DE180696C - - Google Patents

Description

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PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

.-. JVl 180696 KLASSE 21 rl. GRUPPE

GEORGES MELLER in LÜTTICH.

Gegenstand der Erfindung ist die Umschaltung der Polzahl von Mehrphaseninduktionsmotoren, um eine Maschine zu erhalten, welche mit verschiedenen Umläufsgeschwindigkeiten betrieben werden kann, bei allen Umlaufs-

■ geschwindigkeiten die höchsten Leistungen liefert und außerdem die Möglichkeit gewährt, unmittelbar von der einen Geschwindigkeit auf die andere überzugehen.

ίο Es ist bekannt, daß es ganz einfach ist, die Polzahl einer einphasigen Wechselstromwickelung in einem Augenblick zu ändern. Zum Beispiel zeigt Fig. ι der Zeichnung eine Wickelung, die aus einer gewissen Zahl von Spulen a, b, c, d, e, f besteht.. Die Spulen a, c, e sind untereinander verbunden und bilden eine erste Reihe; die Spulen b, d., f sind ebenfalls untereinander verbunden und bilden eine zweite Reihe. Läßt man nun beide Reihen in gleichem Sinne vom Strom durchfließen, so erhält man die doppelte Polzahl im Vergleich zu dem Fall, in dem der Strom in einer der Spulengruppen' umgekehrt ist. Die Stromrichtungen sind in Fig. ι durch einfache und doppelte Pfeile bezeichnet.

Anders verhält es sich mit der Aufgabe, bei einer dreiphasigen Wickelung die Polzahl zu ändern. Es genügt nicht, in jeder einzelnen Phase die Polzahl zu ändern. Die Leiterbündel, die jeder Phase angehören, bedecken nur ¹I₅ des Polabstandes der dreiphasigen Wickelung. Verkleinert man also den Polabstand durch Vermehrung der Polzahl, so muß auch die Breitenausdehnung der Leiterbündel jeder Phase entsprechend verkleinert werden. Das konnte nur geschehen, indem Spulen, die einer Phase zugehörten, auf eine andere übertragen wurden und umgekehrt, selbst wenn man eine Ringwickelung anwandte. Diese Notwendigkeit führte aber zu verwickelten und praktisch unausführbaren Schalteinrichtungeiii wenn man eine Änderung von der einfachen zur doppelten Geschwindigkeit überschreiten wollte. Noch größer gestalten sich die Schwierigkeiten im beweglichen Teil; dieser ist daher in solchem Falle meist mit Kurzschluß- oder sogenannter Käfigwickelung ausgeführt worden, welche für jede beliebige Polzahl gleichermaßen paßt. Nun sollen aber. Motoren von veränderlicher Geschwindigkeit vorzugsweise dem Betriebe von Hebezeugen und Fahrzeugen dienen, und bei dieser Verwendungsart sind Kurzschlußanker nicht brauchbar, weil sie beim Angehen nicht genügende Zugkraft entwickeln, wenn man nicht zu ganz besonderen Maßnahmen greifen will. Außerdem kann man bei einer solchen Ankerwickelung nicht unmittelbar- von einer Geschwindigkeit . auf die andere übergehen, wenn der Motor belastet ist.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, gerade diese Schwierigkeiten zu umgehen, welche den zur Zeit gebräuchlichen Wicke-, lungen für Motoren mit veränderlicher Geschwindigkeit anhaften.

Die Erfindung beruht auf folgenden Eigenschaften der dreiphasigen Ströme.

i. Die Summe der drei Stromstärken, die in jedem Zeitpunkt die Leiter der drei Phasen durchlaufen, ist Null.

Hieraus ergibt sich das wesentliche Kennzeichen der Erfindung, die in folgendem besteht..

Legt man die drei Leiter, die den drei Phasen zugehören, derart in eine Nut, daß in einem von ihnen die Stromrichtung umgekehrt ist,' so ist die gemeinsame elektromagnetische Wirkung des gesamten Leiterbündels dieselbe, als wenn in der Nut zwei der dritten Phase zugehörige Leiter lägen. Es ist nämlich:

' ^¹ H⁼ H
— H-H+H = ² H-

Um das Wesen der Erfindung klar zu verstehen, muß man darauf achten, daß es sich bei einem mehrphasigen Strom eigentlich nicht um die Stromrichtung handelt, da der Strom ein Wechselstrom ist, sondern vielmehr um die Art des Anschlusses der Verbindungen. Unter »Umkehren der Stromrichtung in einer Phase« muß man also das Vertauschen der Anschlüsse der beiden Enden einer Phase verstehen, während die Anschlüsse der übrigen unverändert gelassen werden. Bezeichnet man in einem

.Dreiphasensystem die Stromrichtungen des Netzstromes durch Pfeile, welche sämtlich auf die Maschine zu oder von der Maschine weg gerichtet sind, so sollen die Ströme in der Maschine als gleichgerichtet gelten, wenn sie

1. im Falle einer Sternschaltung alle drei von den Klemmen nach dem Neutralpunkt oder alle drei von dem Neutralpunkt nach den Klemmen gerichtet sind,

2. im Falle einer Dreieckschaltung alle drei im Sinne des Uhrzeigers oder alle drei im entgegengesetzten Sinne gerichtet sind.

Wenn die induzierende Wickelung eines Motors aus drei einzelnen Drähten bestünde, die in Abständen von je 120° um den Umfang verteilt sind und in denen die Ströme der drei Phasen nach der oben angegebenen Regel gleichgerichtet sind, so würde ein zweipoliges Drehfeld entstehen. Würde die Regel nicht befolgt, so würde man nicht ein Drehfeld, sondern ein einfaches Wechselfeld erhalten.

In Wirklichkeit wird man offenbar jeden der drei parallelen Drähte durch mehrere Drähte ersetzen müssen. Bei Benutzung einer Ringwickelung läßt sich das einfach ausführen, indem man die Rückleitung der einzelnen Drähte um den Kern des Ringes herumführt. Alsdann befinden sich die wirksamen Leiterteile auf der Innenseite des Ringes und bilden Teile einer Spule, die auf der Oberfläche des Kernes nebeneinander liegen. Jede Phase bedeckt alsdann ¹J₃ der dem Anker zugekehrten Oberfläche derart, daß man für jedes Polpaar drei Leiterbündel erhält.

Im Fall einer Trommelwickelung dagegen muß man die Rückleitungen, die bei der Ringwickelung außerhalb des Feldes liegen, in das Feld selbst verlegen. Sie werden daher um 180 ° gegen die Hinleitungen versetzt, also im Falle eines zweipoligen Motors den Hinleitungen gegenübergestellt und an Stelle von drei Leitungen, wie bei-der Ringwickelung, erhält man wenigstens sechs. Die Hinleitungen, die von den drei Strömen der drei Phasen im besprochenen Sinne durchflossen werden, sind dann voneinander um je 120° entfernt und die Rückleitungen liegen dazwischen. So ergeben sich bei einer Trommelwickelung wenigstens sechs Leiter, die von den Strömen

+ J₁-I₃+ I₂-I₁+ J₃-I₂

durchflossen werden, und jeder von diesen Leitern ist durch ein Leiterbündel zu ersetzen, dessen Breite gleich ¹J₆ des Feldes oder ^]/₃ der Polteilung ist. Bei einer regelrecht angeordneten Trommelwickelung ergibt sich eine regelmäßige Reihenfolge der Phasen, deren Pfeile in der Zeichnung abwechselnd nach oben und nach unten zeigen. Wird diese Regel nicht befolgt, so ist die Anordnung oder ihre Verbindung fehlerhaft.

