DE1438064A1 - Polumschaltbarer Drehstromkaefiglaeufer-Motor - Google Patents

Description

lational Research Corporation
London

Patentanmeldung: Deutschland

Kennwort» kontinuierliche Drehzahländerung

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Polumschaltbarer Drehstromkäfigläufer-Motor

Die Änderung der Drehzahl von Drehstromkäfigläufer-Motoren mit Hilfe der Polumschaltung kann "bekanntlich in verschiedener Weise erfolgen. So können z.B. zwei getrennte Ständerwicklungen vorgesehen werden, die je einer "bestimmten Polzahl entsprechen und jeweils andere Drehzahlen erzielen lassen, wenn entweder die eine oder die andere Wicklung erregt wird. Da bei jeder Drehzahl nur eine der beiden Wicklungen ausgenützt wird, arbeitet ein solcher Motor offensichtlich sehr unwirtschaftlich. Jedoch können mit solchen Motoren kleine Verhältniswerte der beiden Drehzahlen erzielt werden.

Eine andere Ausfuhrungsform eines polumschaltbaren Drehstrom käfigläufer-Motors weist nur eine Ständerwicklung auf, die für jede Phasenwioklung Sohaltvorrichtun^en aufweist, um hierdurch Drehzahländerungen herbeizuführen. Diese Motoren besitzen verschiedene Drehzahlen, die jeweils umgekehrt proportional zu der Polanzahl sind. Im allgemeinen betragen die Verhältniswerte der Polzahlen und damit der Geschwindigkeiten 2x1 oder 3i1.

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Bine weiterhin vorgeschlagene Methode der Polumschaltung wurde mit der sogenannten Polfeldstärkemodulation bekannt. (Siehe G-.H. Raweliffe, et al.» Proo.I.E.E. B.105» Part Α,ϋο 22, August 1958, Seite 411 ff - im Druck weggelassen -). Die Polanzahl bei solchen Maschinen ist nicht durch 3 teilbar. Hierbei sind.die drei Phasenwicklungen wie bei den Motoren, die für eine feste Polzahl ausgelegt sind, angeordnet, d.h. daß bei Betrieb mit einer der beiden wählbaren Polzahlen jede Phasenwicklung in üblicher Weise Pole unterschiedlicher Polarität, auf dem Ankerumfang verteilt, bildet.

Beim Schalten der Maschine auf die jeweilige andere der beiden Polzahlen wird Jede Hälfte einer jeden Phasenwicklung umgepolt,

Das Ergebnis ist eine modulierte magnetische Feldkurve entlang dem Ankerumfang, die zwei magnetische leldkomponenten enthält, deren eine einer höheren Poizahl und deren andere einer niedrigeren Polzahl als der ursprünglichen Polzahl entspricht.

Wenn die drei Phasenwioklungen in einem gegenseitigen Winkelabstand von 120 Bogengraden versetzt sind, wird eine der beiden magnetischen J?eldstärkekomponenten - entweder die der höheren oder die der niedrigeren Polzahl entsprechende - in dem resultierenden Dreiphasendrehfeld aufgehoben. Übrig bleibt die der anderen Polzahl entsprechende, durch die Modulation gewonnene, Feldstärkenkomponente als polzahlbestimmend. Die abgewandelte Polzahl kann, wie bereits erwähnt, entweder höher oder niedrigerer sein ; als die ursprüngliche Polzahl. In allen diesen Fällen werden die drei Phasenwioklungen in gleicher Weise zur Polfeldstärkemodulation in gleicher Weise geändert.

Die.Methode der Polfeldstärkemodulation kann auch auf Wicklungen, die auf verschiedene Polzahlen umschaltbar sind, angewendet werden, bei denen eine Polzahl ein-7i.elfaoh.es von- 3 darstellt, wobei aber zwei der drei Phasenwioklungen in einer etwas umständ-

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Höheren Weiee geändert werden müssen. Jedenfalls wird aber eine der Phasenwicklungen genau, wie oben beschrieben, geändert. Si· Spulen der beiden anderen Phasenwioklungen werden dabei βο betrachtet, als seien sie in zwei Komponenten aufgeteilt, die jeweils ein Drittel und zwei Drittel jeder Spule bilden, wobei si· um eine Polteilung auseinander liegen. Die gleiche modulierte magnetische Feldstärke, die an die Spulen der ersten Phasenwioklung angelegt wurde, wird so auch an die beiden Komponenten der zweiten und dritten Phasenwioklung angelegt, so daß sich eine resultierende, modulierte magnetische feldstärke ergibt, die im wesentlichen für alle drei Phasen gleich ist. f

