Wechselstrommotor mit umschaltbarer Polzahl. Die Erfindung betrifft Einphasenwechsel- strominduktionsmotoren mit umschaltbarer Polzahl und mit Anlasshilfswicklung.
Bekanntlich wird bei Dreh- oder Wechsel strommotoren die Drehungsgeschwindigkeit N durch die Formel:
EMI0001.0003
bestimmt.
Es ist aber möglich bei Einphasenwechsel- strominduktionsmotoren die Polzahl zu ändern. Bei den bekannten Einphasenwechselstrom- induktionsmotoren ist zur Ermöglichung dieser Umschaltung für jede Polzahl eine besondere Wicklung angeordnet.
Da bei Einphasenwechselstrominduktions- motoren noch eine sogenannte Hilfsphase erforderlich ist, um beim Anlassen das Dreh moment zu erhalten, ist es nötig, für jede Polzahl noch eine Hilfswicklung derselben Polzahl anzubringen.
Bei diesen Konstruktionen ist viel nutz loses Material vorhanden, wodurch solche Motoren aussergewöhnlich grosse Abmessungen erhalten. Deshalb wird öfter nur eine einzige Hilfs wicklung zum Beispiel für die niedrigste Pohlzahl angeordnet, woraus aber folgende Nachteile entstehen 1. Hat man eine niedrige Tourenzahl nötig, so muss erst auf die höchste Touren zahl angelassen werden, ohne Rücksicht da rauf, ob diese höhere Tourenzahl für die an zutreibende Vorrichtung zulässig ist oder nicht.
2. Nachdem der Motor auf die höchste Tourenzahl angelassen worden ist, muss die Wicklung für die niedrigste Tourenzahl ein geschaltet werden, was einen heftigen Stoss verursacht, weil der Rotor im Augenblick des Umschaltens übersynchron läuft und also bremsend wirkt, wodurch die niedrigere Tou renzahl plötzlich angenommen wird. Dieser jähe Wechsel übt eine schädliche Wirkung auf den Motor und die Übertragungsorgane aus.
Mittelst der Erfindung wird diese Schwie rigkeit behoben, und zwar dadurch, dass die Anlassbilfswicklung auf jede der Polzahlen der Hauptwicklung geschaltet werden kann, und dass beide Wicklungen so ausgebildet sind, dass für die verschiedenen Polzahlen dieselben Wicklungen benutzt werden können.
Es können hierbei sowohl für Anlauf, als auch für Betrieb Haupt- und Hilfswicklung voneinander getrennt sein.
Es kann aber auch die Wicklung des Motors derartig ausgebildet sein, dass für jede der Polzahlen ein Teil der Hauptphase als Hilfsphase gebraucht wird, welcher Teil nach dem Anlaufen zur Hauptphase umzu schalten- ist.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt die Abwicklung eines Stators mit 24 Nuten, wobei die Stromrichtung in einem beliebigen Augenblick des Betriebs zustandes durch Pfeile angegeben ist; Fig. 2 zeigt denselben Stator im Anlass zustand, wobei die als Hilfsphase benutzte Wicklung durch punktierte Linien angedeutet ist; Fig. 3 zeigt den Stator wie in Fig. 1 und 2, aber auf acht Pole umgeschaltet; In Fig. 4 ist die als Hilfsphase benutzte Wicklung in punktierten Linien angegeben ; Fig.5 zeigt schematisch die Schaltung der Anordnung nach Fig. 1 und 2, unter Anwendung eines Zentrifugalkontaktes, wäh rend in der Fig. 6 die analoge Schaltung der Anordnung nach Fig. 3 und 4 gegeben wird;
Fig. 7 zeigt _ die vierpolige Anordnung eines Stators, der auf drei Geschwindigkeiten umgeschaltet werden kann; Fig. 8 zeigt denselben Stator wie Fig. 7, jedoch umgeschaltet auf sechs Pole; Fig. 9 zeigt wieder denselben Stator wie Fig. 7 und 8, aber umgeschaltet auf acht Pole; Fig. 10 zeigt eine Schaltung wobei die Spulenserien in Reihenschaltung kombiniert sind.
