DE2719326A1 - Elektrische asynchronmaschine - Google Patents
Elektrische asynchronmaschineInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/02—Asynchronous induction motors
- H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
- H02K17/168—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having single-cage rotors
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Description
Beim Anfahren von Arbeitsmaschinen großer Leistung und hoher Nenndrehzahl, wie z. B. Gobiäse oder Verdichter, ergibt sich
die Schwierigkeit, daß ein asynchroner Selbstanlauf des Hauptantriebsmotors infolge der hohen Anlaufströme bei Nennspannung
einen unzulässig großen Spannungseinbruch, im Netz zur Folge haben
kann und der Motor außerdem dabei thermisch überlastet werden könnte. Wird dagegen die Anfahrspannung so reduziert, daß die
Anlaufströme und der Spannungseinbruch im Netz zulässig sind,
dann reicht das Anfahrdrehmoment nicht aus, um das Gegenmoment
zu überwinden und die Arbeitsmaschine hochzuziehen, ^aher ist
es üblich, zusätzliche Anfahreinrichtungen vorzusehen, wie z. B.
mit der Hauptmaschine gekuppelte Anwurfmotoren, oder besondere Anfahrmaschinensätze. Derartige Einrichtungen sind aber aufwendig
und erfordern zusätzliche Wartung.
Es ist bekannt, daß für hohe Drehzahlen massive Läufer anstelle von geblechten Läufern aus Festigkeitsgründen angeweidet werden.
So ist in der DT-OS 25 37 706 eine Asynchronmaschine mit einer in einem Läufer aus massivem Eisen angeordneter Käfigwicklung beschrieben,
die eine große Leistung aufweist und für hohe Drehzahlen eingesetzt wird. Es handelt sich dabei um einen Asynchrongenerator,
der nicht selbst angefahren wird. Bei dieser bekannten Maschine sind die Stäbe der Käfigwicklung in zur Läuferoberfläche
hin offenen Nuten angeordnet und so ausgebildet, daß sie zusätzlieh
noch einen die Läuferoberfläche umgebenden Mantel aus Kupfer bilden.
D 3 Win / 26.4.1977 8 Q S 844/0493
VPA 77 P 3753 BRD
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Asynchronmaschine zu schaffen, die, als Motor eingesetzt, direkt mit einer schnelllaufenden
Arbeitsmaschine großer Leistung gekuppelt ist und die im asynchronen Selbstanlauf in der Lage ist, das Gegenmoment der
Arbeitsmaschine ohne thermische Überlastung sicher zu überwinden, ohne daß im Netz zu. starke Spannungseinbrüche auftreten.
Zur Lösung dieser Aufgabe liegen bei einer elektrischen Asynchronmaschine
mit einer in einem Läufer aus massivem Eisen angeordneten Käfigwicklung gemäß der Erfindung die Stäbe der Käfigwicklung in
geschlossenen Nuten beliebiger Querschnittsform, z. B. in Bohrungen und die Oberkante der Käfigwicklung weist zur Läuferoberfläche
einen Abstand y auf, der gleich der Eindringtiefe a bei der Anlaufspannung und bei einem Schlupf s £ 0,8 ist. Die Eindringtiefe a
der beim asynchronen Anlauf erzeugten Wirbelströme läßt sich in bekannter Weise bestimmen, z. B. läßt sich ihre Größe in cm bei
der gewählten Klemmenspannung beim Einschalten nach der Formel nach Rosenberg berechnen:
c . H,
a = 1780 . " -3-1-
a = 1780 . " -3-1-
Darin bedeuten:
§ = spezifischer Widerstand des Läufereiesens in Q . cm
H2= Scheitelwert der magnetischen Feldstärke in kA/cm
s = Schlupf
f-j= Netzfrequenz in s
B2= Scheitelwert der magnetischen Induktion im Läufereisen
beim Schlupf s in T
Eine gemäß der Erfindung bemessene Asynchronmaschine kann zum
Selbstanlauf mit verringerter Spannung unmittelbar an das Netz geschaltet werden, da im unteren Drehzahlbereich die Läuferströme
allein in der außerhalb der Käfigwicklungen liegenden Schicht von massivem Eisen verlaufen, so daß ein zur Überwindung des Gegen-
'80'.'8 44/0493
- 2 - VPA 77 P 3753 BRD
momentes der Arbeitsmaschine ausreichendes Drehmoment gebildet
werden kann. Durch die gewählte Höhe der Eisenschicht oberhalb der Käfigwicklung trägt die letztere erst in der Nähe des Nennschlupfes
merklich zur Drehmomentbildung bei, weil erst dann die Läuferstäbe mit dem Fluß verkettet sind und in zunehmendem
Maß Strom führen. Die gemäß der Erfindung gewählte Schichtdicke ergibt bei Nennbetrieb eine genügend kleine Streuung, um das für
Asnychronmotoren übliche Kippmoment zu erreichen und einen guten Leistungsfaktor zu erzielen. Die Klemmenspannung beim Einschalten
kann bei einer derartigen Maschine so klein gewählt werden, daß der Spannungseinbruch im Netz während des asynchronen Anlaufs in
zulässigen Grenzen bleibt, trotzdem ist der Motor in der Lage, das Gegenmoment sicher und ohne thermische überbeanspruchung zu
überwinden.
Die beim asynchronen Anlauf im massiven Eisen des Läufers fließenden
Ströme fließen längs der Läuferoberfläche in Axialrichtung und schließen sich an den Stirnflächen des Läufers in Umfangsrichtung.