Aufgabe der Erfindung ist es nun einen Käfigläufer-Motor zu schaffen, dessen Drehzahl innerhalb der beiden Grenzdrehzahlen einer polumschaltbaren Maschine kontinuierlich regulierbar ist.

für einen polumschaltbaren Drehstromkäfigläufer-Motor besteht die Erfindung nun darin, daß zur kontinuierlichen Drehzahländerung innerhalb zweier Grenzdrehzahlen in einer Dreiphasen-Ständer-Wicklung für jede Pha«e zwei in üerie geschaltete Spulengruppen mit einem gemeinsamen Verbindun&spunkt und zwei Endklemmen Torgesehen sind, daß zur Erregung der Ständerwicklung mit einer ersten Dreiphasenbetriebsspannung ent.\eder eine Spannung a Phase gegen Phase, oder eine Spannung Phase gegen Null an je zwei Endklemmen einer Phasenwicklung zu liegen kommen, und daß zur zusätzlichen Erregung der Ständerwicklung mit einer zweiten Dreiphasenbetriebsspannung eine Spannung Phase gegen Mull zwischen dem gemeinsamen Verbindun^spunkt der Spulengruppen und einer der Endkleiamen angelegt wird, so daß bei gegenläufiger Änderung der Dreiphasenspannungen zueinander eine kontinuierliche' Polzahländerung von einer Polzahl zur anderen bewirkt wird, d.h. wenn eine Betriebsspannung den Wert 0 erreicht, hat die andere Betriebsspannung ihren Maximalwert and umgekehrt, mit dem Ergebnis, daß in den genannten G-renzfallen zwei verschiedene Polzahlen

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wirksam sind. Hierdurch ergibt sich eine Maschinenschaltung, die es gestattet, gleichzeitig auf zwei verschiedene Arten und Weisen eine einzige Wicklung zu erregen» und zwar im Gegensatz zu bekannten Maschinen, bei denen die Erregung entweder auf die eine oder auf die andere Art geschieht.

Durch die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung und Erregung werden also Drehfelder zweier verschiedener Polzahlen gleichzeitig erzeugt, wobei die eine Polzahl die grundlegende Polzahl darstellt, für die die Wicklung ausgelebt ist, und die zweite Polzahl die alternative Polzahl darstellt, die durch die Polfeldstärkemodulation hervorgerufen wird,

Bei einer besonderen Ausführungsioriii des erfindun^sgemäßen Motors wird für jede Phase den beiden Spulen^ruppen jeweils eine Sekundärwicklung eines Transformators parfillel gescnaltet, dessen Primärwicklungen die erste Dreiphasenbetriebsspannung zugeführt wird. Danei sind die iiiutelabgriffe der Sekundärwicklungen in einem gemeinsamen Stern-Punkt miteinander verbunuen, wodurch sich eine Parallel-Stern-Schaltung für die Ötanaer.vicklung ergibt. ·

Weiterhin können die Spaimun_foszufLLiruii^en der zweiten Dreiphasenbetriebsspanaung far jede rhase jeweils eine zusätzliche Spulexi_dlruppe aufweisen.

Die Primärwicklungen des Dreiphasentrynsforaiators können entweder in Stern oder in Dreieck gescnaltet sein. Die drei Sekundärwicklungen erzeugen an ihren Enden die jeweiligen Phasenspannungen für die Erregung der entsprechenden Phasenwicklungen. Wenn die Pnasenwicklun^en auf diese «reise durch einen Dreiphasentransformator gespeist werden, dann verschwindet der Unterschied zwiscnen der Stern- und Dreieckschaltung.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Differentialspannungsregler vorgesehen, dessen Eingang von einem Dreiphasennetz gespeist wird, und der zwei Dreiphasen-Auegänge besitzt, deren Spannungen in ihrer Amplitude gegenläufig geändert werden. Solche Differentialspannungaregler sind allgemein bekannt. Es kann z.B. ein Induktionaregier verwendet werden oder ein Drehtransformator, der zwei gegenläufig veränderbare Spannungen abgibt, entweder über G-leitkontakte bei kontinuierlich veränderbarer Ausgangsspannung oder über Stufenabgriffe bei schrittweiser Änderung der Ausgangsspannung.

Eine Ausgangsspannung des Differentialreglers erregt die beiden Spulengruppen jeder Piaasenwicklung in X'arallelschaltung, und die andere Ausgangsspannung wird an die Primärseite des Dreiphasentransformator angeschlossen. Bei Änderung der Einstellung des Induktionsregler ändern sich die Amplituden der beiden Ausgangsspannunt,en im gegenläufigen Sinne. Besonders vorteilhaft ist es dabei die jeweiligen Amplituden der beiden Ausgangsspannungen des Xnduktionsreglers bei jeder Einstellung so zu wählen, daß die Summe der beiden Amplituden dem Betrag nach konstant ist.

