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Stromverdrängungsanlasser für Asynchronmotoren.
Die Erfindung betrifft einen selbsttätigen Anlasser für Asynchronmotoren.
Selbsttätige Anlasser sind bei Antrieben erforderlich, die eine grosse Spielzahl haben, z. B. Transportund Förderanlagen, wie Aufzügen, Rollgangsantrieben u. dgl. Wo es sich bei jedesmaligem Hochfahren um die Beschleunigung grösserer Massen handelt, bezeichnet man die betreffenden Antriebe auch als Beschleunigungsantriebe. Besonders grosse Massen sind bei Walzwerksantrieben zu beschleunigen und diese haben ausserdem eine sehr grosse Spielzahl.
Schützensteuerungen oder andere selbsttätige Schaltapparaturen haben bei den auftretenden hohen Spielzahlen grossen Verschleiss und müssen besonders stark bemessen werden. Für derartige Antriebe würde sich infolge des Fortfalls jeglicher Schaltapparaturen und damit jeglichen Verschleisses besonders der Kurzschlussläufermotor eignen, der als Selbstanlaufmotor für höheres Anlaufdrehmoment in verschiedener Form bekannt geworden ist : mit Wirbelstromläufer, mit Mehrfachkäfiganker und mit besonderen Anlauf-und Arbeitswieklungen. Dieser Motor kommt jedoch für Beschleunigungsantriebe nicht in Betracht, da die grosse, bei jedesmaligem Anlauf erzeugte Wärmemenge in dem Motor bleibt und aus diesem nicht mit der erforderlichen Geschwindigkeit herausgeschafft werden kann.
Damit sich der Motor nicht unzulässig erwärmt, müssten daher solche Motoren sehr gross bemessen werden und damit wird der Antrieb unwirtschaftlich.
Man hat daher schon vorgeschlagen, für Beschleunigungsantriebe Stromverdrängungsanlasser zu verwenden, die ausserhalb des Motorgehäuses angeordnet sind. Gegenstand der Erfindung ist ein derartiger Anlasser, der den in der Praxis gestellten Forderungen gerecht wird, nämlich einerseits die erforderlichen Anfahrdrehmomente ergibt und aus dem anderseits die der Beschleunigungsarbeit entsprechend Wärme schnell abgeführt werden kann. Die Erfindung besteht darin, dass der Stromverdrängungsanlasser aus hohen schmalen Stromleitern von kleinem spezifischem Widerstand, die in magnetischem Material eingebettet sind, aufgebaut ist. Hohe schmale Stromleiter erhöhen einerseits bei der Frequenzerhöhung des sie durchfliessenden Stromes ihren Widerstand in dem für das Anlassen
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mit der Höhe des Stromleiters.
Der geringe spezifische Widerstand hat ebenfalls die Wirkung, dass die Erscheinung der Stromverdrängung in höherem Masse auftritt als bei Stoffen mit hohem spezifischem Widerstand. Als Material für die Stromleiter kommen beispielsweise Kupfer, Aluminium u. dgl. in Betracht.
Die Einbettung des Stromleiters in magnetisches Material hat den Zweck, einen guten magnetischen Rückschluss für die Kraftlinien, die sich um den Stromleiter schliessen, und damit eine starkes magnetisches Feld zu schaffen.
Ein mit dem erfindungsgemässen Anlasser ausgerüsteter Antrieb zeigt sich den bisher für Beschleunigungsantriebe verwendeten elektrischen Antrieben in vieler Hinsicht überlegen. Infolge der mit der Änderung der Läuferfrequenz eintretenden Stromverdrängung zwischen Stillstand und Lauf tritt selbsttätig und stufenlos eine starke Änderung des Anlasswiderstandes ein. Da der Widerstand ein vorwiegend ohmscher ist, so kommen durch ihn in den Läufer keine wesentlichen Blindströme hinein, die
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nicht drehmomehtbildend sind. Das Anlassgerät kann mit Leichtigkeit so gebaut werden, dass es eine hohe spezifische Wärmebelastung hat. Infolgedessen ist es einer grossen Spielzahl gewachsen.
Die Spielzahl and damit die Wirtschaftlichkeit des Betriebes kann infolge dieses Umstandes gegenüber den gebräuchlichen Antrieben gesteigert werden.
Erfindungsgemäss wird eine dünne Isolationssehicht zwischen Leiter und magnetischem Rückschluss angewendet. Dies hat den Vorteil, dass die stromverdrängende Wirkung auf einen maximalen Wert gesteigert wird und dass ausserdem der Wärmeübergang aus dem Leiter in das magnetische Material erleichtert wird. Dünne Isolationsschichten können einerseits dadurch erzielt werden, dass man Isoliermaterial von hoher Isolationsfähigkeit anwendet, anderseits dadurch, dass die elektrische Beanspruchung dieser Isolierung klein gehalten wird. Zu diesem Zweck soll nach der weiteren Erfindung der magnetische Rückschluss samt dem eingebetteten Leiter isoliert befestigt sein, so dass der magnetische Rückschluss im wesentlichen das gleiche Potential hat wie der Leiter.
