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Kleinmotor für einphasigen Netzanschluss.
Die einfachste Ausführungsform eines Kleinmotor für einphasigen Netzanschluss ist der asynchrone Motor mit Kurzschlussläufer. Noch einfacher wird diese Form, wenn man den Stator für eine niedrige Spannung, z. B. für 10 Volt, bewickelt, wobei sieh zudem noch die Gefahrlosigkeit bei der Bedienung als Handgerät ergibt.
Infolge dieser Einfachheit lässt sich ein solcher Motor mit sehr kleinen Abmessungen bauen, was bei den bekannten Anordnungen, z. B. beim Einphasenkollektormotor bewiekelt für Netzspannung, nicht der Fall ist.
Für den Netzanschluss eines solchen Motors wird ein Vortransformator benötigt. Diese Notwendigkeit soll dazu benutzt werden, den bekannten Anlaufschwierigkeiten eines asynchronen Einphasenmotors zu begegnen, indem erfindungsgemäss der Stator des Motors zweiphasig bewickelt und der Motor an einen Vortransformator zweiphasig angeschlossen ist, der aus einem zweiteiligen Kern mit in Reihe geschalteten primären und sekundären Teilwicklungen besteht, die je Teil ungleiche Übersetzungsverhältnisse aufweisen.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedanken dient Fig. 3.
Es bedeutet : M = Einphasenmotor mit Kurzschlussläufer, zweiphasig für eine kleine Spannung bewickelt, T = Einphasentransformator nach der oben angegebenen Art, li = Regulieranlasswicklung zur Rückbildung der Zusatzerregung.
Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung ist dann folgende :
Bei Anschluss des Motors entnimmt der Vortransformator vom Netz einen Strom. Dieser Strom verursacht am Transformator unausgeglichene Amperewindungen AW. Diese unausgeglichenen AW bewirken eine zusätzliche Erregung. Bei der Kernhälfte, auf der sich der Überschuss an primären Windungen befindet, erfolgt eine zusätzliche Erregung in der Richtung mit dem primären Strom, bei der Kernhälfte, auf der sich der Überschuss an sekundären Windungen befindet, erfolgt die zusätzliche Erregung zu der erstgenannten in Opposition.
Die Zusammensetzung dieser zusätzlichen Erregungen mit der ursprünglichen Eigenerregung ergibt demnach resultierende Erregungen, die unter einem Winkel zueinander stehen.
In vektorieller Darstellung liegt die ursprüngliche Eigenerregung als Symmetriestrecke in der Mitte. Da die sekundären Spannungen je Kernhälfte aus den vorgenannten resultierenden Erregungen hervorgehen, ergeben sich Teilspannungen, die unter einem Winkel zueinander stehen. Es ergibt sich damit auf der Sekundärseite die für den Anlauf gewünschte Aufspaltung der Phase.
Bei geeigneter Wahl der zusätzlichen Erregungen kann Phasenspaltung bis auf 900 erzielt werden, also bis zum regulären Zweiphasensystem. Damit sind die bekannten Anlaufschwierigkeiten für den Motor überwunden.
Ist nun der Motor hochgelaufen, dann ist die Rückbildung der Phasenspaltung erwünscht, damit die zusätzliche Stromaufnahme und die zusätzlichen Verluste im Betrieb entfallen. Diese Rück- bildung erfolgt zum Teil von selbst, da sich der vom Netz über den Vortransformator bezogene Strom mit dem Motorlauf verringert und damit die zusätzlichen Erregungen vermindern, so dass die Phasenspaltung entfällt.
Diese Rückbildung kann aber auch durch eine Regulierwicklung (R in Fig. 3) unterstützt werden, u. zw. dadurch, dass sich in der Regulierwicklung die volle Grösse der unausgeglichenen AW entwickelt, in welchem Fall der Vortransformator wie ein gewöhnlicher Dreiwicklungstransformator wirkt.
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Für ganz kleine Motoren könnte die Regulieranlasswicklung entfallen, es ergibt sieh dann eine Anordnung nach Fig. 1. An Stelle eines Vortransformators mit geteiltem Kern kann auch ein Vortransformator mit Mittenjoch vorgesehen werden. Es ergibt sich damit eine Anordnung nach Fig. 4.
Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung ist folgende :
Wird das Reguliermittenjoch mit dem Transformatorkern zum magnetischen Schluss gebracht,
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ist gewährleistet.
