DE375959C - Asynchroner Drehstrommotor - Google Patents

Description

• Asynchroner Drehstrommotor. Um asynchrone Drehstrommotoren ohne Zuhilfenahme von Schleifringen und Anlaßw iderständen mit hohem Drehmoment bei geringer Stromaufnahme anlassen zu können, ist vielfach. versucht worden, den Läufer mit zwei Wicklungen zu versehen, von denen (die eine beim Anlauf, die zweite beim Lauf wirksam. werden sollte. Die Arbeitsverteilung auf die beiden Wicklungen bei Anlauf und Arbeit wurde teils auf mechanischem Wege, teils durch Ausnutzung besonderer elektrischer Eigenschaften der Wicklungen bewirkt. Es sind verschiedene Lösungen dieser Art bekannt geworden. Naiheliegend ist es, für den Anlauf eine Läuferwicklung von hohem Widerstanld, für die Arbeitswicklung eine normale Läuferwicklung zu verwenden. Die Anlaufwicklung von hohem Widerstand gestattet natürlich den Einschah- und Anlaufstrom, selbst bei großem Drehmoment, auf das gewünschte Maß durch entsprechende Bemessung zu vermindern. Bei hchem - Anlaufmoment wird jedoch in: diesem Falle eine zu große Schlüpfung bewirkt, so, daß beim Umschalten auf die zweite Wicklung, die geringen Widerstanid besitzt, ein heftiger Stromstoß auftreten wird. Versucht man aber deii Widerstandi der Anlaufwicklung zu verringern, so wird der Anlaufstrom unzulässig hoch:. Man hat daher die Anlaufwicklung ganz oder teilweise aus Eisen hergestellt, wodurch eine Widerstandsänderung derselben nach der Läufergeschwinidigkeit bewirkt wird. Beim Einschalten und hoher Läuferperiodenzahl ergibt sich ein hoher Widerstand der Wicklung, der bei zunehmender Beschleunigung des Läufers infolge der geringer werdenden Periodenzahl allmählich abnimmt: Es hat sich jedoch gezeigt, daß die genannten Übelstände wohl vermindert, aber nicht beseitigt werden können, so daß bei hohem Anlaufmoment stets ein zu großer Stromstoß beim Umschalten auftritt, da die zum Teil aus Eisenbestehende Wicklung immerhin gegenüber der Arbeitswicklung zu hohe Schlüpfung aufweist. Auch eine Erhöhung der Selbistinduktiondurch Verringerung der Nutzahl der Anlaufwicklung gegenüber der Arbeitswicklung auf die Hälfte, wie sie ebenfalls -bekannt geworden ist, vermag nicht den Übelstand eines zu großen Schlupfs (der aus Eisen bestehenden Wicklung zu beseitigen. Eine ältere von Boucherot herrührende Ausführung sucht das hohe Anlaufmoment bei geringem Strom durch Verwendung zweier kurzgeschlossener Käfiganker zu erzeugen. Die Verteilung von Anlauf- und Arbeitsleistung erfolgt hier unter Zuhilfenahme besonderer elektrischer Eigenschaften der Wicklungen. Die eine Wicklung liegt in Nuten am Umfang des Käfigankers und besitzt hohen Ohmschen Widerstand, die andere in halber Kernhöhe besitzt nur geringen Ohmschen Widerstand, dagegen eine sehr große Reaktanz. Beim Einschalten wird infolge der großen Reaktanz der inneren Wicklung bei der hohen Periodenzahl nur die äußere mit hohem Widerstand wirksam, so .daß sich der Anlauf bei hohem Drehmoment mit geringem Strom vollzieht. Bei zunehmender Beschleunigung nimmt der effektive Widerstand der inneren Wicklung infolge der geringer werdendeit Periadeitzahl allmählich ab, so daß sie schließlich mach Beendigung des Anlaufs fast ausschließlich das gesamte Betriehsdrehinoinent liefert. Ein außerordentlicher Nachteil ist jedoch der ungünstige Leistungsfaktor des .Motors, der durch die große Reaktanz der Arbeitswicklung bedingt ist.
