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Drehzahlregelbarer, aus einer Einphasen-Wechselspannungsquelle gespeister
Asynchron-Elektromotor Die Erfindung bezieht sich auf aus einer Einphasen-Wechselspannungsquelle
gespeisteAsynchron-Elektromotoren mit zwei Statorwicklungen, denen eine veränderbare
Anordnung von ohmschen Widerständen zur Regelung der Motorgeschwindigkeit zugeordnet
ist und die insbesondere für Geräte zur Tonaufnahme und -wiedergabe innerhalb eines
begrenzten Regelbereiches bestimmt sind.
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Es ist bekannt, die Geschwindigkeit von Grammophonmotoren und damit
den Umlauf des Plattentellers mittels eines Reguliergestänges oder einer anderen
mechanischen Vorrichtung zu ändern und zu steuern, welches bzw. welche die Geschwindigkeit
in ausreichendem Umfang ändert. Reguliergestänge zum Ändern der Geschwindigkeit
haben jedoch ein beträchtliches Gewicht und eine erhebliche Größe und Kompliziertheit
in bezug auf ihre Aufgabe, da sie nur gelegentlich verstellt werden. Weiterhin absorbieren
mechanische Reguliergestänge Motorkraft und verringern den Wirkungsgrad des Motors.
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Es ist weiterhin bekannt, Elektromotoren mittels veränderlicher Widerstände
zu regeln, die beispielsweise in Serie zwischen den Motor und die Kraftquelle bzw.
in den Stromkreis des Phasenverschiebungsmittels eines Wicklungsstranges, insbesondere
parallel zum Phasenverschiebungsmittel, geschaltet sind. Die Regelung der Motorgeschwindigkeit
mittels veränderlicher Vorwiderstände ist aber nur mit einem großen Verlust zu erzielen,
welcher eine beträchtliche Wärmebildung hervorruft. Eine derartige Regelvorrichtung
ist für Grammophonmotoren ungeeignet, da hier das Abführen der auftretenden Wärme
nur unter großem konstruktivem Aufwand zu bewerkstelligen ist, der eine wesentliche
Verteuerung des gesamten Gerätes bedingen würde.
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Die Regelung der Motorgeschwindigkeit mittels parallel zum Phasenverschiebungsmittel
geschalteter veränderlicher Widerstände hat den Nachteil, daß in gewissen Bereichen
der Motorgeschwindigkeit der Motor sehr stark vibriert, da der Antrieb der Rotorwicklung
in diesen Bereichen wegen der großen Phasendifferenz zwischen den Strömen in den
beiden Statorwicklungen sehr stark aus dem Gleichgewicht geraten ist. Diese Nachteile
werden durch die vorliegende Erfindung vermieden.
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Es sind ferner zweiphasig geschaltete Wechselstrommotoren bekannt,
die mit Hilfe der Änderung der Vormagnetisierung von in einer Brückenschaltung zusammengefaßten
Drosselspulen in ihrer Drehzahl geregelt werden. Hierbei ist jedoch die Brücke nicht
die Regelvorrichtung, sondern man erzielt die Regelung ausschließlich durch Veränderung
der Vormagnetisierung. Auch ist es bei zweiphasigen Steuermotoren bekannt, das Anlaufen
derselben zu erleichtern und gleichmäßig zu gestalten, indem man vier Statorwicklungen
zu einer Brücke verbindet. Auch in diesem Falle ist jedoch die Brücke keine Regelvorrichtung.
Die Regelung wird viehmehr durch das Verhältnis der Betriebsspannung zur Steuerspannung
erzeugt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen stufenlos regelbaren
Asynchron-Elektromotor zu schaffen, der von einer Einphasen-Wechselspannungsquelle
gespeist ist und innerhalb eines kleinen Regelbereiches derart regelbar ist, daß
durch die Regelung nur ein sehr kleiner Verluststrom in Wärme umgesetzt wird, die
auch in einem Grammophon oder ähnlichen Geräten nicht störend wirkt.