In gleicher Weise tritt mit der Abnahme des Anlaufstromes beim Hochlauf des Motors die Phasenspaltung zurück. Bei dieser Anordnung wird die Unterdrückung der Phasenspaltung durch Ablösung des Mittenjoches vom magnetischen Schluss herbeigeführt. In diesem Fall tritt an Stelle der zweifachen die einfache Transformierung, wodurch keine unausgeglichenen JL zustande kommen und somit der Motor einphasig in Betrieb gehalten wird.
Auch in diesem Fall könnte bei ganz kleinen Motoren das Ablösen des Mittenjoehes entfallen, es ergibt sieh damit eine Anordnung nach Fig. 2.
Die Anordnung nach Fig. 4 ergibt eine rein mechanische Anlaufvorrichtung, und es kann der Vorgang mittels Schalter betätigt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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gekennzeichnet, dass der Stator für eine kleine Spannung (z. B. 10 Volt) zweiphasig bewickelt und der Motor an einen Vortransformator, bestehend aus einem zweiteiligen Kern mit in Serie geschalteten primären und sekundären Teilwicklungen von ungleichen Übersetzungen zweiphasig angeschlossen ist (Fig. 1 und 2).
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Small motor for single-phase mains connection.
The simplest embodiment of a small motor for single-phase mains connection is the asynchronous motor with squirrel-cage rotor. This shape becomes even easier if the stator is used for a low voltage, e.g. B. for 10 volts wound, which also results in the safety of operation as a handheld device.
As a result of this simplicity, such a motor can be built with very small dimensions, which in the known arrangements, for. B. in the single-phase collector motor bewiekelt for mains voltage, is not the case.
A pre-transformer is required to connect such a motor to the mains. This necessity is to be used to counter the known starting difficulties of an asynchronous single-phase motor, in that according to the invention the stator of the motor is wound in two phases and the motor is connected in two phases to a pre-transformer, which consists of a two-part core with series-connected primary and secondary partial windings, which each part have unequal transmission ratios.
FIG. 3 serves to explain the concept of the invention.
It means: M = single-phase motor with squirrel-cage rotor, two-phase wound for a low voltage, T = single-phase transformer according to the type specified above, li = regulating starter winding to reduce the additional excitation.
The mode of operation of such an arrangement is then as follows:
When the motor is connected, the pre-transformer draws a current from the mains. This current causes unbalanced ampere turns AW on the transformer. These unbalanced AW cause additional excitement. In the core half, on which the excess of primary turns is located, additional excitation occurs in the direction with the primary current, in the case of the core half, on which the excess of secondary turns is located, the additional excitation to the former occurs in opposition.
The combination of these additional excitations with the original self-excitation results in resulting excitations that are at an angle to one another.
In the vector illustration, the original self-excitation lies as a symmetry line in the middle. Since the secondary stresses per core half result from the aforementioned resulting excitations, partial stresses arise that are at an angle to one another. This results in the phase split required for startup on the secondary side.
With a suitable choice of the additional excitations, phase splitting up to 900 can be achieved, i.e. up to the regular two-phase system. This overcomes the known starting problems for the motor.
If the motor has now started up, the phase splitting should be regressed so that the additional power consumption and the additional losses during operation are eliminated. This regression occurs in part by itself, since the current drawn from the mains via the pre-transformer decreases with the motor running, thus reducing the additional excitations so that there is no phase splitting.
This regression can also be supported by a regulating winding (R in Fig. 3), u. between the fact that the full size of the unbalanced AW develops in the control winding, in which case the pre-transformer acts like an ordinary three-winding transformer.
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The regulating start winding could be omitted for very small motors; an arrangement according to FIG. 1 then results. Instead of a pre-transformer with a split core, a pre-transformer with a center yoke can also be provided. This results in an arrangement according to FIG. 4.
Such an arrangement works as follows:
If the regulating center yoke with the transformer core is brought to the magnetic end,
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is guaranteed.
In the same way, when the starting current decreases when the motor is running, the phase splitting recedes. In this arrangement, the phase splitting is suppressed by detaching the center yoke from the magnetic circuit. In this case, the double transformation takes place, which means that no unbalanced JLs occur and the motor is kept in single-phase operation.
In this case, too, the detachment of the middle joint could be omitted in the case of very small motors; this results in an arrangement according to FIG.
The arrangement according to FIG. 4 results in a purely mechanical starting device, and the process can be operated by means of a switch.
PATENT CLAIMS:
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characterized in that the stator is wound in two phases for a low voltage (e.g. 10 volts) and the motor is connected in two phases to a pre-transformer consisting of a two-part core with series-connected primary and secondary partial windings of unequal ratios (Fig. 1 and 2).