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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 d. CLASS 21 d.

Wechselstrom - Induktionsmotor.AC induction motor.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. Februar 1900 ab.Patented in the German Empire on February 8, 1900.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Neuerung an Wechselstrommotoren mit Induktionswirkung, d. h. solchen, bei welchen dem einen Theil des Motors Wechselstrom zugeführt wird, während der andere Theil mit einer bezw. mehreren Windungen oder Wickelungen (im Folgenden soll nur immer von einer Wickelung gesprochen werden) versehen ist, in welcher Ströme inducirt werden.The present invention relates to an innovation in AC motors with induction effect, d. H. those in which alternating current is supplied to one part of the motor, while the other part with a resp. several turns or windings (im The following should only always be referred to as a winding) is provided in which Currents are induced.

In der vorliegenden Beschreibung ist vorausgesetzt, dafs diese beiden Theile in der gewöhnlichen Weise angeordnet sind, d. h. dafs der erste Theil fest angeordnet ist, während der letztere Theil eine Rotationsbewegung ausführen kann. Diese Theile werden demgemäfs im Folgenden wie üblich als Ständer und Läufer bezeichnet. Bei den bekannten derartigen Wechselstrommotoren bildet die Läuferwickelung meist einen oder mehrere geschlossene Stromkreise. Manchmal sind diese Wickelungen auch mit Schleifringen versehen, auf denen Bürsten schleifen, mittelst deren der Läufer an einen ä'ufseren Stromkreis angeschlossen wird.In the present description it is assumed that these two parts are in the ordinary Are arranged in a manner, d. H. that the first part is firmly arranged, during the the latter part can perform a rotational movement. These parts become accordingly hereinafter referred to as stator and rotor as usual. With the known such In AC motors, the rotor winding usually forms one or more closed ones Circuits. Sometimes these windings are also provided with slip rings on which brushes grind, by means of which the brushes Runner is connected to an external circuit.

Beim Anlassen eines derartigen mit Schleifringen versehenen Wechselstrommotors ist es üblich, in den Stromkreis des Läufers einen einfachen Widerstand einzuschalten, zum Zweck, die Stromstärke in der Läuferwickelung zu vermindern und die Entnahme übermäfsig starker Ströme aus den Hauptleitungen zu verhindern, zugleich aber das Drehmoment der Läufer welle zu vergröfsern. In manchen Fällen hat man auch an Stelle eines einfachen Widerstandes eine Drosselspule in diesen Stromkreis eingeschaltet oder eine andere Anordnung getroffen, durch welche eine elektromotorische Gegenkraft, welche auf der Selbstinduktion beruht, erzeugt wird. Bei derartigen Einrichtungen entsteht eine Phasenverzögerung der in der Läuferwickelung inducirten Wechselströme, welche die magnetisirende Wirkung der Ströme des Ständers und infolge dessen auch das Drehmoment des Läufers vermindert und zudem ungewöhnlich starken Strömen den Durchgang durch die Ständerwickelung gestattet.When starting such an AC motor provided with slip rings, it is It is common practice to insert a simple resistor into the rotor's circuit for the purpose of to reduce the amperage in the rotor winding and excessive removal To prevent strong currents from the main lines, but at the same time the torque of the To enlarge runner shaft. In some cases one has instead of a simple one Resistance switched a choke coil into this circuit or some other arrangement hit, by which a counter electromotive force, which on the self-induction is based, is generated. With such devices there is a phase delay of the alternating currents induce in the rotor winding, which cause the magnetizing effect the currents of the stator and as a result also the torque of the rotor is reduced and also allows unusually strong currents to pass through the stator winding.

Zweck vorliegender Erfindung, ist bei derartigen Wechselstrommotoren, und zwar sowohl bei einphasigen als auch bei Mehrphasenmotoren, ein gröfseres Anlafsdrehmoment als bisher zu erzielen und dabei zugleich die Ständerströme verhältnifsmäfsig schwach zu halten.The purpose of the present invention is in such AC motors, both with single-phase as well as with multi-phase motors to achieve a larger starting torque than before and at the same time the To keep stator currents relatively weak.