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Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die zwei Statorwicklungen
des Asynchron-Elektromotors in Reihenschaltung an das Einphasenwechselstromnetz
anzuschließen und parallel zu der Reihenschaltung der beiden Statorwicklungen drei
in Reihe geschaltete Widerstände zu legen, wobei am mittleren Widerstand ein von
der Verbindung zwischen den beiden Statorwicklungen abzweigender Stromabnehmer in
Spannungsteilerschaltung verstellbar ist. Durch geeignete Wahl der drei in Reihe
geschalteten Widerstände erreicht man, daß durch den einen Brückenzweig, der den
Regelwiderstand enthält, nur ein sehr kleiner Strom fließt, welcher bei der Regelung
in Wärme umgesetzt werden kann, während der weitaus größte Teil des Stromes durch
den anderen
Brückenzweig fließt, in dem keine zusätzlichen Widerstände
vorgesehen sind. Es wird also nur ein sehr geringer Teil des durch die Brücke fließenden
Stromes zur Regelung der Motordrehzahl herangezogen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die
Stromzuleitung zu den Statorwicklungen des zu regelnden Asynchronmotors über derart
angeordnete Anschlüsse, z. B. Schleifkontakte, daß ein Teil jeder Statorspule in
den aus der Reihenschaltung der drei Widerstände bestehenden Parallelzweig der Schaltanordnung
eingeschaltet ist. Die Lage der Anschlüsse der Stromzuleitungen auf den Statorwicklungen
und der Wert der in Reihe geschalteten unveränderlichen Widerstände und des veränderlichen
Regelwiderstandes hängen von der Größe des Stromverbrauches, dem Regelbereich der
Motordrehzahl und der Spannung des Motors ab, dessen Geschwindigkeit geregelt werden
soll.
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Durch Änderung des veränderlichen Widerstandes oder des Potentiometers
in der Art, daß der Wert des einen der parallel zur Statorspule angeordneten, unveränderlichen
Widerstände vermehrt wird, während der des anderen verringert wird bzw. umgekehrt,
wird der Grad des Nebenschlusses verändert, der durch den Widerstand in den Spulen
bewirkt ist. Damit wird das Drehmoment im Rotor verändert.
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In der Zeichnung ist ein Schaltplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Ändern der Geschwindigkeit eines Asynchron-Einphasenelektromotors dargestellt.
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Die Statorspulen i und 2 eines Asynchronmotors, der nicht weiter dargestellt
ist, werden bei 3 bzw. 4 von Stromzuleitungen 5, 6 einer Einphasen-Wechselspannungsquelle
gespeist. Die Enden 7 und 8 der Statorspulen 1 und 2 sind über eine Verbindungsleitung
9 miteinander verbunden. Die anderen entsprechenden Enden 10 und 11 der Statorspulen
1, 2 sind mit unveränderlichen Widerständen 12 und 13 verbunden.
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Die beiden unveränderlichen Widerstände 12 und 13 sind untereinander
über einen Widerstand 14 verbunden, welcher als veränderlicher Widerstand oder Potentiometer
ausgebildet ist, dessen Schleifkontakt 15 an der Verbindungsleitung 9 zwischen den
Statorspulen 1 und 2 angeschlossen ist. Auf Grund dieser Anordnung ist jeder der
beiden Widerstände 12 und 13 parallel mit je einer entsprechenden Statorspule 1
und 2 über den gemeinsamen veränderlichen Widerstand 14 und dessen beweglichen Schleifkontakt
15 verbunden. Durch Verstellen des Schleifkontaktes 15 des Widerstandes 14 wird
der Wert des einen unveränderlichen Widerstandes 12 oder 13 vermehrt, während der
des anderen vermindert wird bzw. umgekehrt, so daß der Grad des Nebenschlusses der
Statorwicklungen 1 und 2 durch die Widerstände 12 und 13 bestimmt ist. Demzufolge
wird das Drehmoment, das dem Rotor des Motors erteilt wird, derart verändert, daß
die Motorgeschwindigkeit sich verändert.
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Die Werte der unveränderlichen Widerstände 12 und 13 und des veränderlichen
Widerstandes 14 wie auch die Lage der mit der Energieleitung verbundenen Schleifkontakte
3 und 4 auf den Statorspulen 1
und 2 hängen von der Voltzahl des Motors
und dem erforderlichen Strombedarf ab. Zum Beispiel wird bei einem Motor, welcher
mit 200 bis 250 Volt Wechselstrom arbeitet, bei einer Drehzahländerung von z. B.
± 3 % von seiner nominalen Geschwindigkeit jede Statorspule 1 und
2 bei 3 und 4, z. B. auf ein Drittel der Länge ihrer Windungen von
den Enden aus abgegriffen, mit denen die nicht veränderlichen Widerstände
12 und 13 verbunden sind. Die Werte der Widerstände können sein: Unveränderbarer
Widerstand 12 = 10 Kiloohm, unveränderbarer Widerstand 13 = 1200 Ohm, veränderlicher
Widerstand 14 = 10 Kiloohm.