DE2749475A1 - Einphasige asynchronmaschine mit einem hilfsphasenkondensator - Google Patents

Einphasige asynchronmaschine mit einem hilfsphasenkondensator

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DE2749475A1
DE2749475A1 DE19772749475 DE2749475A DE2749475A1 DE 2749475 A1 DE2749475 A1 DE 2749475A1 DE 19772749475 DE19772749475 DE 19772749475 DE 2749475 A DE2749475 A DE 2749475A DE 2749475 A1 DE2749475 A1 DE 2749475A1
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DE19772749475
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Samy Dipl Ing Akbar
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/42Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor
    • H02P1/44Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor by phase-splitting with a capacitor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine einphasige Asynchronmaschine mit
  • einer Hilfsphase, deren Anschluß an die Netzspannung über einen für den Anlauf und den Betrieb vorgesehenen Hilfsphasenkondensator erfolgt.
  • Es wurde bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung P 26 56 134.2) an die Klemmen des Hilfsphasenkondensators einen Schwingkreis anzuschließen, dessen Wechselstromwiderstände, die aus einer Drossel und einem Kondensator bestehen, so aufeinander abgestimmt sind, daß beim Stillstand, wobei die Spannung des Hilfsphasenkondensators am niedrigsten ist, einer Entladung über die Drossel entgegengewirkt wird, wogegen beim Leerlauf, wobei die Spannung des Hilfsphasenkondensators einen Scheitelwert aufweist, einer Entladung, die bereits bei ochlauf dadurch eingeleitet wird, daß die Drossel in die Sättigung übergeht, keine Abstimmung des Schwingkreises mehr entgegenwirkt, so daß sich der Hilfsphasenkondensator soweit über die Drossel entladen kann, daß er sich kapazitiv nicht mehr als Anlauf-, sondern als Betriebskondensator auswirkt.
  • Dieses Verfahren steuert und limitiert den Hilfsphasenstrom.
  • Es beruht auf der Veränderlichkeit der Spannung des Hilfsphasenkondensators und der Wirkungsweise des an dessen Klemmen angeschlossenen Schwingkreises, dessen Kondensator mit dem Hilfsphasenkondensator zusammengelegt werden kann, so daß an den Klemmen des Hilfsphasenkondensators nur noch eine Drossel angeschlossen ist, deren hohe Induktivität einer wesentlichen Entladung beim Stillstand entgegenwirkt. Beim Hochlauf, wobei die Kondensatorspannung wesentlich ansteigt, geht die Drossel in die Sättigung über, so daß die starke Zunahme des Drosselstromes die überschüssige Kondensatorladung örtlich bindet und dadurch den Hilfsphasenstrom auch bei größerem kapazitiven Einsatz relativ niedrig hält bzw. das Abschalten einer Teilkapazität überflüssig macht.
  • Die Kapazität des Hilfsphasenkondensators bleibt also beim An-und Hochlauf sowie beim Nennbetrieb und Leerlauf unverändert.
  • Lediglich ein geringer Teil dieser Kapazität wird benötigt, um den Schwingvorgang mit der Drossel beim Anlauf anzuregenund aufrechtzuerhalten.
  • Dies bedeutet dennoch eine, wenn auch verhältnismäßig geringe, Abschwächung des Anlaufmoments.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anstatt einer Abschwächung eine Stärkung des Anlaufmoments durch die Drossel zu erzielen.
  • Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Hilfsphase der einphasigen Asynchronmaschine mit einem für den Anlauf und den Betrieb vorgesehenen Hilfsphasenkondensator und der zweiten Spule einer Drossel, deren erste Spule parallel mit dem Hilfsphasenkondensator wirkt, in Reihe geschaltet ist, so daß die stets stromdurchflossene zweite Spule sich dadurch beim An- und Hochlauf induktiv und induzierend auswirkt, daß sie eine Erhöhung des Drehmoments mittels der Anhebung der Kondensator-bzw. der Hilfsphasenspannung sowie eine Erhöhung des Anzugsmoments anhand von kapazitiven Strömen hervorruft, die in der an den Kondensatorklemmen angeschlossenen erste Spule induziert werden und so lange parallel mit dem Kondensatorstrom über die Hilfsphase fließen, bis sie bei höheren Drehzahlen, die aufgrund der Zunahme der Hilfsphaseninduktivität mit einer erhöhten Kondensator-spannung verbunden sind, durch die einsetzende Entladung des Kondensators über die an ihm angeschlossene Spule, zum Stillstand kommen, so daß sich die überschüssige Kondensatorladung voll über die Spule mit dem Ergebnis entladen kann, daß die Hilfsphase vor einer Uberbelastung durch zu hohe Ströme verschont bleibt, wobei der induzierende Einfluß des Kondensatorstromes auf die zweite Spule zu einer weiteren Minderung des Hilfsphasenstromes beiträgt.
  • Die Drossel ist teils parallel, teils in Reihe mit dem Hilfsphasenkondensator geschaltet und erfüllt alle Anforderungen, die in der jeweiligen Betriebslage des Motors gestellt werden, insbesondere hinsichtlich der Eindämmung der kapazitiven Überbelastung bei Nennbetrieb und Leerlauf und der Verstärkung des Drehmoments beim An- und Hochlauf.
  • Die Drehmoment-Verstärkung erfolgt im allgemeinen mittels der Anhebung der Kondensator- und somit der Hilfsphasenspannung durch die Induktivität der mit dem Hilfsphasenkondensator in Reihe geschalteten zweiten Spule, und insbesondere anhand des durch die erste Spule hindurchfließenden Stromes, welcher eine induktive Phasenverschiebung gegenüber der in dieser Spule induzierten und der Kondensatorspannung entgegengerichteten EMK und somit eine kapazitive Phasenverschiebung gegenüber der Kondensator spannung aufweist.