Um diesen Zweck zu erreichen, unterwirft man nach vorliegender Erfindung, statt einfache Widerstände oder durch Selbstinduktion erzeugte elektromotorische Gegenkräfte in der Läuferwickelung beim Anlassen des Motors zu verwenden, die Läuferwickelung einer unmittelbar oder mittelbar vom Hauptstrom gelieferten elektromotorischen Kraft, welche derart zur Wirkung gebracht wird, dafs sie der Nacheilung der Ströme in der Läuferwickelung entgegenwirkt und dieselbe vermindert oder ganz beseitigt. Es kann sogar unter Umständen eine Phasenverschiebung in der Läuferwickelung erzielt werden, die derjenigen entgegengesetzt ist, welche durch die SelbstinduktionIn order to achieve this purpose, according to the present invention, one submits instead of simple ones Resistances or counter electromotive forces generated by self-induction in the To use the rotor winding when starting the engine, the rotor winding of a directly or indirectly supplied by the main current electromotive force, which is brought into effect in such a way that it slows down counteracts the currents in the rotor winding and reduces or completely reduces the same eliminated. There may even be a phase shift in the rotor winding which is opposite to that which is achieved by self-induction

veranlafst wird. Die Einrichtung kann natürlich in verschiedener Weise ausgeführt werden.is initiated. The device can of course be implemented in various ways.

Fig. i, 2, 3, 4 und 5 stellen im Schema einige Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung dar.Fig. I, 2, 3, 4 and 5 represent some in the scheme Illustrate examples of embodiments of the invention.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung stellt α die Ständerwickelung, b den Läufer des Motors dar, während bei c die Hauptstromleitung angedeutet ist. Die Läuferwickelung ist mittelst der gewöhnlichen Schleifringe e und Bürsten f sowie Leiter g mit einer Schaltvorrichtung verbunden, durch welche sie mit geeigneten Theilen der Ständerwickelung in der Weise verbunden werden kann, dafs die elektromotorische Gegenkraft der Läuferwickelung beim Anlassen zugeführt werden und allmählich vermindert werden kann, wenn die Geschwindigkeit des Läufers wächst. Wenn die volle Geschwindigkeit erreicht ist, kann endlich die Läuferwickelung vollständig kurz geschlossen werden.In the arrangement shown in Fig. 1, α represents the stator winding, b represents the rotor of the motor, while the main power line is indicated at c. The rotor winding is connected to a switching device by means of the usual slip rings e and brushes f as well as conductor g , by means of which it can be connected to suitable parts of the stator winding in such a way that the counter-electromotive force is applied to the rotor winding when it is started and can be gradually reduced, as the runner's speed increases. When full speed is reached, the rotor winding can finally be completely short-circuited.

Bei der dargestellten Anordnung besteht die Schaltvorrichtung aus einem beweglichen Schleifcontact z, der mit einem der Leiter g leitend verbunden ist, und aus einer Reihe von isolirten, fest angeordneten Stromschlufsstücken k, welche mit verschiedenen Punkten / der Ständerwickelung α verbunden sind, und von denen der eine aufserdem mit dem anderen Leiter g verbunden ist. Wenn also der Schleifcontact i die in vollen Linien dargestellte Lage einnimmt, so kann das Maximum der elektromotorischen Gegenkraft, welche diese Anordnung zu erreichen gestattet, in der Läuferwickelung zur Wirkung, gebracht werden, was beim Anlassen des Motors zweckmäfsig ist. Verschiebt man den Schleifcontact i aus dieser Stellung im Sinne des Pfeiles, so wird die elektromotorische, auf die Ankerwickelung zur Wirkung gebrachte Gegenkraft schrittweise vermindert, und wenn der Schleifcontact in die durch punktirte Linien angedeutete Lage gelangt, so sind sämmtliche Theile der Ständerwickelung ausgeschaltet, und die Läuferwickelung ist in sich kurz geschlossen.In the arrangement shown, the switching device consists of a movable sliding contact z, which is conductively connected to one of the conductors g , and of a number of insulated, fixed power circuit pieces k, which are connected to various points / the stator winding α , and of which the one is also connected to the other conductor g . So when the sliding contact i assumes the position shown in full lines, the maximum of the counter electromotive force, which this arrangement allows to achieve, can be brought into effect in the rotor winding, which is useful when starting the motor. If the sliding contact i is moved from this position in the direction of the arrow, the electromotive counterforce applied to the armature winding is gradually reduced, and when the sliding contact comes into the position indicated by the dotted lines, all parts of the stator winding are switched off, and the rotor winding is short-circuited in itself.

