DE470856C

DE470856C - Cascade connection of induction motors

Info

Publication number: DE470856C
Application number: DEK90417D
Authority: DE
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1924-07-30
Filing date: 1924-07-30
Publication date: 1929-02-05

Description

Kaskadenschaltung von Induktionsmotoren Die Erfindung bezieht sich auf einphasige Induktionsmotoren nach Patent 469 gib, d. h. auf Induktionsmotoren mit einer zwischen Stator und Rotor angeordneten, um die Rotorachse drehbaren Kurzschlußwicklung. Würde man einen solchen Motor, wie es z. B. seine Verwendung als Fahrzeugmotor häufig erfordert, mit polumschaltbarer Statorwicklung ausführen, so ergäbe sich die lästige Notwendigkeit, die Kurzschlußwicklung (den sog. Hilfsrotor) nach jeder Polzahländerung von neuem zu synchronisieren, d. h. durch besondere Mittel auf die neue Drehzahl zu bringen. Die Erfindung bezweckt, eine Anordnung zu schaffen, welche zwar die Vorteile eines Einphaseninduktionsmotors der im Hauptpatent beschriebenen Art in Verbindung mit denen der Polumschaltung aufweist, von dem angegebenen Nachteil aber frei ist. Dieser Zweck wird -gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der mehrphasige Sekundärteil des Einphaseninduktiönsmotors mit einem polumschaltbaren Mehrphasenmotor, in an sich bekannter Weise in Kaskadenschaltung verbunden ist.Cascading Induction Motors The invention relates to give to single-phase induction motors according to patent 469, d. H. on induction motors with a short-circuit winding arranged between the stator and rotor and rotatable about the rotor axis. Would you have such a motor as it is z. B. its use as a vehicle engine often requires to run with pole-changing stator winding, this would result in the annoying Necessity of the short-circuit winding (the so-called auxiliary rotor) after every change in the number of poles to synchronize again, d. H. by special means to the new speed bring to. The invention aims to provide an arrangement which, although the Advantages of a single-phase induction motor of the type described in the main patent in Connection with those of the pole changing has, however, from the specified disadvantage free is. This purpose is achieved according to the invention in that the multiphase Secondary part of the single-phase induction motor with a pole-changing multi-phase motor, is connected in a known manner in cascade connection.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i das für fünf Geschwindigkeitsstufen eingerichtete erste und Abb. 2 das für drei Geschwindigkeitsstufen eingerichtete zweite Ausführungsbeispiel. In Abb. i bezeichnet A den achtpoligen Stator, B den dreiphasig gewickelten, mit Schleifringen und -bürsten b1 versehenen Rotor, C den eine Gleichstromerregerwicklung tragenden, als Kurzschlußwicklung ausgebildeten Hilfsrotor des Einphaseninduktionsmotors. Auf der Rotorwelle b2 sitzt der mit einer Kurzschlußwicklung versehene Rotor F eines mit zwei polumscbaltbaren Statorwicklungen D und E ausgerüsteten Dreiphasenmotors. Die Statorwicklung D ist für 24/i2, die Statorwicklung E für 8/4 Pole gewickelt. Jede der beiden Wicklungen D und E ist an je zwei Kontakte eines für vier Schaltstellungen eingerichteten Sterndreieckumschalters G in -der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise so angeschlossen, daß je nach der Stellung dieses Umschalters die betreffende Wicklung einmal in Dreieck (höhere Polzahl) und einmal in Stern (niedere Polzahl) geschaltet ist. Der Sterndreieckumschalter G ist seinerseits über einen für drei Schaltstellungen eingerichteten Umschalter H und eine Dreiphasenleitung J mit den Bürsten bi des Rotors B verbunden. Von den drei Schaltstellungen dieses Umschalters H dienen zwei zur Verbindung des Rotors B mit den Statorwicklungen D und E, die dritte zum Anschluß eines Anlassers K, der eine allmähliche Geschwindigkeitsregelung zwischen der obersten, durch Polumschaltung und Kaskadenwirkung erreichbaren Geschwindigkeitsstufe und der bei Alleinbetrieb des Einphasenmotors A B C sich einstellenden Geschwindigkeitsstufe ermöglicht.In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are illustrated schematically, namely, FIG. 1 shows the first exemplary embodiment set up for five speed levels and FIG. 2 the second exemplary embodiment set up for three speed levels. In Fig. I, A denotes the eight-pole stator, B the three-phase wound rotor provided with slip rings and brushes b1, C the auxiliary rotor of the single-phase induction motor, which carries a DC excitation winding and is designed as a short-circuit winding. The rotor F, provided with a short-circuit winding, of a three-phase motor equipped with two pole-reversible stator windings D and E is seated on the rotor shaft b2. The stator winding D is wound for 24 / i2, the stator winding E for 8/4 poles. Each of the two windings D and E is connected to two contacts each of a star-delta changeover switch G set up for four switching positions -the manner shown in the drawing so that, depending on the position of this changeover switch, the winding in question is once in triangle (higher number of poles) and once in Star (lower number of poles) is connected. The star-delta changeover switch G is in turn connected to the brushes bi of the rotor B via a changeover switch H set up for three switch positions and a three-phase line J. Of the three switch positions of this switch H, two are used to connect the rotor B to the stator windings D and E, the third to connect a starter K, which enables gradual speed control between the uppermost speed level, which can be achieved by pole switching and cascade effect, and that when the single-phase motor AB is operated alone C enables the speed level to be set.