Wie bereits ausgeführt worden ist, besteht nun die Erfindung darin, daß in jeder Nut oder an Stelle jedes einzelnen Leiters gebräuchlicher Anordnungen" so viel Leiter verwendet werden, als Phasen vorhanden sind. Demnach muß die oben angegebene Regel der Pfeilrichtungen nicht auf die Leiter einer jeden Phase für sich genommen angewendet werden, sondern auf die Gesamtheit der Leiter, die in einer Nut liegen und die allen drei Phasen angehören, somit auf die resultierenden Stromrichtungen und die resultierenden Pfeile. Beispielsweise zeichnet man auf einer Nut, deren Leiter die Ströme + I₁, —1₂, —1₃ führen, einen großen Pfeil ein, der +1₁ oder, die erste Phase mit der Richtung nach oben bedeutet. Man erhält also für das Dreiphasensystem: Anstatt + I₁ —1₂ —1₃ eine resultierende Richtung und Stärke = + 2I₁. . · -

Für

-I₃

-h+hh + h h-h h-h

:—2I₃;

:-+2l₂;

- ¹P T '

: + 2l₃! :-2l₂.

Würde diese Regel nicht beobachtet, so würde die Wickelung nicht ein Drehfeld erzeugen oder es würde von einem Drehfeld keine regelmäßige Zugkraft auf sie ausgeübt werden. Die gegenwärtige Erfindung unterscheidet sich also von bekannten Anordnungen dadurch, daß die Aufgabe, die bei den bisher gebräuchlichen Wickelungen den Leitern zufällt, die je einer 115 · Phase angehören, hier stets von einer Gruppe von Leitern.erfüllt wird, die allen drei Phasen angehören. Unter diesen Umständen ist man nicht mehr gezwungen, die Breite jedes Leiterbündels, das einer bestimmten Phase angehört, im Falle einer Dreiphasenwickelung auf ¹Z₃ der Polteilung für die gewünschte Polzahl zu be-

schränken, vielmehr kommen nur noch die resultierenden Phasen in Betracht, die durch das Zusammenwirken der resultierenden Ströme, wie oben erklärt, zustande kommen. Die wirklichen Phasen dagegen erstrecken sich stets über den ganzen Umfang des Induktors sowie des Ankers, da die Wickelungen des feststehenden und des bewegten Teiles einander gleich sind, und liegen stets alle drei

ίο in derselben Nut.

Die Breite der Leiterbündel, nach resultierenden Phasen bestimmt, stellt sich bei der vorliegenden Polurnschaltung stets auf denjenigen Wert ein, den sie haben soll, nämlich ¹Z₃ des Polabstandes für Dreiphasenwickelungen. Dies wird durch die weiter unten gegebenen Ausführungsbeispiele leicht verständlich werden.

Bei den Wickelungen nach der Erfindung wird auch noch etwas anderes reguliert, nämlich die Regelmäßigkeit der Verschiebung der Phasen, d. h. die richtige Phasenfolge (¹Z₃ der Periode oder ²Z₃ der Polteilung), die ebenso wichtig ist wie die genaue Breite der Leiterbündel, die jeder Phase zugehören. Man nehme zum Beispiel einen vierpoligen Dreiphasenmotor. Mit Hilfe von Schaltungen, die weiter unten.beschrieben werden sollen, verwandelt man ihn augenblicklich in einen 8-, 16-, 20-... poligen Motor. Die gegenseitige räumliche Verschiebung der Spulenachsen, welche je den drei Phasen angehören, soll für die zweite Phase ¹Z₃ der Periode (der Feldbreite, d. h. der doppelten Polteilung) betragen und ²/₃ der Periode für die dritte Phase. Der feste Abstand der Spulenachsen der zweiten Phase beträgt also ²Z₃ der Polteilung für die volle Geschwindigkeit, das heißt desjenigen Abstandes, der bei einer vierpoligen Maschine ¹Z₄ des ganzen Ankerumfanges gleichkommt, und dieser Abstand verändert sich nicht, welche Schaltungen auch immer vorgenommen werden mögen, solange alle Spulen, die einer Phase zugehören, in dieser Lage belassen werden. Es ist das von der größten Wichtigkeit für die Einfachheit des. Systems.

Der Abstand der Spulenachsen der drei Phasen bleibt also stets unabhängig von der tatsächlichen Polzahl, gleich ¹Z₆ des Umfanges. Hätte also diese räumliche Verschiebung der Spulenachsen den richtigen Wert, nämlich ²Z₃ der PoI-teilung für vier Pole, so würde es anders werden, sobald beispielsweise die Polzahl auf acht ver-.. ändert wird. Der Spulenachsenabstand ist derselbe geblieben und die Polteilung ist halb so groß, die Phasenverschiebung ist also jetzt ⁴/₃ der Polteilung oder ²Z₃ der Feldbreite, mithin nicht mehr regelrecht. Anstatt daß also die zweite Phase um ¹Z₃ der Feldbreite gegen die erste verschoben ist und die dritte um ²Z₃, hat man Verschiebungen von ²Z₃ und von ⁴/₃ der Feldbreite. Da aber die Periode sich auf ein einziges Feld, also zwei Pole bezieht, so sind ⁴/₃ Verschiebungen dasselbe wie ¹Z₃; die zweite Phase ist also gegen die erste um ²/₃ der Feldbreite verschoben und die dritte um ¹Z₃, mit anderen Worten, verdoppelt man die Polzahl, so verhält sich das Ganze, als ob die zweite und dritte Phase miteinander vertauscht, wären. Die Vertauschung zweier Phasen hat aber bekanntlich die Wirkung, daß der Drehungsinn . des Feldes umgekehrt wird. Es. bliebe also alles in Ordnung, aber der "Motor wird jetzt mit halber Geschwindigkeit rückwärts laufen. Demnach wird es nötig sein, im Schalter eine Einrichtung vorzusehen, durch welche zwei Phasen miteinander vertauscht werden, wenn man von einer Geschwindigkeit auf die andere übergeht, um den ursprünglichen Drehungsinn beizubehalten.

Die Viertelgeschwindigkeit (16 Pole in obigem Beispiel) verlangt keine Vertauschung, denn in diesem Fall werden die Abstände der zweiten und dritten Phase von der ersten gleich ⁴/₃ und ⁸Z₃ der Feldbreite, während diese nur */₄ des ursprünglichen für die volle Geschwindigkeit angenommenen Wertes besitzt. Da aber die Wickelung gleichmäßig ist und sich in der folgenden Feldbreite wiederholt, so ist ⁴Z₃. gleichwertig mit ⁴/₃ — 1 = ¹Z₃ und ⁸Z₃ gleichwertig mit ⁸/₃—2 = ²Z₃. Die Phasenverschiebungen sind also dieselben wie im Falle der vollen Geschwindigkeit, und das Feld wird im gleichen Drehungsinn umlaufen.

Es sei hier bemerkt, daß es eine Anzahl von Drehungsgeschwindigkeiten des Feldes gibt, die allein durch das oben beschriebene Mittel, die einer Phase zugehörigen Leiter durch eine Gruppe von Leitern zu ersetzen, die allen Phasen zugehören, nicht erzielt werden können. Das sind nämlich alle diejenigen Geschwindigkeiten, deren Wert durch einen Bruchteil ausgedrückt wird, dessen Zähler der Wert der vollen Geschwindigkeit und dessen Nenner durch drei teilbar ist: V» Ve. V» V12 ■ · ·

Für Drittelgeschwindigkeit wird nämlich die Phasenverschiebung aus den oben angegebenen Gründen für die zweite Phase 3 mal ¹J₃ = 1 Feldbreite sein und für die dritte Phase 3 mal ²/s ⁼ 2 Feldbreiten oder mit anderen Worten, es wird für diesen Fall überhaupt keine Phasenverschiebung vorhanden sein. Die Wickelung würde überhaupt kein Feld erzeugen, da ja die Dreiphasenströme folgende Eigenschaft haben

H+ H+ H = 0 ■ ■ '

und würde demgemäß den Stromerzeuger kurz schließen.

Die ausführbaren Geschwindigkeiten des Feldes sind daher:

120 τ 1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 1/

^x> /2> /4' /5> IT /8> /10' /11' /13' /14' /16···

Es sind das die Harmonischen der vollen Geschwindigkeit, aber man kann auch andere erzeugen.