Alles weitere über die Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, auf denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Im einzelnen zeigen:

fig. 1a die Schaltung eines Dreiphaseninduktionsmotors in Parallel-Sternschaltung (unmoduliert),

Fig. 1b das dazugehörige Schaltzeichen,

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gig. 2a die Schaltung eines Breiphaseninduktionsmotors in Serien-Sternschaltung (moduliert),

Fig. 2b das entsprechende Schaltzeichen,

3a die Schaltung des Dreiphaseninduktionsmotors in

Parallel-Sternschaltung (moduliert), Fig. 3b das dazugehörige Sohaltzeishem,

Fig. 4a die Schaltung eines Dreiphaseninduktionsmotors in Serien-Sternschaltung (unmoduliert),

Fig. 4b das dazugehörige Sohaltzeiohen^-

FIg. 5 die Sohaltzeichnung eines DreipiLaeeninduktionsmotore gemäß den Figg« 1a und 2a oder Figg. 3a und 4a mit der dazugehörigen Spannungsversorgung,

Fig. 6 ein Wicklungsschema eines Dreiphaseninduktionsmotors mit Dreiphasenwioklungen,die gemäß den Schaltungen naoh Figg. 1 und .2 geschaltet sind, bei 8 Polen im unmodulierten und 10 Polen im modulierten Fall,

Fig. 7 ein Wicklungsschema eines Dreiphaseninduktionsmotors mit Dreiphasenwicklungen, die gemäß den Schaltungen nach Figg. 4 und 3 geschaltet sind, bei 10 Polen im unmodulierten und 8 Polen im modulierten Fall?

Fig. 8 ein Wicklungsschema eines Dreiphaaeninduktionsmotors mit Dreiphasenwicklungen, die gemäß den Schaltungen in Figg. 2 und 1 geschaltet werden für eine vier- bzw. . sechsmalige Maschine, unmodulierter bzw. modulierter Fall. In dieser Figur wurde eine etwas abgeänderte echematieche Darstellung verwendet, um zusätzlich zur Nutenzahl Jeder Spule die Lage der Spulenseite in jeder Nut (oben oder unten) und die relative Windungszahl anzugeben·

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und 9to Wioklungssehernen eines Dreiphasenmotors mit Dreiphasenwioklungen für eine zehn- bzw. vierpolige Maschine, unmodulierter bzw. modulierter Fall,

fig. 10 ein Dreiphaseninduktionsmotor in Stern-Sohaltung mit zehn Polen, entsprechend Fig. 9a,

ffig. AA eiirDreiphaeeninduktionemotor in Doppel^Stern-Schal- ä tung für vier Pole, entsprechend ±'ig. 9b.

In den Figg. 1a, 2a, 3a und 4a werden die Dreiphasenwioklungen eines Dreiphaseninduktionsmotors gezeigt, wobei die gleiohen Bezugszeichen verwendet werden. Die Dreiphasenwicklungen werden lediglich dadurch unterschiedlich bezeichnet, daß einmal das Besugszeichen allein, das Bezugszeichen mit einem Beistrich und das Bezugszeiohen mit zwei Beistrichen versehen wird.

Phasenwioklung enthält eine Spulengruppe, die in zwei gleichen Hälften gewickelt zwischen den Endklemmen 11 und 12 liegt, und eine Klemme 13, die mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Spulengruppen verbunden ist. Ein weiterer Phasenwicklungsteil, der bei der nichtmodulierten Betriebsweise in den Schaltkreis eingeschaltet ist, liegt zwischen.·der Klemme 13 und einer weiteren Klemme 14*

üir die (nichtmodulierte) Parallel-Stern-Schaltung bilden die Endklemmen 11 und 12 ^ed.er Phasenwicklung den Sternpunkt und können je nach Bedarf alle miteinander verbunden sein. Die Dreiphasenbetriebsspannung wird dann an die Klemmen 14, 14^f und 14" angelegt. Bei der Serien-Stern-Sohaltung nach i'ig. 2a sind die Endklemmen 12, 12' und 12" miteinander verbunden und bilden einen Sternpunkt. Die Dreiphasenbetriebsspannung wird dann an

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die Endklemmen 11, 11* und 11" angelegt. Der Wicklungsteil, der Jeweils zwischen den Klemmen 13 und 14 liegt, wird dabei nicht erregt.