Dabei besteht die Tendenz, daß die Ströme in der Nähe der Stirnflächen des Läufers in die Stäbe der Käfigwicklung Übertreten,
sofern diese nicht isoliert sind, da die Kurzschlußringe der Käfigwicklung eine wesentlich besser leitende Verbindung in
Umfangsrichtung darstellt als die Stirnfläche des massiven Eisens des Läufers. Ein derartiger Stromübergang kann bei schlechtem
Kontakt Spratzerscheinungen oder örtliche Einbrennungen hervorrufen. Es empfiehlt sich daher, in dem den Stirnflächen des Läufers
benachbarten Bereich die Oberfläche der Stäbe der Kurzschlußwicklung und die der Bohrungen im Läufer mit einem den Kontakt verbessernden
Überzug zu versehen, z. B. zu versilbern. Dadurch wird im gefährlichen Bereich ein guter Kontakt zwischen den Stäben der
Käfigwicklung und dem Eisen des Läufers hergestellt. Die Übergangsschwierigkeiten
können aber auch dadurch vermieden werden» daß die Käfigwicklung gegen das Eisen des Läufers isoliert ist.
Eine derartige Isolierung muß aber hohe Temperaturen und Drucke aushalten können.
Im folgenden sei die Erfindung noch anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt schematisch einen Teil eines Längsschnitts
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-M- VPA 77 P 3753 BRD
eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Läufers einer Asynchronmaschine.
Der Läufer 1 einer Asynchronmaschine, die zum Antrieb einer schnellaufenden Arbeitsmaschine hoher Leistung verwendet wird
und mit dieser direkt gekuppelt ist, besteht aus massivem Eisen und ist insbesondere aus Stahl in einem Stück geschmiedet. Dieser
Läufer 1 ist mit einer Käfigwicklung 2 versehen, deren Stäbe 3» für welche vorzugsweise Rundstäbe verwendet werden, in axialen
Bohrungen 4 am äußeren Umfang des Läufers 1 liegen. Die Stäbe 3 sind jeweils an den Stirnflächen 5 des Läufers untereinander
durch Kurzschlußringe 6 verbunden. Der Abstand y zwischen der Läuferoberfläche 7 und der Oberkante 8 der Käfigwicklung 2 ist
so dimensioniert, daß er gleich der Eindringtiefe a der bei der gewählten Klemmenspannung beim asynchronen Anlauf erzeugten Wirbelströme
beim Schlupf s = 1 ist. Auf diese Weise fließen beim asynchronen Anlauf zunächst die Läuferströme lediglich in der
durch den Abstand y gebildeten Schicht von massivem Eisen oberhalb der Käfigwicklung 2. Erst in der Nähe des Nennschlupfes
führen die Stäbe 3 der Käfigwicklung 2 zunehmend Strom und tragen dann zur Drehmomentbildung bei. Der Motor hat auf diese Weise
ein hohes Anlaufmoment und kann mit Sicherheit das durch die Arbeitsmaschine gegebene Drehmoment überwinden. Außerdem arbeitet
er im Nennbetrieb mit gutem Leistungsfaktor, da die Streuung, gegeben durch die Schicht mit der Höhe y, verhältnismäßig gering
ist.
Weiterhin ist in dem den Stirnflächen 5 des Läufers 1 benachbarten
Bereich 9 die Oberfläche der Stäbe 3 und die der Bohrungen 4 im Läufer 1 versilbert, so daß in diesem Bereich 9 ein guter Kontakt
zwischen den Stäben 3 und dem massiven Eisen des Läufers 1 gegeben ist. Dadurch werden Spratzerscheinungen in diesem Bereich 9»
in dem der Strom sich längs des Umfanges schließt und somit auch in die Stäbe 3 übertritt, vermieden.
3 Ansprüche
1 Figur
1 Figur
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Leerseite
Claims (3)
1. Elektrische Asynchronmaschine mit einer in einem Läufer aus
massivem Eisen angeordneter Käfigwicklung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stäbe (3) der Käfigwicklung (2) in geschlossenen Nuten beliebiger Querschnittsform, z. B. in
Bohrungen (4), liegen und daß die Oberkante (8) der Käfigwicklung (2) zur Läuferoberfläche (7) einen Abstand (y) aufweist,
der gleich der Eindringtiefe (a) bei der AnIaufspannung und bei
einem Schlupf s >· 0,8 ist.
2. Elektrische Asynchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem den Stirnflächen (5) des Läufers (1) benachbarten Bereich (9) die Oberfläche der Stäbe (3) der Kurzschlußwicklung (2) und die der Bohrungen (4) im Läufer (1) mit einem,
dem Kontakt verbessernden Überzug versehen ist.
3. Elektrische Asynchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Käfigwicklung (2) gegen das Eisen des Läufers (1] isoliert ist.
S 844/0493 ORiGJNALINSPECTED
Priority Applications (4)
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DE19772719326 DE2719326A1 (de) | 1977-04-27 | 1977-04-27 | Elektrische asynchronmaschine |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772719326 DE2719326A1 (de) | 1977-04-27 | 1977-04-27 | Elektrische asynchronmaschine |
Publications (1)
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ID=6007693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 1978-02-03 CH CH119278A patent/CH625919A5/de not_active IP Right Cessation
- 1978-04-18 US US05/897,351 patent/US4211946A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-04-25 JP JP4916978A patent/JPS53135408A/ja active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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CH625919A5 (de) | 1981-10-15 |
US4211946A (en) | 1980-07-08 |
JPS53135408A (en) | 1978-11-27 |
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