<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung'zur Kompensierung der Phasenverschiebung von Induktiolssiotoren.
Die Phasenverschiebung von Induktionsmotoren lässt sich bereits vom Leerlauf an bis auf den Einheitswert des Leistungsfaktors dadurch kompensieren, dass man einen Periodenumformer verwendet, der aus einer an einen Kommutator angeschlossenen, mit mehrphasigen Anzapfungen versehenen Wicklung besteht, die mit einer der Umlaufszahl des Läufers proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird.
Der Periodenumformer wandelt die in denselben gespeiste Netzfrequenz in einen Strom von der Schlüpfungsperiodenzahl um, der in bezug auf den Arbeitsstrom phasenverschoben in die Sekundär-
EMI1.1
bewirken kann.
Man kann nun die höhere Periodenzahl entweder in die Wicklung des Periodenumformers speisen und die Schlüpfungsfrequenz den Kommutatorbürsten entnehmen, oder umgekehrt die höhere Frequenz den Kommutatorbürsten zuführen und die Schlüpfungsfrequenz an den Anzapfungen der Wicklung abnehmen. Bisher waren drei verschiedene Arten der Verbindung des Periodenumformers mit dem Motor bekannt.
Bei der einen Schaltung wurde die Netzfrequenz den Anzapfungen der umlaufenden Perlodenumformerwicklung zugeführt, während die Kommutatorbürsten die Schlüpfungsfrequenz lieferten, welche in den Läufer des Motors geleitet wurde. Bei dieser Schaltung musste man, Dreiphasenstrom angenommen, drei Schleifringe für die Speisung des Stromes zum Periodenumformer und weitere drei Schleifringe für die Zuführung der vom Periodenumformer gelieferten Ströme in den Läufer verwenden.
Zur Vermeidung dieses Übelstandes, d. h. zwecks Verminderung der Anzahl der erforderlichen Schleifringe, wird die Netzfrequenz nicht in die Periodenumformerwicklung, sondern zu den Kommutatorbürsten gespeist, während die Schlüpfungsfrequenz an den Anzapfungen der umlaufenden Periodenumformerwicklung abgenommen, wobei diese Anzapfungen unmittelbar, also ohne Schleifringe mit der Läuferwicklung des Motors verbunden werden können.
Dieser, zuerst von Heyland vorgeschlagene Anordnung haftet jedoch der Übelstand an, dass durch die Wicklung des Periodenumformers ein Strom mit der niedrigen Schlüpfungsfrequenz fliesst, weshalb diese Wicklung einen verhältnismässig hohen Wirkwiderstand besitzen muss, der grosse ohmsche Verluste verursacht.
Um ohne Vermehrung der Schleifringe die Periodenumformerwieklung mit der Netzfrequenz zu speisen, also den Wirkwiderstand durch den induktiven Widerstand der Wicklung zu ersetzen, verlegte man die Sekundärwicklung des Motors in den Ständer, so dass der Läufer an das Netz angeschlossen wird. In diesem Falle kann man nämlich den Arbeitsstrom mit der primären Frequenz durch die normalen Schleifringe des Läufers sowohl der im Läufer untergebrachten Primärwicklung, als auch der gleichfalls im Läufer untergebrachten Periodenumformerwicldung zuführen, während die Schlüpfungs- frequenz von den ortsfesten Kommutatorbürsten des Periodenumformers unmittelbar, d. h. ohne Schleifringe der im Ständer des Motors untergebrachten, also ruhenden Sekundärwicklung zugeführt werden kann.
Derartige Anordnungen sind z. B. auf den Seiten 4-6 des Heftes vom 4. Jänner 1923 und auf den Seiten 807-808 des Heftes vom 4. Oktober 1923 der Elektrotechnischen Zeitschrift, ferner auf Seite 911 des Heftes vom 3. November 1923 der Zeitschrift"Electrical World"beschrieben. Diese aus elektrischem Gesichtspunkte vorteilhafte Anordnung besitzt dagegen den Übelstand, dass der Läufer für die Netzspannung bemessen werden muss, so dass sich der Motor mit Rücksicht auf die Betriebssicher-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
eignen.