In den Fig. 1, 2, 3 und 4 stellt A die Abwicklung eines Stators mit 24 Nuten dar, die mit C1 bis C24 bezeichnet sind und in denen Spulen Bi bis B12 eingebettet sind. In den Fig. 5 und 5 ist ein Zentrifugal schalter angegeben, der bei genügender Tou renzahl einen Kondensator oder eine Drossel spule H, in welcher eine Phasenverschiebung beim Anlassen verursacht wird, kurzschliesst. D stellt darin die Motorachse vor, auf wel cher der Zentrifugalkontakt B befestigt ist. Dieser Kontakt L' verbindet bei genügender Tourenzahl die halben Ringe b' und G, wo durch der Kondensator oder die Drosselspule H kurzgeschlossen ist.
In Fig. 7 sind die Nuten mit Cl bis C24 bezeichnet, während Ei bis Kir die Spulen darstellen, welche in Reihe oder parallel geschaltet werden können. Damit beim an schalten von einer Polzahl auf eine andere nicht zu viel Schaltdrähte nötig werden, sind die Spulenserien in Reihen- oder Parallel schaltung zu kombinieren. Die Spulen, welche zu gleicher Zeit umgeschaltet werden können, sind in Fig.10 in Reihenschaltung gezeichnet, nämlich K1, K: und K3; K-" K6 und I",; he, K9 und K1o ; h4, I7 und K11 ; sie können natürlich auch in parallel geschalteten Serien vereinigt werden.
Von der Polumschaltvorrichtung in Kon- trollerform sind angegeben Stand 1 für vier Pole, Stand 2 für sechs Pole und Stand 3 für acht Pole, alles für die sogenannte Hauptphase. .
Für den umschaltbaren Einphasenwechsel- strominduktionsmotor nach Fig. 1-4 ist die Wicklung folgenderweise ausgeführt: Die ganze Wicklung besteht aus zwölf Spulen, wovon acht (B1, B.2, B4, B;,, B;, B8, B1o, B11) einen Schritt haben vonund vier (Ba, B6, B9, B12) einen solchen von '/des Statorumfanges.
Die Wicklung wird nun folgenderweise angeordnet: Vier Spulen (B::, B;,, Bs, Bi,) von '/z-1 des Umfanges werden regelmässig über die Stator- oberfläche verteilt, also von Nute 1 auf 6, 7 auf 12, 13 auf 18, 19 auf 24.
Konzentrisch in diesen Spulen liegen vier Stück Spulen (B:,, Bo, B:), <I>Bit)</I> von Liedes Statorunlfanges, also von 0- auf 5, 8 auf 11, 14 auf 17, 20 auf 23. Ferner werden vier Spulen (B4, B7, BI <B><I>0,</I></B> Bi) derartig zu den obgenannten Spulen ange ordnet, dass die eine Spulenseite in eine der 1/s Spulen und die andere Spulenseite in eine nächste '/s Spule zu liegen kommt.
Diese Spulen kommen also von 22 auf 3, 4 auf 9, 10 auf 15, 16 auf 21.
Die Schaltung dieser Spulen wird für das Anlassen bei vier Polen wie folgt gewählt Die letztgenannten vier Spulen B4, B7, B10 und Bi werden derartig in Reihe oder auch wohl parallel geschaltet, dass die Wickel richtung jeder zweiten Spule jener der vor hergehenden entgegengesetzt ist.
Zur Erhaltung des Anlassdrehmomentes wird in diesen vier Spulen mittelst eines Kondensators, einer Drosselspule oder der gleichen eine Phasenverschiebung hervorge rufen.
Die beiden erstgenannten Serien von vier Spulen werden in Parallel- oder Reihen schaltung auf das Netz angeschlossen und derartig miteinander verbunden, dass jedesmal eine Spule von 5/24 mit einer darin liegenden Spule von '/s des Umfanges dieselbe Wickel richtung und die aufeinanderfolgenden Spulen jeder Serie wechselseitig eine entgegengesetzte Wickelrichtung haben.
Nachdem das Anlassen erfolgt ist, wird die als Hilfsphase benutzte Serie von vier Spulen ebenfalls direkt auf das Netz ange schlossen, derartig, dass immer in '/4 'des Umfanges nur Spulenseiten einer und der selben Wickelrichtung in den Nuten liegen und die die Spulenseiten jedes Viertels ab wechselnd ein verschiedenes Vorzeichen haben und somit vier Pole darstellen.
Bei achtpoliger Schaltung (Fig. 3 und 4) wird die Spulenserie von vier Spulen (B3, B6, B9, B12) von 1/s des Umfanges als Hilfsphase benutzt, welche zu diesem Zwecke derartig geschaltet werden, dass in den vier Stück Spulen die Wickelrichtung dieselbe ist.
