DE885879C

DE885879C - Procedure for the automatic operation of asynchronous generators

Info

Publication number: DE885879C
Application number: DEP11629A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr-Ing Harz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1953-08-10

Description

Verfahren zum selbsttätigen Betrieb von Asynchrongeneratoren Wird eine an ein Netz ein- oder mehrphasig angeschlossene Asynchronmaschine übersynchron angetrieben, so wird sie zum Generator. Sie muß aber hierbei ihren Erregerstrom nach wie vor aus dem Netz beziehen und ist nicht in der Lage, selbständig als takthaltender Generator zu arbeiten. Dieses ist aber mglich, wenn parallel zu ihren Klemmen ein Kondensator genügender Größe geschaltet wird. Bei den bisher bekanntgewordenen Schaltungen bzw. Verfahren ist jedoch der Betrieb recht unbefriedigend, weil mit zunehmender Belastung die Maschine rasch an Spannung verliert.Method for the automatic operation of asynchronous generators an asynchronous machine connected to a network with one or more phases, over-synchronous driven, it becomes a generator. But you have to do this with your excitation current still refer to the net and is not able to work independently as clock-keeping Generator to work. But this is possible if a parallel to their terminals Capacitor of sufficient size is switched. In the circuits that have become known so far or process, however, the operation is quite unsatisfactory because with increasing Load the machine quickly loses tension.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie man diese Schaltung so weit verbessern kann, daß die Spannung oder der Strom der Maschine in Abhängigkeit von der Belastung nach einer gewünschten Gesetzmäßigkeit verlaufen.The invention now shows a way how to get this circuit so far can improve that depending on the voltage or current of the machine the load run according to a desired law.

Den Betriebspunkt einer Asynchronmaschine mit parallel geschaltetem Kondensator erhält man bekanntlich durch den Schnitt der geradlinig verlaufenden Stromspannungskennlinie des Kondensators mit der gekrümmten Kennlinie der Asynchronmaschine. Bei der tBelastung geht die Leerlaufkennlinie der Maschine in die Belastungskennlinie über, die wegen der lastabhängigen Spannungsabfälle niedriger liegt als die Leerlaufkennlinie, so daß bei gleicher Frequenz der Schnittpunkt mit. der Kondensatorkennlinie erheblich tiefer liegt. Mit zunehmender Belastung nimmt gewöhnlich die Drehzahl der antreibenden Kraftmaschine ab. Infolgedessen wird auch die Frequenz des Generators kleiner. Bei kleiner Frequenz liegen aber die Kennlinien der Maschine tiefer, weil zum gleichen Erregerstrom eine kleinere Spannung als früher gehört. Die Kondensatorkennlinie dagegen verläuft steiler, weil der Widerstand des Kondensators mit fallender Frequenz zunimmt. Die Bedingungen für einen stabilen Schnittpunkt der beiden Kennlinien werden daher immer ungünstiger, so daß es von einer gewissen Belastung an leicht zum völligen Zusammenbruch der Spannung kommen kann.The operating point of an asynchronous machine with a As is well known, the condenser is obtained from the intersection of the straight lines Current-voltage characteristic of the capacitor with the curved characteristic of the asynchronous machine. At tload, the idle characteristic of the machine goes into the load characteristic over, which is lower than the no-load characteristic curve due to the load-dependent voltage drops, so that at the same frequency the point of intersection with. the capacitor characteristic considerably is lower. With increasing load, the speed of the driving one usually increases Engine off. As a result, the frequency of the generator also becomes smaller. at lower frequency but the characteristics of the machine are lower because of the same Excitation current heard a lower voltage than it used to be. The capacitor characteristic on the other hand, it is steeper because the resistance of the capacitor decreases with decreasing frequency increases. The conditions for a stable intersection of the two characteristics become hence it becomes more and more unfavorable, so that from a certain load on it is easy to complete Breakdown of tension can occur.

Gemäß der Erfindung wird beim Absinken der Spannung oder dem Ansteigen des Stromes unter oder über einen vorbestimmten Sollwert,die Drehzahl des Generators erhöht oder konstant gehalten.According to the invention, when the voltage drops or increases of the current below or above a predetermined setpoint, the speed of Generator increased or kept constant.

