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Induktionsmotor mit Haupt- und Hilfsfeldwicklung
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Die Erfindung geht aus von einem Induktionsmotor mit Haupt-und Hilfsfeldwicklung,
sowie einer indtlktiven Anlaufschaltung im Hilfsfeldkreis.
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Aus der Literatur (R. Richter, Elektrische Maschinen Band IV, Springer
Verlang, 2. Auflage) sind Induktionsmotore mit Haupt-und Hilfsfeldwicklung bekannt
in deren Hilfsfeldstromkreis zur Erzeugung einer festen Phasenverschiebung für den
Motorenanlauf diskrete Blindwiderstände eingefugt sind. Weithin verbreitet ist der
Anlaufkondensator für Einphasenwechselstrom-Asynchronmotore, dessen Pendant eine
Vorschaltdrossel für die entgegengesetzte Phasenverschiebung ist. Weiterhin ist
auch eine Beschaltung des Hilfsfeldstromkreises mit einem Wirkwiderstand bekannt.
Derartige Anlaufbeschaltungen im Hilfsfeldkreis erfordern mithin separate Klemmen
für die Hilfswicklung und die zusätzlichen externen Bauelemente zur Phasenverschiebung,
die für unterschiedliche Motorenund Belastungen unterschiedlich dimensioniert sind.
Das wirksamste und deswegen verbreitete Bauelement zur Phasenverschiebung ist der
Anlaufkondensator.
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Die Drosseleinfügung bzw. der Vorwiderstand im Hilfsfeldstromkreis
zeigen jedoch ein kleineres erreichbares Anzugsmoment worin auch ihre seltenere
Verbreitung begründet liegt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Induktionsmotor mit Haupt-und
Hilfsfeldwicklung anzugeben, zu dessen Betrieb kein externes, diskretes Bauelement
benötigt wird und welcher trotzdem sicher anläuft.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Hilfsfeldwicklung des Induktionsmotors
eine bauliche Einheit mit dem Blindwiderstand zur Bildung der Hilfsphase ist.
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Dazu kann beispielsweise einmal die Hilfswicklung mit Widerstandsdraht
ausgeführt sein, dessen Wirkung dann der mit-aus der Literatur bekannten-Vorschaltwiderstand
entspricht, ohne daß hier fur die Hilfsfeldwicklung eigene Anschlüsse und separate
Dimensionierung durch den Anwender nötig wird.
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Die Hilfsfeldwicklung kann jedoch auch einer vorteilhaften Ausgestaltung
entsprechend als Ringwicklung auf dem jedem Pol zugehörigen Ständerblechpak etteil
so aufgebracht sein, daß der magnetische Kreis der Bilfsfeldwicklung je Polpaar
über den Anker geschlossen ist und mit dem Hauptfeld einen festen Winkel bildet.
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Dieser Aufbau gestattet, ein besseres Anlaufdrehmoment als der Aufbau
mit einer widerstandsbehafteten Hilfswicklung, bei verringerten ohmschen Verlusten.
Ebensowenig benötigt dieser Aufbau separate Hilfsfeldwicklungsanschlußklemmen noch
einen Dimensionierungsaufwand des Hilfsfeldkreises durch den Anwender. Durch die
Wicklungsgestaltung als Ringwicklung über dem Statorblechpaket ergibt sich eine
vorteilhafte Aufbringung, da bestehende Blechpakete nur geringfügig an ihrer Außenseite
variiert werden müssen. Im dem Rotor zugewandten Bereich findet die Hilfsfeldwicklung
in den Wickelnuten der Hauptfeldwicklung noch ausreichend Platz. Die Induktivität
zur Phasenverschiebung resultiert bei dieser Ringwicklungsart im Streufeld
und
der daraus resultierenden Streuinduktivität. Die beiden einem Polpaar zugeordneten
Wicklungsteile erzeugen ein bezüglich der senkrecht zur Motordrehachse sich erstreckenden
Symmetrieebene jeweils ein über den Anker geschlossenes symmetrisches Magnetfeld,
das in den Ständerblechpaketbereichen der Pollücken mit jeweils gleicher magnetischer
Polarität vom Ständerblechpacket in das Rotorblechpaket übertritt. Da die beiden
magnetischen Flüsse in diesem Bereich des Ständerblechpaketes beidseits der vorgenannten
Symmetrieebene entgegengesetzte Flußrichtung haben kommt es neben dem unvermeidlichen
Streufluß zwischen Rotor und Stator auch über den das Ständerblechpak.et umgebenden
Raum zu einem beachtlichen Feldlinienschluß, der einen weiteren Beitrag zum Streufluß
und somit zur Streuinduktivität der Hilfsfeldspule beiträgt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann dieser Streufluß durch
eine geeignete Formgebung des Ständerblechpaketes in diesem als Nebenschluß zum
Rilfsfeld durch den Anker definiert geführt sein. Damit vermeidet man ein unkontrolliertes
Streufeld, das in benachbart zum Motor angebrachten Schalter- und Steuerungseinrichtungen
zu Störungen durch induzierte Ströme führen kann. Weiterhin kann durch die Formgebung
des Ständerblechpaketes der magnetische Nebenschluß definiert und reproduzierbar
festgelegt werden. (Luftspalt im magn. Kreis) Eine schematische Darstellung eines
sogenannten Streufeld motors", einem Induktionsmotor mit Haupt- und Hilfsfeldwicklung,
bei dem die Phasenverschiebung in der Hilf sfeldwicklung durch eine mit Streuinduktivität
behaftete Wicklung erreicht wird zeigt Fig. 1. Das zugehörige Ersatzschaltschema
zeigt Fig. 2.
