NL7908704A

NL7908704A - ASYNCHRONOUS GENERATOR.

Info

Publication number: NL7908704A
Application number: NL7908704A
Authority: NL
Original assignee: Grundfos As
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1980-06-23
Also published as: GB2051494A; SE7910427L; DK143429C; JPS55114170A; DE2947701A1; GB2051494B; IT1125913B; DK143429B; FR2445054A1; IT7927875A0; DK570678A

Description

V*-··' D HO/Se/5 Grundfos Asynchrone generator.V * - ·· 'D HO / Se / 5 Grundfos Asynchronous generator.

De uitvinding betreft een asynchrone generator omvattende een stator en een rotor die coaxiaal ten opzichte van elkander gelegen zijn en middelen voor het stabiliseren van de uitgangsspanning.The invention relates to an asynchronous generator comprising a stator and a rotor coaxial with one another and means for stabilizing the output voltage.

5 In de bekende generator van dit type worden de middelen voor het stabiliseren van de spanning gevormd door een paar smoorspoelen, die in shunt staan met de respektie-velijke statorwikkelingen. De spanning kan bovendien gestabiliseerd worden door een verzadiging van het statormateri-10 aal, waarbij echter een niet onbelangrijke verwarming van het statormateriaal plaatsvindt.In the known generator of this type, the means for stabilizing the voltage is formed by a pair of inductors, which are shunted with the respective stator windings. The voltage can moreover be stabilized by saturation of the stator material, but with a significant heating of the stator material.

De uitvinding stelt zich ten doel middelen voor het stabiliseren van de uitgangsspanning te verschaffen, terwijl het totale verlies aan ijzer beperkt wordt.The object of the invention is to provide means for stabilizing the output voltage, while limiting the total loss of iron.

15 De asynchrone generator volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de uitgangsspanning gestabiliseerd wordt door een beperking van de doorsnede van het door het magnetische veld doordringbare gedeelte van de rotor. Op deze wijze wordt het verlies aan ijzer beperkt aangezien de 2Q rotor vrijwel stationair is ten opzichte van het roterende veld.The asynchronous generator according to the invention is characterized in that the output voltage is stabilized by limiting the cross-section of the part of the rotor permeable by the magnetic field. In this way, the loss of iron is limited since the 2Q rotor is almost stationary with respect to the rotating field.

Volgens de uitvinding verdient het de voorkeur dat de doorsnede wordt beperkt door gebruikmaking van een as van niet magnetisch materiaal. Volgens een uitvoerings-25 vorm van de generator volgens de uitvinding bedraagt de diameter van de as meer dan de helft als de diameter van de rotor.According to the invention, it is preferable that the cross-section is limited by using an axis of non-magnetic material. According to an embodiment of the generator according to the invention, the diameter of the shaft is more than half as the diameter of the rotor.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekening verduidelijkt. In de tekening toont: 30 Figuur 1 een doorsnede-aanzicht door een asyn chrone generator volgens de uitvinding,The invention is elucidated with reference to the drawing. In the drawing: Figure 1 shows a cross-sectional view through an asynchronous generator according to the invention,

Figuur 2 een schematisch aanzicht van een sta-torwikkeling met buitenste blind-effekt (blank-effect) condensatoren, en 35 Figuur 3 toont de spanning in vrijloop alsmede 7908704 "v* -2- t bij een belasting ten opzichte van de blind (blank) stroom.Figure 2 shows a schematic view of a stator winding with outer blind effect (blank effect) capacitors, and Figure 3 shows the voltage in freewheel as well as 7908704 "v * -2-t at a load relative to the blind (blank) ) flow.