Bei der Serien-Dreieck-Sohaltung nach Mg. 4a ist Jewell· die Klemme 11 einer Phasenwioklung mit der Endklemme 12 der benachbarten Phasenwicklung verbunden. Die Dreiphasenbetriebsspanzrang wird dann an diese miteinander verbundenen Endklemmen gelegt.

Die entsprechenden Wicklungsschemen werden in den JPigg· 6 bis 9 gezeigt und werden im einzelnen in Bezug auf die Wirkungsweise bei der Anwendung der Polfeldstärkemodulation beschrieben.

Zum Verständnis der Erfindung genügt es vollständig - soweit die beispielsweisen Ausführungen nach den i'igg. 6 und 8 und JPigg. 1 und 2 betroffen sind - darauf hinzuweisen, daß die Parallel-Stern-Sohaltung eine Maschine darstellt, die gewickelt und erregt ist für einen Standardachtpol- oder -vierpol-Induktionspiotor, während die jeweils alternative Serien-Stern-Verbinduttg eine Stromumkehr in einer der Phasenwickl«ngsspulengruppen hervorruft; und zwar entweder zwischen den Endklemmen 11 und dem gemeinsamen Verbindungspunkt 13 oder zwischen den Endklemmen 12 und dem gemeinsamen Verbindungspunkt 13* Dabei sind die Pole, die durch die in dem Phasenwicklungsteil zwischen den Klemmen 13 und 14 liegenden Spulen gebildet werden, unwirksam.

Die Maschine entsprechend dem Phasenwicklungsschema der Fig. 7 ist ein Beispiel dafür, wie die Schaltung für eine Polfeldstärkemodulation durch eine Parallel-Stern-Schaltung der Phaaenwicklungsspulengruppen und die Schaltung für den unmodulierten Pail durch eine Serien-Stern-Schaltung vorzusehen ist.

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Diese Polusikehr und gegebenenfalls das Unwirksamwerden bestimmter Spulen für Jede Phase bewirkt ein Mischfeld entsprechend zwei Polzahlen, wovon eine oberhalb der ursprünglichen umaodulierten Polzahl und die andere unterhalb der Polzahlfür den unmodulierten 2PaIl liegt. In dem resultierenden Drehfeld_f hervorgerufen durch die Dreiphasenwioklungen, sind einem der Mischfeider die Dreiphasenkomponenten überlagert, so daß es unterdrückt wird. Der der anderen Polzahl entsprechende Seil des Mieohfeldea bleibt bestehen und bildet ein Drehfeld, wobei die drei Phasen jeweils um 120 elektrische Grad auseinander liegen, wie es für die Wicklungen eines Induktionsmotors erforderlich ist. In der Schaltung für den modulierten fall wird deshalb ein PeId entsprechend einer alternativen Polzahl und damit einer alternativen Drehzahl aufgebaut, wobei die gleiche Wicklung wie für die ursprüngliche unmodulierte Polzahl und damit Drehzahl benutzt wird.

Bei einer Maschine mit einem Wicklungsschema nach Fig. 9 wird die Schaltung für den unmodulierten Fall durch eine Serien-Stern-Sohaltung der Phasenwicklungsgruppen und die Schaltung für den modulierten Fall durch eine Parallel-Stern-Schaltung bewirkt. Darüber hinaus ist die modulierte Schaltung insofern vereinfacht, als keine Spulengruppen in der Schaltung unwirksam sind. In diesem Fall wird ebenfalls ein Mischfeld zweier Polzahlen erzeugt, wobei-aber die nicht gewünscht β Polzahl durch eina.,.>entspreohende Sehnung unwirksam ist.

Obwohl nioht im einzelnen hierin beschrieben, dürfte es dennoch klar sein, daß in den beispielsweisen Ausführungen nach den Figfe. 6 und 8 und Figg. 1 und 2 die Serien-Stern-Schaltung für die unmodulierte Erregung einer einzigen Wioklung und die Parallel-Stern-Sohaltung für den modulierten Fall verwendet werden kann. Ebenso kann für die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 7» 3 und 4 die Serien-Stern-Sohaltung für den modulierten

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Fall und die Parallel-Stern-Sohaltung für den nichtmodulierten. Fall Verwendung finden. Hierzu ist lediglich erforderlich, daß in den Wicklungen nach den Fi^g. 6 bis 8 eine entsprechende Verbindung der Spulengruppen der beiden Halbwicklungen vorgenommen wird-and die Polunterdrückung durch Neutralisati-oa. anstatt durch Nichterregen von Spulen bewirkt wird ο

Ebenso kann auch entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 der unmodulierte Fall der Parallel-Stern-Schaltung entsprechen und der modulierte Fall der Serien-Stern-Schaltung, indem-lediglich eine umkehr im Sinne einer der beiden Phasenwicklungsgruppen vorgenommen wird.

