DE166842C

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Publication number: DE166842C
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group

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 166842 KLASSE 21 d. M 166842 CLASS 21 d.

in FRANKFURT a. M.in FRANKFURT a. M.

Asynchronmotoren.Asynchronous motors.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Februar 1903 ab.Patented in the German Empire on February 20, 1903.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschinengruppe mit veränderlicher Tourenzahl und soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Neuerung läuft darauf hinaus, daß zwei Asynchronmotoren verschiedener Polzahl oder gleicher Polzahl bei verschiedenen Periodenzahlen des zugeführten Netzstromes mechanisch und elektrisch gekuppelt werden. Die Primäranker (Ständer)The invention relates to a machine group with a variable number of revolutions and should be explained in more detail with reference to the drawings. The innovation runs on it in addition, that two asynchronous motors with different numbers of poles or the same number of poles mechanically and electrically coupled with different periods of the supplied mains current will. The primary anchors (stand)

ίο werden gleichzeitig vom Netz gespeist, während die Läufer vom gemeinsamen ' Strom durchflossen werden, derart, daß er in ihnen Drehfelder entgegengesetzten Drehungssinnes erzeugt. Wenn beide Motoren von dem gleichen Netz aus gespeist werden, müssen die Maschinen ungleiche Polzahl erhalten; wenn beide Motoren mit Strom verschiedener Periodenzahl versorgt werden, können die Polzahlen auch gleich sein.ίο are simultaneously fed from the grid while the runners are traversed by the common stream, in such a way that it is in them Rotating fields generated in opposite directions of rotation. If both motors are fed from the same network, they must the machines have an unequal number of poles; if both motors with electricity are different Number of periods are supplied, the number of poles can also be the same.

In Fig. ι ist der erste Fall dargestellt, indem beide Motoren von dem gleichen Netz gespeist werden. Es bedeutet S₁ den Ständer des ersten, S₂ den Ständer des zweiten Motors, \vährend R₁ und R₂ die gekuppelten Läufer darstellen, deren Wicklungen so geschaltet sind, daß die in ihnen fließenden Ströme Drehfelder von entgegengesetztem Drehungssinne erzeugen. Besitzt der Motor 1 4 Pole, Motor 2 6 Pole und beträgt die Periodenzahl des Netzes 50, so sind folgende Tourenzahlen (n) erreichbar:In Fig. Ι the first case is shown in which both motors are fed from the same network. S _{1 means} the stator of the first _{motor, S 2} the stator of the second motor, while R ₁ and R _{2 represent} the coupled rotors, the windings of which are connected in such a way that the currents flowing in them generate rotating fields of opposite directions of rotation. The engine 1 has 4 poles, 6 poles and motor 2, the period number is the network 50, the following figures are Tour (s) reached:

I.I.

Motor ι 4 Pole „ _π . ,
,, , 7 τ, , ^o Penoden.Motor ι 4 poles " _π . ,
,,, 7 τ,, ^ o penodes.

Motor 2 6 Pole ^J Motor 2 6 poles ^J

Motor 2 6 PoleMotor 2 6 poles

ι. Motor ι am Netz η =ι. Motor ι on the network η =

2. Motor 2 am Netz η =2. Motor 2 on the network η =

3· A'lotor ι und 2 am Netz n =3 · A'lotor ι and 2 on the network n =

6060 •■SQ.• ■ SQ. 22 6060 4
.50·4th
.50 · 22 60 ·60 · 6
50.26th
50.2 • 2• 2

4 + 64 + 6

= 1500.= 1500.

= 1000.= 1000.

= 1200.= 1200.