Beispielsweise wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, daB mit zunehmender Belastung die Drehzahl der den Asynchrongenerator antreibenden Antriebsmaschine nicht ab-, sondern zunimmt. Dadurch rücken die Maschinenlinien höher und außerdem verläuft die Kondensatorenkennlinie flacher, so daß die Voraussetzungen für einen stabilen Schnittpunkt der beiden Kennlinien zur Einhaltung einer gleichbleibenden Spannung wieder gegeben sind. Man kann demnach durch Beeinflussung der Drehzahl der Antriebsmaschine die Spannung bei allen Belastungen auf einem gleichbleibenden Wert halten, ohne daß im elektrischen Stromkreis Regler, Erregermaschinen oder sonstige Zusatzgeräte erforderlich sind. Die Anordnung wird dadurch überaus einfach und betriebssicher, ohne daß deswegen die Ansprüche in bezug auf Spannungsgenauigkeit geringer sein müßten.For example, it is ensured according to the invention that with increasing Load the speed of the engine driving the asynchronous generator not decreasing, but increasing. As a result, the machine lines move higher and also the capacitor characteristic is flatter, so that the prerequisites for a stable intersection of the two characteristics to maintain a constant Tension are given again. You can therefore by influencing the speed of the prime mover the voltage at all loads on a constant Hold value without regulators, exciters or other in the electrical circuit Additional devices are required. This makes the arrangement extremely simple and reliable, without the claims with regard to tension accuracy being lower because of this would have to.

Die Drehzahl der Antriebsmaschine kann man beispielsweise dadurch ändern, daß die Kraftmittelzufuhr für die Antriebsmaschine geregelt wird. Wird die Asynchronmaschine von einem Gleichstrommotor angetrieben, so kann man die Drehzahl durch Beeinflussung der Erregung des Motors ändern. Statt den Generator von der Antriebsseite aus so zu beeinflussen, daß seine Spannung oder sein Strom in Abhängigkeit von der Belastung nach einer gewünschten Gesetzmäßigkeit verlaufen, kann man dies unter Ausnutzung des Bestrebens des Generators, mit zunehmender Drehzahl seine Spannung zu erhöhen, auch in der Weise erreichen, daß man- den Generator von der Belastungsseite her beeinflußt. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise in Abhängigkeit von der Spannung Zusatzwiderstände im Stromkreis der Asynchronmaschine zu- .oder abschalten oder die Asynchronmaschine über Gleichrichter auf eine Sammelbatterie arbeiten lassen, die bewirkt, daß mit steigender Drehzahl und damit steigender Spannung die Belastung selbsttätig erhöht wird, wodurch die Spannungsänderung in engen Grenzen gehalten werden kann.The speed of the prime mover can be adjusted, for example change that the fuel supply for the prime mover is regulated. Will the Asynchronous machine driven by a DC motor, so you can set the speed change by influencing the excitation of the motor. Instead of the generator from the To influence the drive side in such a way that its voltage or current as a function run from the load according to a desired law, one can do this taking advantage of the efforts of the generator, its voltage with increasing speed to increase, also in such a way that the generator is removed from the load side influenced her. For this purpose, for example, depending on the Switch on or off voltage additional resistors in the circuit of the asynchronous machine or let the asynchronous machine work on a collective battery via a rectifier, which has the effect that with increasing speed and thus increasing voltage the load is automatically increased, whereby the voltage change is kept within narrow limits can be.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Various exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown.

Bei der Anordnung nach Fig. i ist mit i eine ,Dr-ehstromsynchronmaschine normaler Bauart mit Kürzschlußläufer bezeichnet, die von einer Kraftmaschine 2 angetrieben wird. Zur Deckung des Blindstrombedarfs sowohl bei Leerlauf als auch bei Belastung ist ein Kondensator 3 vorgesehen. Die ,Belastung ist durch einen Ohmschen Widerstand 4. und einen Motor 5 dargestellt. Um durch den Motor 5 keine Störung der Blindlastverhältnisse eintreten zu lassen, empfiehlt es sich, die von diesem Motor gebildete induktive Last durch einen besonderen Kondensator 6 zu kompensieren. Die Spannungsregelung des Generators erfolgt durch das die Energiezufuhr der Kraftmaschine2 regelnde Steuerger.ät 7 (Drosselklappe, Ventile, Regler usw.), das von Hand oder durch eine von der Spannung beeinflußte Steuerspule 8 betätigt werden kann.In the arrangement according to FIG. I, i is a three-phase synchronous machine normal design with short-circuit rotor, which is driven by a prime mover 2 will. To cover the reactive power requirement both when idling and when under load a capacitor 3 is provided. The load is due to an ohmic resistance 4. and a motor 5 shown. In order not to disturb the reactive load conditions through the motor 5 To let occur, it is advisable to use the inductive generated by this motor To compensate load by a special capacitor 6. The voltage regulation of the generator is carried out by the control unit regulating the energy supply to the engine2 7 (throttle, valves, regulators, etc.) operated by hand or by one of the voltage influenced control coil 8 can be operated.