Indem man nämlich die halbe Geschwindigkeit als volle Geschwindigkeit ansieht, erhält man die folgende Reihe von Geschwindigkeiten: _T ι/ 2/ 2/ ι/ ι/ 2/ 2/ ι/ ι/

¹J /2> /Bi /7' /4' /5> /11' /13' /7' /8· ■ · I _l_. 4_ ■ _1_ JL

ίο Indem man von der Viertelgeschwindigkeit ausgeht, erhält man die folgende

_T 4/ 4/ 1/ 2/ 4/ 4/ 2/ 1/ 4/ 4/ 1/

-¹-' /5> /7' /2' /5> /11' /l3' /7' /4' /17' /l9J /S¹··

Die Vorzeichen -\- und. — geben an, ob die betreffende Geschwindigkeit mit oder ohne Phasenvertauschung erhalten wird. Indem man also von irgend einer der harmonischen Geschwindigkeiten ausgeht, kann man in zunehmendem Maße Zwischenstufen der Ge-' schwindigkeiten erhalten. Durch dieses Mittel kann man sich also stets genügend den Geschwindigkeiten dritter Ordnung nähern, die mit Dreiphasenwickelungen nicht unmittelbar zu erhalten sind. Beispielsweise kommt ⁴/_u der Geschwindigkeit ¹Z₃ sehr nahe, ²Z₁₁ unterscheidet sich sehr wenig von ¹Z₆ und so fort. Übrigens gibt es auch einen Umweg, um diese Geschwindigkeiten genau darzustellen, welcher weiter unten angegeben werden wird.

Will man bei den Wickelungen nach der Erfindung für alle Geschwindigkeiten bei den gleichen Strömen die gleiche Zugkraft erzielen und außerdem gleiche Leerlaufströme erhalten, so muß man bekanntlich die Klemmenspannung der Umlaufsgeschwindigkeit proportional ändern und umgekehrt proportional, der Polzahl. Handelt es sich darum, die halbe,- die Viertel- oder die Drittelgeschwindigkeit zu erzielen, so kann man diese Änderung leicht dadurch herstellen, daß man Reihen von Spulen in Sternschaltung für die größeren Geschwindigkeiten hintereinander, für die kleineren nebeneinander schaltet. Es ergeben sich dabei für dreiphasige Sternschaltungen ganz einfache Schalter. Will man aber kleinere Geschwindigkeiten, wie z. B. ¹Zb' ¹Ze' ¹Ziβ erhalten, so würden sich so viele Wickelungsenden und so viele Verbindungsdrähte zwischen dem Motor und dem Schalter ergeben, daß das Verfahren seinen praktischen Wert einbüßen würde. Gerade diese kleinen Geschwindigkeiten sind aber unter Umständen von besonderer Wichtigkeit, wie z. B. bei Fördermaschinen, bei denen sie zum Befahren der Gruben unerläßlich sind. Durch Widerstände im Motor sind sie in befriedigender Weise nicht herzustellen, da unter diesen Umständen bereits die kleinsten Schwankungen der Belastung große Veränderungen der Schlüpfung und der Geschwindigkeit zur Folge haben. Nach der Erfindung werden daher diese kleinen Geschwindigkeiten erzielt, indem man dieselbe Zahl von Verbindungsdrähten anwendet, die für viel höhere Geschwindigkeiten erforderlich sind (für einen dreiphasigen Motor sechs Drähte für zwei Geschwindigkeiten und zwölf Drähte für drei Geschwindigkeiten, unabhängig davon, welche Geschwindigkeiten angewendet werden) und indem man den Motor für die kleinen Geschwindigkeiten durch Vermittlung eines kleinen Transformators speist, der an den sekundären Klemmen die verlangte Spannung liefert. So wird der Leerlaufstrom sowohl wie der für die Erreichung der verlangten Zugkraft nötige Strom im Netze herabgesetzt. Dem Transformator fällt eine um so kleinere Leistung zu je kleiner die Geschwindigkeit ist. Ist sie ¹Z₅ der vollen Geschwindigkeit, so entfällt auf ihn ¹Z₅ der Leistung des Motors, für ¹Z₈ Geschwindigkeit ¹Z₈ der Leistung und so fort.

Bei den im folgenden beschriebenen Aus-, führungsbeispielen ist diese Verwendung eines Transformators in den Fällen angegeben, in denen dadurch eine Vereinfachung der Schaltung erzielt wird.

Fig. 2 zeigt die Ständerwickelung eines dreiphasigen Motors mit zwei Geschwindigkeiten, nämlich volle und halbe. Die Polzahl wechselt zwischen vier und acht. Sie kann aber auch eine beliebige andere sein, ohne daß sich an der Wickelung etwas ändert, nur die Spulenzahl jeder Gruppe ändert sich entsprechend. In jeder Nut sind drei Glimmerrohre vorgesehen, von denen jedes die einer Phase zugehörigen Leiter enthält. Der Einfachheit der Darstellung halber ist für jedes Rohr nur ein Leiter angenommen worden. In Wirklichkeit kann aber jede beliebige Anzahl vorgesehen sein. Die Rohre- werden vorzugsweise übereinander angeordnet, sie sind aber, um der Deutlichkeit der Darstellung willen, nebeneinander gezeichnet. Die kleinen einfachen Pfeile zeigen die Stromrichtungen in den Leitern für den Fall der , halben Geschwindigkeit nach der oben angegebenen Regel an, und zwar die fetten Pfeile den Strom der ersten Phase, die punktierten Pfeile den Strom der zweiten Phase und die feinen Pfeile die Ströme der dritten Phase. Ebenso bedeuten die fett ausgezogenen Linien die Leiter der ersten Phase, die punktierten Linien die Leiter der zweiten Phase und die fein ausgezogenen Linien die Leiter der dritten Phase. Die kleinen doppelten, fetten, punktierten und feinen Pfeile zeigen die Ströme der ersten, zweiten und dritten Phase für den Fall der vollen Geschwindigkeit an. Die großen fetten, punktierten und feinen Pfeile am oberen Teil der Wickelung zeigen die resultierenden Ströme in den Nuten an für den Fall der halben Geschwindigkeit, wobei das Wort »resultierende Ströme« in demjenigen Sinne gebraucht ist,. der in der Einleitung der Beischreibung an-

gegeben worden ist.- Sie zeigen je nach ihrer Beschaffenheit die Phase des resultierenden Stromes an. Gleichermaßen zeigen die großen doppelten Pfeile am unteren Ende der Wickelung die Richtungen und Phasen der resultierenden Ströme in den Nuten für die volle Geschwindigkeit an. Ein Blick auf die großen Pfeile zeigt, daß im ersten Falle je eine Nut auf den Pol und die Phase kommt und daß acht

ίο Pole vorhanden sind und im zweiten Falle zwei Nuten auf den Pol und die Phase und daß vier Pole vorhanden sind. Diese Nutenzahlen auf den Pol und die Phase sind offenbar unzureichend, um bei einem Dreiphasenmotor eine gute Wirkung zu erzielen. Diese Zahlen sind nur gewählt worden, um das Schema möglichst einfach zu gestalten. Bei einer praktischen Ausführung würde man durch jede Nut mehrere Drähte führen, eine große Zahl von Nuten für jeden Pol vorsehen und die Wickelung in drei Schichten anordnen. Beispielsweise könnte die erste Phase die äußerste, die zweite Phase die mittlere, die dritte die innerste Schicht einnehmen. Unter solchen Bedingungen gestaltet sich die Ausführung, der Wickelung äußerst einfach. Die Ströme fließen folgendermaßen: .

Erste Phase. Von der Netzklemme I zum Kontakt 1, durch den Kontakt k¹ nach a, durch die Hälfte' der Wickelung der ersten Phase nach b und von dort nach δ¹, durch die zweite Hälfte der ersten Phase und zum Neutralpunkt 0.

Zweite Phase. Von der Klemme II zum Kontakt 2, durch den Kontakt k² nach c, durch die erste Hälfte der zweiten Phase nach d, d', durch, die zweite Hälfte der zweiten Phase und zum Neutralpunkt 0.

