitors to generate the magnetization current. It is known (see e.g. Journal of the Arnerican Institute of Electrical Engineers. November 19zo, page 976 ff.), The reactive current JB (magnetizing current) of an impedance to compensate with the inductance L and the effective (- f- watt) resistance R, that a capacitance C is connected in parallel, whose in relation to the voltage; gE'N Leading charging current as large i-t as the lagging magnetizing current JB. (The vector character of the electrical quantities is assumed in a known way by a Point marked as an index.) The process can also be interpreted in such a way that the Reactive current JB the impedance from the capacitor bank, the active current jw from the network is delivered.

Die bekannte Schaltung nach Abb. i hat den praktischen Nachteil, daß die bezüglich Raumbedarf, Gewicht und Kosten der Kapazität günstigste Kondensatorspannung meist nicht zusammenfällt mit der Erreger- (Netz-) Spannung der Induktivität, und den theoretischen, daß die Kapazität die höheren Harmonischen der Netzspannungswelle in sehr unerwünschter Weise verstärkt und beim Einschalten einen heftigen Stromstoß hervorrufen kann.The known circuit according to Fig. I has the practical disadvantage that the most favorable capacitor voltage in terms of space requirements, weight and cost of the capacitance usually does not coincide with the excitation (mains) voltage of the inductance, and the theoretical that the capacitance corresponds to the higher harmonics of the mains voltage wave amplified in a very undesirable manner and a violent surge of current when switched on can cause.

Diese Nachteile behebt die ebenfalls !6efür die Kapazität geeigneten Wert um, während die Drosselspulen D die Oberwellen der Netzspannung unterdrücken und den evtl. Einschaltstromstoß dämpfen. Der Transformator T kann natürlich auch als s@ogenannter Spartransformator mit nur einer Wicklung ausgeführt werden. Die letztere Schaltung ist sehr geeignet, den nacheilenden Blindstrom ausgedehnter, induktiv belasteter Netze bzw. Netzteile durch in den Speisepunkten aufgestellte konzentrierte Kondensatorbatterien zu kompensieren. Sie wird aber durch die Nebenapparate, das sind Transformator und Drosselspulen, in der Anschaffung wie im Betrieb unwirtschaftlich, wenn es sich darum handelt, jede Induktivität, z. B. jeden Asynchronmotor eines Überlandzentralengebiets, getrennt für sich mit dem notwendigen Magnetisierungsstrom zu versorgen.These disadvantages are remedied by the! 6, which is also suitable for the capacity Value around, while the reactors D suppress the harmonics of the mains voltage and dampen any inrush current. The transformer T can of course also be designed as the aforementioned autotransformer with only one winding. the the latter circuit is very suitable for the lagging reactive current of extended, inductively loaded networks or power supply units by installed in the feed points to compensate concentrated capacitor banks. But it is through the auxiliary devices, these are transformers and reactors, uneconomical to purchase and operate, when it comes to each inductance, e.g. B. each asynchronous motor one Overland central area, separately with the necessary magnetizing current to supply.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß beseitigt durch dic Schaltung nach Abb. g, in der Transformator und Drosselspule mit dem Motor vereinigt sind. Der Einfachheit wegen sei die Wirksamkeit der Anordnung an dem Beispiel eines einphasigen Induktionsmotors besprochen.According to the invention, these disadvantages are eliminated by the circuit according to Fig. g, in which the transformer and choke coil are combined with the motor. For the sake of simplicity, consider the effectiveness of the arrangement using the example of a single-phase Induction motor discussed.

Die einphasige Primärwicklung im Ständer des Motors ist in zwei Teile I und II unterteilt, die in den gleichen Nuten untergebracht, mithin magnetisch verkettet sind. Die Netzspannung EN liegt für den gedachten Fall. verhältnismäßig niedriger Spannung allein an kannte Schaltung nach Abb. z. Der Transformator T formt die Netzspannung auf den dem. Teil 1, während die Kapazität C an die durch die Hintereinanderschaltung beider Teile passend erhöhte Spannung EC angeschlossen ist. Dieses Verhältnis kann aber z. B. im Falle eines für Hochspannung gewickelten Motors auch vertauscht werd;-n, wenn der Kondensator für wirkliche Hochspannung nicht geeignet ist. Die Ständerwicklung dient somit als Transformator für den Kondensator.The single-phase primary winding in the stator of the motor is divided into two parts I and II, which are housed in the same slots and are therefore magnetically linked. The mains voltage EN is for the imaginary case. relatively low voltage alone to known circuit according to Fig. z. The transformer T forms the mains voltage on the dem. Part 1, while the capacitance C is connected to the voltage EC appropriately increased by the series connection of the two parts. But this ratio can be, for. B. in the case of a motor wound for high voltage can also be swapped; -n if the capacitor is not suitable for real high voltage. The stator winding thus serves as a transformer for the capacitor.

Ausgehend von der gegebenen Darstellung kann man die Schaltung auch so _auffassen, daß der Motor die zur Aufrechterhaltung seines Magnetfeldes notwendige Blindleistung vom Kondensator mit der Spannung EC, die gesamte Wirkleistung dagegen vom Netz mit der Spannung E'w erhält.Based on the representation given, one can also use the circuit so _conceive that the motor has what it takes to maintain its magnetic field Reactive power from the capacitor with the voltage EC, the total active power on the other hand from the network with the voltage E'w.

Die Abb. q. zeigt die sinngemäße übertragung auf einen mehrphasigen Motor. I( bedeutet einen Läufer mit Käfigwicklung. Für die drei Maschinenphasen ist Sternschaltung, für die Kondensatoren Dreieckschaltung angedeutet, was aber mit dem Erfindungsgedanken an sich nichts zu tun hat, der mit jeder beliebigen Kombination durchführbar ist.Fig.q. shows the analogous transfer to a multiphase Engine. I (means a rotor with a cage winding. For the three machine phases is star connection, indicated for the capacitors delta connection, but what has nothing to do with the inventive idea per se, with any combination is feasible.