Die Anordnung gemäss der Erfindung ermöglicht es, ohne Steigerung der Anzahl der Schleifringe die den Kommutatorbürsten des Umformers entnommene Schlüpfungsfrequenz dem als Sekundärteil dienenden Läufer zuzuführen und trotzdem die Ströme höherer Frequenz in die Periodenumformer- wicklung zu : speisen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Ströme höherer als die Schlüpfungsfrequenz für die Periodenumformerwicldung durch die umlaufende Sekundärwicklung eines rotierenden Transformators geliefert werden, dessen ruhende Primärwicklung unmittelbar oder mittelbar an das Netz angeschlossen ist. Dabei ist es erforderlich, dass die Polzahl Pe des Periodenumformers der Summe Pm + Pt der Polzahl Pm des Motors und der Polzahl Pt des rotierenden Transformators, oder aber der in dem einen oder-in dem andern Sinne genommene Unterschied Pwn-Pt oder Pt-Pm dieser beiden Polzahlen gleich sei.
Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise Schaltung der Kompensierungseinrichtung gemäss der Erfindung.
In der Abbildung ist s die an das Netz 1, 1, 1 angeschlossene ruhende Primärwicklung eines drei-
EMI2.2
schliessen desselben mit den Kontakten m verbunden werden. c ist die Wicklung des die Magnetisierungs- ströme liefernden Periodenumformers, an deren Kommutator k die mit den Kontakten m in Verbindung stehenden Bürsten w, w, w schleifen. Die umlaufende Periodenumformerwicklung c steht in Zwangantriebsverbindung mit dem Läufer r oder ist mit diesem zusammengebaut. Die Periodenumformerwicklung c ist mit dreiphasigen Anzapfungen d versehen, an denen ein Dreiphasenstrom höherer Periodenzahl als die Schlüpfungsfrequenz in die Wicklung eingeführt werden soll.
Zu diesem Zwecke ist gemäss der Erfindung ein rotierender Transformator T vorgesehen, dessen dreiphasige Sekundärwicklung t2 mit der Periodenumformerwicldung e zusammen umläuft und mit deren dreiphasigen Anzapfungen d verbunden ist. Die mit der dreiphasigen Sekundärwicklung des rotierenden Transformators zusammenwirkende Primärwicklung t1 kann einphasig oder dreiphasig ausgeführt sein und ist in einem ruhenden Eisenkörper angeordnet. Die Primärwicklung t1 des umlaufenden Transformators kann entweder unmittelbar, zweckmässiger jedoch über einer spannungsvermindernden Vorrichtung z. B. über einen Transformator oder Spannungsteiler an das Netz angeschlossen sein.
Gemäss der Zeichnung ist die Primärwicklung t1 an die Anzapfungen/niedrigerer Spannung, der Ständerwicklung s angeschlossen. Bei Benutzung eines besonderen Transformators oder Spannungsteilers mit veränderlichem Umsetzungsverhältnis kann man die Primärspannung des rotierenden Transformators ändern und hiedurch die Umlaufszahl des Motors ohne Verstellung der Kommutatorbürsten regeln.
Wie bereits erwähnt worden ist, muss die Polzahl der Periodenumformerwicklung c und des rotierenden Transformators T derart gewählt werden, dass die Polzahl des Periodenumformers der Summe oder dem Unterschied der Polzahlen des Motors und des umlaufenden Transformators gleich sei. Im Falle eines 8-poligen Motors muss z. B. der Periodenumformer und der rotierende Transformator 4-polig sein.
Der Motor wird, eine Netzperiodenzahl 50 angenommen, wie folgt, arbeiten :
Die minutliche Umlaufszahl des Drehfeldes des Ständers ergibt sich zu :
EMI2.3
Bei einer Sehlüpfung von 4% beträgt die Umlaufszahl des Motors
750- (0-04 x 750) = 750-30 = 720 und die Periodenzahl der in dem in bezug auf das Feld um 30 Umdrehungen pro Minute zurückbleibenden 8-poligen Läufer induzierten Ströme ist :
EMI2.4
Die Umlaufszahl des durch den 50-periodigen Strom in der Ständerwicklung des rotierenden Transformators erregten Drehfeldes ist
EMI2.5
<Desc/Clms Page number 3>
Der Sekundärteil t2 des rotierenden Transformators läuft zusammen mit dem Läufer des Motors, also mit einer Umdrehungszahl von 720, so dass die Sekundärwicklung des Transformators gegenüber dem mit der Umdrehungszahl 1500 laufenden Primärfeld des Transformators minutlich um die Umlaufszahl 1500-720 = 780 zurückbleibt.