W^Tenn in Verbindung mit der Wickelung des Ständers ein Anlafswiderstand verwendet wird, so kann die erforderliche elektromotorische Gegenkraft von dem letzteren gewonnen werden, indem man die Potentialdifferenz zwischen verschiedenen Theilen dieses Widerstandes benutzt. Diese Anordnung ist in Fig. 2 angedeutet. Hierbei stehen die festen Stromschlufsstücke k der Schaltvorrichtung mit verschiedenen Punkten η des Ständeranlafswiderstandes 0 in Verbindung.W hen ^T in connection with the winding of the stator, a Anlafswiderstand is used, the required electromotive force can be obtained from the latter by using the potential difference between different parts of this resistor. This arrangement is indicated in FIG. Here, the fixed current connection pieces k of the switching device are connected to different points η of the stator starting resistance 0 .

Wenn die Spannung des elektrischen Stromes, welcher den Motor speist, nicht geeignet ist, die erforderliche elektromotorische Gegenkraft beim Anlassen des Motors unmittelbar zu liefern, so kann man sich eines Umformers bedienen, der einen Wechselstrom von geeigneter Spannung liefert. Der Umformer kann nach Art der sogenannten Autotransformatorep eingerichtet sein, doch kann man auch gewöhnliche Transformatoren verwenden. 'Die erforderliche Veränderlichkeit der elektromotorischen Gegenkraft kann man erreichen, indem man passende Theile desselben benutzt oder indem man die Spannung des secundären Stromes in anderer geeigneter Weise verändert, beispielsweise indem man entweder in den primären oder in den secundären Stromkreis desselben einen Widerstand einschaltet.If the voltage of the electrical current feeding the motor is not suitable, the required counter electromotive force when starting the engine supply, one can use a converter which supplies an alternating current of suitable Voltage supplies. The converter can be of the so-called autotransformerep be set up, but you can also use ordinary transformers. 'The required variability of the counter electromotive force can be achieved by appropriate parts of it are used, or by removing the tension of the secondary The current is changed in another suitable manner, for example by either entering the switches on a resistor in the primary or in the secondary circuit of the same.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung dieser Art, bei welcher die Schaltvorrichtung, mit der die Leiter g verbunden sind, in solcher Verbindung mit einem Autotransformator angewendet ist, dafs die festen Stromschlufsstücke k derselben mit verschiedenen Punkten ρ der Wickelung q dieses Transformators verbunden sind, der mit irgend einem geeigneten Theile des Ständer- oder Speisungsstromkreises parallel geschaltet ist. Durch Verstellung des Schleifcontactes i kann die in der Läuferwickelung zur Wirkung gebrachte elektromotorische Gegenkraft verändert werden.Fig. 3 shows an arrangement of this kind in which the switching device to which the conductors g are connected is applied in such connection with an autotransformer that the fixed circuit pieces k thereof are connected to different points ρ of the winding q of this transformer, the is connected in parallel with any suitable part of the stator or supply circuit. By adjusting the sliding contact i , the counter-electromotive force brought into effect in the rotor winding can be changed.

Fig. 4 zeigt eine andere derartige Anordnung, bei welcher die festen Schaltcontacte k mit verschiedenen Punkten der Secundärwickelung r eines gewöhnlichen Transformators verbunden sind, dessen primäre Wickelung s mit einem geeigneten Theile des Motor- oder Speisungsstromkreises parallel geschaltet ist. Die Schaltvorrichtung ist hierbei, wie vorher beschrieben, mit der Läuferwickelung verbunden, so dafs in diese eine elektromotorische Gegenkraft von veränderlicher Gröfse nach Bedarf zur Wirkung gebracht werden kann.Fig. 4 shows another such arrangement in which the fixed switching contacts k are connected to various points of the secondary winding r of an ordinary transformer, the primary winding s of which is connected in parallel with a suitable part of the motor or supply circuit. As previously described, the switching device is connected to the rotor winding, so that a counter-electromotive force of variable magnitude can be brought into effect in it as required.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser sind die Leiter g mit der secundären Wickelung eines gewöhnlichen Umformers für Wechselstrom verbunden, und die durch denselben gelieferte elektromotorische Kraft kann entweder durch allmäliges Einschalten eines Widerstandes t in den primären Stromkreis ί oder eines Widerstandes f¹ in den secundären Stromkreis r des Umformers in geeigneter Weise vermindert werden, um dadurch die in der Läuferwickelung beim Anlassen des Motors zur Wirkung gebrachte elektromotorische Gegenkraft bei Zunahme der Geschwindigkeit allmälig vermindern zu können.Another embodiment is shown in FIG. In this case, the conductors g are connected to the secondary winding of an ordinary converter for alternating current, and the electromotive force supplied by the same can either be switched on by gradually switching on a resistor t in the primary circuit ί or a resistor f ¹ in the secondary circuit r of the converter in can be reduced in a suitable manner in order to be able to gradually reduce the counter electromotive force brought into effect in the rotor winding when the motor is started as the speed increases.

