DE510472C - Einrichtung zum Anlassen und Betrieb einphasig gespeister Drehstromasynchronmotoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 20. OKTOBER 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE

Neufeldt & Kuhnke G.m.b.H. in Kiel*)

Um einen Einphaseninduktionsmotor mit genügend hohem Drehmoment bei möglichst geringer Stromaufnahme anlaufen zu lassen, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein: erstens muß im Motor während des Anlaufes ein möglichst vollkommenes Kreisdrehfeld vorhanden sein, zweitens muß der auf diese Weise künstlich geschaffene Anlaufpunkt einem Punkt des Arbeitsdiagramms des entsprechenden Drehstrominduktionsmotors äquivalent sein, der den obengenannten Anlaufverhältnissen entspricht. Daneben sollen die Anlaufhilfsmittel nicht bloß totes Material darstellen, sondern auch während des Laufs

IS in bekannter Weise möglichst nutzbringend verwendet werden.

Eine bekannte Schaltung, die statische Kondensatoren verwendet, ist die von Steinmetz angegebene, bei der nach Abb. 1 zwei

so Klemmen, z. B. u und v, der in Dreieck geschalteten dreiphasigen Primärwicklung (meistens S tänder wicklung) an das Einphasennetz angeschlossen werden, während die dritte Klemme w über einen Kondensator mit der einen Zuleitung u verbunden wird, so daß der Kondensator parallel zu der einen Phase w-u liegt. Bekannt ist ferner eine Abart dieser Schaltung, bei der gemäß Abb. 2 in den Nuten der Kondensatorphase w-u eine Zusatzwicklung w'-w untergebracht ist, die zusammen mit der Phase w-u einen Spartransformator bildet, an dessen Oberspannungsseite die Kondensatorbatterie angeschlossen ist. Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht in einer Erhöhung der Kondensatorspannung, wodurch die Verwendung kleinerer Kondensatoren ermöglicht wird. Elektrisch sind beide Schaltungen natürlich gleichwertig, wenn die Kondensatoren in beiden Fällen die gleiche Blindleistung hergeben. Beide Schaltungen haben jedoch, wie im folgenden gezeigt werden soll, den Fehler, daß die zweite der zu Anfang angeführten Bedingungen nicht erfüllt ist, wenn der ersten Forderung nach einem möglichst vollkommenen Kreisdrehfeld entsprochen ist.

An Hand der Vektordiagramme in den Abb. 5 und 6 sei dies veranschaulicht.

Abb. 5 zeigt das Anlaufdiagramm eines Einphasenmotors nach Abb. 1, während Abb. 6 das Kreisdiagramm darstellt.

Es sei -E₃ die Spannung an der Phase u-zu, E_c = E₃ die Kondensatorspannung, /₃ der Strom in der Phase u-w, Iq der Kondensatorstrom und /„ der Strom in der Phase v-w. Im Falle eines vollkommenen Kreisdrehfeldes sind dann /„ und /₃ ihrem Betrage nach gleich, in der Phase jedoch um 120⁰ ver-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Ulrich John in Kiel

schoben. Da ferner J₀ der Spannung E_c = E₃ stets um 90 ° vorauseilt, so besteht zwischen E_s und /₃ der Phasenwinkel ^)₃ = Oo⁰.

Aus dem Diagramm der Abb. 6 ergibt sich. daß man bei dieser Phasenverschiebung entweder ein relativ großes Anzugsmoment Md₁ bei zu hohem Anlauf strom oder ein zu kleines Anzugsmoment Md₂ bei niedrigem Anlaufstrom erhält. Erfindungsgemäß wird, um gute Anlaufverhältnisse zu erhalten, der Phasenwinkel φ_α durch geeigneten Einbau von Kondensatoren erheblich unter 6o° herabgedrückt. Beispielsweise kann dies mit der in Abb. 3 dargestellten Schaltung erreicht werden. Ihr zufolge ist in den Nuten der Hauptphase u-v eine Zusatzwicklung κ'-w untergebracht, die mit u-v gleichsinnig in Serie geschaltet ist und deren freie Klemme u' mit der einen Belegung eines Kondensators C verbunden ist, dessen andere Belegung zur dritten Klemme w führt. ■ ' : '

Abb. J zeigt das Strom- und Spannungsdiagramm der Schaltung nach Abb. 3. Die in u'-u induzierte Zusatzspannung E\ schiebt die Spannung E₃ gegenüber der Kondensator-Spannung E_c in der Phase zurück, so daß der Phasenwinkel cp_s verkleinert wird. Gleichzeitig wird durch E\ eine Vergrößerung der Kondensatorspannung bewirkt. E_z und E₀ können also je nach den besonderen Verhältnissen unabhängig voneinander gemacht werden. Trotzdem kann natürlich auch noch in bekannter Weise die Phase w-u mit einer die Kondensatorspannung erhöhenden Zusatzwicklung versehen werden, wodurch grundsätzlich an dem Erfindungsgedanken nichts geändert wird.