In Fig. 5 sind die entsprechenden Teile mit dem gleichen Bezugszeicheη bezeichnet, wie in den Figg. 1 bis 4« Die Wirkungeweise dieser Schaltung wird sofort verständlich, wenn man berücksichtigt, daß die Dreiphasenwioklungen gleichzeitig in den beiden Erregungsarten betrieben werden, wobei eine den unmodulier ten i*all mit einer entsprechenden Polzahl und die—andere den modulierten Fall mit einer entsprechend anderen tolzahl darstellt.

Der unmodulierte Fall ergibt sich unter Bezugnahme auf di· Ausführungsbeispiele nach den Figg. 1 bis 4, wenn die zweite Betriebsspannung an die Klemmen 14, 14' und 14" wie in den Figg. 1a und 3a angelegt wird. Der modulierte Fall hingegen ergibt sich, wenn jeder Phaaenwioklung an ihren Endklemmen wie in den Figg. 2a und 4a die erste Dreiphasenbetriebsspannung zugeführt wird. An Stelle eines direkten Anschlusses am Drehstromnetz wird hier jedoch ein Dreiphasentransformator zwisehengesohaltet. Wenn die Erregung entsprechend dem unmodulierten Fall entfällt und die Erregung entsprechend dem modulierten Fall ein Maximum .aufweist, dann läuft der Motor mit der Drehzahl, die. der Polazahl beim modulierten Fall entspricht.

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Wenn im Gegensatz hierzu die modulierte Erregung nicht rorhanden ist und die unmodulierte Erregung ihr Maximum hat, dann läuft der Motor mit der Drehzahl entsprechend der Polzahl im unmodulierten Fall*

Entspricht die Erregung der Phasenwicklung teilweise dem modulierten Fall und teilweise dem unmodulierten Fall, dann läuft der Motor mit einer Drehzahl, die entsprechend zwischen den Drehzahlen für den modulierten und unmodulierten Fall liegt.

Wenn in letzterem Falle die Phasenwicklungeerregung dem modulierten Fall entspricht und fortlaufend verkleinert wird % und die Erregung entsprechend dem unmodulierten Fall fortlaufend vergrößert wird, dann wird die Drehzahl des Motors kontinuierlich in Sichtung auf die Geschwindigkeit für den unmodulierten Fall zu verändert und entsprechend umgekehrt.

Auf diese Weise erhält man einen Motor mit kontinuierlicher Drehzahländerung zwischen zwei Grenzdrehzahlen, indem eine einzige Wicklung verwendet wird.

Nachstehend sei die Fig. 5 im einzelnen näher erläutert.

Ein Drehtransformator 20 wird von einem Drehstromnetz mit * den Leitungen 21, 22 und 25 über die Verbindungsleitungen 24, 25 und 26 gespeist. Eine Ausgangsspannung des Drehtransformator 20 wird über die Leitungen 27, 28 und 29 zu den Klemmen 14, 14' und 14" einer Parallel-Stern-Sohaltung einer Dreiphasenwicklung übertragen. Der andere Ausgang des Drehtransformators 20 wird über die Leitungen 31» 32, 33 der Primärwicklung eines—mit 40 bezeichneten Dreiphasentransformators Übertragen.

Der Transformator 40 hat drei Primärwicklungen 41, 42 und 43» die im Dreieck zwischen den Klemmen 44, 45, 46 geschaltet sind und mit denen die Stromzuleitun en 31, 32, 33 entsprechend verbunden sind. Der Transformator weist drei Sekundärwicklungen

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mit Mittelabgriffen auf, wovon die erste die Wicklungehälften 51, 52 mit dem Mittelabgriff 57, die zweite die Wioklungshälften 53, 54 mit dem Mittelabgriff 58 und die dritte die Wicklungehälften 55, 56 mit dem Mittelabgriff 59 aufweist.

Die Wicklungshälften 51 und 52 liegen zwischen den Endklemmen 11 und 12, die Wicklungshälften 53, 54 zwischen den Bndklemmen 11', 12' und die Wicklungshälften 55, 56 zwischen den Endklemmen 11% 12". Die Mittelabgriffe 57, 58 und 59 der Sekundärwicklungen sind miteinander im Sternpunkt 60 verbunden.