Dritte Phase. Von der Klemme III zum Kon-

; takt 3, von da nach k^z, nach e, durch die erste Hälfte der dritten Phase nach f, /', durch die zweite Hälfte der dritten Phase und zum Neutralpunkt 0. .

Indem man die kleinen einfachen Pfeile (Phasenströme) in den Nuten verfolgt und daraus die resultierenden großen Pfeile nach der oben angegebenen Regel ableitet, erkennt man, daß die Wickelung im Motor acht Pole erzeugen wird.

Soll das Feld mit voller Geschwindigkeit laufen, so legt man den Schalter / nach oben. Die vier Kontaktschneiden treten alsdann in die Kontaktstücke 4, 5, 6 und k¹, k², k^s ein. Die Speisung geht also jetzt durch die Punkte b, V, d, d' und /,/' vor sich und die Punkte a, c, e sind kurz geschlossen. Es ergeben sich also in diesem Falle zwei parallel geschaltete Sterne. Der Stromlauf ist folgender:

Erste Phase. Von der Klemme I zum Kontakt 4, von da nach δ,-δ', wo sich der Strom teilt. Ein Teil geht durch die erste Reihe der Wickelung von b¹ nach 0, ohne die Stromrichtung zu ändern. Der andere Teil geht von δ nach α durch die zweite Spulenreihe, von da nach k¹, wo ein neuer Neutralpunkt durch die vierte Kontaktschneide gebildet ist, welcher die Kontakte k¹, k², k³ kurzschließt. In diesem ■ Teil des Stromlaufs ist der Strom umgekehrt, wie es durch die fetten doppelten Pfeile in Fig. 2 angedeutet ist.

Zweite Phase. Von der Klemme II zum Kontakt 5, von da nach·/,/¹. Von hier fließt ein Teil des Stromes nach 0, dem festen Neutralpunkt, und zwar durch die dritte Phase, da nach den oben auseinander gesetzten Grundsätzen die zweite und dritte Phase untereinander vertauscht sind. Ein anderer Teil des Stromes fließt nach e und k³, dem neuen Neutralpunkt.

Dritte Phase. Von der Netzklemme III zum Kontakt 6, von da nach d, d' in der zweiten Phase. Die erste Hälfte des Stromes fließt von d' nach dem festen Neutralpunkt 0 und die zweite von d nach c und dem durch den Schalter bei k² gebildeten Neutralpunkt.

Wie man sieht, befinden sich die kleinen doppelten, fein ausgezogenen Pfeile auf den punktierten Linien und die doppelten punktierten Pfeile auf den fein ausgezogenen Linien. Dadurch wird die Vertauschung der beiden Phasen angedeutet, welche nötig ist, um den Drehungsinn- beizubehalten.

Will man vom Ruhezustand auf halbe oder von der halben auf ganze Geschwindigkeit übergehen, während der Motor belastet ist, so muß man, wie bei anderen gebräuchlichen Motoren, Anlaßwiderstände in die Läuferwickelung einschalten und sie allmählich ausschalten. Da aber zwei synchrone Geschwindigkeiten vorhanden sind, wird man im Anlaßwiderstand während des Angehens viel weniger Arbeit vernichten. Der Läufer wird genau ebenso gewickelt wie der Ständer, nur daß die Schaltung in zwei unabhängigen Sternen ausgeführt ist, deren Neutralpunkte indessen zusammenfallen können. Die Schaltung des Läufers ist in Fig. 3 schematisch dargestellt und die' Bezugsbuchstaben sind dieselben wie in der Fig. 2. Die Verbindung der Phasen und die Strom- ■ umkehr braucht im Läufer nicht künstlich ausgeführt zu werden, sondern tritt von selbst ein als eine Folge der Induktionswirkung des Ständers. Es ist daher kein Kommutator nötig und die .Wickelungsenden b, d,f und b'', d',f können an sechs Schleifringe gelegt werden, die durch Bürsten mit einem Anlasser verbunden sind, welcher. ebenfalls in Form eines sechsstrahligen Sternes geschaltet ist. Ebensogut könnte auch der Läufer in zwei unabhängigen Dreiecken geschaltet sein.

Wie man sieht, ist der Schalter bei dieser Erfindung nur durch sechs Drähte mit dem Motor verbunden.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Wickelungen, die sich nach der Erfindung für den Ständer und Läufer eines Dreiphasenmotors ergeben, der drei Betriebsgeschwindigkeiten haben soll, nämlich volle, halbe und Viertelgeschwindigkeit.

Die Wickelung erzeugt je nachdem vier, acht oder sechszehn Pole. Fig. 4 gibt die Wickelung abgewickelt und Fig. 5 das Stromschema. In diesem Fall sind die Spulen nicht nur derart verbunden, daß sie unter Auslassung jeder zweiten Spule Reihen bilden, wie bei dem eben beschriebenen Motor, sondern es ist außerdem auch noch jede Spule in zwei konzentrische Spulen geteilt.

Die erste Phase besteht aus den Spulen Ci_xA₁-

C₁ C₁, b₁B₁- D₁OL₁, B b - d D, A a - c C, wobei dieselben großen und kleinen Buchstaben die beiden Enden derselben Spule bezeichnen und dieselben Buchstaben mit und ohne den Index (x ) die Spulen bezeichnen, von denen die eine die andere umfaßt.

Die zweite Phase besteht aus den Spulen:

«x ^Ax - ^Ci ^ci> V ^Bx - ^Di ^di> ^{B> V} - ^d' ^D'' A'a'-c'C, und die dritte Spule: a_x" A₁" - C₁" C₁", O₁" B₁" - D₁" d_x", B" b" - d" D", A"a"-c"C".. -. ■

Jede Phase teilt sich in vier Reihen (Fig. 5): Erste Phase. Reihe Ci₁ C₁ bestehend aus den Spulen Ci₁A₁ und C₁C₁ Reihe b₁d₁ bestehend aus den Spulen b_x B₁ und D₁ d_x, Reihe B D bestehend aus den Spulen B δ und dD, Reihe ^4 C bestehend aus den Spulen A α und c C.
. Die Reihen der zweiten und dritten Phase werden erhalten, indem man die Bezugsbuchstaben mit den Indices ' und " ausstattet. In jeder Phase sind diese Spulenreihen einfach in Reihe geschaltet und die drei Phasen selbst sind in Sternschaltung angeordnet.
Der bewegliche Teil des Schalters (Fig. 5) setzt sich aus drei Stromzuführungskontakten I, II und III zusammen, die mit den Netzklemmen verbunden sind, und einer Kurzschlußschiene K, deren Breite dem Abstande zweier benachbarter Reihen von festen Kontaktknöpfen zuzüglich der doppelten Breite der Kontaktknöpfe gleich ■ gemacht ist.

Der feste Teil besteht aus drei Reihen von Knöpfen.

Erste Reihe: Knöpfe 1,2,3.
Zweite Reihe: Knöpfe 4, 5, 6.
Dritte Reihe: Knöpfe 7, 8, 9, io, 11, 12.
Der Schalter gestattet daher folgende Verbindungen herzustellen:

Erste Stellung (Fig. 5). Strom unterbrochen, Ruhestellung.

Zweite Stellung. Die Knöpfe I, II und III des beweglichen Teils sind mit den festen Kontakten i, 2, 3 in Verbindung. Die Schiene K ist außer Verbindung. Die Ströme verlaufen folgendermaßen:

- Erste Phase. Vom Knopf 1 nach Ci₁ durch die Spulenreihe Ci₁ C₁- b₁d₁- B D - AC zum dauernden Neutralpunkt des Motors. Die Stromrichtung ist in Fig. 5 ebenso wie in Fig. 4 durch dreifache fette Pfeile angegeben.

Zweite Phase. Vom Knopf 2 nach Ci₁, durch die Spulenreihe a{ C₁' - b{ d{ - B' D' - A' C zum dauernden Neütralpunkt des Motors. Die Stromrichtung ist durch dreifache feine Pfeile bezeichnet.

