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Asynchroner Elektromotor für einphasigen Wechselstrom. Die Eisenkerne
B und C (Abb. ia, ib und 2 sind auf der Motorwelle W befestigt, während die Eisenkerne
_q und. D feststehen. -D und C bilden zusammen den eigentlichen Motor, und zwar
ist D der feststehende Anker und C das urnlaufende Magnetgestell. --1 und
B bilden zusammen einen Transformator, bei dem der Ständer A die primären und der
Läufer B die sekundären Windungen trägt.
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An den Klemmen K1 und K=- wird dem Motor einphasiger-Wechselstrom
zugeführt; der -je nach seiner augenblicklichen Richtung entweder den 'Weg von K1
durch die Ankerleiter in der Reihenfolge a-b-c-d. . . t-ic und durch die-Primärwindungen
von A nach Knimmt (Abb. ia) oder umgekehrt (Abb. ib).
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Die Ankerwindungen a-b-c-d . . . t-u umspannen einen Bogen
von 18o°, so daß gleichzeitig sämtliche Ankerleiter oberhalb der Wagerechten abwärts
undunterhalbderWagerechtenaufwärts,durchströnrtwerdeii (Abb. ia) oder umgekehrt
(Abb. ih).
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Mit jedem Richtungswechsel des dem Anker zugeführten Wechselstroms
wechseln also die Stromrichtung in der oberen und unteren Ankerhälfte wie auch der
Sinn des primären Transformatorfeldes.
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In den auf B untergebrachten Spulen wird ein sekundärer Strom induziert.
Jede dieser Spulen bildet mit je einer Erregerspule des Magnetgestells C einen geschlossenen
Stromkreis: es sind also in Abb. ia und ib die gleich bezifferten Spulenklemmen
von B und C leitend miteinander verbunden, also i mit i, 2 mit 2 -usw.
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Der Transformator A, B wirkt nun folgendermaßen: a) Das die Eisenkerne
.A und B durchsetzende resultierendeFeld habe die inAbb. ia durch Pfeile bezeichnete
Richtung; dann haben die in den Spulen von B induzierten Sekundärströme und die
in den Polen von C erzeugten Felder die durch Pfeile bezeichneten Richtungen.
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b) Eine halbe Periode später haben diese Ströme und Felder die in
Abb. ib durch Pfeile bezeichneten Richtungen.
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Je nachdem also eine Spule von B sich oberhalb oder unterhalb der
Wagerechten befindet, erzeugt dieselbe Welle des primären Stroms in ihr entgegengesetzt
gerichtete Sekundärströme, und demgemäß werden auch die Pole von C, je nachdem sie
oberhalb oder unterhalb der Wagerechten liegen, von ein und derselben Welle des
primären Stroms negativ oder positiv polarisiert.
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Wenn nun, wie in Abb. ia und ib gezeichnet,
der Primärkern
A des Transformators zwei Pole hat, so ist auch das Feld des Magnetgestells zweipolig;
die Wagerechte ist die neutrale Zone; sämtliche in dem betrachteten Augenblick oberhalb
der neutralen Zone liegenden Pole von C sind stets entgegengesetzt polarisiert wie
die unterhalb liegenden.
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Nun führen, wie oben gezeigt, alle oberhalb der neutralen Zone liegenden
Ankerleiber gleichgerichteten Strom, ebenso die unterhalb liegenden; die Ankerleiter
üben also auf das Magnetgestell ein _ Drehmoment aus; da ferner, wie weiter unten
erörtert, die Ankerströme und die Polaritäten des Magnetgestells ihren Sinn nahezu
gleichzeitig wechseln, so behält das Drehmoment immer denselben Sinn.
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Um zu verhindern, daß zwischen D und C eine Transformatorwirkung auftritt,
die eine starke Phasenverschiebung zwischen Ankerstrom und Magnetfeld zur Folge
haben würde, werden in das Ankereisen in der zur neutralen Zone senkrechten Ebene
Luftstrekken eingelegt. Das Feld, das die Ankerströme nach Abh. 3 zu erzeugen suchen,
kommt deshalb nicht zustande, ohne daß, wie Abb. ia und ib erkennen lassen, das
gewollte Magnetfeld in seiner Ausbildung gehindert wird.
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Das Vektordiagramm des Motors ist in Abb. d. dargestellt: Die Klemmenspannung
eA der Primärwicklung auf A ist gegen die in den Spulen von B induzierte Spannung
eB um i8o° verschoben. eB ist zu zerlegen in die Wattkomponente ew und eine Komponente
es zur Überwindung der Selbstinduktion tler Feldmagnete von C. Mit ew ist der Strom
iB,c in B und C und damit auch das von den Feldmagneten C erzeugte Wechselfeld gleichphasig.
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In den Windungen des Ankers D entstehen folgende E. M. Ke.: i, Die
durch die Bewegung des Magnetfeldes gegen die Ankerleiter in letzteren induzierte
eg, die mit dem Magnetfelde, also auch mit iB, c gleichphasig ist und mit
der Umdrehungszahl wächst; a. Eine kleine durch Streuung und Selbstinduktion der
Ankerwicklung hervorgerufene es, D, die senkrecht zum Vektor des Ankerstroms
'A, D gerichtet ist.
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Die dem Motor zugeführte Klemmenspannung ex muß also vier Komponenten
liefern zur Überwindung von eA, eg, es, D und eli,, A; letztere zur Überwindung
des Ohmschen Widerstandes in den Windungen von A und D und in gleicher Phase mit
dem Ankerstrom 7.A, D. el( eilt gegen den Ankerstrom 'A, D um den
Winkel p vor. Die Richtung 'A, D ergibt sich daraus, daß der auf eA, eB senkrecht
stehende Vektor im des Magnetisierungsstromes des Transformators
A, B die Resultierende aus i e, und iA, D ist.
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Da die Selbstinduktion 'der Feldmagnete C sehr groß ist, so steht
iB,C nahezu senkrecht auf eA, eB; dasselbe ist also auch der Fall bezüglich 'A,
D, so daß das mit iB, C gleichphasige Magnetfeld und der Ankerstrom %,9,
D nahezu gleiche Phase haben.
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Gibt man A zwei Polpaare, so bilden sich auch beim Magnetgestell C
zwei Polpaare, und die Ankerwindungen dürfen nur 9o° umspannen, so daß zwei neutrale
Zonen entstehen. Statt der gezeichneten Trommel- und Ringwicklungen können auch
Ring- bzs@r. Trommelwicklungen verwendet werden. Es können auch die Eisenkerne
A und D mit der 1lotorwelle sich drehen, während B und C festgehalten
werden.
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Nach der Beschreibung ist die Wirkungsweise des Motors ähnlich derjenigen
eines Reihenschluß-Kommutator-Motors. Das Neue daran ist, daß infolge der Anordnung
und Wirkung des Erregertransformators bei jedem Durchgang durch eine neutrale Zone
die Polaritäten der Feldmagnete kommutiert werden, während der Ankerstrom nicht
kommutiert wird, sondern in einer geschlossenen Ankerwicklung verläuft; der Motor
kann deshalb mit hoher Spannung betrieben werden.