DE1925305C - Elektrischer Einphasenmotor - Google Patents

Description

1921305

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen ,wicklung im Betrieb tota Nachteil ergibt, wirdjie Einphasenmotor, bei dem einem Stator mit zwei ^ν*ο ausgelegt, daß die Pha8endlfreren|der Wioklung«. gegeneinander versetzten Wicklungen, von denen öle ?tröme erheblich keiner ist als Ublicft. Intcressttntererste (Hilfswicklung) eine ander« Auslegung hat als ^: weise hat es sich gezeigt, daß bei Einphasenmo oren die zweite (Hauptwioklung), ewei im Gegensinn um- s mit zwei Rotoren trotz der ßerinpren Phasendiilc. laufende Rotoren zugeordnet sind, von denen der rena einwandfreie Startbedingungen geschaffen werzweite, erst in seiner Arbeltsdrehriohtung hoohiauft, den. Zu Beginn braucht im wesentlichen nur das nachdem der erste Im wesentlichen hochgelaufen ist, Anlaufmoment für den ersten Rotor und das damit insbesondere ftlr ölbrenner, bei denen der erste gekuppelte Aggregat zur Verfugung zu stehen, l^fach Rotor ein Gebläse und der zweite Rotor verzögert u dom Hochlauf des ersten Rotors wirkt dessen Dreheine ölpumpe antreibt. feld derart auf den zweiten Rotor ein, daß dieser bei

Bei einem solchen Einphasenmotor erfahren zu- seinem Hochlauf ein erheb hohes Kippmoment sr-

nttchst beide Rotoren ein Anlriebsdrehmoment im zeugt. Je kleiner das Antriebsmoment für das vom

gleichen Drehsinn. Läuft der zweite Rotor lang- ersten Rotor anzutreibende Aggregat is, um so

samer hoch als der erste Rotor oder wird er gar »₅ kleiner kann die Phasendifferenz gewöhlt werden;

festgehalten, so erfährt in gewissen Fällen der zweite nach dem Hochlaufen des ersten Rotors steht iur

Rotor nach einiger Zeit ein Anlriebsdrehmoment im den zweiten Rotor ein ausreichendes Moment zur

entgegengesetzten Drehsinn. Der Aufbau auf der Verfügung

Statorseite entspricht einem üblichen Emphasen- Unabhängig hiervon sollte eine untere Grenze der

motor; es ist eine Hauptwicklung vorhanden und »o Phasendifferenz beachtet werden. Die Pnasendiüe-

cine Hilfswicklung, die nach dem Hochlaufen beider renz ist sowohl von der Betriebsspannung als auch

Rotoren abgeschaltet wird. vom Hochlauf-Zustand der Rotoren abhangig. Damit

In der Regel ist der zweite Rotor so ausgelegt, daß sicher ist, daß unter allen Betnebszustanden der er nur dann wirksame Arbeit zu leisten vermag, wenn zweite Rotor im richtigen Drehsinn hochlauft, sollte er gegensinnig zum ersten Rotor umläuft. Dies gilt as die Phasendifferenz bei der höchstmöglichen Bebeispielsweise für einen älteren Vorschlag, bei dem triebsspannung zu Beginn des Hochlaufs des zweiten der erste Rotor ein Gebläse für eine Feuerungsanlage Rotors in seiner Arbeitsdrehrichtung 0 nicht unterantreibt und der zweite Rotor eine zugehörige öl- schritten haben.

pumpe, die nur in einer Richtung wirksam ist. Läuft In der Praxis hat sich eine Phasendifferenz im Ander zweite Rotor nicht im Gegendrehsinn hoch, ver- 30 laufaugenblick bei Nennspannung von 5 bis 8 als sagt die Anlage. sehr günstig herausgestellt. Bei einer solchen Phasen-Wenn bei einem solchen Einphasenmotor in der düierenz ließ sich innerhalb eines Spannungsbereichs Spannungszuführung eine kurze Unterbrechung auf- von 160 bis 240 V sowohl das Gebläse als auch vertritt, kann es geschehen, daß der erste, mit dem zögert die ölpumpe einer Feuerungsanlage mit Gebläse verbundene Rotor beim Wiederauftreten 35 Sicherheit antreiben.

des Stromes noch läuft und daher wieder seine nor- Die gewünschte kleine Phasendifferenz läßt sieh

male Drehzahl annimmt, während der zweite Rotor auch bei einenm höheren ohmschcn Widerstand der

bereits zum Stillstand gekommen ist und — da die Hilfsphase auf einfache Weise dadurch erzielen, daß