Dritte Phase. Vom Knopf 3 nach U₁", durch die Spulenreihe a_x" C₁" - O₁" d_x" - B" D" - A"C" zum Neutralpunkt. Die Stromrichtung ist '. durch dreifache punktierte Pfeile bezeichnet.

Verfolgt man für jede Nut 1 bis 48 in Fig. 4 die resultierende Richtung und Phase des Stromes nach der oben angegebenen Regel, so erkennt man, daß eine 16-polige Schaltung entsteht, die also ¹/_i der vollen Geschwindigkeit entspricht.

Dritte Stellung. Die Schienen I, II, III berühren die festen Knöpfe 4, 5 und 6; die Knöpfe i, 2 und 3 sind durch die Schiene K miteinander verbunden. Der Stromlauf ist folgender:

Erste Phase. Vom Knopf 4 nach d_x B, wo der Strom sich teilt; eine Hälfte fließt durch die Reihen B D und A C zum Neutralpunkt und die andere Hälfte durch die Reihen d_x b_x und C₁ a_x zum Knopf 1 und der Schiene K, die den zweiten Neutralpunkt bildet.

-Zweite Phase.' Vom Knopf 6 nach A₁ B', wo der Strom sich teilt. Ein Teil fließt durch die Spulenreihen B' D' und A' C zum dauernden. Neutralpunkt und der andere Teil durch die Reihen d_x b_x und C_x a_x zum Knopf 2 und zur Schiene K, dem zweiten Neutralpunkt.

Dritte Phase. Vom Knopf 5 nach d" B", wo der Strom sich teilt und zum Teil durch die Reihen B" D" und A" C" zum dauernden Neutralpunkt, zum anderen Teil durch die Spulenreihen d_x" b_x" und C_x" Ct₁" zum Knopf 3 und zur Schiene K, dem zweiten Neutralpunkt fließt.

Die Stromrichtungen sind durch doppelte Pfeile bezeichnet, die für die erste Phase fett, für die zweite punktiert und für die dritte fein gezeichnet sind. Der Strom der zweiten Phase fließt in die Wickelung der dritten und umgekehrt. In Fig. 4 erkennt man, daß eine 8-polige Schaltung erhalten wird, der also ¹Z₂ der vollen Geschwindigkeit entspricht..

Vierte Stellung. Die Schiene I berührt die Knöpfe 7 und 8, die Schiene II die Knöpfe 9 und 10, die Schiene III die Knöpfe 11 und 12.

Die Ströme teilen sich an den Knöpfen selbst in zwei parallele Zweige. Vom Knopf 7 fließt der Strom der ersten Phase durch die Reihe C₁ a_x einerseits und b_x d_x andererseits und durch 1 und 4 nach der Schiene K. Vom Knopf 8 fließt er nacrT.4 D und durchläuft einerseits die Reihen D B nach dem Knopf 4 und der Schiene/?

und andererseits durch die Reihe A C nach dem dauernden Neutralpunkt.

Für die zweite und dritte Phase erhält man . die Stromläufe, indem man ersetzt die Knöpfe I, i, 4, 7, 8 durch

II, 2, 5, 9, io und

III, 3, 6, ii, 12

und die Spulenreihen durch die mit denselben Bezugsbuchstaben bezeichneten, wie für die erste Phase angegeben sind, aber mit den Indices ' und ". Die Stromrichtungen in den Leitern der drei Phasen sind durch die einfachen fetten, feinen und punktierten Pfeile bezeichnet. Bestimmt man für jede Nut, wie in Fig. 4, die Richtung und die Phase des resultierenden Stromes, so erkennt man, daß eine 4-polige Schaltung erhalten wird, was der vollen Geschwindigkeit entspricht.
Die Wickelung des' Läufers ist derjenigen des Ständers genau gleich gemacht und kann entweder in vier voneinander unabhängige Sterne geschaltet werden, von denen jeder aus den Spulengruppen (a_r C₁, a{. C₁, U₁" C₁") (b₁ A₁, b{A{, I₁ ¹¹A₁") (BD, B'D', B" D") (A C, A' C, A" C") besteht oder auf einen gemeinsamen Neutralpunkt.

Der Läufer erhält daher zwölf Schleifringe, die mit dem Anlaßwiderstand verbunden sind, und dieser ist ebenfalls als zwölfstrahliger Stern geschaltet. Wie im Falle des Motors, mit zwei Geschwindigkeiten ist auch hier jeglicher Kommutator überflüssig.

Die mit Bezug auf Fig. 4 beschriebene Wickelung läßt sich auch für einen Motor verwenden, der nur mit zwei Geschwindigkeiten, nämlich voller und Viertelgeschwindigkeit, laufen soll. Unter diesen Umständen ergeben sich nur sechs Leiter zwischen Ständer und Schalter, und letzterer wird noch einfacher als derjenige, welcher mit Bezug auf den Motor mit voller und halber Geschwindigkeit beschrieben worden ist. Dies beruht darauf, daß die Viertelgeschwindigkeit unter Einschaltung eines Transformators ausgeführt wird, dessen Leistung ungefahr ¹Z₄ derjenigen des Motors ist.

Die Spulen einer jeden Phase sind in zwei Reihen angeordnet, welche sich folgendermaßen zusammensetzen (s. Wickelung Fig. 4, Schältungsschema Fig. 6).

Spulen A a, cC, b_iB₁, D₁A₁. Reihe D Ci₁ besteht aus den Spulen DA, b B, C₁ C₁, A₁ a_v

Um die Zusammensetzung der Reihen der beiden anderen Phasen zu erhalten, braucht man nur die Bezugsbuchstaben, welche die Spulenenden bezeichnen, mit den Strichen' und " zu versehen. Da der Übergang von ^x/₄ zu voller Geschwindigkeit keine Phasenvertauschung verlangt, so ist die Schaltung der drei Stromkreise für beide Fälle völlig symmetrisch. Es genügt daher, den Stromlauf für eine einzige

Erste Phase. Reihe A A₁ besteht aus den Phase zu beschreiben, und man kann die Stromläufe für die beiden anderen Phasen dadurch erhalten, daß man die Bezugsbuchstaben ohne Striche mit den Zeichen ' und " versieht.

Die Schaltung^ der Stromkreise und des Schalters mit seinem Transformator ist in Fig. 6 dargestellt. P ist die primäre Wickelung des Transformators, welche dauernd an die Netzklemmen I, II, III angeschlossen ist. Die sekundäre Wickelung des Transformators ist mit S bezeichnet und die induzierende Wickelung des Ständers mit M. Wie man sieht, sind die sekundären Klemmen des Transformators dauernd an die Wickelung des Ständers an den Punkten angeschlossen, wo die Enden A₁ und D, A₁ und D', A₁' und D" verlötet sind. Indem man die inneren Enden der sekundären Wickelung des Transformators durch Kurzschließung, zu einem Neutralpunkt verbindet, erhält man die Speisung, die der. Viertelgeschwindigkeit entspricht.

Der Stromlauf ist dann folgender:

Die Viertelgeschwindigkeit entspricht, da die primäre Wickelung dauernd an die Netzklemmen I, II, III angeschlossen ist, der oberen Stellung der Kontaktschneiden des dreipoligen Schalters, welche in u, u' und u" gelagert sind. Von den beiden äußeren Schneiden schließt in der oberen Stellung die eine die Enden ft, ft', ft" der sekundären Wickelung des Transformators, die andere die Endend, A' Und A" der Ständerwickelung des Motors kurz, indem die erste in die Kontakte s, s', s", die zweite, die linke, in die Kontakte t, t', t" eingreift. Der Stromlauf in der ersten Phase ist folgender.

Von der Klemme t (Neutralpunkt) bezw. A einerseits über die Gruppe A A₁ nach A₁ und andererseits vom dauernden Neutralpunkt der Ständerwickelung durch a₁ D nach D, wo sich die beiden Ströme vereinigen und gemeinschaftlich bis zur Klemme m der Sekundärwickelung des Transformators fließen, die Spule m ft durchlaufen und bei s den Neutralpunkt, der sekundären Wickelung erreichen.

