DE137860C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das in der Patentschrift 137859 beschriebene Verfahren zum Anlassen von Wechselstrommotoren ist dadurch gekennzeichnet, dafs dem bei Einschaltung des Feldes in axialer Richtung aus seiner normalen Lage herausgestofsenen Anker eine kleine Anfangsdrehung im Sinne der Drehrichtung ertheilt wird, zu dem Zweck, den Motor danach von selbst auf normale Umdrehungszahl kommen zu lassen, nach deren Erreichung er in das Feld wieder hereingezogen wird.

Dabei ist unentschieden gelassen, ob die zur Ingangsetzung des Motors nöthige kleine Anfangsdrehung von Hand oder durch beliebige andere Mittel erfolgen soll. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, nach welchem diese Anfangsdrehung auf elektrischem Wege erzeugt werden kann. Zu diesem Zweck wird das bekannte Mittel benutzt, durch Anordnung einer räumlich gegen die Hauptwickelung versetzten Hülfswickelung ein Drehfeld zu erzeugen, das den Anker zum Anlaufen und auf normale Umdrehungszahl bringt. Sobald er diese erreicht hat, wird die Hülfsphase von Hand oder selbsttätig wieder ausgeschaltet. Damit nun durch Anordnung einer solchen Anlafswickelung ein wenn auch unvollkommenes Drehfeld erzeugt werden kann, ist es aufser der räumlichen Versetzung der beiden Wickelungen gegen einander noch erforderlich, in der Anlafswickelung einen Strom zu erzeugen, der gegenüber dem Strom in der Hauptwickelung in seiner Phase verschoben ist. Diese Phasenverschiebung wurde bisher durch Vorschalten von Inductionsspulen, Condensatoren oder ähnlichen Apparaten vor die Anlafswickelung erzielt. Man bedurfte deshalb zum Anlassen noch eines besonderen Apparats mit Umschalter, der von Hand zu bedienen war. Dieses verwickelte Anlafsverfahren schlofs die Verwendung derartiger Motoren in solchen Betrieben aus, in denen ein häufiges Ein- und Ausschalten des Motors auch aus der Ferne nöthig ist. Nach vorliegender Anordnung wird die Phasenverschiebung zwischen den Strömen in den beiden Wickelungen auf bedeutend einfachere Weise erreicht.

Das charakteristische Merkmal derselben ist zunächst eine einseitige Verlängerung der Anlafswickelung A (s. Figur) über die Hauptwickelung H hinaus in axialer Richtung derart, dafs unter Beibehaltung des gleichen Luftzwischenraums zwischen Anker und Wickelung diese den in der Anlaufstellung gemäfs Patent 137859 zum Theil aufserhalb des Statorfeldes befindlichen Anker ganz oder doch zum gröfsten Theile umschliefst. Dadurch, dafs man die Windungszahl der Anlafswickelung gegenüber derjenigen der Hauptwickelung, und damit auch die Selbstinduction verringert, und dafs man weiter z. B. durch Wahl eines Materials von geringem Leitungsvermögen den Ohm'schen

Widerstand der Anlafswickelung vergröfsert, erreicht man bereits eine Phasenverschiebung der Ströme in Haupt- und Anlafswickelung. Diese würde jedoch zur Erzeugung des Anlaufsdrehfeldes noch nicht genügen. Durch die beschriebene Verlängerung der Hülfswickelung über die Hauptwickelung hinaus wird nun eine weitere ganz beträchtliche Phasenverschiebung zwischen den beiden Strömen erzeugt. Es ist nämlich zu beachten, dafs die Anlafswickelung A infolge ihrer vorgeschobenen Lage die ganze Kurzschlufswickelung des Ankers inducirt, während die Wirkung der Hauptwickelung H sich nur über einen Theil des Ankers erstreckt. Wenn man nun in bekannter Weise die Analogie zwischen einem Inductionsmotor und einem Transformator heranzieht, so ist der Anker als kurzgeschlossene Secundärspule aufzufassen, während die Haupt- und die Anlafswickelung der Primärspule des Transformators entsprechen. Hiernach ist ersichtlich, dafs eine Vergröfserung der Wattcomponenfe des Stromes in der Wickelung A gegenüber der gleichen Componente in der Wickelung H und somit eine weitere Phasenverschiebung zwischen den Strömen in beiden Spulen hervorgerufen wird.

Diese Phasenverschiebung kann man nun noch weiter vergröfsern, wenn man unmittelbar neben dem Anker K auf der Welle W einen bewickelten oder unbewickelten Eisenkörper S (vergl. Figur), der untertheilt oder massiv sein kann, anbringt, der den von dem Anker in seiner Anlaufstellung freigelassenen Raum des Statorfeldes ganz oder theilweise ausfüllt. Dieser Eisenkörper verstärkt ganz bedeutend das Feld und vergröfsert dadurch die Selbstinduction in den Statorwickelungen. Diese Vergröfserung trifft aber entsprechend ihrer gröfseren Windungszahl die Hauptwickelung H in weit höherem Mafse als die Anlafswickelung A. Es wird also die Verschiebung zwischen den beiden Strömen noch weiter in demselben Sinne verstärkt, in dem sie durch die beschriebene Anordnung der Anlafswickelung hervorgerufen wurde. Durch Veränderung des magnetischen Widerstandes dieses Eisenkörpers, z. B. durch Aenderung seines Durchmessers, kann man seine Wirkung je nach dem Erfolg, den man erzielen will, beeinflussen.