Für die Parallel-Stern-Schaltungswicklungen mit den Betriebsspannunf-.szuleitungsklemmen 14, 14' und 14" stellen die parallelgesehaiteten Wicklungshälften 51, 52, die parallelgeschalteten Wicklungshälften 53, 54 und die parallelgeschalteten Wicklungshälften 55, 56 eine Verbindung verhältnismäßig niedriger Impedanz zwischen den Endklemmen 11, 12 jeder Phasenwicklung zu dem gemeinsamen Sternpunkt 60 dar.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Summe beider Ausgangs spannungen des Drehtransformators 20 konstant, so daß unabhängig von der Drehtransformatoreinstellung durch die Kombination- beider Erregungsarten die einzige Wicklung -des Motors immer voll erregt ist.

Das Wicklungöschema nach i'ig. 6 zei^t ein Ausführungsbeispiel einer Maschine mit Dreiphasenwicklungen, wovon jede im unmodulierten .Pail 8 Pole aufweist, die sich über 48 Buten einee Stators erstrecken. Im modulierten Fall bewirken die Dreiphasenwicklun^en je für sich ein gemischtes Sechepol- und ein Zehnpolfeld. Der jeweilige Abstand der Phasenwicklungen ist so gewählt, dafl die Sechspolfelder in dem Dreiphasenfeld unwirksam sind und daß das Zehnpolfeld den wirksamen modulierten Fall darstellt.

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Dl· Darstellung für die Phasenverbindungen zeigt nicht nur die Phasen der verschiedenen Phasenwicklungen, sondern auch die Kleaimenverbindungen der Phasenwioklungsgruppen entsprechend den figg. 1a und 2a.

Die Dreiphasenwicklungen sind in Parallel-Stern-Schaltung verbunden wie in Fig. 1a für den unmodulierten fall und in Serien-Stern-Schaltung, wie in Mg. 2a für den modulierten Pail gezeigt.

Der Abstand zwischen den einzelnen Phasenwicklungen entspricht 16 Nuten und damit 120° des Statorumfanges. Duroh diesen ä Abstand ergibt sich eine Überlagerung und damit Eliminierung der drei sechspoligen i'e±dkomponenten, während die zehnpoligen Peldkomponenten, die gegeneinander um 120 elektrische Grade verjaetzt sind, bestehen bleiben, wie es für ein Drehfeld erforderlich ist.

Gemäß i'ig. 7 enthält eine Maschine drei Phasenwicklungen auf einem Stator mit 54 JJuten. Jede Phasenwicklung stellt eine Bruchlochwicklung dar, wobei eine Spulen^ruppe pro Phase wi· folgt vorgesehen ist:

+1+2+3+2+1 +1+2+3+2+1 (unmoduliert) +1+2+3+2+1 -1-2-3-2-1 (moduliert)

Das oehaltzeichen der rhasenverbindungen zeigt die Klemmen« anschlüsse der Phasenwicklungsgruppen entsprechend den i^ligg. 3a und 4a.

Die Dreiphasenwicklungen sind im Dreieck geschaltet wie in i'ig. 4a für den unmodulierten Fall gezeigt, um ein Zehnpolfeld zu erzeugen. Sie sind in Parallel-Stern-Schaltung geschaltet, wie in Jb'ig. 3a für den modulierten Pail gezeigt, um ein Achtpolfeld zu erzeugen.

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In dem Ausführungsbeispiel einer Maschine nach Fig. 8 sind die Dreiphasenwioklungen auf einen Stator mit 56 Nuten gewickelt, Jede der drei Phasenwicklungen ist in drei !eile unterteilt, wie es in Figg. 1a und 2a gezeigt ist» Zwei Spulengruppen sind zwischen den Klemmen 11, 13» 12 in Serie geschaltet, wobei die Spulen dieser Gruppen jeweils eine gegebene Anzahl von η Windungen enthalten. Der dritte Teil liegt zwischen den Klemmen Η, 15f wobei die einzelnen Spulen $e Q Windungen enthalten, deren Draht einen zweifachen Querschnitt gegenüber dem der oben genannten Windungen aufweist.

Beim unmodulierten Fall mit Vierpolerregung sind die Phasenwicklungsgruppen in Parallel-Stern-Sehaltung angeordnet, wie in Fig. 1a gezeigt. Im modulierten falle mit Sechapolerregung sind die Phasenwioklungsgruppen in Serien-Stern-Schaltung geschaltet, wie in Fig. 2a gezeigt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, bei dem die Erregung der Phasenwicklungen gleichzeitig im unmodulierten und modulierten Fall erfolgt, kann nunmehr auch auf die Wicklungsdiagramme nach den Figg. 6 bis 8 bezogen-werden, wie es vorher in Bezug auf die Figg. 1 Ma 4 der Fall war.