Urn den Stromlauf der beiden anderen Phasen zu verfolgen, braucht man nur die Bezugsbuchstaben mit den Indices ' und " zu versehen. Die Ströme, welche der geringeren (Viertel-) Geschwindigkeit entsprechen, werden durch das Schaltungschema Fig. 6 und das Wickelungschema Fig. 4 durch dreifache fette, feine und punktierte Pfeile angegeben.

Der Stromlauf für volle Geschwindigkeit entspricht der unteren Stellung des 3-poligen Umschalters, bei der die Schleifstücke die Kontakte r und q, / und q' und r" und q" verbinden.

Der Stromlauf für die' erste Phase ist alsdann:

Von der Klemme I zum Punkt q, von da zum Punkt r, dann nach^, durch die Reihen A A₁

und Da₁ zum dauernden Neutralpunkt des Motors. Um die Stromläufe der beiden anderen Phasen zu verfolgen, muß man die Bezugsbuchstaben mit den Indices ' und " versehen und entsprechend von den Klemmen II und III ausgehen. - .

■ Die Stromrichtung ist im Schema Fig. 6 und im Wickelungschema Fig. 4 durch einfache, . fette, feine und punktierte Pfeile angegeben. Das Stromschema Fig. 6 ist im übrigen allgemein und unabhängig von der Größe der gewählten kleinsten Geschwindigkeit, vorausgesetzt nur, daß sie ein gerader Bruchteil ist,

d. h. sie kann V₄, Vs= 7 κ» 7i4> 7ie··· .^sein·

Das Einzige, was sich ändert, ist die Einteilung und Gruppierung der hintereinander geschalteten Spulen und die Leistung und das Übersetzungsverhältnis des Transformators.

Die Läuferwickelung ist gleich der Ständer-Wickelung. Die sechs Reihen (zwei für jede Phase) werden zu einem sechsstrahligen Stern geschaltet und die sechs freien Enden an sechs Schleifringe gelegt. Durch Bürsten sind diese .sechs Ringe mit einem Widerstand verbunden, der ebenfalls als sechsstrahliger Stern geschaltet ist; jeglicher Kommutator fällt fort.

Als Beispiel einer Ausführungsform für ungerade Geschwindigkeiten soll ein Motor für zwei synchrone Geschwindigkeiten, volle und Fünf telgeschwindigkeit, beschrieben werden. Für ungerade Geschwindigkeiten läßt sich nicht allein eine Schleifenwickelung verwenden, wie sie bisher immer angenommen worden ist, sondern auch eine fortlaufende Wellenwickelung.

In Fig. 7 ist die Wickelung als Zickzack dargestellt und zeigt, wie sich diese Anordnung der Aufgabe der Erfindung anpaßt. Es mag aber darauf hingewiesen werden, daß diese Wickelungsart trotz der Einfachheit ihrer Ausführung für Motoren nach der Erfindung, wenigstens für die Ständerwickelung, wenig geeignet ist, weil die Isolation außerordentliche Schwierigkeiten bereitet. Dies beruht darauf, daß man gezwungen ist, in jede Nut Leiter aller drei Phasen unterzubringen, zwischen denen natürlich sehr hohe Spannungen vorkommen können. Das einzige Mittel, eine wirksame Isolation zu erhalten, besteht daher darin, die Drähte in getrennten Rohren unterzubringen und die Wickelungen der drei Phasen übereinander zu legen, indem man Papier oder Glimmer dazwischen packt, so daß die ganze Wickelung drei getrennte Schichten bildet. Eine solche Ausführungsform ist aber möglich und soll hier besonders beschrieben werden, umsomehr, als sie bei ungeraden Geschwindigkeiten stets für die Läuferwickelung geeignet ist.

Das Wickelungschema ist in Fig. 7 dargestellt.

Die Wickelung ist für zwei Pole (volle Geschwindigkeit) eingerichtet; die Polzahl spielt aber keine Rolle, und man kann ebenso gut annehmen, daß das Schema für jede beliebige Polzahl gilt. Die Wickelung setzt sich vollkommen regelmäßig fort und hat fünfzehn Nuten auf den Pol. Die numerierten Nuten 1 bis 30 enthalten je sechs Leiter, also zwei für jede Phase. Je zwei derselben Phase angehörige Leiter sind in einem gemeinsamen Rohre untergebracht und alle drei Rohre liegen nebeneinander, anstatt wie bei der Schleifenwickelung übereinander gelegt zu werden. Ein Blick auf die Wickelung zeigt, daß beispielsweise auf die ausgezogene Phase fünfzehn Nuten auf den Pol entfallen. Wenn die Verbindungen für volle Geschwindigkeit hergestellt sind, so fließt der Strom in den fünfzehn ersten Nuten im gleichen Sinne (kleine doppelte Pfeile) und in den fünfzehn folgenden Nuten im entgegen-. gesetzten Sinne. Wenn die Verbindungen für die kleinere Geschwindigkeit hergestellt sind (10 Pole anstatt 2), so wechselt der Strom nach je drei Nuten seine Richtung. Die Drähte sind dementsprechend in fünf Gruppen geteilt. In der ersten, der dritten (in der Reihenfolge, in der sie unter demselben Pol angeordnet sind) und der fünften behält der Strom seine Richtung bei, wenn man von der vollen auf die Fünftelgeschwindigkeit übergeht oder umgekehrt. In der zweiten und vierten Gruppe wird er für die go Fünftelgeschwindigkeit umgekehrt. . Daher erzeugt die Wickelung der ersten Phase ein Wechselfeld mit zwei oder zehn Polen je nach der Stromrichtung in der aus der zweiten und vierten Gruppe gebildeten Reihe. ' Mit den beiden anderen Phasen verhält es sich ebenso und es ergeben sich für jede Nut die dreiphasigen resultierenden Amperewindungen, die, wie in dem vorher beschriebenen Fall, durch große einfache Pfeile (unten) für die kleinen Geschwindigkeiten und durch doppelte Pfeile (oben) für die volle Geschwindigkeit angedeutet sind. Ihre Verteilung ist, vollkommen regelmäßig und es ergibt sich, daß die Wickelung ein Drehfeld mit zwei oder zehn Polen je nach dem gewählten Fall erzeugt. Nur muß man, um den Drehungsinn für beide Fälle gleich zu gestalten, für den langsamen Lauf die beiden letzten Phasen vertauschen, denn durch die Herabsetzung der Polteilung von 1 auf Vs wird der Abstand der Phasen ⁵/₃ anstatt ¹Z₈ der Feldbreite. ⁵/₃ der Phasenverschiebung ist aber dasselbe wie ²/₃. Die Phasen sind also vertauscht und die Wickelung erzeugt ein rückwärts drehendes Feld, wenn man nicht durch Vertauschen der entsprechenden Wickelungsenden die ursprüngliche Ordnung wieder herstellt.

Jede Phase enthält zwei Reihen Abteilungen: Erste Phase C F und cf, zweite Phase C F' und c'f, dritte Phase C" F"- und c"f".
Obgleich diese Reihen nach der Zahl der

Leiter ungleich sind, können doch durch entsprechende Ausbildung des Regelungstransformators die elektromotorischen Kräfte, die an dieselben gelegt werden, der Stärke wie der Phase nach gleich gemacht werden. Das Schaltungsschema ist genau dasselbe wie im vorhergehenden Falle.

Man muß nur A durch C, d' durch F, D durch c, a' durch f ersetzen, diese Bezugsbuchstaben

ίο mit den Indices ' und " ausstatten und die dreifachen Pfeile der Fig. 6 durch einfache Pfeile und die einfachen Pfeile durch doppelte Pfeile ersetzen, um den Stromlauf zu erhalten.