Stehen zwei Netze zur Verfügung, etwa Netz ι mit Periodenzahl 25, Netz 2 mit Periodenzahl 50, während die Motoren wiederum ,4 bezw. 6 Pole besitzen, so ergeben sich folgende Tourenzahlen;There are two networks available, such as network ι with period number 25, network 2 with period number 50, while the engines in turn, 4 respectively. Have 6 poles, it turns out following number of revolutions;

_ττ ( Motor ι 4 Pole ^{ Motor 2 6 Pole _ττ (motor ι 4 poles ^{ motor 2 6 poles

I. Motor ι am Netz ι η = I. Motor ι on the network ι η =

2. Motor ι am Netz 2 η — 2. Motor ι on the network 2 η -

3. Motor 2 am Netz ι η — 3. Motor 2 on the network ι η -

4. Motor 2 am Netz 2 η =4. Motor 2 on network 2 η =

5. Motor ι _{am Netz} j _n ^J Motor 25. Motor ι _{on the network} j _n ^J Motor 2

6. Motor ι _{am Netz 2} _n Motor 26. Motor ι _{on mains 2} _n Motor 2

Motor ι am Netz 1Motor ι on the network 1

Motor 2 am Netz 2Motor 2 on line 2

Ziffer 3 der Tabelle I und 5 bis 7 der Tabelle II beziehen sich auf die Schaltung nach der vorliegenden Erfindung. Bemerkenswert ist, daß bei dieser Schaltung die Tourenzahl für alle Belastungsgrade konstant bleibt. Die Tourenzahl ist von der Belastung ebenso unabhängig wie diejenige eines Synchronmotors. Das Aggregat verhält sich daher in jeder Beziehung wie ein solcher, hat jedoch die Eigenschaft, mit Belastung anzulaufen.Number 3 of Table I and 5 to 7 of the Table II relates to the circuit of the present invention. Remarkable is that with this circuit the number of revolutions remains constant for all load levels. The number of revolutions is just as independent of the load as that of a synchronous motor. The aggregate therefore behaves like one in every respect, but has the property of starting with a load.

Eine der vorliegenden auf den ersten Blick ähnliche Einrichtung ist in dem D. R. P. 138065 beschrieben. Dort sind zwei asynchrone Motoren miteinander gekuppelt, deren Primäranker parallel zum Netz liegen, während die Sekundäranker elektrisch verbunden sind. Diese Erfindung unterscheidet sich jedoch von der vorliegenden dadurch, daß der Hilfsmotor die gleiche Polzahl haben muß wie der Hauptmotor, und daß die in den beiden Läufern auftretenden Drehfelder gleichen Drehungssinn besitzen. Die Maschine nachA device similar to the present at first sight is in D. R. P. 138065 described. There two asynchronous motors are coupled together, their primary armature parallel to the network, while the secondary armatures are electrically connected. However, this invention is different from the present in that the auxiliary motor must have the same number of poles as the Main motor, and that the rotating fields occurring in the two rotors have the same sense of rotation. The machine after

D. R. P. 138065 wird durch die erwähnte Schaltung nicht gewissermaßen in einen Synchronmotor umgewandelt, da für alle Tourenzahlen Periodengleichheit der in den Läufern induzierten Ströme vorhanden ist. Er wird daher wie ein gewöhnlicher Asynchronmotor der synchronen Tourenzahl zustreben und seine Schlüpfung wird eine Funktion der Belastung sein.D. R. P. 138065 is not so to speak in a synchronous motor by the mentioned circuit converted, since the currents induced in the rotors have the same period for all number of revolutions. He will therefore strive for the synchronous number of revolutions like an ordinary asynchronous motor and its hatching will be a function of the burden.

Der Gegenstand der Patentschrift 129788, wo ebenfalls zwei auf einer Achse sitzende Asynchronmaschinen benutzt werden, unterscheidet sich von dem vorliegenden dadurch, daß diese Maschinen gleiche Polzahl besitzen müssen, um das beschriebene Anlaßverfahren.The subject of patent specification 129788, where also two seated on one axis Asynchronous machines are used differs from the present one in that that these machines must have the same number of poles to use the starting process described.

zu ermöglichen. Das Maschinenaggregat läuft ebenfalls asynchron.to enable. The machine unit also runs asynchronously.