Die Verhältnisse bei Leerlauf und Belastung gehen aus Fig. 2 hervor. Es ist hier die Spannung U des Asynchrongenerators bzw. des Kondensators über dem von ihnen aufgenommenen Blindstrom T B dargestellt. Mit I ist die Leerlaufkennlinie der Asynchronmasohine bei Nennfrequenz; mit Il die Vollastkennlinie ebenfalls bei Nennfrequenz bezeichnet, während III die Kondensatorkennlinie bei Nennfrequenz darstellt. Bei Leerlauf ergibt sich als Betriebspunkt der Schnittpunkt a der Kurve I mit der Geraden III. Würde die Leerläuffrequenz auch hei Vollast beibehalten werden, so würde sich bei Vollast der Betriebspunkt b als Schnitt der Geraden III mit der Belastungskennlinie II ergeben. Wie man sieht, liegt dieser Punkt wesentlich unter dem Leerlaufpunkt a. Bei einer höheren Belastung würde kein stabiler Betriebspunkt mehr möglich sein. Steigert man nun erfindungsgemäß durch Erhöhung der Betriebsdrehzahl die im Ständer der Asynchronmaschine auftretende Frequenz um z. B. 15%, so erhält man eine Vollastkennlinie IIa, während gleichzeitig die Kondensatorkennlinie durch die Gerade IIIa dargestellt wird. Die beiden liefern den stabilen Schnittpunkt c, der gegenüber dem Sollwert der Spannung einen etwas zu hohen Wert darstellt. Durch Wahl einer kleineren Drehzahl kann leicht der richtige Wert der Spannung hergestellt werden. Man sieht, daß es durch Änderung der Drehzahl der Antriebsmaschine möglich ist, die mit dem bisherigen Verfahren verbundenen Nachteile, die von der bei Last abfallenden Drehzahl herrühren und einen zufriedenstellenden Betrieb nicht erlauben, auf die einfachste Weise zu vermeiden.The relationships between idling and load are shown in FIG. The voltage U of the asynchronous generator or the capacitor is shown here over the reactive current T B consumed by them. I is the idle characteristic of the asynchronous machine at nominal frequency; with Il the full load characteristic also denotes at nominal frequency, while III represents the capacitor characteristic at nominal frequency. When idling, the operating point is the intersection point a of curve I with straight line III. If the idling frequency were to be maintained even at full load, then at full load the operating point b would result as the intersection of the straight line III with the load characteristic curve II. As you can see, this point is significantly below the idle point a. With a higher load, a stable operating point would no longer be possible. If you increase according to the invention by increasing the operating speed, the frequency occurring in the stator of the asynchronous machine by z. B. 15%, you get a full load curve IIa, while at the same time the capacitor curve is represented by the straight line IIIa. The two provide the stable intersection point c, which represents a value that is a little too high compared to the nominal value of the voltage. The correct voltage value can easily be established by choosing a lower speed. It can be seen that by changing the speed of the prime mover it is possible in the simplest way to avoid the disadvantages associated with the previous method, which result from the speed dropping under load and do not allow satisfactory operation.