De asynchrone generator volgens fig.1 omvat de stator 1 met een aantal gleuven voor de statorwikkelingen en een coaxiaal ten opzichte daarvan aangebrachte rotor 2, 5 welke eveneens gleuven vertoont. Met het verwijzingscijfer 3 is de as van de rotor aangeduid. De as van een niet-magne-tisch materiaal, bijvoorbeeld messing en heeft een diameter, die bij voorkeur meer dan de helft bedraagt als de diameter van de rotor 2. Het doel van het niet magnetische materiaal 10 is dat de veldlijnen rond de as 3 lopen, waarbij het door het veld doordringbare gebied van de rotor 2 wordt beperkt.The asynchronous generator according to Fig. 1 comprises the stator 1 with a number of slots for the stator windings and a rotor 2, 5 arranged coaxially thereto which also has slots. Reference numeral 3 denotes the shaft of the rotor. The shaft of a non-magnetic material, for example brass, has a diameter, which is preferably more than half the diameter of the rotor 2. The purpose of the non-magnetic material 10 is that the field lines around the shaft 3 the area of the rotor 2 permeable to the field is limited.

Een voorbeeld van een veldlijn is in fig.l aangeduid. Het effekt van de beperking van het door het veld doordringbare gebied is, dat de uitgangsspanning van de generator wordt ge-15 stabiliseerd wanneer de rotor verzadigd raakt (zie fig.3) waarbij die verzadiging natuurlijk een vooraf vastgestelde hoeveelheid verlies aan ijzer met zich meebrengt. De verliezen echter hangen in de eerste plaats af van de frequentie, waarbij de hysteresisverliezen evenredig zijn met de frequen- ^ 20 tie en de wervelstroomverliezen evenredig zijn.met het kwadraat van de frequentie.An example of a field line is shown in Figure 1. The effect of limiting the field-penetrating range is that the generator output voltage is stabilized when the rotor becomes saturated (see FIG. 3), said saturation naturally involving a predetermined amount of iron loss. . However, the losses depend primarily on the frequency, the hysteresis losses being proportional to the frequency and the eddy current losses being proportional to the square of the frequency.

Volgens de uitvinding wordt de omstandigheid dat het roterende veld vrijwel stationair is ten opzichte van de rotor benut, waarbij voorts gebruik wordt gemaakt van het 25 feit, dat de frequentie ten opzichte van de rotor de slip is vermenigvuldigd met de netfrequentie, welke bij koppeling met het voedingsnet bijvoorbeeld 2 Hz is, en bovendien het feit, dat de frequentie en de verliezen geminimaliseerd worden door de verzadigingsspanningsstabiliteit in de rotor te 30 plaatsen.According to the invention the circumstance that the rotating field is almost stationary with respect to the rotor is utilized, further making use of the fact that the frequency with respect to the rotor has multiplied the slip by the mains frequency, which when coupled with the supply network is, for example, 2 Hz, and moreover the fact that the frequency and the losses are minimized by placing the saturation voltage stability in the rotor.

Wanneer de generator geconstrueerd is als een conventionele asynchrone machine afgezien van de as, en wordt gekoppeld met eendriefasenetwerk, kunnen de in fig.2 getekende condensatoren uitgespaard worden. Deze condensa-35 toren zijn alleen noodzakelijk in het geval een blind(blank) effekt toegevoegd moet worden. De frequentie is dan in de eerste plaats bedoeld voor het aantal omwentelingen. De belasting en daardoor de slip beïnvloedt alleen de frequentie in 7908704 V* Jf -3- een slechts geringe mate.When the generator is constructed as a conventional asynchronous machine apart from the axis, and coupled to a three-phase network, the capacitors shown in Figure 2 can be saved. These capacitors are only necessary in case a blind (blank) effect has to be added. The frequency is then primarily intended for the number of revolutions. The load and therefore the slip only slightly affects the frequency in 7908704 V * Jf -3-.

Figuur 3 toont hoe de spanning stabiel is ongeacht de blindstroom Iwl en de grootte van de condensatoren C.Figure 3 shows how the voltage is stable regardless of the reactive current Iwl and the size of the capacitors C.