Die übrigen acht Spulen, welche teilweise übereinander liegen, werden nun derartig geschaltet, dass abwechselnd entgegengesetzte Wickelrichtungen entstehen, also acht Pole.
Nachdem das Anlassen erfolgt ist, wird die als Hilfsphase benutzte Serie von vier Spulen ebenfalls auf das Netz angeschlossen, derartig, dass jedesmal die in '/s des Stator umfanges liegenden Spulenseiten dieselbe Wickelrichtung haben, und aufeinanderfolgend ein anderes Polzeichen besitzen.
Aus dieser Auseinandersetzung geht deut lich hervor, dass die Reihenfolge der Pole an der Statoroberfläche bei jeder der eingeschal teten Polzahlen vollkommen regelmässig ist.
Es ist ferner noch möglich, die als Hilfs phase benutzten Spulen unter Vorschaltung eines geeigneten Kondensators oder Drossel spule oder dergleichen während des Betriebes bleibend an das Netz geschaltet zu lassen; wodurch der Motor dann zweiphasig bleibt.
Der grosse Vorteil der beschriebenen Wicklungs- und Schaltungsweise fällt sofort ins Auge, nämlich dass das Anlassen bei jeder der eingeschalteten Tourenzahlen geschehen kann, während kein untätiges Wicklungs material vorhanden ist, und der entsprechend konstruierte Motor also kleiner hergestellt werden kann als andere Motoren.
Die Umschaltung vom Anlauf- auf den Betriebszustand kann sowohl mittelst eines Handschalters, als auch mittelst eines Zentri fugalschalters oder dergleichen bewirkt werden (Fig. 5, 6 und 10).
Wenn mehr als zwei Tourenzahlen nötig sind, kann die Wicklung und Schaltung folgenderweise eingerichtet werden (Fig. 7-9): Die Spulenzahl ist wiederum gleich der Hälfte der Statornutenzahl, z. B. zwölf Spulen auf 24 Nuten.
Die Spulen sind wie folgt angeordnet(Fig.7):
EMI0003.0015
Die Spule, welche eine Länge hat von 13/2.1 kann auch auf 11/24 des Umfanges liegen.
'Im Ganzen kommen also vor -
EMI0004.0002
<B>8</B> <SEP> Spulen <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Länge <SEP> von <SEP> 1/s <SEP> des <SEP> Umfanges
<tb> 2 <SEP> <SEP> <SEP> r <SEP> .. <SEP> 1/c <SEP> n
<tb> 1 <SEP> n <SEP> n <SEP> n <SEP> "13/24 <SEP> n
<tb> o <SEP> " <SEP> n <SEP> n <SEP> n <SEP> 3/24 <SEP> n <SEP> n oder ein Vielfaches von diesen Spulenzahlen. Die Schaltung dieser Spulen wird bei verschiedenen Tourenzahlen derartig, dass nur vier Serien von drei Spulen mit acht Enden entstehen, so dass die Polumschaltung in fol gender Weise möglich ist: Eine Serie mit den Spulen 1, 2 und 3, wovon ein Ende fortwährend mit dem Netz verbunden bleiben kann.
EMI0004.0003
Wenn diese Serien derartig geschaltet sind, dass vier Pole entstehen (Fig. 7), dann müssen für die Umschaltung auf sechs Pole (Fig. 8) die Stromrichtungen in den Spulen serien, in denen die Spulen 5, 6, 12, 8, 9 und 10 sich befinden, umgekehrt werden.
Wird von sechs auf acht Pole (Fig. 9) umgeschaltet, dann müssen die Serien, in welchen sich die Spulen 8, 9, 10, 4, 7, 11 befinden, die Stromrichtung wechseln.
Die Verteilung der Nuten, in denen , die Stromrichtung dieselbe ist über die Stator oberfläche, bleibt für jede Tourenzahl regel mässig.
Das Anlassen bei dieser Konstruktion kann dadurch geschehen, dass eine Hilfsphase von genau derselben Wicklungsweise in dein Stator angeordnet wird, welche Hilfsphase aber gegen die Hauptwicklung um eine oder mehrere Nuten verschoben ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass sowohl die Haupt-, als die Hilfsphase für verschiedene Tourenzahlen benutzt werden können, und dass man mit der geringsten Materialquantität auskommen kann.