Hinzuweisen ist bezüglich der Anordnung darauf, daß im elektrischen Stromkreis überhaupt keine Kontakte, keine Erregermaschinen, keine Schleifringe, keine Regler und auch keine Schalter benötigt werden, wenn man von den Schaltern zum Zu- und Abschalten der Last und den Schaltern zum Zu- und Abschalten der Asynchronmaschine absieht. Dies ist ein Vorzug, den keine der bisher bekanntgewordenen Generatoranordnungen mit Synchron- oder Asynchronmaschine aufweist. Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich daher besonders für selbsttätig arbeitende Anlagen ohne Wartung. Unter Verzicht auf eine genaue Einhaltung der Frequenz, die in den meisten Fällen für solche Anlagen ohne Belang ist, gelingt es erfindungsgemäß, durch Beeinflussung der Energiezufuhr von der Spannung eine gleichbleibende Spannung bei allen Belastungen zu erzielen. Besonders hervorzuheben ist, daß keinerlei Fremderregung erforderlich ist. Sobald der Generator in den Bereich seiner Solldrehzahl kommt, beginnt selbsttätig die Erregung.It should be noted with regard to the arrangement that in the electrical Circuit no contacts at all, no exciters, no slip rings, no controls or switches are needed when one of the switches for connecting and disconnecting the load and the switches for connecting and disconnecting the asynchronous machine disregards. This is a benefit that none of the previously known generator arrangements having with synchronous or asynchronous machine. The arrangement according to the invention is suitable therefore particularly suitable for automatically operating systems without maintenance. With waiver on an exact adherence to the frequency, which in most cases for such systems is irrelevant, it is possible according to the invention by influencing the energy supply to achieve a constant tension from the tension under all loads. It should be particularly emphasized that no external excitation is required. As soon the generator comes into the range of its target speed, starts automatically Excitement.

Auch das Parallelarbeiten mehrerer Generatoren ist ohne weiteres möglich. Man weist auch hier, wie es sonst üblich ist, einem Generator die Spannungshaltung zu und läßt die übrigen Generatoren Grundlast fahren. Die Frequenz im Netz entspricht hierbei der Drehzahl des spannunghaltenden Generators, vermindert um dessen Schlupf. Letzten Endes bestimmt die Größe des Kondensators diejenige Frequenz, bei der sich der Sollwert der Spannung einstellt, so daß man durch entsprechende Abstimmung zwischen Asynchronmaschine und Kondensator die Frequenz höher oder tiefer legen kann. Der spannunghaltende Generator regelt hierbei im Gegensatz zu der bei Synchrongeneratoren üblichen Arbeitsweise die Spannung durch Erhöhung oder Verminderung seiner Drehzahl.It is also possible to work several generators in parallel without any problems. Here, too, as is usual, a generator is instructed to maintain the voltage and allows the remaining generators to run at base load. The frequency in the network corresponds here the speed of the voltage-holding generator, reduced by its slip. Ultimately, the size of the capacitor determines the frequency at which sets the setpoint of the voltage, so that you can go through appropriate Coordination between asynchronous machine and capacitor, the frequency higher or lower can lay. The voltage-holding generator regulates in contrast to the Synchronous generators usually work the voltage by increasing or decreasing its speed.

In der Fig. i ist mit 9 ein Generator bezeichnet, der von seiner Antriebsmaschine io angetrieben wird und parallel zu dem geregelten Asynchrongenerator i arbeitet. Die Antriebsmaschine io erhält gleichbleibende Energiezufuhr, so daß auch der Generator 9 bestrebt sein wird, eine gleichbleibende Leistung an das Netz abzugeben. Dementsprechend stellt sich auch der Schlupf dieses Generators ein. Zur Deckung des Blindleistungsbedarfs des Asynchrongenerators 9 dient ein Kondensator i i. Der Unterschied zwischen dem Bedarf des Netzes und der Leistung des Generators 9 wird von dem Generator i geliefert, dessen Antriebsmaschine 2 durch Regelung ihrer Energiezufuhr in Abhängigkeit von der Spannung beeinflußt wird. In entsprechender Weise kann auch mit dem Asynchrongenerator i ein Synchrongenerator parallel arbeiten, dessen An triebsmaschine mit gleichbleibender Energiezufuhr betrieben wird.In FIG. I, 9 denotes a generator which is driven by its prime mover io and operates in parallel with the regulated asynchronous generator i. The drive machine io receives a constant supply of energy, so that the generator 9 will also strive to deliver constant power to the network. The slip of this generator also adjusts accordingly. A capacitor i i serves to cover the reactive power requirement of the asynchronous generator 9. The difference between the demand of the network and the power of the generator 9 is supplied by the generator i, the prime mover 2 of which is influenced by regulating its energy supply as a function of the voltage. In a corresponding manner, a synchronous generator can also work in parallel with the asynchronous generator i, the drive machine of which is operated with a constant supply of energy.