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In Fig. i ist der Wicklungsaufbau und der magnetische Fluß für das
Ständerblechpaket 1 eines Streufeldmotores gezeigt.
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In den Ständernuten 2 liegt im Bereich der beiden aufgeteilten Motorpole
3,4 die Hilfsfeldwicklung H. in Form einer Ringwicklung in Unterschicht unter der
Hauptfeldwicklung H . Die a Windungen der Hilfsfeldwicklung umschließen dabei das
Ständerblechpacket l und erzeugen in diesem einen parallel zum Pol (3 bzw. 4) sich
ausbreitenden magnetischen Wechselfluß Dieser ist in beiden Schenkeln (ia, lb) des
Ständerblechpacketes l mit entgegengesetzter Polarität, bedingt durch den gleichen
Wickelsinn der Hilfsfeldwicklung Hi auf beiden Polbereichen (3,4) des Ständerblechpaketes
1,ausgebildet, so daß im Bereich der Pollücken (5,6) die Felder sich gegenseitig
abstoßen und zum Austreten aus dem Ständerblechpacket l führen.
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Ein Teil i schließt sich dann über den (nicht dargestellten) ferromagnetischen
Anker und erzeugt somit das Hilfsfeld des Motors, ein anderer Teil X tritt als Streufeld
im Bereich der Pollücke (5,6) aus dem Ständerblechpak et l aus und schließt sich
über den den Motor umgebenden Luftraum. Um dieses Streufeld zu begrenzen und den
magnetischen Widerstand dieses Nebenschlusses auf definierte Größen festzulegen
kann, was in der Figur nicht dargestellt ist, um das Ständerblechpaket l herum das
Blechpaket als zweite geschlossene Schale mit Luftspalten ausgebildet sein oder
dem Motor kann durch eine ferromagnetische Abschirmung sein Streufeld räumlich begrenzt
werden'wobei der magnetische Widerstand des Nebenschlusses in Form von Luftspalten
zwischen Schirmung und Blechpacket im Bereich der Pollücken (5,6) eingestellt werden
kann. Das Hauptfeld i wird durch die Wicklung Ha in den Ständernuten 2 erzeugt und
tritt hier senkrecht zum Hilfsfeld aus den beiden Polbereichen (3,4) des Ständerblechpak
etes l aus.
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Dieses Hauptfeld A ist streuarm, weil sein magnetischer Fluß ß einerseits
im Ständerblechpaket geführt wird und
sich andererseits über den
Anker schließt; dabei ist die Erregerspule Ha des Hauptfeldes vollkommen vom Motoreisen
umschlossen.
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Das zugehörige Ersatzschaltbild zeigt Fig. 2. Mit Ha ist die Hauptfeldwicklung
bezeichnet. 21 bezeichnet die Hilfsfeldwicklung, die ihrerseits wieder sich aus
der das Hilfsfeld erzeugenden Wicklung H. und der durch das Streufeld bzw. den magnetischen
Nebenschluß gebildete Streuinduktivität L G besteht.
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22 bezeichnet den Anker des Motors, 23 und 24 sind die Motorklemmen
an die das Versorgungsnetz angelegt werden kann.
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2 Figuren 3 Ansprüche