Die beschriebene Anordnung gestattet, die aus dem Induktionsmotor A B C und dem Dreiphasenmotor D E F bestehende Kaskade mit fünf verschiedenen Geschwindigkeitsstufen zu betreiben. Es ergeben sich nämlich je nach der Stellung der Umschalter G und H folgende fünf wirksame Polzahlen 1. Kaskade aus Einphasenmotor A B C mit Wicklung D des Dreiphasenmotors D E F in Dreieckschaltung, Polzahl 8 -h 24 = 32; 2. Kaskade mit Wicklung D in Sternschaltung, Polzahl 8 -E- 12 ---_ 2o; 3. Kaskade mit Wicklung E in Dreieckschaltung, Polzahl 8 + 8 = 16; 4. Kaskade mit Wicklung E in Sternschaltung, Polzahl 8 + 4. = 12; 5. Einphasenmotor A B C allein, Polzahl B. Diesen Polzahlen entsprechen bei der Frequenz 5o der Reihe nach die synchronen Drehzahlen 187,5; 300; 375; 5oo und 750.The arrangement described allows the cascade consisting of the induction motor A B C and the three-phase motor DEF to be operated at five different speed levels. Depending on the position of the switches G and H, the following five effective numbers of poles result: 1. Cascade of single-phase motor A B C with winding D of the three-phase motor DEF in delta connection, number of poles 8 -h 24 = 32; 2nd cascade with winding D in star connection, number of poles 8 -E- 12 ---_ 2o; 3. Cascade with winding E in delta connection, number of poles 8 + 8 = 16; 4th cascade with winding E in star connection, number of poles 8 + 4th = 12; 5. Single-phase motor A B C alone, number of poles B. These numbers of poles correspond in sequence to the synchronous speeds 187.5 at frequency 50; 300; 375; 5oo and 750.