Die Maschine nach dem Wicklungssohema der Fig. 9 unterscheidet sich von denen nach den Figg. 6 bis 8 insofern, als hier zwei Polzahlen für den unmodulierten und den modulierten Fall vorgesehen sind, deren Verhältniswert verhältnismäßig groß ist, aämlich 10»4 anstelle der geringen Verhältniswerfce-der Maschinen nach den Figg. 6 bis 8*

Die Maschine nach den Wicklungsdiagrammen gemäß Figg· 9a und 9b weist Dreiphasenwicklungen auf, die auf einem Stator mit 50 Nuten untergebracht sind» Alle Dreiphasenwicklungen Und die lagen der entsprechenden Spulenseiten in den Nuten - entweder oben oder unten - sind in Fig. 9a gezeigt. Zur besseren Übersicht ist in der Fig. 9b nur eine Phasenwicklung vollstän-

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dig gezeigt. Die anderen beiden Phasenwicklungen sind genau gleio&i aber jeweils um 10 Nuten versetzt, entspreohend-einem Drittel dee Statorumfanga.

Die Bezugszeichen der Phasenwicklungsgruppen entsprechen denen der Figg. 10 und 11. Die Bezugszeichen der Klemmen entsprechen ebenfalls denen der Figg. 10 und 11 und ganz allgemein denen der Figg. 1a und 2a. Wie aber aus der Zeichnung hervorgeht,—sind dort keine gesonderten Spulen in den Phasen««leitungen vorgesehen, so daß damit auch die Klemmen H entfallen.

Im unmodulierten fall mit 10 Polen sind die Phasenwicklungsgruppen 121, 122 usw. zu einer Serien-Stern-Schaltung verbunden, wie in Fig. 10 gezeigt. Die so geschalteten Dreiphasenwioklwigen werden über die Zuleitungen 123, 124, 125 von dem Drehstroaversorgungsnetz 131, 132 und 133 gespeist.

Im modulierten Vierpol-Fall sind die Phasenwicklungen 121, 122 usw. in Parallel-Stern-Schaltung verbunden, wie in Fig. 11 gezeigt. Die Dreiphasenwicklungen werden über die Zuleitungen 123» -4-24 und 125 von der Dreiphasenstromversorgung 131»-132, gespeist.

Legt man die Schaltung nach Fig. 5 der Maschine nach dem Wioklungsschema der Fig. 9 zugrunde, so ergibt ein Vergleich der Figg. 1a oder 3a mit der Fig. 11, daß jeweils der Phasenwicklungsteil zwischen den Klemmen 13 und 14 wegfällt und daß der Strom direkt der Klemme 13 zugeführt wird.

Die Klemmen 14, H¹ und 14" in der Fig. 5 sind deshalb direkt mit den Klemmen 13, 13' und 13^M der Maschine nach Fig.9 verbunden.

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Unter Berücksichtigung der Ausführungsbeispiele» di3 in Figg. b bis 9 dargestellt sind, ergibt sich bei der Schaltung nach Fig. 5» daß bei jeder Methode der Geschwindigkeitsregelung von Käfigläuferinduktionamotoren, bei der Drehzahlen auftreten, die stark von der Synchrondrehzahl abweichen, Läuferverluste entstehen. Dies ist aber in diesem Falle insofern belanglos, als eine kontinuierlich veränderbare Eegelung der Drehzahlen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 erreicht wird. In einem solchen Fall kann u.U. eine verstärkte, innere Ventilation des Motors wünschenswert sein.

Die Verluste sind bekanntlich -direkt abhängig vom Ausmaß der Abweichung von der Synchrondrehzahl, d.h. vom Sohlupf. Di· Maschinen nach den Ausführungsbeispielen der Figg. 6, 7 und 8 differieren nur um zwei Pole gegenüber den beiden Grenzpolzah— len. Diese Maschinen - speziell die nach den Figg. 6 und 7 weisen somit die Vorteile einer Drehzahlregulierung bei geringen Verlusten auf, weil die mittlere Drehzahl sich niciai wesentlich von den jeweiligen synciironen. Drehzahlen unterscheidet.

Bei einer Maschine, die gemäß Fig. 9 aufgebaut ist, ergibt sich jedoch ein anders gearteter Vorteil. Bei einem Motor, dessen Drehzanländerungsbereich einem geringen Verhältniswert entspricht, läuft der Motor mit odi.r nahezu mit der mittleren Drehzahl. Bei einer mittleren Drehzahl ist das Antriebsdrehmoment beträchtlich geringer, als bei den beiden Grenzdrehzahlen. Bei einem großen Drehzahlverhältnis kann gewöhnlich jedoch ein kleiner Bereich des möglichen Drehzahländerungsbereiches als Betriebsbereich gewählt werden. Wenn der Betriebsbereioh so gelebt werden kann, daß eine der synchronen Drehzahlen mit eingeschlossen ist, dann sind die Forderungen nach geringem Sohlupf und nahezu beibehaltenem Antiiebsdrehmoment über den gewählten Drehzahlbereioh erfüllt.