Netz ι
Netz 2Network ι
Network 2 25 Perioden,
50 Perioden.25 periods,
50 periods. 750.750 60 ·60 · 25-2"25-2 " 44th — 1500- 1500 60 ·60 · 5° * 25 ° * 2 = 500.= 500. 44th = 1000= 1000 60 ·60 · 25 ■ 225 ■ 2 66th 60 ·60 · 50.250.2 = 1200= 1200 66th — r\nn - r \ nn 2 ·6ο2 6ο ■ 25-2■ 25-2 44th + 6+ 6 2 · 6θ2 x 6θ . 50 · 2. 50 · 2 44th + 6+ 6 2 · 6ο (25 + 50)2 6ο (25 + 50)

4 + 6 4 + 6

Auch in der Patentschrift 130227 ist ein Maschinensatz beschrieben, der aus zwei unmittelbar gekuppelten Asynchronmotoren besteht. Die dort beschriebene Kaskadenschaltung hat mit der vorliegenden Einrichtung die Zusammenschaltung der Läufer gemeinschaftlich, sie unterscheidet sich aber dadurch, daß die beiden Primäranker nicht gleichzeitig am Netz liegen, sondern nur der eine der beiden, während die Wicklung des zweiten durch einen Widerstand oder kurzgeschlossen ist. 'Also in patent specification 130227 is a Machine set described, which consists of two directly coupled asynchronous motors. The cascade connection described there has with the present device the interconnection of the runners jointly, but it differs in that that the two primary anchors are not connected to the net at the same time, but only one of the both, while the winding of the second through a resistor or short-circuited is. '

Wie bemerkt, müssen die beiden Asynchronmotoren, falls sie an dasselbe Netz gelegt werden, ungleiche Polzahl besitzen. Ist die Polzahl des einen Motors ein gerades Vielfaches von der des anderen, so kann die neue Wirkung, nämlich die Einstellung des Aggregates auf eine mittlere Tourenzahl, auch in einem einzigen Motor erreicht werden, der mit zwei Wicklungen der entsprechenden Polzahlen versehen ist. Diese Wicklungen sind magnetisch miteinander nicht verkettet, und man kann dadurch, daß man die Läuferwicklungen gegeneinander schaltet, ebenfalls eine synchrone Tourenzahl erreichen.As noted, the two asynchronous motors must, in case they are connected to the same network will have an unequal number of poles. Is the number of poles of one motor an even multiple from that of the other, so can the new effect, namely the cessation of the aggregate on a medium number of revolutions, can also be achieved in a single motor with two windings of the corresponding number of poles is provided. These windings are not linked magnetically to one another, and you can do this by having the rotor windings switches against each other, also achieve a synchronous number of revolutions.

Um das Aggregat auf die synchrone Tourenzahl zu bringen, schaltet man zunächst den Motor der. kleineren Polzahl (also der höheren Tourenzahl) ein und verbindet parallel zu dem Anlasser A die Läuferwicklung des zweiten Motors durch Phasenlampen mit derjenigen des eingeschalteten Motors. Wenn beide Primärwicklungen S₁ und S₂ an das Netz gelegt sind, erkennt man nach Einschalten des Anlaßwiderstandes A in dem Verhalten der Phasenlampen den Augenblick, in welchem die synchrone Tourenzahl erreicht ist. Ist Phasen- und Periodengleichheit vorhanden, soIn order to bring the unit up to the synchronous number of revolutions, you first switch on the motor of the. smaller number of poles (i.e. the higher number of revolutions) and connects, parallel to starter A, the rotor winding of the second motor with that of the switched-on motor by means of phase lamps. If both primary windings S ₁ and S _{2 are connected} to the mains, the moment in which the synchronous number of revolutions is reached can be seen in the behavior of the phase lamps after the starting resistor A has been switched on. If the phases and periods are identical, so