Wähnend bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. i die dem Generator zugeführte Antriebsleistung in Abhängigkeit von der Spannung geregelt wird, ist in Fig.3 ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Energiezufuhr der den Generator antreibenden Kraftmaschine unverändert bleibt. Schwankungen der Generatorbelastung werden in ihrem Einfluß auf die Drehzahl des Generators und in ihrem Einfluß auf die Generatorspannung dadurch auskompensiert, daß in Abhängigkeit von der Generatorspannung bei Schwankungen der Nutzbelastung zusätzliche Belastungswiderstände zu- oder abgeschaltet werden, wodurch die Generatordrehzahl und damit auch die Generatorspannung im Sinne einer Konstanthaltung der letzteren geregelt wird.Mentioning in the embodiment in Fig. I the supplied to the generator Drive power is regulated as a function of the voltage, is shown in Fig.3 Embodiment shown in which the energy supply of the generator driving engine remains unchanged. Generator load fluctuations are in their influence on the speed of the generator and in their influence on compensates the generator voltage in that depending on the generator voltage additional load resistors are switched on or off in the event of fluctuations in the useful load be, whereby the generator speed and thus also the generator voltage in the sense keeping the latter constant is regulated.

In Fig. 3 ist mit I wieder die Asynchronmaschine, mit 2 ihre Antriebsmaschine und mit 3 der Kondensator bezeichnet. Die zu- und abschaltbaren Verbraucher tragen das Bezugzeichen 5. Sie sind zur Kompensierung ihrer Blindleistung mit Kondensatoren 6 versehen. Erfindungsgemäß ist ein regelbarer Widerstand. vorgesehen, der die vom Generator i gelieferte überschüssige Leistung aufnimmt. Steuert man diesen Widerstand durch die Spannung z. B. über das Spannungsrelais 8, so kann die Spannung im Netz trotz wechselnder Belastung konstant gehalten werden. Wird im Netz die Belastung teilweise abgeschaltet, so steigt die Drehzahl des Generators und damit die Spannung. Die Folge ist, daß das Spannungsrelais den Widerstand q. so verändert, daß die Belastung des Generators 6 zunimmt, bis die Spannung 6 wieder ihren ursprünglichen Wert annimmt. Das Spannungsrelais kann dabei auch in der Weise ausgebildet sein, daß ein durch eine Feder am Hochlaufen verhinderter Asynchronmotor den Widerstand ¢ betätigt. Die Anordnung nach Fig. 3 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Beeinflussung der Energiezufuhr der Kraftmaschine Schwierigkeiten bereitet oder nicht auf einfache Weise lösbar ist.In Fig. 3, I is again the asynchronous machine, and 2 is its drive machine and 3 denotes the capacitor. The loads that can be switched on and off carry the reference number 5. They are used to compensate their reactive power with capacitors 6 provided. According to the invention is a controllable resistor. provided that the dated Generator i supplied excess power. One controls this resistance by the tension z. B. via the voltage relay 8, the voltage in the network be kept constant despite changing loads. Will the load in the network partially switched off, the speed of the generator increases and with it the voltage. The result is that the voltage relay increases the resistance q. so changed that the load of the generator 6 increases until the voltage 6 assumes its original value again. The voltage relay can also be designed in such a way that a through an asynchronous motor prevents the asynchronous motor from running up and actuates the resistance ¢. The arrangement according to FIG. 3 is particularly advantageous when the influencing the power supply of the prime mover causes difficulties or not in a simple manner Way is solvable.

