DE2257908B1 - Läufergespeister Drehstromnebenschlußmotor - Google Patents

Description

• Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematisch dargestellte Ansicht des Ausführungsbeispiels, F i g. 2 ein Schaltbild der Ständerwicklung, F i g. 3 ein Schaltbild einer entsprechenden Ständerwicklung ohne Zonenverbreiterung.
• Ein als Ganzes mit 1 bezeichneter, läufergespeister Drehstromnebenschlußmotor unterscheidet sich von bekannten Ausführungsformen nur durch die Ausbildung seiner als Ganzes mit2 bezeichneten Ständerwicklung und die andere Steuerung einer Umschalteinrichtung 3 zur Änderung der wirksamen Windungszahl der Ständerwicklung. Daher sind im folgenden nur die Ständerwicklung und die Steuerung der Umschalteinrichtung 3 erläutert.
• Der Ständer hat, wie Fig.2 zeigt, im Ausführungsbeispiel vierundzwanzig Nuten, in denen die dreiphasige, vierpolige Ständerwicklung 2 liegt. Letztere ist als eine Zweischichtwicklung mit Zonenverbreiterung ausgebildet. Alle drei Wicklungsstränge bestehen im Ausführungsbeispiel aus ungesehnten Spulen gleicher Weite und gleicher Windungszahl.
• Die dem ersten Strang zugeordneten und die Spulengruppe mit verbreiterter Zone bildenden Spulen 4 und 5 liegen in den Nuten 1-7, 2-8 und 3-9 bzw.
• 13-19, 14-20 und 15-21. Die Spulen 4 sind in Reihe geschaltet. Dasselbe gilt für die Spulen 5. Die zu der aus den Spulen 4 und 5 gebildeten ersten Gruppe gehörige zweite Gruppe besteht aus nur zwei Spulen 6 und 7, welche in den Nuten 8-14 bzw. 20-2 liegen.
• Die aus den Spulen 5 bestehende Gruppe ist mit der aus den Spulen 4 bestehenden Gruppe in Reihe geschaltet. Der Anfang der letztgenannten Gruppe ist zu einer Klemme U und das Ende der aus den Spulen 5 bestehenden Gruppe zu einer Klemme X' herausgeführt. Die Spulen 6 und 7 sind ebenfalls in Reihe geschaltet, wobei der Anfang der Reihenschaltung mit der Klemme X' und das Ende mit einer Klemme X verbunden ist. Wenn die Spannung an die Klemmen U undX angelegt wird, ist deshalb die volle Windungszahl wirksam. Wird hingegen die Spannung an die Klemmen U und X' angeschlossen, dann ist wegen der gleichen Windungszahl aller Spulen 4 bis 7 die wirksame Windungszahl um 25 O/o vermindert.
• Die beiden anderen Wicklungsstränge, die zur Unterscheidung von dem vorstehend erläuterten Wicklungsstrang nicht mit ausgezogenen Linien, sondern mit strichpunktierten Linien bzw. gestrichelten Linien dargestellt sind, sind, wie Fig.2 zeigt, gleich aufgebaut und nur um den sich aus der Phasenzahl und Polpaarzahl ergebenden räumlichen Winkel versetzt in die Ständernuten gelegt.
• Wie sich die Ständerwicklung 2 von einer entsprechenden Zweischichtwicklung ohne Zonenverbreiterung unterscheidet, zeigt ein Vergleich zwischen den Fig.2 und 3. Bei der Wicklung gemäß Fig.3 besteht die der einen Phase zugeordnete Spulengruppe nur aus vier Spulen, welche in den Nuten 1-7 und 2-8 bzw. 13-19 und 14-20 liegen. Die andere Spulengruppe besteht ebenfalls aus vier Spulen, deren Spulenseiten in den Nuten 7-13 und 8-14 bzw. 19-1 und 20-2 liegen. Entsprechend sind die beiden anderen Wicklungsstränge ausgebildet.
• Die Klemmen U, X und X des einen Stranges und die entsprechenden Klemmen der beiden anderen Stränge sind mit der Umschalteinrichtung3 verbunden, die in Abhängigkeit vom Bürstenverstellmechanismus 8 mittels einer Steuereinrichtung 9 so gesteuert wird, daß bei der der synchronen Drehzahl des Motors entsprechenden Einstellung des Bürstenapparates die Umschalteinrichtung 3 betätigt wird, und zwar derart, daß bei einer Verstellung der Solldrehzahl über die synchrone Drehzahl hinaus die Windungszahl verändert wird. Die Steuereinrichtung 9 weist eine im Ausführungsbeispiel durch eine Getriebeverbindung gebildete Kopplung mit dem Bürstenverstellmechanismus 8 sowie einen nicht dargestellten Signalgeber auf, der die Schaltbefehle für die Schalter der Umschalteinrichtung3 erzeugt, falls keine direkte mechanische Betätigung dieser Schalter durch die Steuereinrichtung 9 vorgesehen ist.
• Die Umschaltung der Ständerwicklung im Synchronpunkt hat zur Folge, daß sich dabei das Antriebsmoment und die momentane Drehzahl des Motors nicht ändern. Nur wenn die Umschaltung nicht genau im Synchronpunkt erfolgt, tritt ein Momentensprung auf, wobei die Größe des Sprunges vom Verlauf der Momentenkennlinien für beide Windungszahlen abhängt.
• Wenn sich die Neigung der beiden Momentenkennlinien im Synchronpunkt nur wenig unterscheidet oder wenn eine bestimmte Änderung des Momentes beim Umschaltvorgang noch zulässig ist, braucht nicht genau im Synchronpunkt umgeschaltet zu werden. Es kann dann ein Bereich, in dem der Synchronpunkt liegt oder, wenn größere Drehzahl-und Drehmomentsprünge zulässig sind, auch in jedem anderen wählbaren Bereich, gewählt werden, innerhalb dessen die Umschaltung der Windungszahl erfolgen kann.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Läufergespeister Drehstromnebenschlußmotor mit umschaltbarer Ständerwicklung, d a -durch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung (2) als Zweischichtwicklung mit Zonenverbreiterung in mindestens einer Spulengruppe jedes Wicklungsstranges ausgebildet ist und zu der einen Spulengruppe (Spulen 4, 5) mit verbreiterter Zone eine andere, die restlichen Spulen (6, 7) des jeweiligen Wicklungsstranges umfassende SpulengrupRewahlweise zu- und abschaltbar ist.
2. 2. Drehstromnebenschlußmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Spule jeder einem Polpaar zugeordneten Spulengruppe jedes Wicklungsstranges eine von der Windungszahl der übrigen Spulen dieser Gruppe verschiedene Windungszahl aufweist.
3. 3. Drehstromnebenschlußmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Spulen (4, 5, 6,7) gleiche Spulenweite aufweisen.
4. 4. Drehstromnebenschlußmotor nach einem der Ansprüchel bis3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen gesehnt sind.
5. 5. Drehstromnebenschlußmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine die Wicklungsumschaltung in einem gewählten Drehzahlbereich vornehmende Umschalteinrichtung (3).
6. 6. Drehstromnebenschlußmotor nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, daß der gewählte Drehzahlbereich der Bereich der synchronen Drehzahl ist.
7. 7. Drehstromnebenschlußmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (3) von einem Bürstenverstellmechanismus (8) mittels einer Steuereinrichtung (9) selbsttätig gesteuert ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor mit umschaltbarer Ständerwicklung.