• Hieraus. ist zu entnehmen, daß beide Wege zu einer brauchbaren Lösung der Aufgabe nicht geführt haben, einen Motor mit li:ihein Anzugsmoment ohne Verwendung von Schleifringen und Anlaßvorrichtungen zu bauen. Die Erfindung greift nun auf den dem Läufer von Boucherot zugrundeliegendeii Gedanken zurück und erreicht durch die Kontbination mit einer weiteren bei Lauf zuzuschaltenden Arbeitswicklung eine vollständige und brauchbare Lösung, indem Leistungsfaktor und Wirkungsgrad eines erfindungsgemäß gebauten Motors trotz außerordentlich günstiger Anlaufsverhältnisse.den für neuzeitliche .Maschinen üblichen Werten entsprechen.
• Die Ausführung einer derartigen Kombination von drei Läuferwicklungen ist in der j Abbildung im Schnitt gezeigt. Der Läuferkern a zeigt zwei Nutreihen, eine am Umfang b und eine c in etwa. halber Kernhöhe. Die am Umfang liegenden Nuten enthalten j zwei Wick ungen, eine den üblichen Ausführungen entsprechende Wicklung d, die zweckmäßig als zwei- oder mehrphasige Spulen- oder Stabwicklung ausgebildet ist, unl als Betriebswicklung dient. Diese kann von Hand, oder selbsttätig in bekannter Weise j durch eine -Muffe e kurzgeschlossen. werden. j In der Nähe der Phasenwicklung d, am besten in den gleichen Nuten b unter der Wicklungd ist eine kurzgeschlossene Käfigwicklung f von hohem Widerstand angeordnet, die aus Kupfer oder einem Stoff geringerer Leitfähigkeit, z. B. Bronze, Eisen, hergestellt sein kann. In den Nuten c liegt in etwa halber Kernhöhe eine zweite Käfigwicklungg, die aber geringen OOhmschen Widerstand besitzt.
• Der Anlaßvorgang ist nun folgender: Der Ständer wird bei offener Phasenwicklung ans Netz gelegt. Die kurzgeschlossene Käfigwicklung f, die außen liegt, entwickelt infolge des hohen Widerstandes ein großes Drehmoinent, während die innere Käfigwicklung g infolge der großen Streuung beim Anlauf fast kein Drehmoment besitzt. Die Reaktanz der letzteren kann durch Verwendung einer kleineren Stabzahl noch erhöht werden. Je mehr sich der Motor dem Synchronismus nähert, umsomehr nimmt das Drehmoment der Wicklung f ab und das der Wicklung,- zu. Nach beendetem Anlauf wird die Phasenwicklung d kurzgeschlossen. Da diese den geringsten Widerstand besitzt und außen am Umfang liegt, so wird sie nahezu das volle Drehmoment liefern, während die Wicklungen f und g praktisch wirkungslos werden. Der Stromstoß beim Umschalten ist wegen der geringen Schfüpfung der Wicklung g, deren Widerstand entsprechend niedrig gehalten wird, nur sehr klein.
• Die mit dein neuen Motor erzielten technischen Vorteile sind) zusammenamefaßt folgentde: hohes Anlaufmoment bei geringem Anlaufstrom, Wegfall der Schleifringe, Bürsten und des Anlaßapparates, geringer Stromstoß beim Umschalten in die Betriebsstellung, günstiger Leistungs;faktor und guter Wirkungsgrad.
• Durch eine zwangläufige Kupplung des Ständerschalters mit der Kurzschlußvorrichtung kann die Schaltfolge festgelegt werden, so daß jeder Bedienungsfehler ausgeschlossen ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Asynchroner Drehstrommotor mit als Arbeitswicklung dienender Phasen- oder offener Käfigwicklung im Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß -der Läufer außer der nicht an Schleifringe angeschlossenen Arbeitswicklung zwei kurzgeschlossene Anlaufkäfigwicklungen erhält, von denen die eine mit hohem Ohmschen Widerstand in der Nähe der Arbeitswicklung die zweite mit geringem Ohmschen Widerstand und hoher Reaktanz etwa in halber Kernhöhe liegt, welche beide nach beendetem Anlauf (durch Kurzschließen der Arbeitswicklung entlastet werden.
2. 2. Asvnchröner Drehstrommotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anlaufwicklung eine geringere Stabza!hl als die erste besitzt.
3. 3. Asynchroner Drehstrom.motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß de Kurzschlußvorrichtung mit dem Ständerschalter zwangläufig gekuppelt ist, um eine falsche Schaltfolge zu verhindern.