An Stelle eines derartigen Belastungswiderstandes ,4, der in Abhängigkeit von der Spannung eingestellt wird, kann man auch einen Belastungswiderstand verwenden, der selbsttätig seine Stromaufnahme mit Änderung der Spannung ändert. Ein derartiger Widerstand ist z. B. eine Sammlerbatterie, die über Gleichrichter von dem Asynchron-,-en,- rator aufgeladen wird. Hier wird durch die Charakteristik der Sammlerbatterie eine ungefähr gleichbleibende Spannung beim Zu- und Abschalten der Verbraucher 5 erreicht, da sich die aufgenommene Leistung der Batterie bei geringen Spannungsänderungen bereits erheblich ändert. Eine solche Einrichtung ist insbesondere geeignet, wenn der Asynchrongenerator reit wechselnder Energiezufuhr, z. B. durch Windkraft, angetrieben wird.Instead of such a load resistance, 4, which depends on is set by the voltage, you can also use a load resistor, which automatically changes its current consumption when the voltage changes. One of those Resistance is z. B. a collector battery, which via rectifier from the asynchronous -, - en, - rator is charged. Here, due to the characteristics of the collector battery, a approximately constant voltage achieved when switching consumers 5 on and off, because the power consumed by the battery increases with small voltage changes already changes significantly. Such a device is particularly suitable when the asynchronous generator riding alternating energy supply, z. B. driven by wind power will.

Fig.4 zeigt hierfür ein Ausführungsbeispiel. Soweit die Teile mit denen der vorhergehenden Figuren übereinstimmen, sind die gleichen B@ezugzeichen gewählt. Als Antriebsmaschine für den Asynchrongenerator dient ein Windmotor 2. Die Höhe der Spannung wird durch eine Sammlerbatterie 12 bestimmt, die über den Gleichrichter 13 geladen wird. Ein Teil der Verbraucher 5, die z. B. Asynchrongeneratoren sein können, wird hierbei unmittelbar mit Drehstrom gespeist, während die an der Batterie liegenden Verbraucher 1q. sich auf Licht oder sonstigen wichtigen. Bedarf beschränken können. Man erhält auf diese Weise nur kleine Abmessungen für Gleichrichter und Batterie und dementsprechend auch kleine Anlagekosten. Sobald der aufkommende Wind für den Anlauf ausreicht, kommt die Asynchronmaschine selbsttätig auf Spannung. Wenn die Generatorspannung größer wird als die Sammlerspannung, wird der Sammler geladen. Reicht die verfügbare Windleistung zum Antrieb der Motoren 5 aus, so können diese zugeschaltet werden. Der Betrieb des Windmotors 2 -erfolgt hierbei mit nur in geringen Grenzen veränderlicher Drehzahl. Bei zu hoher Windgeschwindigkeit und Leistung werden die Flügel aus dein Wind herausgedreht oder sonstwie für eine Verminderung der zugeführten Leistung gesorgt. Um eine bessere Ausnutzung der Windenergie zu erzielen, kann man auch den Generator mit veränderlicher Drehzahl betreiben. Dies kann z. B. durch Polumschaltung der Ständerwicklung erzielt werden, was hier besonders einfach ist, weil der Läufer mit seiner Käfigwicklung nicht umgeschaltet zu werden braucht. Man kann auch die Läuferwicklung als -Schleifringwicklung ausführen und mit Widerstand belasten. Dann findet mit zunehmender Last selbsttätig eine Drehzahlzunahme statt, welche der Drehzahlkennlinie des Windmotors entgegenkommt. Ein Parallelarbeiten mehrerer Generatoren ist ohne weiteres möglich. Die Generatoren können nach Erreichen ihrer Solldrehzahl oder auch schon vorher ohne Synchronisieren auf das Netz geschaltet werden. Die Sammlerbatterie bestimmt für alle Generatoren die Höhe der Spannung. Ein weiteres vorteilhaftes Anwendungsgebiet des Erfindungsgedankens ist in Fig. 5 dargestellt. Man kann nämlich mit Vorteil in der dargestellten Weise auch Generatoren für Mittelfrequenz betreiben, wie diese zur Speisung von Induktionsöfen benutzt werden. Wegen der hohen Frequenz stellen solche Ofen vorwiegend nur eine Drosselspule dar, und ihr induktiver Blindstrom muß durch Kondensatoren kompensiert werden. Außerdem ist die Induktivität der Ofenspule nicht konstant, sondern wird mit dem Weiterschreiten des Schmelzprozesses kleiner, so daß die Kondensatoren diesem Wert angepaßt werden müssen. Als Stromquelle zur Speisung dieser Ofen dienten bisher besondere Mittelfrequenzgeneratoren mit Gleichstromerregung. Verwendet man nun als Generator eine Asynchronmaschine mit Kondensatorenerregung und. regelt ihre Spannung bzw. ihren Strom durch die Drehzahl des Antriebsmotors, so wird die Gleichstromerregung entbehrlich, und man erhält wesentlich einfachere Maschinen. Statt der Gleichstromerregerwicklung erhält der Läufer nur eine Käfigwicklung.4 shows an exemplary embodiment for this. Insofar as the parts correspond to those in the previous figures, the same reference symbols have been chosen. A wind motor 2 is used as the drive machine for the asynchronous generator. The level of the voltage is determined by a collector battery 12 which is charged via the rectifier 13. Some of the consumers 5 who z. B. Asynchronous generators can be fed directly with three-phase current, while the consumer 1q connected to the battery. focus on light or other important. Restrict needs. In this way, only small dimensions are obtained for the rectifier and battery and, accordingly, also low system costs. As soon as the emerging wind is sufficient for start-up, the asynchronous machine is automatically energized. When the generator voltage is greater than the collector voltage, the collector is charged. If the available wind power is sufficient to drive the motors 5, they can be switched on. The operation of the wind motor 2 takes place here with a speed that can only be changed within small limits. If the wind speed and power are too high, the wings are turned out of the wind or otherwise a reduction in the power supplied is provided. In order to achieve better utilization of wind energy, the generator can also be operated at a variable speed. This can e.g. B. can be achieved by pole switching of the stator winding, which is particularly easy here because the rotor with its cage winding does not need to be switched. The rotor winding can also be designed as a slip ring winding and loaded with resistance. Then, with increasing load, there is an automatic increase in speed, which corresponds to the speed characteristic of the wind motor. Several generators can easily be operated in parallel. The generators can be switched to the grid after reaching their target speed or even beforehand without synchronization. The collector battery determines the voltage level for all generators. Another advantageous field of application of the inventive concept is shown in FIG. This is because generators for medium frequency can also be operated with advantage in the manner shown, such as those used to feed induction furnaces. Because of the high frequency, such ovens are mainly only a choke coil, and their inductive reactive current must be compensated by capacitors. In addition, the inductance of the furnace coil is not constant, but decreases as the melting process continues, so that the capacitors have to be adapted to this value. Up to now, special medium-frequency generators with direct current excitation have served as the power source to feed these ovens. If you now use an asynchronous machine with capacitor excitation and as a generator. if its voltage or current is regulated by the speed of the drive motor, the direct current excitation becomes unnecessary, and the result is much simpler machines. Instead of the DC exciter winding, the rotor only has a cage winding.