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Eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 5 ist ohne weiteres möglich. In der vorhergehenden Beschreibung war vorausgesetzt, daß der Drehtransformator 20 durch Hand so eingestellt wird', daß die erforderliche Motordrehzahl entsteht. Durch Anwendung bekannter Regelmethoden kann die Einstellung des Drehtransformator s 20 auch automatisch vorgenommen werden und zwar in der Riohtung, daß die Motordrehzahl ansteigt oder abfällt, je nachdem, ob die Belastung zu- oder abnimmt. Hierdurch kann die Motordrehzahl bei wechselnder Belastung automatisch konstant gehalten werden.

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Claims (8)

Ansprüche

1. Polumachaltbarer Drehstromkafigläufer-Motor, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Drehzahländerung innerhalb zweier G-renzdrehzahlen in einer Dreiphasenständerwleklung (60) für jede Phase zwei in Serie geschaltete Spulengruppen mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt (13) und zwei EndklemmeE. (11,12 vorgesehen sind, daß zur Erregung der Ständerwicklung (60) mit einer ersten Dreiphasenbetriebsspannung entweder eine Spannung Phase gegen Phase, oder eine Spannung Phase gegen NuIl an je zwei Endklemmen (11,12) einer Phasenwicklung asu liegen kommen, und daß zur zusätzlichen Erregung der Ständerwioklung (60) mit einer zweiten Dreiphasenbetriebsspannung eine Spannung Phase ge^en Null zwischen dem, gemeinsamen Verbindungspunkt (13) der Spulengrupioen und einer der Endklemmezi (11 und/oder 12) angelegt wird, so daß bei gegenläufiger Änderung der Dreiphasenspannungen zueinander eine kontinuierliche Polzahländerung von einer Polzahl zur anderen bewirkt viird, d.Ji« wenn eine Betriebsspannung den Wert Null- erreicht_f hat die andere Betriebsspannung ihren-Maximalwert und umgekehrt„■ mit dem Ergebnis, daj3.~in den genannten Grenzfällen zwei verschiedene Polzahlen wirksam sind.

2. Anordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulengruppen aller Phasen mit einer ihrer Endklemmen (12, 12', 12") in einem Sternpunkt zusammengeschaltet sind, daß die erste Dreiphasenbetriebsspannung an die freien Endklemmen (11, 11', 11") angelegt wird und daß die zweite Dreiphaeenbetriebsspannung für jede Phase zwischen den gemeinsamen an Phase angeschlossenen Verbindungspunkt (13) und der an NuIl angeschlossenen freien Endklemnie (11) zu liegen kommt.

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A 8307 -19- U38Ü64

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3. Anordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulengruppen jeder Phase mit ihren Endklemmen (11,12) in Dreieckschaltung hintereinander geschaltet sind, wobei den jeweils miteinander verbundenen Endklemmen (11,12) die erste Dreiphasenbetriebsspannung und an die gemeinsamen Verbindungspunkte (1?) der Spulengruppen die zweite Dreiphasenbetriebs-■pannung angelegt wird.

4· Anordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Phase der beiden Spulengruppen jeweils eine Sekundärwicklung (55_t 56, 54, 53, 52, 51) eines Transformators (4-0) parallel- ä geschaltet wird, dessen Primärwicklungen die erste Dreiphasenbetriebeepannung zugeführt wird.

5· Anordnung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hittelabgriffe (57 - 59) der Sekundärwicklungen in einem gemeinsamen Sternpunkt (60) verbunden sind und daß die Primärwicklung des Transformators (40) in Dreieck geschaltet ist.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die SpannungsZuführungen (27,28,29) der «weiten Dreiphasenbetriebsspannung für jede Phase jeweils eine zusätzliche Spulengruppe (13-14) aufweisen*

7. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dreiphasenbetriebsspannung und die zweite Dreiphasenbetriebsspannung den Ausgängen (27 - 29I 31 - 32) eines Drehtransformators (20) entnommen werden.

8· Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Maximalwerte der beiden Dreiphasenbetriebsspannungen bei jeder Einstellung des Drehtrans format ore konstant ist.

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11.10.1960

9* Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, daduroh gekennzeichnett daß der Drehtransformator (20) als Segelglied dient, das die Motordrehzahl unabhängig von der Belastung konstant hält*

8 0 9 8 0 6/ C 7 L,