DE446005C - Asynchronmotor mit zwei-sei es getrennte, sei es gemeinsame Kurzschlussringe aufweisenden-in moeglichster Naehe des Luftspalts angeordneten Laeuferkaefigen - Google Patents

Description

• Asynchronmotor mit zwei - sei es getrennte, sei es gemeinsame Kurzschlußringe aufweisenden - in möglichster Nähe des Luftspalts angeordneten Läuferkäfigen. Es ist bekannt, daß im allgemeinen ein Kurzschlußläufer (Käfigläufer) dann am glattesten anläuft, wenn die Rotornut- bzw. Stabzahl kleiner ist als die Statornutzahl, sich aber nur wenig von ihr unterscheidet und eine gerade Zahl ist (vgl. »Experimentelle Untersuchung der Drehmomentverhältnisse von Drehstrom-Asynchronmotoren mit Kurzschlußrotoren verschiedener Stabzahl« von Dr.-Ing Wilhelm Stiel, Heft 212 der Forschungsarbeiten auf dem Gebiet des Ingenieurwesens, herausgegeben vom Verein Deutscher Ingenieure).
• Der Versuch lehrt nun tatsächlich, daß z. B. bei 24 Nuten im Stator einer vierpoligen. Maschine die Drehmomentkurve für den Anlaufvorgang am weitaus günstigsten wird bei 22 Nuten im Rotor. Die in der Praxis meist verwendeten relativ hohen Rotornutzahlen, z. B. q i oder 42 gegenüber 24 Nuten im Stator einer vierpoligen Kleinmaschine, ergeben dagegen ausnahmslos tiefe Einsattelungen der Drehmomentkurve, d. h. schleichenden Anlauf auch bei voller Klemmenspannung und geringer Last.
• Diesen Vorzügen beim Anlauf eines Motors mit der von Dr. Stiel empfohlenen Nutzahlkombination stehen aber im normalen Betrieb in der Nähe der synchronen Umdrehungszah zwei schwerwiegende Nachteile gegenüber: i. Der Leistungsfaktor wird verhältnismäßig schlecht infolge der ungünstigen Streuverhältnisse; 2. die Maschine neigt zum Heulen bei Belastung.
• Die Gründe für Punkt i sind jedem Berechnungsingenieur geläufig; denn verhältnismäßig grobe Nutung ist stets verbunden mit hoher, einfach wie doppelt verketteter Streuung.
• Der Grund für Punkt 2 liegt in der bei normalem Luftspalt und üblicher Sättigung in den Zähnen des Stators unvermeidlichen starken Ausbildung der Nutenoberfelder des letzteren. Diese lassen sich zwar beseitigen oder wenigstens vermindern durch Luftspaltvergrößerung und hohe Sättigung in den Zähnen, doch haben diese beiden in der Praxis erprobten Maßnahmen eine weitere, sehr erhebliche Verschlechterung des Leistungsfaktors- zur unvermeidlichen Folge. Maschinen mit hoher Nutzahl, wenigstens im Rotor, sind von beiden Nachteilen im wesentlichen frei, wie bezüglich Punkt i ohne weiteres (vernachlässigbar kleine Rotorstreuung), bezüglich Punkt 2 einleuchtet, wenn man sich vergegenwärtigt, daß bei unendlich hoher Stabzahl oder Phasenzahl im Läufer jedem Statorzahn ständig eine Dämpferspule gegenübersteht, die das räumlich stillstehende Wechselfeld des Zahnes wegdämpft. Die entstehenden Dämpferströme sind es aber auch, die das Schleichen beim Ablauf bewirken.
• Die Erfindung vermindert die genannten Nachteile auch bei niederer Nutzahl der Arbeitswicklung auf dem Käfiganker. Sie besteht darin, daß zwar eine hohe Gesamtnutenzahl gewählt wird, aber in diesen Nuten gewissermaßen zwei untereinander elektrisch ungleiche Käfige miteinander kombiniert werden, von denen der eine im wesentlichen die Aufgabe hat, die das Drehmoment liefernden Ströme zu führen (Arbeitswicklung), der andere die@Streuung und die Nutenfelder zu unterdrücken (Dämpferwicklung). Da letzterer in seiner Wirkung beim Anlauf möglichst zurücktreten soll, muß er einen wesentlich höheren Widerstand erhalten.
• Die Dämpferwicklung nach der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten Widerstandswicklungen der Käfiganker nach Boucherot insofern, als letztere beim Anlauf den vollen Rotorstrom führen und erst beim Lauf nahe dem Synchronismus stromlos werden, während nach der Erfindung die Arbeitswicklung stets den weitaus überwiegenden Teil des Rotorstroms, die Dämpferwicklung stets nur einen Bruchteil desselben führt. Die bekannten Anker nach Boucherot können infolgedessen nur dem einen Zweck dienen, die Maschine zu verbessern dagegen finden die für den Anlauf auf Grund der Stielschen Forschungsarbeit als außerordentlich wichtig erkannten, von der Wirkung der Statornuten herrührenden, räumlich ruhenden Wechselfelder, die dem Grunddrehfeld übergelagert sind, hierbei keine Berücksichtigung. Insbesondere bleibt das Nutenverhältnis zwischen Stator und Rotor und die Frage, ob der letztere eine wesentlich größere oder kleinere Nutzahl als der Stator hat, außer Betracht. .
• Abb. i und 2 zeigen die übliche Ausführung von Käfigankern mit niedriger und hoher Stabzahl. Die Abb. 3, 4 und 5 stellen drei verschiedene Ausführungsformen von Ankern nach der Erfindung dar, und zwar Abb. 3 einen solchen mit niedriger Stabzahl (Arbeitskäfig), der am ', Umfang zur Dämpfung der Nutenfelder einen dünnen, zusammenhängenden Kupfermantel trägt (unendlich viele Dämpferstäbe), der mit den Kurzschlußringen des Arbeitskäfigs an beiden Enden metallisch verbunden ist.
• Abb. 4. stellt einen Doppelkäfig dar, bei welchem zwischen je zwei dicken Stäben der Arbeitswicklung ein dünner Stab der Dämpferwicklung angeordnet ist. Die Gesamtheit der dünnen Stäbe hohen Widerstandes wirkt als Dämpferwicklung gegen die Nutenoberfelder und als Schirm gegen die Rotorstreufelder. Dabei können die Stäbe der Arbeitswicklung und der Dämpferwicklung besondere Stirnverbindungen haben. Es kann aber für beide Wicklungen auch dieselbe Stirnverbindung benutzt werden.
• Die Ausführungsform nach Abb. 5 unterscheidet sich von der nach Abb. q. nur dadurch, daß die Stäbe untereinander gleich dick sind, aber jeder zweite schraffierte Stab aus einem Stoff von verhältnismäßig hohem elektrischen Widerstand hergestellt ist. Die Wirkung ist dieselbe wie bei der Ausführungsform nach Abb. q..