De onderbroken lijn echter geeft aan, waar de as van magne-.The broken line, however, indicates where the axis of magnet.

5 tisch materiaal is gemaakt.5 material is made.

Een belangrijk voordeel van de generator volgens de uitvinding is dat hij zeer betrouwbaar is en geen onderhoud vereist, waardoor de generator toepasbaar is in de ontwikkelingslanden. De diameter van de generator ligt in de 10 grootte orde van 95 tot 220 mm. Het effekt ligt in het gebied van 50 tot 40 kVA. De condensatoren C zijn 20 ^uF/kVA en derhalve 300 ^uF bij 15 kVA. De generator kan een arbitraire poolsteek hebben en behoeft niet nauwkeurig een vierpool te zijn. De generator kan bijvoorbeeld bipolair zijn.An important advantage of the generator according to the invention is that it is very reliable and requires no maintenance, making the generator applicable in developing countries. The diameter of the generator is in the order of magnitude from 95 to 220 mm. The effect is in the range of 50 to 40 kVA. The capacitors C are 20 uF / kVA and therefore 300 uF at 15 kVA. The generator may have an arbitrary pole pitch and may not be a precise quadrupole. For example, the generator can be bipolar.

15 De spanning kan worden gevarieerd door de indivi duele statorwikkeling, welke een hoofdwikkeling en een aanvullende wikkeling omvat. De hoofdwikkelingen en de aanvullende wikkelingen kunnen dan worden gecombineerd in verschillende ster- driehoekcombinaties. De spanning is vanzelfsprekend 20 evenredig met het aantal veldlijnen dat per sekonde wordt doorsneden.The voltage can be varied by the individual stator winding, which includes a main winding and an additional winding. The main windings and the additional windings can then be combined in different star-triangle combinations. The voltage is of course proportional to the number of field lines intersected per second.

Figuur 3 toont hoe gering de spanning afhankelijk is van de grootte van de condensator C, waarbij de spanning wordt bepaald door het snijpunt tussen de karakteristiek van 25 de condensator en de magnetiseringskarakteristieken van de asynchrone motor. Van belang is echter, dat de spanning niet zeer sterk varieert (AV) met de belasting, welke korrespon-deert met een parallelle verplaatsing van de magnetiserings-kromme van de bekende karakteristieke driehoek, waarbij men 30 omlaag beweegt langs de karakteristiek van de condensator naar het volgende snijpunt met de parallel verplaatste magnetiseringskarakteristieken. Wanneer de magnetiseringskarakteristieken steiler zouden zijn geweest (zie de onderbroken lijn) dan zal het duidelijk zijn, dat de spanningsvariatie vele 35 raaien groter zou zijn met name wanneer de karakteristieken van de condensator bijna dezelfde helling hebben als het laatste deel van de karakteristieken van de magnetiserings-kromme.Figure 3 shows how small the voltage depends on the size of the capacitor C, the voltage being determined by the intersection between the characteristic of the capacitor and the magnetization characteristics of the asynchronous motor. It is important, however, that the voltage does not vary very much (AV) with the load, which corresponds to a parallel displacement of the magnetization curve of the known characteristic triangle, moving downward along the characteristic of the capacitor to the next intersection with the parallelized magnetization characteristics. If the magnetization characteristics would have been steeper (see the broken line) it will be clear that the voltage variation would be many turns larger, especially when the capacitor characteristics have almost the same slope as the last part of the magnetization characteristics. -curve.

79087047908704

Claims

1. Asynchronous generator comprising a stator and a rotor coaxial with one another and means for stabilizing the output voltage characterized in that the output voltage is stabilized by limiting the cross section of the field permeable part of the rotor (2).

2. Asynchronous generator according to claim 1, characterized in that the cross-section limitation is obtained by using an axis (3) of non-magnetic material.

Asynchronous generator according to claim 2, characterized in that the diameter of the shaft (3) is more than half the diameter of the rotor (2). 79 0 87 0 A