Hilfswicklung abgeschaltet war — nur noch gleich- die Hilfswicklung eine höhere Windungszahl als die

sinnig mit dem ersten Rotor oder gar nicht hoch- 40 Hauptwicklung hat.

laufen kann. Außerdem hat es sich gezeigt, daß der Die Windungszahl der Hilfswicklung beträgt vorEffekt des verzögerten gegensinnigen Hochlaufens teilhafterweise mindestens das zweifache der Windes zweiten Rotors stark von der angelegten Span- dungszahl der Hauptwicklung. Bei einer praktischen nung abhängig ist. Insbesondere genügte oft schon Ausführung wurden mit dem Faktor 2,7 gute Ergebeine Erhöhung der Spannung innerhalb der üblicher- 45 nisse er/iclt.

weise zugelassenen Toleranz, um ein Hochlaufen des Damit trotz dieser Windungszahlverhältnisse die

zweiten Rotors im gewünschten Sinn zu verhindern. " im Stator vorgegebenen räumlichen Gegebenheiten

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gut ausgenutzt werden können, empfiehlt es sich, die

elektrischen Einphasenmotor mit zwei Rotoren, die Hauptwicklung aus einem Material höheren spezi-

gegensinnig zueinander umlaufen sollen, anzugeben, 50 fischen Widerstandes, z. B. Aluminium, als demjeni-

der gegenüber den geschilderten Problemen bei kurz- g_en des Materials der Hilfswicklung, z. B. Kupfer,

zeitigem Stromausfall und bei Spannungsschwankun- bestehen zu lassen.

gen (Stillstand oder Anlauf eines Rotors in unzu- Günstig ist es ferner, wenn der Strom in der Hilfslässiger Drehrichtung) unempfindlich ist. wicklung demjenigen in der Hauptwicklung voreilt.

Diese Aufgabe wird erfindimgsgcmüß dadurch ge- 55 Dann ist die Gefahr, daß die Phasendifferenz bei

löst, daß die beiden Wicklungen gemeinsam ein- und Spannungserhöhungen unter 0° sinkt, geringer,

ausschaltbar sind und daß die Phasendifferenz der In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sollte das

Ströme in beiden Wicklungen im AnlaufaugenbÜck Produkt von Länge und Widerstand des ersten Ro-

kleiner als 20'' ist, aber bei der höchstmöglichen Bc- tors größer sein als dasjenige des zweiten Rotors.

Iriebsspannung bis zum Beginn des Hochlaufs des 60 Insbesondere können die Rotorlängen annähernd

zweiten Rotors in seiner Arbeitsdrehrichtung 0" nicht gleich und der Widerstand des ersten Rotors größer

unterschritten hat. als derjenige des zweiten Rotors sein. Dies kann

Da die Hilfswicklung während des Motorlaufs beispielsweise dadurch erzielt werden, daß die Kurzdauernd eingeschalict bleibt, wirkt sie auch nach schlußringe und gegebenenfalls die Stäbe des ersten einem Slromausfall in der üblichen Weise, so daß 65 Rotors aus Aluminium und diejenigen des zweiten der zweite Rotor in seiner Arbeitsdrehrichtung ent- . Rotors aus Kupfer bestehen. Bei einer solchen Ausgeben dem ersten Rotor hochlaufen kann. Damit sich legung ist sichergestellt, daß das Anlaufmoment des aber durch die dauernde Wirksamkeit der Hilfs- ersten Rotors so groß ist, daß dieser Rotor als erster

ilitochlUuft. Daß der zweite Rotor dabei ein kleineres lAnlaufmoment erhlilt, ist wegen dessen Drohnen» Ifunasumkohr ohne Bedeutung. Dafllr hat aber der Zweite Rotor Infolge seines geringeren Rotorwider-Ktandes ein höheres Kippmoment, wie es gornde für leine Pumpe borilitlgt wird. Bei gleicher RotorlUnge i?r_at sich in der Praxis ein WiderstandsverhiUtnls von ι · l 3 als günstig herausgestellt. Diesor Gedanke laßt sich'mit Vorteil auch bei Motoren dieser Art mit Abschaltbarer Hilfsphase anwenden.