In Fig. 5 stellt i den Asynchrongenerator mit dem Antriebsmotor 2, dem Kondensator 3 und dem Induktionsofen 15 dar. Der Parallelkondensator 3 ist hierbei so groß gewählt, daß er sowohl die Blindleistung des Generators als auch die der Ofenspule liefert. Der Antriebsmotor muß in seiner Drehzahl in gewissen Grenzen regelbar sein. Die Drehzahländerung erfolgt in Abhängigkeit von der Spannung bzw. vom Strom, je nachdem, ob man für den Ofenbetrieb eine vorgeschriebene Spannung einhalten oder einen vorgeschriebenen Strom in Abhängigkeit von der Belastung einstellen will. Die Anordnung hat nun den besonderen Vorteil, daß bei Kurzschlüssen an der Ofenspule, wie dies betriebsmäßig häufig vorkommt, keine Gefährdung des Generators eintritt. Bei den bisher üblichen Schaltungen werden häufig Ofenspule und Abstimmkondensator in Reihenresonanzschaltung betrieben. Bei einem Kurzschluß im Ofen ist der Generator dann nur durch den großen Kondensator belastet. Dadurch wird seine Spannung unzulässig hochgetrieben, so daß es zu Wicklungsdurchschlägen kommt. Bei der Parallelschaltung von Ofenspule und Kondensator nach Fig. 5 bricht bei Ofenkurzschlüssen die Spannung des Generators zusammen, so daß keine überspannung auftreten kann, und#da es sich um einen Asynchrongenerator handelt, auch keine Überströme. Kann der Generator nicht für die Ofenspannung ausgeführt werden, so kann man eine Sparschaltung nach Fig. 6 anwenden. Der Generator mit seinem Parallelkern ist hier nicht an die .ganze Ofenspule angeschlossen, sondern nur an einem Teil; so daß die Ofenspule als Sparumspanner dient. Für den Ofenkreis ist ein besonderer Kondensator 16 vorgesehen.In Fig. 5 i represents the asynchronous generator with the drive motor 2, the capacitor 3 and the induction furnace 1 5. The parallel capacitor 3 is chosen so large that it supplies both the reactive power of the generator and that of the furnace coil. The speed of the drive motor must be controllable within certain limits. The speed change takes place as a function of the voltage or the current, depending on whether a prescribed voltage is to be adhered to for furnace operation or a prescribed current is to be set depending on the load. The arrangement now has the particular advantage that in the event of short circuits on the furnace coil, as is often the case in operational terms, the generator is not endangered. In the circuits customary up to now, the furnace coil and tuning capacitor are often operated in a series resonance circuit. In the event of a short circuit in the furnace, the generator is then only loaded by the large capacitor. As a result, its voltage is increased to an impermissible level, so that winding breakdowns occur. When the furnace coil and capacitor are connected in parallel according to FIG. 5, the voltage of the generator collapses in the event of furnace short-circuits, so that no overvoltage can occur, and since it is an asynchronous generator, there are also no overcurrents. If the generator cannot be designed for the furnace voltage, an economy circuit according to FIG. 6 can be used. The generator with its parallel core is not connected to the entire furnace coil here, but only to a part; so that the furnace coil serves as an energy-saving converter. A special capacitor 16 is provided for the furnace circuit.

