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Einphasen-Wechselstrominduktionsmotor mit umschaltbaren Polzahl.
Wie bekannt, kann bei Wechselstrominduktionsmotoren die synchrone Umdrehungszahl geändert werden durch Umschaltung der Polzahl. Zu diesem Zwecke wird in dem dazu geeigneten Teil der Statorwicklung die Stromrichtung umgekehrt.
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gewöhnlich hoch wird, bei höherer Polzahl, erniedrigt werden.
Schaltet man z. B. von vier auf acht Pole um, ohne die aufgedruckte Spannung'zu ändern, so
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bestimmt verbrennen würde.
Das Verhältnis der aufgedrückten Spannung bei vier bzw. acht Polen ist ungefähr 1-5 : 1. In vielen Fällen kann man sich helfen durch Parallelschaltung der Wicklungen bei Benutzung der niedrigsten
Polzahl und durch Reihenschaltung bei der höchsten Polzahl.
Selbstverständlich kann hiedureh von einer einigermassen normalen Belastung des vorhandenen
Kupfers keine Rede sein, weil beim vierpoligen Lauf durch Parallelschaltung der wirksame Querschnitt viel grösser ist als erforderlich, während dieser beim aehtpoligen Lauf noch gerade genügen kann.
Weil übrigens das Wicklungsverhältnis von 1 : 2 in diesem Zusammenhang nicht richtig ist, ist das vorhandene Drehmoment auf der höchsten Polzahl niedriger als auf der niedrigsten Polzahl. Ferner ist die normale Wicklung gewöhnlich über ungefähr zwei Drittel des Statorumfanges verteilt, mit andern
Worten es befinden sieh in dem Stator noch Nuten, welche nicht von der Wicklung besetzt sind.
Ein weiterer Nachteil ist noch, dass bei Wechselstrominduktionsmotoren mit umschaltbarer Pol- zahl ein genau sinusoidaler Verlauf des Feldes der Wicklung nur auf eine der Drehungszahlen möglich ist, wodurch die sogenannten Sprungwellen entstehen und ausserdem das Statoreisen erwärmt wird, während der Kosinus 9 dadurch in ungünstiger Weise beeinflusst wird.
Die Erfindung bezweckt die obengenannten Nachteile zu beseitigen und dadurch einen Wechselstrominduktionsmotor zu erhalten, welcher sowohl bei der hohen als auch bei der niedrigen Polzahl dasselbe Drehmoment überwinden kann, auch wenn die aufgedrückte Spannung dieselbe bleibt. Erfindungsgemäss wird der Raum. welcher in den Statornuten vorhanden ist, zur Unterbringung einer Zusatzwicklung benutzt, welche beim Einschalten der höchsten Polzahl beigeschaltet wird.
Diese Wicklung wird zum Teil in den Nuten des Stators angeordnet, welche gewöhnlich nicht benutzt werden, und zum andern Teil in dem noch vorhandenen Raum der Nuten, welche schon teilweise mit Wicklungen angefüllt sind. Diese Zusatzwicklung besteht aus einer solchen Anzahl Windungen, dass bei konstant bleibender aufgedrückter Spannung eine nahezu gleiche Stromstärke, bei hoher sowohl wie bei niedriger Polzahl, dem Netz entnommen wird.
Ferner ist diese Wicklung über die verschiedenen Nuten so verteilt, dass bei hoher sowohl wie bei niedriger Polzahl das Feld seinen sinusoidalen Verlauf behält.
So ist z. B. bei einem vierpoligen Wechselstrominduktionsmotor mit vier Statorspulen, pro Spule von innen nach aussen gerechnet, die Anzahl Windungen pro Nut an der Innenseite der Spule geringer als an der Aussenseite der Spule oder mit andern Worten die Feldstärke ist an dem Rande der Polfläche niedriger als in der Mitte.
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Wo der als Beispiel gewählte Motor mit nur vier Spulen ebenfalls auf sechs und acht Spulen umgeschaltet werden kann, u. zw. durch Änderung der Stromrichtung in einer Spule oder in zwei diametral angeordneten Spulen, würde also bei achtpoliger Schaltung der sinusoidale Verlauf des Feldes zerstört sein.
Erfindungsgemäss wird in den meistens unbenutzten Nuten des Stators eine Wicklung untergebracht, welche sich in noch einigen wieder nach aussen liegenden Nuten fortsetzt.
Das Verhältnis dieser Wicklung (achtpolig) mit Bezug auf die vierpolige ist derartig, dass pro Spule mit der Zusatzwickhmg beigeschaltet, in diesem Falle also als Vierlochwicklung gemeint, die beiden äusseren und die beiden inneren Nuten dieser Spule eine geringere Anzahl Windungen erhalten als die beiden zwischen gelegenen übrigen Nuten.