Sodann ist es zweckmäßig, die Pumpe bis zum Anlauf in der Arbeitsrichtung unwirksam zu machen. Dies kann dadurch geschehen, daß die Pumpe einen mit einem Rückschlagventil versehenen Kurzschluß-'fad besitzt, über den öl umgewälzt wird, wenn die Pumpe entgegen ihrer Arbeitsdrehrichtung angetrieben wird. Sehr günstig ist es auch, dem zweiten Rotor eine Vorrichtung zuzuordnen, die eine Rotation nur in der Arbeitsdrehrichtung erlaubt. In dem IeUtoenannten Fall steht ein größeres Drehmoment für »0 den Antrieb des ersten Rotors zur Verfügung.

Der beschriebene Einphasenmotor eignet sich auch für andere Anwendungszwecke, z. B. für den Antrieb eines Gebläses einer Gasheizung, bei der der zweite Rotor verzögert ein Gasventil öffnet, was z. B. über «5 eine angekuppelte Torsionsfeder geschehen k-inn, die beim Abschalten des Motors das Gasventil wieder

^SC Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Einphasenmotor in schematischer Darstellung,

F i g. 2 ein Schaltbild für diesen Einphasenmotor und

id

Fig. 3 ein Strom-Spannungs-Diagramm für die Ströme in den beiden Statorwickhingen.

Ein Einphasenmotor 1 besitzt einen Stator 2, einen ersten Rotor 3 und einen zweiten Rotor 4. Der Stator besitzt eine Hauptwicklung 5 und eine Hilfswicklung 6, der Rotor 3 einen Kurzschlußkäfig 7 und der Rotor 4 einen Kurzschlußkäfige. Der Rotor 7 treibt über eine im Lager 9 gehaltene Welle 10 ein Gebläcerad 11. Der Rotor 4 treibt über eine in einem Lager 12 gehaltene Welle 13 eine ölpumpe 14, die über eine Leitung 15 öl ansaugt und über eine Leitung 16 an eine Zerstäuberdüse fördert.

Der Welle 13 ist ein Gesperre 17 zugeordnet, das eine Drehung des Rotors 4 im Sinne des Pfeiles I (Arbeitsdrehrichtung des Rotors 3) verhindert und nur eine Drehung im Sinne des Pfeiles II zuläßt. Statt dessen kann auch eine Kupplung vorgesehen sein, die die Pumpe 14 nur bei einer Drehung des Rotors 4 im Sinne des Pfeiles 2 mitnimmt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, der Pumpe einen Kurzschlußkanal 18 mit einem Rückschlagventil 19 zuzuordnen, das öffnet, wenn die Pumpe 14 durch den Rotor 4 so angetrieben wird, daß sie öl entgegen ihrer normalen Arbeitsrichtung fördert.

Die Schaltung der Statorwicklungen ist sehr einfach. Wie F i g. 2 zeigt, sind die Hauptwicklung 5 und die Hilfswicklung 6 einander parallel geschaltet und über einen gemeinsamen Schalter 20 an die Netzklemmen 21 gelegt.

In Fi g. 3 sind der Strom /₅ durch die Hauptwicklung 5 und der Strom /_e durch die Hilfswicklung 6 in ihrer Phasenlage bezüglich der Spannung U dargestellt. Zwischen den Strömen /, und /_u ist eine Phasendifferenz ψ vorhanden, die im vorliegenden Fall bolm Einschalten des Motors kleiner uls 20 win soll, in dor Praxis bei etwo 6 bi« 7" Hegen kann und uuch bui der huehstmttglichen Betriebsspannung U zu Beginn de« Hochluufs dos zweiten Rotors in seiner ArboHsdrohrlohtung Il 0° nicht unterschritten hat.

Bei einem AusfUhrungsbeispiol nahm dio Hauptwicklung 5 zwei Drittel der Polteilung und die Hilfswicklung ein Drittel der PoHcilung ein. Dio Hilfswicklung bestand aus Kupfer und hatte die 2,7facho Windungszahl als die aus Aluminium bestehende Hauptwicklung 5. Die beiden Rotoren 3 und 4 besaßen die gleiche LUngc des Blcchpaketos. Der Widerstand des Kurzschlußkäfigs 7 war aber um 3O¹Vu größer als der Widerstand des Küflgs 8.

