DK143429B

DK143429B - asynchronous

Info

Publication number: DK143429B
Application number: DK570678AA
Authority: DK
Inventors: A Jensen
Original assignee: Grundfos As
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1981-08-17
Also published as: GB2051494A; SE7910427L; DK143429C; JPS55114170A; DE2947701A1; GB2051494B; NL7908704A; IT1125913B; FR2445054A1; IT7927875A0; DK570678A

Description

1Λ3Α291Λ3Α29

Opfindelsen angår en asynkrongenerator omfattende en stator og en koaksialt dermed anbragt rotor samt midler til stabilisering af udgangsspændingen.The invention relates to an asynchronous generator comprising a stator and a coaxially arranged rotor as well as means for stabilizing the output voltage.

I en kendt generator af denne type udgøres midlerne til spæn-5 dingsstabilisering af et sæt drosselspoler, idet drosselspo lerne shunter hver sin statorvikling.In a known generator of this type, the means for voltage stabilization constitute a set of throttle coils, the throttle coils each shunting their stator winding.

Spændingen kan desuden stabiliseres igennem en mætning af statorblikket. Herved sker der imidlertid en ikke-ubetyde-lig opvarmning af storblikket.In addition, the voltage can be stabilized through a saturation of the stator tin. Hereby, however, there is a not insignificant heating of the large can.

1Q Formålet med opfindelsen er at anvise, hvorledes man kan stabilisere udgangsspændingen og samtidigt reducere det samlede jerntab. Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at udgangsspændingen er stabiliseret ved en begrænsning af tværsnitsarealet af den feltgennemtrængelige del af rotoren.The object of the invention is to provide a method for stabilizing the output voltage and at the same time reducing the total iron loss. This object is achieved according to the invention in that the output voltage is stabilized by limiting the cross-sectional area of the field-permeable part of the rotor.

15 Derved begrænser man jerntabet som følge af, at rotoren er næsten stillestående i forhold til drejefeltet.15 This reduces the loss of iron as a result of the rotor being almost stationary with respect to the turning field.

Tværsnitsarealbegrænsningen kan med fordel ske ved en anvendelse af en aksel af ikke-magnetisk materiale.The cross-sectional area restriction can advantageously be made by using a shaft of non-magnetic material.

I én udførelsesform er akselens diameter mere end halv så 20 stor som rotorens diameter.In one embodiment, the diameter of the shaft is more than half the size of the rotor diameter.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et snit igennem en asynkrongenerator ifølge opfindelsen, 25 fig. 2 et diagram over en statorbevikling med udvendige blind- effektkondensatorer, og fig. 3 spændingen dels ved tomgang, dels ved belastning som 2 143429 funktion af blindstrømmen.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, in which 1 shows a section through an asynchronous generator according to the invention; FIG. 2 is a diagram of a stator winding with external blind power capacitors; and FIG. 3 the voltage partly at idle and partly at load as a function of the blind current.

Den i fig. 1 viste asynkrongenerator omfatter en stator 1 med et antal noter til statorbeviklingen, og en koaksialt dermed anbragt blikrotor 2, der også er forsynet med noter.The FIG. 1, the asynchronous generator shown comprises a stator 1 having a plurality of grooves for the stator winding and a coaxially disposed tin rotor 2 which is also provided with grooves.

5 Endvidere ses rotorens aksel 3. Akselen er af umagnetisk ma teriale, såsom messing, og har en diameter, der fortrinsvis er mere end halv så stor som rotorens diameter. Hensigten med det umagnetiske materiale er at tvinge feltlinierne til at løbe uden om akselen 3, således at der sker en begræns-10 ning af det feltgennemtrængelige tværsnitsareal af rotoren 2. Et eksempel på en af feltlinierne er vist i fig. 1. Virkningen af at begrænse det feltgennemtrængelige tværsnitsareal er, at generatorens udgangsspænding stabiliseres, når roto rblikket er mættet - se fig. 3. Mætningen af dette blik gi-15 ver selvsagt anledning til visse jerntab. Tabene afhænger i- midlertid først og fremmest af frekvensen, idet hystereseta-bet er proportionalt med frekvensen, og hvirvelstrømstabene er proportionale med kvadratet af frekvensen.5 The shaft of the rotor 3 is also seen. The shaft is of non-magnetic material such as brass and has a diameter which is preferably more than half the diameter of the rotor. The purpose of the non-magnetic material is to force the field lines to circumvent the shaft 3, so that the field-permeable cross-sectional area of the rotor 2 is limited. An example of one of the field lines is shown in FIG. 1. The effect of limiting the field-permeable cross-sectional area is that the output voltage of the generator is stabilized when the rotor is saturated - see fig. 3. The saturation of this gaze naturally gives rise to certain iron losses. The losses, however, depend primarily on the frequency, with the hysteresis set being proportional to the frequency and the eddy current losses being proportional to the square of the frequency.