Der genannte Eisenkörper erfüllt aber noch einen weiteren für das Anlassen sehr wesentlichen Zweck. Mit der Vergröfserung der Selbstinduction der Statorwickelungen während des Anlaufs ist nämlich gleichzeitig eine beträchtliche Verminderung des Anlaufsstromes verbunden. Dies hat zur Folge, dafs wegen der erreichten Verkleinerung des Anlaufsstromes auch gröfsere Motoren mit Kurzschlufsanker ausgeführt werden können, als bisher mit Rücksicht auf den starken Anlaufsstrom solcher Motoren möglich war. Insbesondere ist man bei Mehrphasenmotoren durch Anordnung eines solchen Eisenkörpers in der Lage, bis zu weit gröfseren Typen als bisher, einen Kurzschlufsanker an Stelle des Phasenankers mit Schleifringen zu verwenden. Wenn man auf den Eisenkörper eine Wickelung aufbringt, so hat man in demselben gleichsam einen Hülfsanker, den man dazu benutzen kann, das Anlaufdrehmoment noch weiter zu vergröfsern. Bekanntlich wird durch Vergröfserung des Ankerwiderstandes, insbesondere bei Wechselstrommotoren für Mehrphasenstrom, das Anlaufdrehmoment verstärkt. Durch passende Wahl des Widerstandes der Bewickelung dieses Hülfsankers kann man es daher erreichen, dafs das Maximum seines Drehmoments bei der gröfsten Schlüpfung, d. h. bei Stillstand des Ankers oder während des Angehens auftritt. Dieses Drehmoment unterstützt das Drehmoment des Ankers K und ermöglicht, die Anlaufszeit des Motors bis auf wenige Secunden herabzusetzen.

Es erfüllt demnach bei dieser Anordnung der Hülfsanker S einen ganz anderen Zweck, als der für den Anlauf vorgesehene zweite Anker in dem Bradley'schen Motor des englischen Patents 4171/94. Während nämlich bei diesem Motor der Anlauf ausschliefslich durch den Anlaufsanker zu Stande kommt, wobei der Betriebsanker vollkommen aufserhalb des Feldes bleibt, wird bei der vorliegenden Anordnung der Anlauf auch durch den Hülfsanker bewerkstelligt. Der Hülfsanker dient dabei lediglich zur Vergröfserung der Selbstinduction der Statorwickelung gemäfs obigen Ausführungen.

Wenn der Motor seine normale Tourenzahl erreicht hat, ist auch die Anlaufswickelung völlig entbehrlich geworden und kann demnach ausgeschaltet werden. Das geschieht selbstthätig durch die Axialbewegung des Ankers, die derselbe nach Erreichung der normalen Umdrehungszahl ausführt. Zu diesem Zweck kann z. B. eine Vorrichtung Verwendung finden, wie sie im Folgenden beschrieben ist. Die beiden Anlafsklemmen U₁ und a₂ sind mit den Hauptbetriebsklemmen derart verbunden, dafs· sie parallel zu der Betriebswickelung H des Motors liegen. Durch die Leitung I₁ ist die Klemme /Z₁ mit einer am Gestell des Motors, z. B. am Lager, isolirt befestigten Feder F verbunden, die auf der Welle schleift und dadurch mit der am Lager leitend befestigten Leitung /₂ Stromverbindung herstellt. /₂ führt zur Anlafswickelung, die ihrerseits durch /₃ mit der zweiten Anlafsklemme a₂ verbunden ist. Dadurch ist der Stromkreis der Anlafswickelung geschlossen, wenn der Anker sich in seiner Anlafsstellung befindet. Sobald der letztere in seine Betriebsstellung hineingezogen wird, gelangt die Feder F in die Aus-

sparung E an der Welle, und da sie nunmehr die Welle nicht mehr berühren kann, wird der Stromkreis unterbrochen. Geht der Anker beim Ausschalten des Motors in die Anlaufstellung zurück, so wird der Contact der Feder mit der Welle wieder hergestellt und der Motor auf diese Weise für die nächste Inbetriebsetzung vorbereitet.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zum Anlassen von Wechselstrommotoren nach Patent 137859, bestehend in einer gegen die Betriebswickelung räumlich versetzten Anlafswickelung, gekennzeichnet durch eine axiale Verlängerung derselben gegenüber der Betriebswickelung in der Richtung der Anlaufsstellung des Ankers, zu dem Zweck, durch diese Anordnung eine Phasenverschiebung des Stromes in der Anlafswickelung gegen den Strom in der Hauptwickelung zu erzielen und somit ein genügendes Anlaufdrehmoment herzustellen.
2. 2. Ausführung der Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Zufügung eines bewickelten oder unbewickelten Eisenkörpers neben dem Anker auf der Motorwelle zu dem Zweck, die Phasenverschiebung der Ströme in Haupt- und Hülfswickelung während des Anlaufs noch zu vergröfsern und zugleich durch Erhöhung der Selbstinduction in der Hauptwickelung den Anlaufsstrom zu vermindern.
3. 3. Bei der Einrichtung nach Anspruch 1 eine Vorrichtung zur selbstthätigen Ausschaltung der Hülfswickelung, dadurch gekennzeichnet, dafs diese Ausschaltung durch die Axialbewegung des Ankers bewirkt wird, die derselbe nach Erreichung seiner normalen Tourenzahl ausführt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.