Mit den erfindungsgemäßen Anordnungen ist eine Vereinfachung im Betrieb von Wechselstromgeneratoren sowohl für den selbsttätigen Alleinbetrieb, wie in Parallelbetrieb möglich. Man benötigt lediglich kurzschlußläufer und Kondensatoren, und die bisher üblichen Gleichstromerregermaschinen mit ihren Schnellreglern und Erregerquellen kommen in Fortfall. Die Anordnungen nach der Erfindung eignen sich daher insbesondere für Schiffe, Fahrzeuge und Flugzeuge. .Sie kommen ferner für einsame und klimatisch ungünstige Orte in Frage. Gerade für das Gebiet der kleinen Leistungen steht eine große Zahl normaler, listenmäßiger Drehstrommotoren für die verschiedenen Leistungen, Drehzahlen, Spannungen und Ausführungsformen zur Verfügung, desgleichen auch die zugehörigen Kondensatoren, so daß mit einem geringen Planungsaufwand in kurzer Zeit betriebsfertige und betriebssichere Anlagen errichtet werden können.The arrangements according to the invention simplify operation of alternators both for independent operation as well as in parallel operation possible. You only need squirrel cage and capacitors, and so far common DC excitation machines with their high-speed regulators and excitation sources come in discontinuation. The arrangements according to the invention are therefore particularly suitable for ships, vehicles and aircraft. They also come for lonely and climatically inconvenient places in question. For the area of small services in particular, there is a large number of normal, listed three-phase motors for the various outputs, Speeds, voltages and designs are available, as well as the associated capacitors, so that with little planning in a short time ready-to-use and operationally safe systems can be set up.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for the automatic, tension-maintaining Operation of asynchronous generators with self-excitation through parallel capacitors, characterized in that depending on the decrease in voltage or the If the current rises below or above a predetermined setpoint, the speed of the generator is increased or kept constant.

2. Order for implementation of the method according to claim i, characterized in that for increasing the Speed affects the energy of the engine that drives the generator.

3. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized in that that to Konstantlialnung the speed of the generator as a function of the voltage Load resistors can be switched on or off.

4. Arrangement according to claim i, especially for asynchronous generators with alternating energy supply, e.g. B. for Wind turbines, characterized in that a battery from the asynchronous generator is fed with conversion of the alternating current into direct current.

5. Arrangement according to Claim 4, characterized in that the transformation via rectifiers with unambiguous Forward direction takes place.

6. Arrangement according to claim 4, characterized in that that from the collector battery only the most important consumers are fed while the other consumers, e.g. B. motors, are located directly on the generator network.

7th Arrangement according to claim i, characterized in that the generator is a medium frequency generator is designed and serves to feed an induction furnace. B. arrangement according to Claim 7, characterized in that the furnace coil is in economy circuit for connection of the generator is executed.