Die Betriebsweise des Motors bei Verwendung eines Gesperres 17 ist wie folgt: Beim Einlegen des Schallers 20 läuft zunächst der erste Rotor 3 in Richtung des Pfeiles I hoch, während der zweite Rotor 4, auf dem ein im gleichen Drehsinn wirkendes Moment ausgeübt wird, durch das Gesperre 17 festgehalten wird. Nachdem der erste Rotor 3 im wesentlichen hochgelaufen ist, wirkt sich das von ihm erzeugte Drehfeld auch auf den zweiten' Rotor 4 aus, und dieser beginnt in Richtung des Pfeiles 2 hochzulaufen. Dabei steht ein genügend großes Drehmoment zur Verfügung, um die Pumpe 14 anzutreiben. Da die Pumpe 14 verzögert gegenüber dem Gebläse 11 anläuft, ist mit Sicherheit dafür gesorgt, daß beim Eintreten des Öls in den Feuerungsraum Frischluft in ausreichender Menge für die Verbrennung zur Verfugung steht. Beim Abschalten kommt der Rotor infolge der Belastung durch die Pumpe 14 rasch zum Stillstand, während der Rotor 3 und das Gebläserad 11 noch längere Zeit auslaufen, was für eine Nachentlüftung des Feucrungsraumes günstig ist.

Wenn nach einem Stromausfall wieder Spannung zui Verfugung steht, läuft der Motor 1 automatisch wieder hoch, da die Hilfswicklung dauernd eingeschaltet blieb. Hierbei ist es gleichgültig, ob ein Rotor oder beide Rotoren bereits zur Ruhe gekommen

waren.

Bei Spannungsänderungen an den Klemmen ändert sich wegen der nichllincaren Impedanzen die Phasenlage der Ströme /₅ und I₀ mit Bezug auf die Spannung U. Mit steigender Spannung nimmt hierbei die Phasendifferenz ν ab. Diese Verkleinerung ist bezüglich des Anlaufs ohne Nachteil, da sich die Spannung bzw. die Ströme erhöht haben; jedoch darf zu Beginn des Hochlaufs des /weiten Rotors der Wert 0 nicht unterschritten sein. Sinkt die Spannung, so wird auch diese Phasendifferenz größer, so daß trotz, verminderter Spannung ein ausreichendes Anlaufdrehmoment zur Verfugung steht.

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Einphasenmotor, bei dem einem Stator mit zwei gegeneinander versetzten Wicklungen, von denen die erste (Hilfswicklung) eine andere Auslegung hat als die zweite (Hauplwicklung), zwei im Gegensinn umlaufende Rotoren zugeordnet sind, von denen der zweite erst in seiner Arbeitsdrchr'ichlung hochläufl, nachdem der erste im wesentlichen hochgelaufen ist, insbesondere für ölbrenner, bei denen der erste Rotor ein Gebläse und der zweite Rotor verzögert eine ölpumpe antreibt, dadurch g e k e η η ζ e i c h -

net, daß die beiden Wicklungen (5, 6) gemeinsam ein- und ausschaltbnr sind und daß die Phasendifferenz (i/¹) der Ströme in Hauptwicklung (5) und Hilfswicklung (6) im Anlaufaugenblick kleiner als 20 ' ist, aber bei der höchstmöglichen Betriebsspannung bis zum Beginn des Hoehlaufs des zweiten Rotors in seiner Arbeitsdrehrichtung 0° nicht unterschritten hat.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz (ι/¹) in Hauptwicklung (5) und Hilfswicklung (6) im Anlaufaugcnblick bei Nennspannung 5 bis 8° beträgt.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung (6) eine höhere Windungszahl als die Hauptwicklung (5) hat.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der Hilfswicklung (6) mindestens das zweifache der Windungszahl der Hauptwicklung (5) ist.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwicklung (5) aus einem Material höheren spezifischen Widerstandes als demjenigen des Materials der Hilfswicklung (6) besteht.

6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom in der Hilfswicklung (6) demjenigen in der Hauptwicklung (S) voreilt.

7. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt von Länge und Widerstand des ersten Rotors (3) größer ist als dasjenige des zweiten Rotors (4).

8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorlängen annähernd gleich sind und der Widerstand des ersten Rotors (3) größer als derjenige des zweiten Rotors (4) ist.

9. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom zweiten Rotor (4) angetriebene Pumpe (14) bis zum Anlauf des zweiten Rotors in der Arbeitsdrehrichtung unwirksam ist.

10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Rotor (4) eine Vorrichtung (17) zugeordnet ist, die eine Rotation nur in der Arbeitsdrehrichtung erlaubt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen