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Asynchronmaschine für veränderliche Drehzahl. Die Erfindung löst mit
verhältnismäßig :einfachen Hilfsmitteln die Aufgabe, die Geschwindigkeit von Asynchronmaschinen
verlustlos zu regeln. Die im wesentlichen bekannte Bauart der Maschine ist in Abb.
r dargestellt. Die Netzspannung wird dem rotierenden Teil durch Schleifringen. zugeführt.
Auf dem Rotor r befindet sich außer der mit den Schleifringen in Verbindung stehenden
Primärwicklung eine Kommutatorwicklung, die über einen Bürstensatz b mit der Wicklung
des Sekundärteiles s in Reihenschaltung verbunden ist.
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@Tn die Verbindungsleitungen ist ein Schaltapparata eingeschaltet,
mit dessen Hilfe die Sekundärwicklung umschaltbar ist.
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Bei dieser Anordnung werden im Sekundärkreis zwei verschiedene elektromotorische
Kräfte erzeugt: eine EMK, die, wie beim gewöhnlichen Asynchronmotor, von der Primärwicklung
in der Sekundärwicklung induziert wird, außerdem :eine zweite EMK, die in der Kommutatorwicklung
erzeugt wird.
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Mit Hilfe einer Maschine ähnlicher Bauart ist nach einem bekannten
Verfahren eine Regelung der Drehzahl in weiten Grenzen erzielt worden, wobei der
Motor in allen Fällen mit geringer Phasenverschiebung arbeitet (Patent 26o g19).
Danach werden vorn Kommutator mit Hilfe zweier verschiebbarer Bürstensätze Spannungen
von veränderlicher Größe und Phase abgenommen und in den Sekundärkreis eingeführt.
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Die Erfindung beschreitet zu demselhen Zweck einen anderen Weg. Der
einfache Bürstensatz gestattet dem Kommutator, nur eine bestimmte, praktisch konstante
Spannung zu entnehmen. Dagegen ist es möglich, die im Stator s induzierte EMK durch
geeignete Umschaltungen, z. B. :durch übergang von Stern- auf Dreieckschaltung,
zu verändern. Dadurch kann nicht nur das Größenverhältnis der beiden elektro°motorisichen
Kräfte -der konstanten. EMK der Kommutatorwicklung und der veränderlichen EMK der
Sekundärwicklung -, sondern gleichzeitig auch ihre vektorielle Zusammensetzung verändert
werden. Es wird also dasselbe erreicht, wie bei konstanter EMK der Sekundärwicklung
durch Veränderung der Kommutatorspannung nach Größe und Phase, nämlich eine Regelung
der Drehzahl innerhalb weiter Grenzen.
Die verschiedenen Möglichkeiten
der Umschaltung der Sekundärwicklung, die für die vorliegenden Zwecke verwendet
werden können, sind an sich bekannt, so daß @es genügt, mit einigen Beispielen daran
zu erinnern.
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Abb.2 bezieht sich auf eine gewöhnliche Drehstromwicklung, deren drei
Phasen sowohl an den drei Anfangspunkten wie an den drei Endpunkten zugänglich sind.
Die Abbildung zeigt verschiedene Spannungsdiagramme i, 2, 3, 4, die sich durch einfache
Umschaltungen einer solchen Wicklung :erzielen lassen.
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Das Diagramm 2 entsteht aus i .durch Umschaltung von Anfang und Ende
jeder Phase, die Diagramme 3 und 4 aus i durch übergang von Stern- auf Dreieckschaltung,
wobei der Unterschied zwischen 3 und 4 wiederum durch Vertauschen von Anfan- und
Exi,de jeder Phase zustande kommt.. M= sieht daraus, wie sich die Phasenlage der
sekundären EMK in einfacher Art stufenweise verändern läßt. Die Größe der Stufen
beträgt jeweils 3o°.
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Bei der Umschaltung von i auf 4 wird gleichzeitig die EMK der Sekundärwicklung
im Verhältnis ). -3:, verkleinert. Weitere Verkleinerungen können beispielsweise
durch Übergang von Reihen- auf Parallelschaltung innerhalb jeder Phase erzielt werden.
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Durch diese Umschaltungen ergibt sich'eine große Anzahl von Abstufungen
sowohl in. der Größe als in der Phasenlage der sekundären EMK.
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Der Vorteil dieser Axt der Drehzahlrlegelung beruht gegenüber dem
obenerwähnten bekannten Verfahren hauptsächlich darin, daß der Sekundärstrom nicht
zweimal, sondern; nur einmal durch die Kommutatorbürsten geleitet wird. Der Kommutator
braucht deshalb nur die halbe Größe zu haben. Ebenso vermindern sich die Verluste
durch: Bürstenreibung und durch den. Übergangswiderstahd unter den Bürsten auf die
Hälfte. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei unveränderlicher Bürstenstellung
das Statoreism zur Verbesserung der Kommutierung mit Aussparungen versehen werden
kann. Alle diese Vorzüge machen es möglich, die Maschine auch für große Leistung
auszuführen. Erwähnenswert ist der weitere Vorteil, daß die schwerfälligen Getriebe
zur Verstellung der doppelten Bürstensätze in Wegfall kommen.
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Die durch .die Umschaltung allein erzielte Geschwndigkeitsregeiung
ist nicht stetig, dürfte aber für viele Fälle hinreichend sein. Wird dagegen eine
feinstufige Geschwindigkeitseinstellung gewünscht, so müssen die Zwischenräume zwischen
den Abstufungen überbrückt werden. Zu diesem Zwecke kann die an sich bekannte Phasenregelung
durch. Bürstenverschiebung und 'Widerstandsänderung im Sekundärkreis verwendet werden.
Die Anwendung dieser beiden Mittel hat gemeinsam mit der Umschaltung der Sekundärwicklung
den Vorteil. gegenüber ihrer Anwendung für sich allein, daß ihr Regelbereich bedeutend
enger begrenzt werden kann. Im Falle der Bürstenverschiebung kann. .dann die Kompensationspannung
und damit die durch die Bürsten kurzgeschlossene Segmentspannung im Kollektor kleiner
gehalten werden. Die Vierstellvorrichtung für die Bürstenbrücke wird, da nur kleine
Vierstellwinkel in Frage kommen, bedeutend einfacher. Im Falle der Widerstandsregelung
werden die Stromwärmeverluste in den zugeschalteten Widerständen bedeutend niedriger,
weil die Widerstände entsprechend kleiner gewählt werden können..
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Die Maschine kann in .gleicher Weisse für einphasigen wie für mehrphasigen.
Wechselstrom eingerichtet werden. Die beiden im Rotor untergebrachten Wicklungen,
die Primärwicklung und die Kommutatorwicklung, können voneinander isoliert oder
in Sparschaltung verbunden sein.