Die beschriebene Anordnung wird in folgender Weise benutzt. Nachdem der Hilfsrotor C (z. B. mittels eines kleinen - nicht dargestellten- Motors) auf die synchrone Drehzahl 75o des Einphasenmotors A B C gebracht ist, wird die Statorwicklung A an ein Einphasennetz angeschlossen. Bei der aus Abb. i ersichtlichen Stellung der Umschalter G und H läuft dann der Rotor B und damit der mit diesem durch die Welle b2 verbundene Rotor F an; der Rotorsatz B b2 F erreicht dabei schnell die der Polzahl 32 entsprechendeDrehzahl z87,5. Durch Umlegen des Sterndreieckumschalters G in seine zweite Schaltstellung wird sodann die Statorwieklung D auf Sternschaltung umgeschaltet. Dadurch vermindert sich die Polzahl der Kaskade auf 2o, und ihre Drehzahl steigt auf 3oo. Wird darauf der Umschalter G in seine dritte und der Umschalter H in seine zweite Schaltstellung gebracht, so ist die Stator-Wicklung E in Dreieckschaltung an den Rotor B angeschlossen, so daß sich eine Polzahl 16 und eine Drehzahl 375 ergibt. Durch Übergang. in die vierte Schaltstellung des Umschalters G wird die Sternschaltung der Wicklung E hergestellt; dadurch wird die Kaskade auf die Polzahl i2 und die Drehzahl 500 gebracht. Schließlich schaltet man durch Umlegen des Umschalters H in seine dritte Schaltstellung , den Dreiphasenmotor D E F vom Einphasen motor A B C ab und verbindet dadurch zugleich dessen Rotor B mit dem Anlasser K. Indem man nun den Anlasser K allmählich kurzschließt, erhöht man die Drehzahl des Ein phasenmotors A B C schrittweise bis annähernd 750, womit die oberste Geschwindigkeitsstufe erreicht ist. Eine Änderung der Geschwindigkeit des synchron mit dem Drehfelde des Sta tors A umlaufenden Hilfsrotors G hat bei all diesen Änderungen nicht stattgefunden. Durch Anschluß der Erregerwicklung des Hilfsrotors C an eine Gleichstromquelle und Regelung der Erregerstromstärke ist es nun noch möglich, die primäre Phasenverschiebung des Einphasenmotors zu vermindern oder aufzuheben bzw. in Voreilung zu verwandeln. Die Stillsetzung der Kaskade erfolgt genau in derselben Weise wie beschrieben, nur in umgekehrter Reihenfolge aller Schaltvorgänge.The arrangement described is used in the following manner. After the auxiliary rotor C has been brought to the synchronous speed of 75o of the single-phase motor AB C (for example by means of a small motor (not shown), the stator winding A is connected to a single-phase network. In the position of the changeover switches G and H shown in FIG. The rotor set B b2 F quickly reaches the speed z87.5 corresponding to the number of poles 32. By moving the star-delta switch G to its second switching position, the stator output D is then switched to star connection. This reduces the number of poles in the cascade to 2o and its speed increases to 3oo. If the changeover switch G is then brought into its third and the changeover switch H into its second switch position, the stator winding E is connected in a delta connection to the rotor B, so that a number of poles 16 and a speed of 375 result. Through transition. In the fourth switch position of the switch G, the star connection of the winding E is established; this brings the cascade to the number of poles i2 and the speed 500 . Finally, by moving the switch H to its third switch position, the three- phase motor DEF is switched off from the single-phase motor AB C and at the same time connects its rotor B to the starter K. By gradually short-circuiting the starter K, the speed of the single-phase motor is increased AB C gradually up to approximately 750, with which the highest speed level is reached. A change in the speed of the auxiliary rotor G rotating synchronously with the rotating field of the Sta sector A has not taken place in all of these changes. By connecting the excitation winding of the auxiliary rotor C to a direct current source and regulating the excitation current intensity, it is now possible to reduce or cancel the primary phase shift of the single-phase motor or to convert it into lead. The cascade is shut down in exactly the same way as described, only in the reverse order of all switching processes.

Von der beschriebenen Anordnung unterscheidet sich das durch Abb. 2 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Dreiphasenmotor nur eine polumschaltbare Statorwicklung E besitzt und daß außer einem Sterndreieckumschalter Ga kein zweiter Umschalter vorhanden ist, daß ferner der Sterndreieckumschalter G1 nur drei Schaltstellungen aufweist und daß der Rotor F des Dreiphasenmotors außer einer Kurzschlußwick Jung f 2 noch eine Dreiphasenwicklung f 1 trägt. Dabei sind die Spulen der Kurzschlußwicklung f 2 so angeordnet, daß zusammengehörige Spulenseiten bei der größeren Polzahl der Statorwicklung E stets gleichnamigen Polen, bei der kleineren Polzahl dagegen ungleichnamigen Polen gegenüberliegen. Außerdem ist der Anlasser K so geschaltet, daß er in der ersten Schaltstellung des Sterndreieckschalters Gi über Schleifbürsten f 3 mit der Rotorwicklung f 1 verbunden, in der zweiten Schaltstellung ausgeschaltet und in der dritten Schaltstellung über die Schleifringbürsten bi mit dem Rotor B leitend verbunden ist.The second embodiment illustrated by Fig. 2 differs from the arrangement described in that the three-phase motor has only one pole-changing stator winding E and that, apart from a star-delta switch Ga, there is no second switch, that furthermore the star-delta switch G1 has only three switching positions and that the rotor F of the three-phase motor carries a three-phase winding f 1 in addition to a short-circuit winding Jung f 2. The coils of the short-circuit winding f 2 are arranged in such a way that associated coil sides always face poles of the same name for the larger number of poles of the stator winding E, whereas unlike poles for the smaller number of poles are opposite. In addition, the starter K is connected in such a way that it is connected to the rotor winding f 1 via brushes f 3 in the first switch position of the star-delta switch Gi, switched off in the second switch position and conductively connected to the rotor B via the slip ring brushes bi in the third switch position.

Die Anordnung der dreiphasigen Rotorwicklung f 1, in welcher die Stromstärke mittels des. Anlassers K vom Stillstand bis zur untersten Geschwindigkeitsstufe in feiner Abstufung geregelt werden kann, ermöglicht einen allmählichen und stoßfreien Anlauf. Die beschriebene Ausführung der Kurzschlußwicklung f 2 gestattet die Verwendung einer für zwei Polzahlen umschaltbaren Statorwicklung ohne Vermehrung der Schleifbürsten f3 über die Zahl drei. Bei einem achtpolig gewickelten Stator A und einer von acht auf vier Pole umschaltbaren. Statorwicklung E ergeben sich bei der Frequenz 5o folgende Geschwindigkeitsstufen: 375, 500, 750. Die Kurzschlußwicklung f2 wird wegen der beschriebenen Anordnung ihrer Spulenseiten nur bei der vierpoligen Schaltung der StatorwicklungE (mittlere Schaltstellung des Umschalters G1) wirksam. Der Anlasser K bleibt in dieser Schaltstellung des Umschalters G1 dauernd ausgeschaltet.The arrangement of the three-phase rotor winding f 1, in which the current intensity by means of the starter K from standstill to the lowest speed level can be regulated in fine increments, enables gradual and bumpless Start-up. The described embodiment of the short-circuit winding f 2 allows its use a stator winding that can be switched for two numbers of poles without increasing the number of grinding brushes f3 over the number three. With an eight-pole wound stator A and one of eight switchable to four poles. Stator winding E results at the frequency 5o as follows Speed levels: 375, 500, 750. The short-circuit winding f2 is because of the described arrangement of their coil sides only in the four-pole circuit of the Stator winding E (middle switch position of switch G1) effective. The ignition In this switch position of the switch G1, K remains permanently switched off.

Von der zuerst beschriebenen Anordnung (Abb. i) zeichnet sich die Anordnung nach Abb. 2 durch ihre größere Einfachheit sowie durch die Möglichkeit eines sanfteren Anlaufs aus. Beiden Anordnungen gemeinsam ist im Vergleich zu- gewöhnlichen polumschaltbaren Motoren der Vorteil, daß der Stator A nur eine einzige Wicklung trägt, und daß diese infolgedessen unter Wegfall eines Leistungstransformators ohne Schwierigkeit für die Netzspannung bemessen werden kann. Dabei ist vorausgesetzt, daß das Synchronisieren des Hilfsrotors C durch mechanische Mittel, z.B. durch einen kleinen Motor, und nicht durch eine Hilfswicklung erfolgt.From the arrangement described first (Fig. I), the Arrangement according to Fig. 2 due to its greater simplicity and the possibility a smoother start. Both arrangements have in common in comparison to ordinary ones pole-changing motors the advantage that the stator A only one only winding carries, and that this as a result, eliminating a power transformer can be dimensioned without difficulty for the mains voltage. It is assumed that that the synchronization of the auxiliary rotor C by mechanical means, for example by a small motor, and not done by an auxiliary winding.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Cascade connection of induction motors, characterized in that the multi-phase secondary part of a single-phase current induction motor (AB C) with auxiliary rotor according to patent 469 gr8 is connected in a known manner to a pole-changing multi-phase motor (DEF or EF).

2. Motor cascade according to claim z, characterized in that the rotor (F) of the pole-changing polyphase motor (EF, Fig. Z) except for a polyphase winding (f 1) has a short-circuit winding (f2) which is arranged so that associated coil sides in the The larger number of poles always have poles with the same name, while the smaller number of poles has opposite poles with different names.