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Asynchronmotor mit zwei - sei es getrennte, sei es gemeinsame Kurzschlußringe aufweisenden - in möglichster Nähe des Luftspalts angeordneten Läuferkäfigen, von denen nur einer als Arbeitskäfig und der andere als Hilfskäfig dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabzahl des Arbeitskäfigs des Läufers gegenüber der Nutzahl des Ständers klein, jedem Läuferstabe des Arbeitskäfigs auf dem gleichen Läuferteilkreise aber mindestens je ein Läuferstab des Hilfskäfigs von einem gegenüber dem Ohmschen Widerstande des Arbeitskäfigstabs so hohen Ohmschen Widerstande zugeordnet ist, daß der Hilfskäfig bei laufendem Motor als reiner Dämpferkäfig wirkt und als solcher die von den Statornuten herrührenden ruhenden Wechselfelder und die Streufelder abdämpft.
2. 2. Asynchronmotor mit zwei - sei es getrennte, sei es gemeinsame Kurzschlußringe aufweisenden - in möglichster Nähe des Luftspalts angeordneten Läuferkäfigen, von denen nur einer als Arbeitskäfig und der andere als Hilfskäfig dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabzahl des Arbeitskäfigs des Läufers gegenüber der Nutzahl des Ständers klein und der Hilfskäfig als dünner, zusammenhängender, den Läufer umhüllender Metallmantel von einem gegenüber dem Ohmschen Widerstande der Arbeitskäfigstäbe so hohen Ohmschen Widerstande ausgebildet ist, daß der Metallmantel bei laufendem Motor als reiner Dämpferkäfig wirkt und als solcher die von den Statornuten herrührenden ruhenden Wechselfelder und die Streufelder abdämpft.