In der Zeichnung sind eine Anzahl Ausführungsformen schematisch dargestellt.
Wir betrachten eine derartig gewickelte, als Dreüochwicklung ausgeführte Spule, mit Nuten numeriert von 1-8. Die zu der niedrigsten Polzahl gehörende Wicklung wird in den Nuten 3 und 6.
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die höchste Anzahl Windungen untergebracht ist. Dadurch erhält man eine Spule für vierpoligen Betrieb ausgeführt als Dreilochwicklung, mit zwei unbenutzten Nuten in dem Zentrum dieser Spule (Fig. 1).
Damit nun diese Spulen die gewünschten Eigenschaften für den sinusoidalen Verlauf des Feldes bei aehtpoliger Wicklung behalten, wird eine Zusatzwicklung vorgesehen, die gewickelt sein kann von Nut 4 auf 5,3 auf 6 und 8 auf 7 (Fig. 3), mit einer derartigen Anzahl Windungen, dass pro Spule die Anzahl Drähte pro Nut der inneren und der äusseren Nuten nahezu gleich ist, während die Anzahl Drähte der dazwischen gelegenen Nuten grösser ist.
Gemäss der Erfindung kann zwar mit dem Anfüllen der Nuten bis zu der erforderlichen Anzahl vorgegangen werden, aber ein solcher Motor besitzt infolge des nicht sinusoidalen Verlaufes des Feldes weniger wünschenswerte Eigenschaften, insofern es das Brummen und das abnorme Erwärmen betrifft.
Fig. l zeigt die Abwicklung eines Stators A mit darin vorgesehenen Nuten B, numeriert von 1-32, und Spulen C, D, E, F, ausgeführt als Dreilochwieklung. Beim derartigen Einschalten, dass die Ströme in den Statorstäben in der Pfeilrichtung verlaufen, wird der Stator vierpolig sein.
Fig. 2 zeigt denselben Stator A mit ebenfalls darin angeordneten Spulen G, H, J und K, welche bei aehtpoliger Schaltung als Zusatzwicklung dienen. Eingeschaltet gemäss der Pfeilrichtung in den Statorstäben ist dieser Stator achtpolig.
Das Verhältnis der Anzahl Drähte (Ampèrestäbe) in Fig. 1 ist derartig, dass in den Nuten 1 und 8, 9 und 16, 17 und 24, 25 und 32, die Anzahl Drähte pro Nut die höchste ist, während sie in den Nuten li und 6, 11 und 14, 19 und 22,27 und 30 die niedrigste ist, welche Anzahl sich in den dazwischen gelegenen Nuten allmählich verringert. Hiedurch ist also die Feldstärke an dem Rande der Polflächen geringer als in der Mitte, wodurch eine bessere Sinuskurve erhalten wird.
Für achtpolige Schaltung befindet sich die höchste Anzahl von Drähten (Stäben) pro Nut in
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21 und 24, 25 und 28, 29 und 32 befindet.
Hiedurch wird also bei beiden Polzahlen eine allmähliche Abnahme der Feldstärke an dem Rande der Polfläche erzielt, wodurch ein sinusoidaler Verlauf des Feldes gesichert ist.
Fig. 3 zeigt denselben Stator A mit den darin angeordneten Spulen gemäss Fig. 1 und 2, aber in etwas anderer Weise angeordnet. In der Fig. 2 sind nämlich die Spulen derartig verteilt, dass die Zusatzwicklung, welche aus den Spulen G, H, J und K besteht, ein gesondertes Ganzes bildet.
In der Fig. 3 sind diese Spulen in symmetrischer Anordnung mit den Spulen C, D, B und F angegeben, ohne dass dadurch die Wirkung des Motors beeinträchtigt wird. Die in der Fig. 3 angegebene Wicklung ergibt sogar der Fig. 2 gegenüber durch die geringere Länge der Wickelköpfe ein Kupferersparnis und ist darum vorzuziehen.
Wird eine sogenannte Anlasswicklung verlangt, so kann diese in derselben Weise wie die Hauptphase umschaltbar ausgeführt werden und ist dann nur mit Hinsicht auf die Hauptphase verschoben anzuordnen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einphasen-Wechselstrominduktionsmotor mit umschaltbarer Polzahl, dadurch gekennzeichnet. dass in den Statornuten eine Zusatzwicklung (G, H, J, K) angeordnet ist, welche beim Einschalten der höchsten Polzahl beigeschaltet wird, derart, dass der Motor bei jeder Polzahl mit derselben Netzspannung laufen kann und bei jeder Polzahl dasselbe Drehmoment entwickelt.