  • Dieser Strom erhöht daher den Kondensatorstrom bzw. den Hilfsphasenstrom und somit das Anzugsmoment beträchtlich. Er erlischt bzw. verschwindet beim Hochlauf bzw. beim Einsetzen der Kondensatorentladung.
  • Dies geschieht über die an den Kondensatorklemmen angeschlossene erste Spule, die bei höheren Drehzahlen bzw. bei überhöhter Kondensatorspannung die überschüssige Kondensator ladung aufnimmt bzw. örtlich bindet und somit die Hilfsphase vor Überbelastung bewahrt.
  • Die Wirkungsweise der Drossel kann wie folgt erklärt werden: In Induktivität der zweiten Spule, deren Strom überwiegend von der Spannung und der Kapazität des Hilfsphasenkondensators bestimmt wird, bewirkt aufgrund der Anhebung der Hilfsphasenspannung eine entsprechende Erhöhung des Drehmoments.
  • Die beim Anlauf von der stromdurchflossenen zweiten Spule ausgehende Induktion ruft in der ersten Spule eine der Kondensatorspannung entgegengerichtete EMK hervor, die somit parallel mit der Kondensatorspannung auf die Hilfsphase einwirkt.
  • Hieraus ergibt sich, daß der durch die erste Spule hindurchfließende induktive Strom zu einer Erhöhung des kapazitiven Kondensatorstromes bzw. zu einer Zunahme des Hilfsphasenstromes und somit zu einer entsprechenden Verstärkung des Anzugsmoments beiträgt.
  • Dieser Beitrag kann durch einen an den Klemmen der zweiten Spule angeschlossenen Kondensator noch gesteigert werden. Beim Hochlauf läßt der Einfluß der stromdurchflossenen zweiten Spule auf die erste Spule allmählich nach, um schließlich beim Einsetzen der Kondensatorentladung über die erste Spule völlig zu verschwinden.
  • Die Entladung bedeutet eine Umkehrung der Induktionsvorgänge in der Drossel, weil die zweite Spule nun in umgekehrter Richtung vom Entladungsstrom über die erste Spule induziert wird. Der Vorgang stellt eine weitere Entlastung der Hilfsphase dar, da die Spannung an der zweiten Spule eine Erhöhung erfährt, die dem Hilfsphasenstrom entgegenwirken kann, weil eine angemessene Erhöhung der Kondensatorspannung als Reaktion auf die gestiegene Spulenspannung wegen der Entladung ausbleibt.
  • Alle diese Vorgänge stellen eine kontinuierliche Steuerung des Asynchronmotors durch die Drossel dar, ohne daß mechanische oder elektronische Schaltvorgänge stattfänden, um Kondensator-Kapazitäten der Betriebslage anzupassen.
  • Die Erfindung gewährleistet Anpassung, Leistungsfähigkeit und Laufruhe des Motors, insbesondere beim Leerlauf, weil überhöhte Hilfsphasenspannungen sich nicht einstellen können.
  • Sie ist sowohl bei einer Zweiphasen- wie auch bei einer Dreiphasenwicklung in Dreieckschaltung anwendbar, wobei der Hilfsphasenkondensator und die Drossel stets einer der drei Phasen, die als Hilfsphase angesehen wird, in Parallelschaltung mit einer der übrigen Phasen vorgeschaltet werden.
  • In Fig. 1 und 2 sind Ausführungsbeispiele einer einphasigen Asynchronmaschine nach der Erfindung in Form von Schaltbildern dargestellt.
  • In Fig. 1 ist die einphasige Asynchronmaschine mit einer Zweiphasenwicklung versehen. Die Hilfsphase 2 ist über den für den Anlauf und den Betrieb vorgesehenen Kondensator 6 und die Spule 4 der abgebildeten Drossel an die Netzspannung u angeschlossen, mit der auch die Hauptphase 1 verbunden ist.
  • Die Drossel besteht aus dem Eisenkern 5, der Spule 4 sowie der Spule 3, die an den Klemmen des Hilfsphasenkondensators 6 angeschlossen ist.
  • Die Spule 4 und der Eisenkern 5 stellen eine Induktivität dar, die aufgrund der In-Reihe-Schaltung mit dem Hilfsphasenkondensator 6 das Drehmoment mittels der Anhebung der Spannung am Kondensator und somit an der Hilfsphase erhöht.
  • Die stets stromdurchflossene Spule 4 induziert beim Anlauf in die Spule 3 eine der Kondensatorspannung entgegengerichtete bzw.
  • mit der Kondensatorspannung parallelwirkende EMK, für deren Größenordnung man sich somit an der Spannung am Hilfsphasenkondensator orientieren kann.
  • Für die Angleichung der beiden Spannungen sorgt die Verteilung des durch die Spule 4 hindurchfließenden Stromes zwischen dem Hilfsphasenkondensator 6 und der Spule 3.
  • Diese Stromverteilung wird dadurch erleichtert, daß die Drossel bereits beim Anlauf schon meist gesättigt ist, so daß dem Strom in der Spule 3, der beimRnlauf einen gegenläufigen Verlauf zum Strom in der Spule 4 aufweist, breite Möglichkeiten geboten sind, um innerhalb eines weiten Bereichs durch Anpassung zu der Angleichung der Spannungen beizutragen.
  • Der durch die Spule 3 hindurchfließende Strom hat beim Anlauf eine weitere Drehmomentverstärkung zur Folge.
  • Die Steigerung der Hilfsphasen- bzw. der Kondensatorspannung beim Hochlauf bringt den ursprünglichen Strom durch die Spule 3 zum Erliegen, so daß sich die Kondensatorentladung über die Spule anbahnen kann.
  • Bei dieser Betriebslage arbeiten die beiden Spulen der Drossel, die nun beide von gleichläufigen Strömen durchflossen werden, weiterhin gleichlaufend, nicht aber um eine nachhaltige Verstärkung auszuüben, sondern um dadurch jede Belastung von der Hilfsphase fern zu halten, daß sie den Hilfsphasenstrom stark abgrenzen und somit auch die Hilfsphasenspannung.
  • In Fig. 2 ist die einphasige Asynchronmaschine mit einer in Dreieck geschalteten Dreiphasenwicklung versehen. Die Wirkungsweise der Drossel entspricht dabei dem im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Beispiel.