Die Fig. 8 und 9 stellen endlich noch eine Ausführungsform einer Wickelung und eines Schalters dar für einen Dreiphasenmotor für drei Geschwindigkeiten, nämlich volle, halbe und Achtelgeschwindigkeit.

Die Wickelung ist in drei Schichten ausgeführt und gleicht derjenigen für zwei Geschwindigkeiten und derjenigen für die drei Geschwindigkeiten 1, ¹Z₂ und ¹Z₄, nur daß Einteilung und Gruppierung der Spulen anders angeordnet ist.

Die Wickelung nach der Darstellung in Fig. 8 ergibt zwei Pole für die volle Geschwindigkeit; man kann aber das Wickelungschema beliebig fortsetzen und auf diese Weise für die volle Geschwindigkeit beliebige Pojzahlen erhalten.

Betrachtet man eine Phase, zum Beispiel die erste (in Fig. 8 fett ausgezogen), so sieht man, daß jede Spule aus vier konzentrischen Spulen besteht, die man, wie bei den vorigen Beispielen, an den herauskommenden Enden erkennt. Es. ergeben sich also die Abschnitte AB, C D, EF und G H in der ersten Spule der ersten Phase und die Abschnitte IK, L M, N O und P Q in der zweiten Spule derselben Phase.

Ebenso hat man in den anderen Phasen die Abschnitte A' B', C¹D', E'F', G'H' und Γ K', L' M', W 0', P' Q', dann A" B", C" D", E'' F", G" H" und I" K", L" M", N" O", P" Q". Die Reihen sind folgendermaßen zusammengesetzt:

Erste Phase:

Reihe.

HC

' QL
j 0

AF

Zweite Phase: H' C Q'U

Γ Ο'

A' F'

Dritte Phase: H" C" Q" L"

I" O"

A" F"

Abschnitte.

HG, DC QP, ML IK, NO AB, EF.

H' G', D' C Q'P', WL' Γ Κ', NO' A' B', E' F'.

H" G", D" C" Q" P", M" L" I" K", N" 0". A" B", E" F".

Ein Blick auf das Wickelungschema (Fig. 8) und auf das Stromschema (Fig. 9) zeigt, daß für Achtelgeschwindigkeit und für halbe Geschwindigkeit Phase 2 mit Phase 3 entsprechend den angegebenen Regeln vertauscht ist. Die Geschwindigkeit ¹Z₈ fordert die Einschaltung eines Dreiphasentransformators, dessen primäre Wickelung mit P und dessen sekundäre Wickelung mit 5 bezeichnet ist, dessen Leistung gleich ¹Z₈ derjenigen des Motors und dessen Übersetzung 2 : ι ist. Der feststehende Teil des Schalters setzt sich wie folgt zusammen:

Die Kontakte I, II und III, II' und ΙΙΓ sind an die Netzklemmen X, Y, Z angeschlossen, von denen gleichzeitig die Primärwickelung des Transformators dauernd abgezweigt ist, die Kontakte 1, 2, 3 an die sekundären Klemmen x, y, ζ des Transformators und die Kontakte r, r', r", s, s', s", t, t', t", u, u', u" an die Klem- 80 men des Motors. Alle diese Kontakte sind schwarz angelegt.

Die bewegten Teile setzen sich aus drei isolierten Kontakten U, U', U" zusammen und aus drei Kontakten V, die untereinander leitend verbunden sind, und den lösbaren Neutralpunkt des Sterns bilden. Der bewegliche Teil kann vier verschiedene Stellungen einnehmen, je nachdem die Kontaktstücke U, U', TJ" frei sind oder mit dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Satz von Kontakten in Berührung stehen. Die Stücke V sind in den ersten beiden Stellungen frei. In der dritten Stellung treten sie mit den Kontakten r, r', r" und in der vierten Stellung mit den Kontaktstücken r, r', r" und s, s', s" in Verbindung.

Stromlauf. I. Stellung (Ruhe). Bei dieser in der Zeichnung dargestellten Stellung ist der Motor stromlos.

II. Stellung, ^x/₈ Geschwindigkeit.

Die Schneiden U, U', U" stehen mit dem ersten Kontaktsatz in Berührung. Die Schneide V ist frei. Der Motor wird durch den Transformator gespeist.

Erste Phase. Der Strom geht von der sekundären Klemme χ zum Kontakt 1, alsdann durch Schneide U zum Kontakt r und von da nach H im Motor und durchläuft die Reihen HC, QL, IO, A F und gelangt von da zum Neutralpunkt.

Zweite Phase. Der Strom geht von der Klemme y zum Kontaktstück 2, von da durch die Schneide U' zum Kontaktstück r" und von da nach H" in der dritten Phase des Motors (Vertauschung), durchläuft die Reihen H" C", Q" L", I"0", A" F" und gelangt zum Neutralpunkt.

Dritte Phase. Der Strom geht von der Klemme ζ zum Kontaktstück 3, durch die Schneide TJ" zürn Kontaktstück /, von da nach H' in der zweiten Phase des Motors (Vertauschung ) und durchläuft die Reihen H' C,

Q¹V, l'Ö', A'F' und gelangt zum Neutralpunkt.

III. Stellung, halbe Geschwindigkeit.

Die Schneiden TJ, TJ', TJ." stehen mit dem zweiten Kontaktsatz in Verbindung, und die Schneide V schließt die Kontaktstücke r, r', r" kurz, ohne die Kontakte i, 2, 3 zu berühren, welche mit der sekundären Wickelung des Transformators verbunden sind. Diese ist daher offen und es findet unmittelbare Speisung statt.

Erste Phase. Der Strom geht von der Klemme X zum Kontaktstück 1, von da durch die Schneide TJ zum Kontaktstück s und zum Punkt L I des Motors. Hier teilt er sich und eine Hälfte geht durch die Reihen I O und A F zum dauernden Neutralpunkt des Sterns, der andere durchläuft die Reihen Q L und H C und gelangt zum Kontaktstück r und dem Schleifstück F, welches einen zweiten Neutralpunkt herstellt.

Zweite Phase. Der Strom geht von der Klemme Y zum Kontaktstück II', von da durch die Schneide U' zum Kontaktstück s", von da zum Punkt L" I" in der dritten Phase des Motors (Vertauschung). Hier teilt er sich und eine Hälfte geht durch die Reihen I" 0" und A" F" zum dauernden Neutralpunkt des Sterns, die andere durchläuft die Reihen Q" L" und H" C" und gelangt zum Kontaktstück r" und zum Schleifsttick V, welches den zweiten Neutralpunkt des Sterns bildet.

Dritte Phase. Der Strom geht von der Klemme Z zum Kontaktstück III', von da durch die Schneide TJ" zum Kontaktstück s', von da zum Punkt U Γ in der zweiten Phase des Motors (Vertauschung). Hier teilt er sich und eine Hälfte geht durch die Reihen FO' und A' F' zum dauernden Neutralpunkt, die andere durchläuft die Reihen Q' L' und H' C und gelangt zum Kontaktstück / und zu dem Schleifstück V.

IV. Stellung, volle Geschwindigkeit.

Die Schneiden TJ, TJ', TJ" stehen mit dem dritten Satz von festen Kontaktstücken in Verbindung. Der Satz V schließt die Kontaktstücke r, r', r" und s, s', s" kurz, ohne die Kontakte 1, 2, 3 und I, II', III' zu berühren. Es ergibt sich unmittelbare Speisung.

Erste Phase. Der Strom geht von der Klemme X zum Kontaktstück I, von da durch die Schneide TJ zu den Kontaktstücken t und u. Er erreicht die Wickelung des Motors an den Punkten des Motors C Q und O A. Hier findet Teilung statt und beide Teile fließen entsprechend von C nach H, von Q nach L, von 0 nach I und von A nach F. Mit Ausnahme des letzten Teiles, welcher zum dauernden Neutralpunkt ' des Sternes geht, nehmen die Ströme zum Schlußstück V die Wege: HrV, LsV und Is V.