Zweckmäßig werden die Kondensatoren mit den Maschinenwicklungen mechanisch so fest verbunden, daß stets die Kapazitäten und Induktivitäten gleichzeitig geschaltet werden. Die den Kondensatoren vorgeschalteten Wicklungsteile wirken dann als Schutzdrosselspulen.The capacitors with the machine windings are expediently mechanical so firmly connected that the capacitances and inductances are always switched at the same time will. The winding parts upstream of the capacitors then act as protective inductors.

Es ist bekannt, daß Kondensatoren meist sehr schlechte Abkühlungsverhältnisse haben, so daß die Isolationsfestigkeit bei Dauerbetrieb mit Wechselstrom durch überhitzu.ng des Dielektrikunls, z. B. des Paraffins, leidet. Ein gebräuchliches Hilfsmittel ist, die Kondensatorelemente in ein Ölbad zu tauchen entsprechend der allgemein verbreiteten Transformatorbau:art, doch bereitet auch die Wärmeabfuhr aus dem Öl noch erhebliche Schwierigkeiten.It is known that capacitors usually have very poor cooling conditions have, so that the insulation strength in continuous operation with alternating current by overheating of the dielectric unit, e.g. B. paraffin suffers. A common tool is to immerse the capacitor elements in an oil bath according to the general widespread transformer construction: art, but also prepares the heat dissipation from the oil still significant difficulties.

Im Sinne der vorgenannten festen mechanischen Verbindung' der Kondensatoren mit den Maschinenwicklungen liegt es nahe, diese mechanische Verbindung aus erwärmungstechnischen Gründen so auszugestalten, daß der Kühlluftstrom der Maschine auch die Kühlung der Kondensatorelemente übernimmt. Es ist dies um so leichter durchführbar, als der in den letzteren auftretende Verlust stets sehr gering ist gegenüber d:en Maschinenverlusten. Hierbei ist es für das Wesen der Erfindung gleichgültig, ob die Verlustwärme der Xandensatorbatterie ummittelbar oder mittelbar durch ein Ölbad an die Luft abgegeben wird. Den letzteren Fall stellt Abb. 5 schematisch dar.In terms of the aforementioned fixed mechanical connection of the capacitors with the machine windings, it is obvious that this mechanical connection is made up of heating-related Reasons to design so that the cooling air flow of the machine also cooling the Capacitor elements takes over. It is all the easier to do this than that The loss occurring in the latter is always very small compared to the machine losses. It is immaterial for the essence of the invention whether the heat loss of the Xandensator battery released into the air directly or indirectly through an oil bath will. The latter case is shown schematically in Fig. 5.

Es möge sich um einen normalen Motor des sogenannten Durchzugstyps handeln, d. i. eine Maschine, bei welcher von eine-ni auf der Welle sitzenden Flügelmade die kühle Luft durch die Öffnungen a des einen Lagerschildes aalgesaugt und die heiße Luft durch entsprechende Öffnungen b des andern Lagerschildes ausgestoßen wird.It may be a normal engine of the so-called pull-through type act, d. i. a machine in which from ein-ni sitting on the shaft wing maggots the cool air sucked through the openings a of one end shield and the hot air expelled through corresponding openings b of the other end shield will.

Gemäß der Erfindung befindet sich seitwärts am Magchinengehäuse ein mit dem Inneren in Verbindung stehender kastenförmiger Ausguß C, in welchem ein Blechbehälter D befestigt ist, der seinerseits die in Öl getauchten Kondensatorelemente E enthält. Durch einen aus gelochtem Blech gefertigten Deckel F tritt infolge des im Maschinengehäuse herrschenden Unterdrucks ein zweiter Frischluftstrom in dieses ein, der den Blechbehälter D kühlt.According to the invention there is a sideways on the machine housing with the interior communicating box-shaped sink C, in which a Sheet metal container D is attached, which in turn contains the condenser elements immersed in oil E contains. Through a made of perforated sheet metal cover F occurs as a result of In the machine housing prevailing negative pressure a second fresh air flow in this one that cools the sheet metal container D.

Abb.5 stellt nur eine der konstruktiven Möglichkeiten zur Verwirklichung der Anordnung dar. Der Behälter mit den Kondensatoren kann z. B. auch im hohlen Unterteil der Maschine untergebracht werden. Im Sinne der Erfindung ist aber Bedingung, daß zur Kühlung der Kondeusatorelemente Frischluft verwendet wird, die von dem zur allgemeinen. Maschinenkühlung vorgesehenen Ventilator angesaugt wird. Es wäre z. B. bedenklich, hierfür Luft zu verwenden, die bereits durch die Berührung mit anderen heißen Maschinenteilen vorgewärmt ist.Fig.5 represents only one of the constructive options for implementation the arrangement. The container with the capacitors can, for. B. also in the hollow The lower part of the machine. For the purposes of the invention, however, it is a condition that fresh air is used to cool the Kondeusatorelemente from the for general. Machine cooling provided fan is sucked in. It would be B. questionable to use air for this, which is already through contact with others hot machine parts is preheated.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Asynchronous machine with capacitors for generation of the magnetizing current, characterized in that the stator winding (working winding) serves as the primary winding part of a transformer whose exciting power flow is the Magnetic field of the machine, and its secondary winding part (excitation winding) is in the same slots with the working winding, for the purpose of the capacitor voltage (Excitation voltage) independent of the mains voltage (working voltage). z. Arrangement according to claim i, characterized in that part of the for machine cooling fresh air used to cool the condensers assembled with the machine.