In den auf den Zeichnungen schematisch zur Darstellung gebrachten Anordnungen ist der Einfachheit halber zunächst ein einphasiger Wechselstrom zur Speisung des Motors angenommen. Die neue Einrichtung ist indessen auch bei allen anderen Arten von Induktionsmotoren und insbesondere auch bei Mehrphasenmotoren in ganz ähnlicher Weise mit Vortheil anwendbar. .In the arrangements shown schematically in the drawings is the For the sake of simplicity, a single-phase alternating current is initially assumed to supply the motor. The new device is, however, also used in all other types of induction motors and, in particular, in polyphase motors can be used with advantage in a quite similar manner. .

Die zur Ausführung der Erfindung benutzte Schaltvorrichtung kann in beliebiger Weise ausgebildet sein, indessen ist die Anordnung vorzuziehen, bei welcher der Schleifcontact mit Widerstand versehen ist, durch welchen der Kurzschlufs benachbarter fester Contactstücke vermieden wird, während der Schleifcontact von einem festen Contact zum anderen übergeht. Derartige Schaltvorrichtungen sind bekannt.The switching device used to carry out the invention can be used in any way be formed, however, the arrangement is preferable in which the grinding contact is provided with resistance, through which the short circuit of adjacent fixed contact pieces is avoided while the grinding contact is from one fixed contact to the other transforms. Such switching devices are known.

Bei allen beschriebenen Anordnungen und bei allen anderen, welche auf dieser Grundlage beruhen, wird in der Läuferwickelung eine elektromotorische Gegenkraft zur Wirkung gebracht, und zwar in der Weise, dafs der Phasenverschiebung in der Läuferwickelung, welche ein Nacheilen der Wechselströme in dieser Wickelung gegenüber denen der Ständerwickelung in sich schliefst, entgegengearbeitet wird, so dafs sie vollständig vermieden oder wenigstens vermindert wird, wodurch die magnetisirende Wirkung der Ständerströme und das Drehmoment des Läufers bein Anlassen vergröfsert werden können.For all of the arrangements described and for all others based on this are based, a counter-electromotive force is brought into effect in the rotor winding in such a way that the Phase shift in the rotor winding, which causes the alternating currents to lag in this winding compared to those of the stator winding in itself is counteracted so that it is completely avoided or at least reduced, whereby the magnetizing effect of the stator currents and the torque of the rotor when starting can be enlarged.

Claims

Patent Claims:

ι. AC induction motor, characterized in that a counter-electromotive force can be brought into effect in the induced or rotor winding, which is taken directly or indirectly from the supply circuit of the motor, for the purpose of the phase shift occurring in the rotor as a result of the rotation when the motor is started of the field of induced current; counteract and prevent them; or at least to reduce it, so that the magnetizing effect of the stator. currents and thereby the starting torque of the motor is increased.
2. AC induction motor according to claim i, characterized in that the rotor winding can be brought directly or indirectly into connection with parts of the main circuit between which there is a potential difference, using a switching device and such connections that the rotor winding when starting The counter-electromotive force brought into effect can be gradually reduced in accordance with the increase in the speed of the motor.

3. Embodiment of the motor according to claim i, characterized in that the rotor winding can be brought into connection with different points (I) of the stator winding (a) by means of an adjustable contact device (Fig. 1).

4. Embodiment of the motor according to claim i, characterized in that the rotor winding by means of the adjustable contact device (ik) can be brought into connection with different parts of the starting resistor (o) which is used in connection with the stator winding (a) (Fig. 2).

5. Embodiment of the motor according to claim i, characterized in that the rotor winding can be connected to different sections of the winding of an autotransformer (q) by means of the adjustable contact device (ik) (Fig. 3).

6. embodiment of the motor according to claim i, characterized in that the rotor winding by means of the adjustable contact device (ik) can be brought into connection with different sections of the secondary winding (r) of a transformer (Fig. 4).

7. embodiment of the motor according to claim i, characterized in that the rotor winding can be connected to the secondary winding (r) of a transformer, the counter-electromotive force developed in the rotor by switching on resistors in the primary or secondary circuit of the transformer can be reduced as required by means of suitable switching devices (Fig. 5).

1 sheet of drawings.