wird der Anlasser A ausgeschaltet, und die Läufer R₁ und R₂ werden gegeneinander geschaltet. Der untersynchron laufende Motor gibt dann elektrische Energie an den übersynchron laufenden ab, und das Aggregat verharrt wie ein Synchronmotor auf der durch die Polzahl der beiden Ständer gegebenen synchronen Geschwindigkeit.the starter A is switched off, and the rotors R ₁ and R ₂ are switched against each other. The sub-synchronously running motor then transfers electrical energy to the oversynchronous one, and the unit remains like a synchronous motor at the synchronous speed given by the number of poles of the two stator.

In Fig. 2 ist ein zweites AnlaßverfahrenReferring to Figure 2, there is a second tempering procedure

Lo dargestellt, bei welchem man die Phasenlampen vermeiden kann. Es bedeuten wieder S₁ und S₂ die Ständer der beiden Motoren, R₁ und R₂ deren Läufer, welche in irgend einer Weise durch die Verbindung W mechanisch gekuppelt sind. Schaltet man in die Verbindungsleitung zwischen R₁ und R₂ Widerstände Z einer bestimmten Größe ein, und schließt zwischen diesen Widerständen und dem Läufer des Motors mit der kleinerenLo, in which one can avoid the phase lamps. S ₁ and S ₂ again mean the stator of the two motors, R ₁ and R ₂ their rotors, which are mechanically coupled in some way by the connection W. If you switch on resistors Z of a certain size in the connecting line between R ₁ and R ₂ , and close between these resistors and the rotor of the motor with the smaller one

so Polzahl einen Anlaßwiderstand A an die Verbindungsleitungen an, so wird, sobald die synchrone Tourenzahl des Motors der größeren Polzahl überschritten wird, dieser zunächst als Generator hauptsächlich auf die zwischen-If the number of poles has a starting resistor A on the connecting lines, as soon as the synchronous number of revolutions of the motor with the larger number of poles is exceeded, it is initially mainly used as a generator on the intermediate

ä5 geschalteten Widerstände und den Anlaßwiderstand A arbeiten. Ist jedoch die synchrone Tourenzahl des Aggregates erreicht, so fließt der Generatorstrom vorwiegend durch den Läufer des anderen Motors, und die synchronisierende Kraft des Aggregates bewirkt, daß die synchrone Tourenzahl bestehen bleibt. Sobald eine weitere Steigerung der Tourenzahl nicht mehr wahrgenommen wird, schaltet man die Zwischenwiderstände und den An-ä5 connected resistors and the starting resistor A work. If, however, the synchronous number of revolutions of the unit is reached, the generator current flows mainly through the rotor of the other motor, and the synchronizing force of the unit ensures that the synchronous number of revolutions is maintained. As soon as a further increase in the number of revolutions is no longer perceived, the intermediate resistors and the

S5 lasser aus und die Läufer gegeneinander, wobei mit Hilfe der Maschine G (Fig. 2) auch eine Kompensierung der Phasenverschiebung des Aggregates erzielt werden kann. Die Zwischenwiderstände können entweder 0hm-S5 let out and the rotors against each other, with the help of the machine G (Fig. 2) also a compensation of the phase shift of the unit can be achieved. The intermediate resistors can either be ohm

j.0 sehe oder induktive sein.j.0 see or be inductive.

Das Verhalten eines Asynchronmotors, dem primär und sekundär Strom zugeführt wird, (vergl. die deutsche Patentschrift 109208) ist aus Fig. 3 ersichtlich.The behavior of an asynchronous motor to which primary and secondary power is supplied, (See German patent specification 109208) can be seen from FIG.