Claims (1)

  1. Patentanspruch Einphasige Asynchronmaschine, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Hilfsphase mit einem für den Anlauf und den Betrieb vorgesehenen Hilfsphasenkondensator und der zweiten Spule einer Drossel, deren erste Spule parallel mit dem Hilfsphasenkondensator wirkt, in Reihe geschaltet ist, so daß die stets stromdurchflossene zweite Spule sich dadurch beim An- und Hochlauf induktiv und induzierend auswirkt, daß sie eine Erhöhung des Drehmoments mittels der Anhebung der Kondensator- bzw. der Hilfsphasenspannung sowie eine Erhöhung des Anzugsmoments anhand von kapazitiven Strömen hervorruft, die in der an den Kondensatorklemmen angeschlossenen ersten Spule induziert werden und so lange parallel mit dem Kondensatorstrom über die Hilfsphase fließen, bis sie bei höheren Drehzahlen, die aufgrund der Zunahme der Hilfsphaseninduktivität mit einer erhöhten Kondensatorspannung verbunden sind, durch die einsetzende Entladung des Kondensators über die ihm angeschlossene Spule, zum Stillstand kommen, so daß sich die überschüssige Kondensator ladung voll über die Spule mit dem Ergebnis entladen kann, daß die Hilfsphase vor einer überbelastung durch zu hohe Ströme verschont bleibt, wobei der induzierende Einfluß des Kondensatorstromes auf die zweite Spule zu einer weiteren Minderung des Hilfsphasenstromes beiträgt.
DE19772749475 1977-11-04 1977-11-04 Einphasige asynchronmaschine mit einem hilfsphasenkondensator Withdrawn DE2749475A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545539A1 (de) * 1991-12-06 1993-06-09 Texas Instruments Incorporated Einphasen-Motor Startsystem
EP0752752A1 (de) * 1995-07-03 1997-01-08 Inco Massalombarda Srl Umschaltvorrichtung für parallele Kondensatoren und insbesondere von Start- und Betriebs-Kondensatoren eines Drehfeld-Asynchron-Motors mit einphasiger Stromversorgung und mit intermittierendem Tastverhältnis

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545539A1 (de) * 1991-12-06 1993-06-09 Texas Instruments Incorporated Einphasen-Motor Startsystem
EP0752752A1 (de) * 1995-07-03 1997-01-08 Inco Massalombarda Srl Umschaltvorrichtung für parallele Kondensatoren und insbesondere von Start- und Betriebs-Kondensatoren eines Drehfeld-Asynchron-Motors mit einphasiger Stromversorgung und mit intermittierendem Tastverhältnis

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