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Asynchrone Induktionsmaschine mit aufgehobener Phasenverschiebung.
Es ist bekannt, die Phasenverschiebun- i-en Induktionsmotoren nach dein Vorschlage
von Leblanc dadurch aufzuliel:en, daß der Indt:ktionsmotor mit einer Kommutatormaschine
in Kaskade geschaltet wird, auf deren Kommutator eine der Phasenzahl des Rotors
entsprechende Anzahl von Bürsten schleift, die mit den auf den Schleifringen des
Läufers des Induktionsmotors liegenden Bürsten verbunden sind. Diese Maschinen konnten
jedoch wegen der verursachten hohen Mehrkosten und der größeren Raumbeanspruchung
nur eine verhältnismäßig geringe Verbreitung finden, trotzdem die Kompensation der
Phasenverschiebung der Induktionsmotoren zu einer äußerst wichtigen wirtschaftlichen
Frage geworden ist. In den Stromverteilungsanlagen wächst nämlich die durch Motoren
bewirkte induktive Belastung im Verhältnis zu der Lampenbelastung stetig, so daß
ein großer Prozentsatz der Belastung der meisten Stromverteilungsnetze aus wattlosen
Strömen besteht und demnach die volle Ausnutzung des Netzes durch 1Vutzl:elastung
nicht möglich ist. Da die weitaus größte Anzahl der die wattlosen Ströme verursachenden
Motoren aus Kleinmotoren oder mittelgroßen Motoren besteht, bei denen die oben erwähnte
Leblancsche Kompensation nicht in Betracht kommen kann, so ist es wichtig, eine
Lösung für die Kompensation der Phasenverschiebung zu finden, die weder den Raumbedarf
der Motoren vergrößert noch eine nennenswerte Steigerung der Erzeugungskosten verursacht.
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Gemäß der Erfindung wird die Phasenkompensation dadurch erreicht,
daß im Läufereisenkörper des Induktionsmotors außer der mit den Schleifringen verbundenen
Läuferwicklung noch eine für die Leistung der normalen Schlüpfung, also für die
Magnetisierungsarbeit des Motors bemessene Kommutatorwicklung angeordnet ist, deren
Polzahl mit der Polzahl des Induktionsmotors in geradem oder nicht rein ungeradem
Verhältnis (z. B. 4 : 6) steht, und deren Bürsten mit der induzierten (sekundären)
Wicklung des .Motors verbunden sind.
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Da die Kommutatorwicklung nur für die :@Iagnetisierungsenergie, also
für einen kleinen Bruchteil der Leistung des Motors zu bemessen sein braucht, und
der Kommutator aus einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Segmenten bestehen
kann und endlich außer dem normalen Eisenkörper und den normalen mechanischen Konstruktionsteilen
des Motors keinerlei zusätzli--hen Teile erforderlich sind, so werden die Herstellungskosten
des Motors durch die zusätzliche Wicklung und den Kommutator nur wenig erhöht. Dagegen
steigt infolge der Phasenkompensation dieLeistung des Motors wesentlich, so daß
die bei gleicher Leistung mögliche Verminderung der Abmessungen des Motors die Kosten
der Kompensationwicklung und des Kommutators ausgleichen kann.
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Dadurch, daß die Polzahl der Kompensationsläuferwicklung von der Polzahl
des Induktionsmotors verschieden, und zwar derart gewählt wird, daß die beiden Polzahlen
in geradem, z. B. 2 : 4, oder nicht rein ungeradem Verhältnis stehen, also sich
z. B. wie 4 : 6 verhalten, kann man in an und für sich bekannter Weise erreichen,
daß sich die beiden Felder gegenseitig nicht beeinflussen, d. h. so verlaufen, als
ob die Kompensationsläuferwicklung in einem besonderen Eisenkörper untergebracht
wäre. .
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das durch die Kompensationswicklung
erzeugte Feld sich dem Grundfelde des Motors überlagert, so daß die Bedingung der
hohen Sättigung für das Eisen des Kompensationsfeldes leicht erfüllt werden kann.
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In der Zeichnung zeigt Abb. i das Schaltbild des neuen Induktionsmotors,
Abb. z ein Ausführungsbeispiel der Läuferwicklung samt Kompensationswicklung und
A.bb. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt des Motors.
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In Abb. i ist m die Ständerwickl,ung und v die Läuferwicklung des
Motors. z, z, z sind die Schleifringe und n ist °die im Läufer angeordnete
Kompensationswicklung, die mit dein Kommutator k verbunden ist. Auf diesem schleifen
die Bürsten b, b, b, die in einem gegenseitigen Abstande von i2o° angeordnet
sind.