Bei der Wahl einer sehr dünnen Isolierschicht ist die Gefahr gross, dass diese an einer Stelle durchschlagen wird, worauf der magnetische Rückschluss das Potential des elektrischen Leiters, welches er an der Kurzschlussstelle besitzt, annimmt. Über die Länge des Leiters verteilt sich nun die gesamte Sekundärspannung der Maschine, da der Anfang des Leiters an die Ankerwicklung angeschlossen ist, während das Ende, welches beispielsweise bei einer Drehstromwicklung mit den andern Phasen zum Sternpunkt zusammengeschlossen ist, die Spannung Null hat.
Infolgedessen wird im Falle des Durchschlagen der Isolation zwischen Leiter und magnetischem Rückschluss an einer weit von der Kurzschlussstelle entfernten Stelle des Leiters eine erhebliche Spannungsdifferenz zwischen Leiter und magnetischem Rückschluss auftreten, so dass die Isolation dort überlastet wird und ebenfalls durchschlägt.
Um diesen Übelstand zu vermeiden, werden nach der weiteren Erfindung die magnetischen Leiter längs des elektrischen Leiters in einzelne voneinander isolierte Abschnitte unterteilt. Bei einem so ausgebildeten Anlasser sind die Strecken, längs welcher der magnetische Leiter ein von dem elektrischen Leiter verschiedenes Potential annehmen kann, nur kurz, so dass sich erhebliche Potentialdifferenzen nicht einstellen können. Man kann infolgedessen ohne Gefahr eine besonders dünne Isolation anwenden.
Um die Wärmeaufnahmefähigkeit des Anlassers an denjenigen Stellen, wo der magnetische Rückschluss unterbrochen ist, nicht herabzusetzen, wird der Leiter an diesen Stellen zweckmässigerweise verstärkt.
Es ist ferner zweckmässig, Aluminium als Stromleiter zu verwenden, welches an der Oberfläche oxydiert wird. Diese Oxydation kann in bekannter Weise durch elektrolytische Behandlung des Aluminiums in Bädern aus einem Gemisch organischer und anorganischer Säuren erfolgen. Diese Oxydschicht hat den Vorzug einer guten Haltbarkeit und einer ausserordentlichen hohen Isolation, so dass die Schicht nur eine geringe Stärke von wenigen Hundertstelmillimetern zu haben braucht.
Die Grösse des Anlasswiderstandes, nämlich das Verhältnis des Anfangswiderstandes bei der hohen Periodenzahl zum Endwiderstand bei geringer Periodenzahl, kann durch Änderung der Höhe des Stromleiters leicht geregelt und damit den Anlaufverhältnissen des Einzelfalles angepasst werden.
Nach der weiteren Erfindung sind in magnetische Rückschlüsse eingebettete hohe Stromverdrängungsstäbe parallel zueinander isoliert so aufgestellt, dass eine rostartige Anordnung des Stromverdrängungsanlassers entsteht.
In der Abbildung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
10 sind die Stromverdrängungsleiter, welche die Form von schmalen hohen Bändern haben, die meanderförmig zu einem rostartigen Gebilde ausgestaltet sind. Sie bestehen beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer. Die Leiter 10 werden von Eisenschienen. 11, 12 eingeschlossen. Zwischen den Leitern 10 und den Schienen 11, 12 befinden sich die dünnen Isolationsschichten 13, 14. Die Eisenschienen 11, 12 sind nur bis zu dem Quersteg 15 des Leiters 10 geführt. Die innere Schiene 12 ist bereits vor dem Quersteg abgebrochen, so dass eine leitende Verbindung von 12 zu der Schiene 16 nicht besteht. Ebensowenig ist eine leitende Verbindung zwischen den äusseren Schienen 11 und 17 vorhanden. Die Isolation steht jeweils etwas über das Ende der Eisensehienen über, um Berührungen von Eisenschienen und Kupfer ganz sicher zu vermeiden.
Der Quersteg 15 ist durch innen und aussen aufgeschweisste kurze Schienen ans dem leitenden Material verstärkt, um die Wärmekapazität des Stromverdrängungsanlassers an diesen Stellen nicht zu schwächen. Der ganze Anlasser wird von Isolatoren 18 getragen. Der Anfang des Stromverdrängungsleiters wird durch die Klemme 19 mit der Sekundärwicklung des Asynchronmotors verbunden. Das Ende mit der Klemme 20 ist bei einem Drehstrommotor mit den Enden der Stromverdrängungsleiter der beiden andern Phasen zum Sternpunkt zusammengeschlossen.
Zwecks Kühlung kann durch das Gitter Luft geblasen werden. Infolge der grossen kühlenden Oberfläche ist aber auch ohne dieses Hilfsmittel die Wärmeabgabefähigkeit des Stromverdrängungswiderstandes eine grosse.
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