   Bei Drehstromnebenschlußmotoren ist es bekannt, zur Erweiterung des Regelbereiches die wirksame Windungszahl der Sekundärwicklung zu verändern oder stationär veränderbar zu machen. Für läufergespeiste Motoren wird- zu letzterem entweder die Ständerwicklung mit Anzapfungen versehen oder es werden in den Ständer zwei getrennte Wicklungen eingelegt. Anzapfungen ergeben neben Problemen mit den Verbindungsleitungen einen relativ großen Aufwand für die Umschalteinrichtung, und zwei getrennte Wicklungen sind schwierig im Ständer unterzubringen. Hinzu kommt, daß die Ausnützung des Motors bei zwei getrennten Wicklungen für beide Windungszahlen, bei einer angezapften Windung für die verminderte Windungszahl schlecht ist. Dies hat zur Folge, daß bei erweitertem Regelbereich ein Motor mit höherer Typenleistung eingesetzt werden muß, was den Aufwand beträchtlich beeinflußt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor zu schaffen, bei dem der Aufwand für die stationäre Erweiterung des Regelbereiches durch Umschaltung der Ständerwicklung vermindert wird. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ständerwicklung als Zweischichtwicklung mit Zonenverbreiterung in mindestens einer Spulengruppe jedes Wicklungsstranges ausgebildet ist und zu der einen Spulengruppe mit verbreiterter Zone eine andere, die restlichen Spulen des jeweiligen Wicklungsstranges umfassende Spulengruppe wahlweise zu- und abschaltbar ist.

   Eine solche Ständerwicklung ermöglicht es, die Windungen der beiden Schichten an die optimalen Werte bei voller und bei verminderter Windungszahl anzupassen, was zu einer sehr guten Ausnutzung des Motors im ganzen Regelbereich beiträgt. In diesem Sinne ist auch von Vorteil, daß sich sowohl für die volle Windungszahl als auch für die verminderte Windungszahl eine günstige Feldverteilung erzielen läßt. Weiterhin ermöglicht es die erfindungsgemäße Wicklung, eine Sehnung zur Unterdrückung von Oberwellen vorzusehen. Insgesamt lassen sich deshalb so günstige Verhältnisse erzielen, daß sich die Typenleistung im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen mit in gleichem Maße veränderbarem Regelbereich merklich erhöhen läßt.

   Gegenüber Ausführungsformen mit angezapfter Wicklung erzielt man eine wesentliche Verminderung des Aufwandes für die Umschalteinrichtung sowie die Beseitigung der Schwierigkeiten mit den Schalter verbindungen und gegenüber Ausführungsformen mit zwei getrennten Wicklungen eine wesentlich bessere Ausnutzung des Ständers. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß lauter Spulen gleicher Weite verwendet werden können, was den Herstellungsaufwand ebenfalls vermindert.

   Sofern eine Anpassung der Windungszahlen an die Erfordernisse mit Spulen, die gleiche Windungszahl haben, nicht zu erreichen ist, können auch, wie dies bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen ist, Spulen unterschiedlicher Windungszahl benutzt werden.

   Sieht man einen Schalter vor, der im Bereich der Umschaltdrehzahl die eine Spulengruppe der Wicklung selbsttätig zu- oder abschaltet, je nachdem, in welche Richtung der Sollwert der Drehzahl verändert wird, dann läßt sich in einfacher Weise sicherstellen, daß die Umschaltung stets bei der gewählten, für die Umschaltung günstigen Drehzahl, erfolgt, unabhängig von der Erfahrung oder Aufmerksamkeit der Bedienungsperson. Legt man die Umschaltdrehzahl in den Bereich der synchronen Drehzahl, läßt sich sogar eine sprunghafte Änderung des Drehmomentes des Motors vollständig oder zumindest weitgehend vermeiden. Dies ist für viele Antriebsaufgaben ein wesentlicher Vorteil. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dieser Schalter vom Bürstenverstellmechanismus gesteuert, wodurch der Aufwand für die Steuerung des Schalters äußerst gering gehalten wird.