1-5 Linie ef gh stellt die als konstant gedachte Periodenzahl dar, welche dem Ständer einer derartigen Maschine zugeführt werden soll, Linie if c k die als veränderlich gedachte Läuferperiodenzahl. Der Teil- ifc liegt über1-5 Line ef gh represents the imagined constant number of periods which is to be fed to the stator of such a machine, line if ck the imaginary number of rotor periods as variable. The partial ifc is above

jo der Abszissenachse und deutet an, daß Ständerfeld und Läuferfeld in derselben Richtung umlaufen. I b g m stellt Tourenzahl und Drehrichtung des Motors dar; der Teil I b liegt unter der Abszissenachse und entspricht negativer Drehrichtung (gegen das Ständerfeld), der Teil b g m liegt über der Abszissenachse und entspricht positiver Drehrichtung (mit dem Ständerfeld).jo the abscissa axis and indicates that the stator field and rotor field rotate in the same direction. I bgm represents the number of revolutions and direction of rotation of the motor; Part I b lies below the abscissa axis and corresponds to the negative direction of rotation (against the stator field), part bgm lies above the abscissa axis and corresponds to the positive direction of rotation (with the stator field).

Da im vorliegenden Fall beide Motoren mit dem Ständer am Netz liegen, so gibt efgh auch das Maß für die von jedem der beiden aufgenommene elektrische Energie. Es ist vorausgesetzt, daß die negative Schlüpfung des einen Motors gleich der positiven des anderen Motors ist, d. h. daß der eine Motor z. B. am Punkt t der Abszissenachse, der andere am Punkt s arbeitet, wobei ct=cs ist. Die Umsetzung der von den beiden Motoren aufgenommenen Energie in mechanische Arbeit vollzieht sich also wie folgt:Since in the present case both motors and the stator are connected to the mains, efgh also gives the measure for the electrical energy consumed by each of the two. It is assumed that the negative slip of one motor is equal to the positive of the other motor, ie that the one motor z. B. at point t of the abscissa axis, the other works at point s , where ct = cs . The conversion of the energy absorbed by the two motors into mechanical work takes place as follows:

Der untersynchron laufende Motor (Gebiet b c) gibt die vom Netz aufgenommene Energie ρ t nicht völlig als mechanische Arbeit an die Welle ab, sondern der Teil po wird als elektrische Leistung vom Läufer dieses Motors an den Läufer des übersynchronen Motors (Gebiet c d) abgegeben. Der übersynchron laufende Motor nimmt vom Netz die Energie s r auf und vom Läufer des anderen Motors die Energie q r ■= ρ 0. The sub-synchronous motor (area bc) does not completely transfer the energy ρ t absorbed by the network as mechanical work to the shaft, but the part po is transferred as electrical power from the rotor of this motor to the rotor of the oversynchronous motor (area cd) . The oversynchronous motor takes the energy sr from the network and the energy qr ■ = ρ 0 from the rotor of the other motor.

Durch die beschriebene Vereinigung zweier Motoren verschiedener Polzahl läßt sich also erreichen, daß die von dem positiv schlüpfenden Motor abgegebene Energie von dem übersynchron laufenden, negativ schlüpfenden Motor wieder aufgenommen wird. Voraussetzung ist hierbei, daß die Schlüpfungsperiodenzahl die gleiche ist (ρ ο = s 11 = q r). By combining two motors with different numbers of poles as described, it can be achieved that the energy given off by the positively slipping motor is taken up again by the oversynchronously running, negatively slipping motor. The prerequisite here is that the number of hatching periods is the same (ρ ο = s 11 = qr).

Claims

Patent claim:

AC motor, consisting of two mechanically and electrically coupled Asynchronous motors, characterized in that these machines have different numbers of poles or the same number of poles both stands are fed with different numbers of periods in such a way that they are in the same direction Rotating fields arise while the rotor windings are switched in such a way that the rotor field of the oversynchronous (with negative slip) running engine rotates in the opposite sense as that of the subsynchronous (with positive hatching) running, for the purpose, one Level of constant speed between the number of poles of the individual machines certain to get.

1 sheet of drawings.