Zweite Phase. Der Strom geht von der Klemme Y zum Kontaktstück II, von da durch die Schneide TJ" zu den Kontaktstücken t' und u'. Er erreicht die Wickelung bei den Punkten CQ' und O'A' der zweiten Phase ohne Vertauschung. Beide Hälften teilen sich hier und die beiden Teile fließen entsprechend von C nach H', von Q' naqh U, von 0' nach F und von A' nach F'. Mit Ausnahme des letzten Teiles, welcher zum dauernden Neutralpunkt geht, nehmen die Ströme die Wege H' r', L' s' und /' s' zur Schneide V. .

Dritte Phase. Der Strom geht von der Klemme Z zum Kontaktstück III und von da durch die Schneide TJ' zu den Kontaktstücken t" und u". Er erreicht die Wickelung an den Punkten C" Q" und O" A" in der dritten Phase ohne Vertauschung. Beide Hälften teilen sich hier in zwei Teile, welche entsprechend von C" nach H", von Q" nach L", von O" nach I" und von A" nach F" fließen; mit Ausnahme des letzten Teiles, welcher zum dauernden Neutralpunkt des Sternes geht, nehmen die Ströme die Wege H" r" V, L" s" V und 1" s" V. S₅

Die Wickelung des Läufers ist der Wickelung des Ständers gleich und ist als zwölfstrahliger Stern geschaltet. Nur wird es im allgemeinen überflüssig, sein, für Achtelgeschwindigkeit Widerstände in die Läuferwiekelung einzuschalten; für eine solche Herabsetzung der Geschwindigkeit, welcher eine um 8 Prozent größere Schlüpfung entsprechen wird als dem normalen Lauf, wird der Motor mit kurz geschlossenem Anker angehen. Wäre dies selbst nicht der Fall, so könnte man stets den Läufer auf diese Geschwindigkeit bringen, indem man mit den Widerständen und Verbindungen der Ständerwickelung arbeitet, welche der halben Geschwindigkeit entsprechen und könnte, nachdem Achtelgeschwindigkeit erreicht ist, den Handgriff des Schalters in diejenige Stellung bringen, welche der Achtelgeschwindigkeit entspricht. In der Tat wird diese kleine Geschwindigkeit nicht angewendet, um die Leistung beim Angehen zu erhöhen, wie beispielsweise die halbe Geschwindigkeit, sondern zu dem Zweck, für besondere Bedürfnisse einen ruhigen und gleichmäßigen Gang zu erhalten. Die Zwecke, die hierfür besonders in Aussicht genommen worden sind, betreffen vorzugsweise elektrische Fördermaschinen, bei denen diese kleinen Geschwindigkeiten nötig sind, um den Schacht nachzusehen. Diese Geschwindigkeiten können durch Einschaltung von Widerständen in die Läuferwiekelung nicht erreicht werden. Wenn nämlich der Widerstand sehr hoch ist, so daß die Maschine eine große Schlüpfung besitzt (um die Geschwindigkeit eines gewöhnlichen Motors auf IJ₈ zu bringen, muß man eine Schlüpfung bis zu 87,5 Prozent zulassen), so bringen ganz kleine

Änderungen der Belastung bereits sehr große Geschwindigkeitsschwankungen hervor, der Gang ist sehr ungleich.

Sobald man darauf verzichtet, für die kleinste Geschwindigkeit Widerstände zu benutzen, genügt es, sechs Schleifringe für den Läufer ebenso wie bei zwei Geschwindigkeiten vorzusehen, und sechs Widerstandsgruppen, die zu einem Stern zusammen geschaltet sind. Die

ίο Stromkreise des Läufers werden in der Weise angeordnet, wie dies in Fig. io dargestellt ist. Die Punkte a, b, c, d, e, f der Wickelung sind an Schleifenringe angeschlossen. Wie man sieht, ist für Achtelgeschwindigkeit die Wickelung des Läufers in acht Kreise kurz geschlossen. AFHC, A'F'H'C und so fort. Die einfachen, doppelten, dreifachen punktierten, feinen und fetten Pfeile haben dieselben Bedeutungen wie in dem Wickelungsschema Fig. 8 und dem Stromschema Fig. 9. Ebenso verhält es sich mit den Bezugsbuchstaben, welche die Enden der Spulenreihen bezeichnen: AF, CH, QL und so fort.

Das Schema Fig. 9 ist im allgemeinen völlig unabhängig von dem Werte der· kleinsten Geschwindigkeit, ¹Z₄, ^x/_s, ¹Z₁₆ und so fort. Nur die Verteilung der Spulen und die Zusammensetzung der Reihen muß verändert werden.

Claims (5)

. Patent-Ansprüche:

1. Drehstrommotor mit Polumschaltung für verschiedene Umlaufszahlen, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle jedes einzelnen Drahtes einer gewöhnlichen Ständeroder Läuferwickelung drei Drähte vorhanden sind, von denen jeder einer der drei Phasen zugehört, so daß die erregende Wirkung jedes Drahtes einer Phase immer ersetzt werden kann durch die der beiden anderen in derselben Nut liegenden Drähte der anderen Phasen, indem der Strom darin umgekehrt wird, zum Zweck, den Übergang von einer Polzahl auf eine andere durch einfache Stromumkehrung in den Wickelungsdrähten zu erreichen, ohne daß Spulen, die einer Phase zugehören, auf eine andere übertragen werden.

2. Drehstrommotor für volle, halbe und Viertelgeschwindigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter einer jeden Phase der Ständerwickelung, unter Überspringen jeder zweiten Spule, zu Spulengruppen zusammengestellt sind, in welchen jede Spule derart in zwei konzentrische Spulen unterteilt ist, daß für die kleinste Geschwindigkeit vier hintereinander geschaltete Gruppen erhalten werden, welche eine einfache Sternschaltung darstellen, für die mittlere Geschwindigkeit zwei nebeneinander geschaltete Gruppen, welche zwei nebeneinander geschaltete Sternschaltungen darstellen und für die volle Geschwindigkeit vier nebeneinander geschaltete Gruppen, welche vier nebeneinander geschaltete Stern-Schaltungen darstellen.

3. Drehstrommotor für volle und Viertelgeschwindigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der Ständerwickelung in Gruppen angeordnet sind, von denen eine jede in zwei konzentrische Spulen unterteilt ist, und welche in zwei Reihen geschaltet sind, von denen die eine aus den äußeren ungeraden Spulen (Aa- cC) und den inneren geraden (b_t B₁ - D₁ Cl₁) und die andere aus den äußeren geraden Spulen (Dd-bB) und den inneren ungeraden (C₁ C₁-A₁ a_x) gebildet wird, wobei für volle Geschwindigkeit diese beiden Reihen hintereinander geschaltet und unmittelbar gespeist und für Viertelgeschwindigkeit nebeneinander geschaltet und · durch Vermittelung eines Transformators gespeist werden, um die. Schaltung zu vereinfachen und die Anzahl der Drahtenden zu vermindern.

4. Drehstrommotor für volle und Fünftelgeschwindigkeit nach Anspruch'i, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte einer jeden Phase der .Ständerwickelung zu zwei ungleichen Spulenreihen verbunden werden, welche für die volle Geschwindigkeit hintereinander geschaltet und unmittelbar gespeist und für kleinere· Geschwindigkeiten zu zwei Sternen nebeneinander geschaltet und durch einen Transformator gespeist werden.

5. Drehstrommotor für volle, halbe und Achtelgeschwindigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte einer jeden Phase der Ständerwickelung zu Spulen zusammengestellt sind, von denen jede aus vier konzentrischen Spulen besteht, die untereinander derart verbunden sind, daß in jeder Phase, für volle Geschwindigkeit vier nebeneinander geschaltete, vier Sterne bildende unmittelbar gespeiste Gruppen, für die mittlere Geschwindigkeit zwei nebeneinander geschaltete, zwei Sterne bildende unmittelbar gespeiste Gruppen und für die kleinste Geschwindigkeit vier hintereinander geschaltete, einen Stern bildende, durch Vermittlung eines Transformators gespeiste Gruppen entstehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.