Ifølge opfindelsen udnytter man den omstændighed, at det ro-20 terende drejefelt næsten er stillestående i forhold til roto ren (frekvensen i forhold til rotoren er slippet multipliceret med netfrekvensen ved tilslutning til nettet; typisk 2 Hz), og at frekvensen og tabene derfor bliver tilsvarende mindre ved at lægge mætnings-spændingsstabiliteten i rotoren.The invention utilizes the fact that the rotating rotary field is almost stationary with respect to the rotor (the frequency with respect to the rotor is released multiplied by the grid frequency when connected to the grid; typically 2 Hz) and the frequency and losses therefore become correspondingly less by putting the saturation-voltage stability in the rotor.

25 Hvis generatoren - der i øvrigt, når bortses fra akselen, er opbygget som en konventionel asynkronmaskine - er tilsluttet et trefasenet, kan man spare de i fig. 2 viste kondensatorer C. Kondensatorerne er kun nødvendige i tilfælde af, at der skal tilføres blindeffekt. Frekvensen er da først og fremmest 30 bestemt af omløbstallet. Belastningen og dermed slippet ind virker kun i mindre grad på frekvensen.25 If the generator - which, when apart from the shaft, is built like a conventional asynchronous machine - is connected to a three-phase network, you can save the ones in fig. The capacitors shown in Figure 2 are only necessary in the case of a blind power supply. The frequency is then primarily determined by the turnover number. The load and thus the release only affect the frequency to a lesser extent.

Fig. 3 illustrerer, hvorledes spændingen er stabil uanset blindstrømmen iwl og kondensatorerne C1 s størrelse. Den punkterede linie illustrerer derimod det tilfælde, hvor akselen er 3 1Λ 3 Λ 2 9 af magnetisk materiale.FIG. 3 illustrates how the voltage is stable regardless of the blind current iwl and the capacitors C1 s. The dotted line, on the other hand, illustrates the case where the shaft is 3 1Λ 3 Λ 2 9 of magnetic material.

En særlig fordel ved generatoren ifølge opfindelsen er, at den er meget robust og ikke kræver vedligeholdelse. Det sidste gør, at generatoren vil kunne anvendes i U-lande. Gene-5 ratorens diameter er 95-220 mm. Effekten er 5-40 kVA. Kon densatoren C er på 20 yF pr. kVA og er således 300 yF ved 15 kVA. Generatoren kan have en vilkårlig poldeling og behøver ikke lige netop at være firepolet. Den kan f. eks, også være topolet.A particular advantage of the generator according to the invention is that it is very robust and does not require maintenance. The latter means that the generator can be used in developing countries. The diameter of the generator is 95-220 mm. The power is 5-40 kVA. The capacitor C is at 20 µF per meter. kVA and is thus 300 yF at 15 kVA. The generator can have arbitrary pole sharing and does not have to be exactly four-pole. For example, it can also be bipolar.

10 Spændingen kan være variabel ved, at den enkelte statorvik- ling udgøres af en hovedvikling og en hjælpevikling. Hovedviklingerne og hjælpeviklingerne kan da være sammenkoblede i forskellige stjerne-trekantkombinationer. ... .10 The voltage can be variable in that the individual stator winding consists of a main winding and auxiliary winding. The main windings and the auxiliary windings may then be interconnected in different star-triangle combinations. ....

Spændingen er selvsagt proportional med det antal feltlinier, 15 der overskæres pr. sekund.The voltage is, of course, proportional to the number of field lines cut per 15. second.

Af fig. 3 ses, hvor lidt spændingen varierer med kondensatoren C s størrelse, idet spændingen fastlægges ved skæringspunktet imellem kondensatorens karakteristik og asynkronmotorens magnetiseringskarakteristik. Hvad der er mere inte-20 ressant er imidlertid, at spændingen heller ikke varierer ret meget (AV) med belastningen (svarende til en parallelforskydning af magnetiseringskurven med den karakteristiske trekant), idet man da blot glider ned ad kondensatorkarakteristikken til det nye skæringspunkt med den parallelforskudte 25 magnetiseringskarakteristik. Hvis aagnetiseringskarakteri- stikken var mere stejl, som vist stiplet, er det indlysende, at spændingsvariationen ville blive mange gange større, især hvis kondensatorkarakteristikken har næsten samme hældning som den sidste del af magnetiseringskarakteristikken.In FIG. 3 shows how little the voltage varies with the size of capacitor C, the voltage being determined at the intersection of the capacitor's characteristic and the asynchronous motor's magnetization characteristic. What is more interesting, however, is that the voltage also does not vary much (AV) with the load (corresponding to a parallel displacement of the magnetization curve with the characteristic triangle), simply sliding down the capacitor characteristic to the new intersection with the parallel offset magnetization characteristic. If the aagnetization characteristic was more steep, as shown dashed, it is obvious that the voltage variation would be many times greater, especially if the capacitor characteristic has almost the same slope as the last part of the magnetization characteristic.