Die Bürsten b sind mit den Bürsten der Schleifringe w verbunden. Durch Übererregung
und übersynchronen Lauf der Kommutatorw icklung 7a gegenüber ihrem eigenen Feld
kann in gleicher Weise wie bei .der L eblancschen Doppelmaschine der Leistungsfaktor
beliebig gesteigert und die Phasenverschiel.ung völlig beseitigt, ja sogar eine
Phasenvoreilung erzielt werden.
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Wie aus Abb.2 ersichtlich, besteht die Läuferwicklung _y aus einer
in Stern geschalteten dreiphasigen vierpoligenWicklung, deren Phasen v1, y_, y3
hei o, o, o an den Nullpunkt äeschaltet und an ihren freien Enden mit den
Schleifringen N1, w_, z;, verbunden sind. Im deichen Eisenkörper ist die Kompensations-%\
icklung u angeordnet, welche wie die zum "feil mit stärkeren vollen und zum Teil
mit stärkeren gebrochenen Linien gezeichnete «'in,-luiig erkennen läßt, 2polig gewickelt
und mit dem Kommutator i, verbunden ist. Infolgedessen steht die Polzahl der Kompensationswicklung
n zur Polzahl der Läuferwicklung y in dein Verhältnis 2 : d., so daß sich als Verhältniszahl
eine gerade Zahl (2) ergibt. Es könnte aber ein jedes andere @'erliiiltnis der Polzahlen
benutzt werden, falls diese miteinander in geradem oder keinem reinen ungeraden
Verhältnis stehen. So könnte z. B., wenn die Läuferwicklung sechspolig ist, die
Kompensationswicklung auch vierpolig ausgeführt sein.
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Gemäß Abb.3 ist cz der Eisenkörper des Ständers und d der Eisenkörper
des Läufers. nt ist die normale Ständerwicklung und y die normale Läuferwicklung.
Gemäß Abb.3 ist die Kompensationswicklung ii, beispielsweise in den gleichen Nuten
des Läufereisenkörpers angeordnet wie die Läuferwicklung y. Der Komniutator k ist
zwischen dem Läuferkörper d und den Schleifringen w angeordnet, kann aber auch auf
der anderen Seite des Läufers Platz finden.
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Man könnte auch im Ständereisenkörper a, gegebenenfalls in rlen gleichen
Nuten mit der Ständerwicklung nu, eine Kompensationständerwicklung der gleichen
Polzahl wie die Kompensationswicklung ii des Läufers anordnen. In Abb. i ist diese
Stähderwicklung mit f bezeichnet. Da ihre Polzahl zur normalen Stän.derwicklung
ni im gleichen, geraden oder nicht rein ungeraden Verhältnis steht wie :die beiden
Läuferwicklungen, so beeinflussen sich die durch die beiden Ständerwicklunben erzeugten
Felder nicht gegenseitig. Die Anordnung einer besonderen Kompensationständerwicklung
in Nebenschluß, Hauptschluß oder Doppelschlußschaltung ist mit dem Vorteil verbunden,
daß man einerseits mit Hilfe eines Reglungstransformators oder Widerstandes oder
durch Bürstenverschiebung eine Geschwindigkeitsreglung erzielen, anderseits die
Korrektion der Phasenverschiebung auf das gewünschte Maß einregem kann. Die Kompensationständerwicklung
f ist in Abb. i mit gebrochenen Linien in Nebenschlußschaltung angedeutet.
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Die Maschine kann im primären Teil ein-oder mehrphasig und der sekundäre
Teil des Induktionsmotors sowie die Kommutatormaschine zwe i-, drei- oder mehrphasig
ausgeführt sein. Es können ferner die Kompensationswicklungen auch als eine normale
Nebenschlußgleichstrommaschine ausgebildet sein und bei svnclironein Lauf des Induktionsmotors
Gleichstrom in dessen Rotor als Magnetisierungsstroni liefern.
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Ein solcher kompensierter Induktionsmotor kann in an sich bekannter
Weise genau so wie ein unkornpensierter Induktionsmotor bei äußerem Antriebe mit
übersynchroner Geschwindigkeit als Asynchrongenerator betrieben werden, wobei die
Kompensationsankerwicklung ohne weiteres die Kompensation der Phasenverschiebung
bewirkt, genau so, wie wenn die Maschine als Motor läuft.