Infolgedessen wird in der Sekundärwicklung des umlaufenden Trans-
EMI3.1
EMI3.2
Dieser Strom tritt durch die Anzapfungen d in die Periodenumformerwicklung c und erregt in derselben ein Drehfeld mit der Umlaufszahl
EMI3.3
In diesem Feld dreht sich die Periodenumformerwicklung mit der Umlaufszahl 720 des Motors, so dass sie in bezug auf das Feld um die Umlaufszahl 60 zurückbleibt. Die an den Bürsten w des 4-poligen Periodenumformers abgenommene Periodenzahl ergibt sich infolgedessen zu
EMI3.4
ist also die gleiche, wie die Schlüpfungsfrequenz des Motors, kann demnach durch die Leitungen x
EMI3.5
Magnetisierung eingeführt werden.
Wie aus dem Obigen hervorgeht, kann man in die Periodenumformerwicklung c einen Strom mit genügend hoher Periodenzahl speisen, um den Wirkwiderstand der Periodenumformerwicklung gering bemessen zu können.
Die Periodenumformerwicklung c, die Sekundärwicklung t2 des rotierenden Transformators und die Läuferwicklung l'des Motors können in besonderen Eisenkörpern untergebracht werden, doch können sie auch entweder im Läufer des Motors oder im Läufer des Periodenumformers oder aber sowohl die Sekundärwicklung t2 des umlaufenden Transformators, als die Periodenumformerwicklung c in den Läufer des Motors eingebaut werden. Im letzteren Falle können z. B. alle drei Wicklungen des Läufers in gemeinsamen Nuten untergebracht sein.
Dadurch, dass bei der beschriebenen Schaltung Ströme höherer Frequenz in die Periodenumformerwicklung gespeist werden, genügen für dieselbe nur wenige Windungen, und auch die umlaufende Transformatorwicklung erfordert nur eine geringe Windungszahl, weshalb die Unterbringung dieser Wicklungen in den Nuten der Läuferwicklung keine empfindliche Verminderung des für die Motorwicklung zur Verfügung stehenden Raumes, also der erzielbaren höchsten spezifischen Leistung zur Folge hat. Diese wenigen Windungen der Transformator-und Periodenumformerwicklung können nach erfolgtem Einlegen der Läuferspulen leicht eingezogen werden.
Die Primärwicklung t1 des umlaufenden Transformators kann gleichfalls im Ständer des Motors, u. zw. gegebenenfalls auch in gemeinsamen Nuten mit der Ständerwicklung untergebracht werden. Wenn die Motorwicklungen und die Transformator-bzw. Periodenumformerwicklung in gemeinsamen Nuten oder in einem gemeinsamen magnetischen Feld liegen, so müssen die Polzahlen dieser Wicklung derart gewählt werden, dass sie nicht nur der oben angegebenen Anforderung entsprechen, sondern es müssen bekanntlich die Polzahlen der in einem gemeinsamen magnetischen Felde liegenden Wicklungen verschieden sein, wobei das Verhältnis der Polzahlen der beiden Wicklungen keine ungerade Zahl ergeben darf.
Will man bezüglich der Periodenumformerwicklung diese Einschränkung der Polzahl vermeiden, oder will man selbst mit der geringen Anzahl von Windungen des Periodenumformers die Aufnahmefähigkeit der Läufernuten nicht beeinträchtigen, so wird die Periodenumformerwieldung in besonderen Nuten oder Kanälen angeordnet, die an einem kleineren Halbmesser des Läufers, als dessen Motorwicklung liegen.
Man kann jedoch die besondere Wicklung des umlaufenden Transformators in gewissen Fällen Fällen gänzlich ersparen, wenn man die Transformatorwicklung mit der Motorwicklung in der Weise vereinigt, dass man eine der bekannten dimorphen Wicklungen benutzt, welche es gestatten, aus der gleichen Wicklung Stromkreise zweier verschiedener Polzahlen und Frequenzen abzuzweigen.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.