Die bei Induktionsmotoren zum Zwecke der Phasenkompensation während des Betriebes in bekannter Weise bewirkte Anschaltung je eines Kondensators an jede Phase läßt sich mit der vorstehend beschriebenen neuen Anlaufschaltung nutzbringend vereinigen, wie Abb. 4 ergibt.

Für den Übergang von der Anlauf schaltung auf die Betriebsschaltung dient ein zweipoliger Umschalter U, dessen Drehpunkte an die äußeren Belegungen α und /■ der mit einem Kondensator C₃ in Serie liegenden Kondensatoren C₂ und C₁ angeschlossen sind. Die einander zugekehrten Belegungen b und c der Kondensatoren C₂ und C₈ und d und e der Kondensatoren C₁ und C₃- sind mit den Enden w' und u' der Zusatzwicklungen z' w' und x' u' verbunden und werden in der gestrichelt angedeuteten iVnlaufstellung des Umschalters U an die Außenbelegungen der Kondensatoren C₁ und C₂ wechselseitig angeschaltet. Dieser Schaltzustand ist in mehr übersichtlicher Weise durch Fortlassung des Umschalters U in Abb. 8a dargestellt. In der in ausgezogenen Linien gezeichneten Betriebsstellung des Umschalters U werden die beiden äußeren Belegungen α und f der Kondensatoren C₁ und C₂ miteinander und mit der Klemmet/ der dritten Zusatzwicklung y' v' verbunden. Abb. 8b ergibt das entsprechend Abb. 8a umgezeichnete Bild dieses Betriebszustandes.

Die neue Schaltung ist nicht nur für das Anlassen von einphasig betriebenen Induktionsmotoren verwendbar, sondern auch im normalen Betrieb, ohne daß dazu eine Umschaltung der Kondensatoren erforderlich ist. Es muß dann nur die Dimensionierung der Zusatzwicklung derart gewählt werden, daß ein Dauerbetrieb mit ihr möglich ist. Gegenüber der Betriebsschaltung nach Abb. 8b liegt ein Vorteil in bestimmten Fällen z. B. bei zeitweilig hoher Belastung darin, daß auch während des Betriebes außer durch das Querfeld des Läufers ein besonderes Drehfeld durch diese Schaltung gebildet wird. Die Erfindung hat z. B. auch Bedeutung in Fällen, in denen eine Umstellung eines Leitungsnetzes von Ein- auf Mehrphasenbetrieb in Aussicht genommen ist und damit der Wunsch sich einstellt, Drehstrommotoren zu besitzen, die unter günstigen Verhältnissen auch als Einphasenmotoren anlaufen und arbeiten. go

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Einrichtung zum Anlassen und Betrieb einphasig gespeister Drehstromasynchronmotoren mit in Dreieck geschalteter Primärwicklung und einem zwischen einem Anschlußpunkt der Speiseleitung und dem dritten freien Endpunkt der Primärwicklung liegenden und in Reihe mit einer induktiven Zusatzwicklung geschalteten Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung von der zwischen den Speiseleitungen liegenden Phasenwicklung so induziert wird, daß in ihr eine EMK entsteht, die die Spannung in der parallel zum Kondensatorkreis liegenden Phasen wicklung gegenüber der Kondensatorspannung in der Phase zurückdreht.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, da- no durch gekennzeichnet, daß mit dem einen Wicklungsende jeder Phase der Primärwicklung das eine Wicklungsende einer Zusatzwicklung verbunden ist, und daß drei gleiche Kondensatoren verwendet werden, die zum Anlassen in Parallelschaltung zwischen den freien Wicklungsenden (11', w'; Abb. 8a) zweier Zusatzwicklungen liegen, wogegen im Betrieb in jeder Phase ein Kondensator zwischen die freien Wicklungsenden der Zusatzwicklungen eingeschaltet ist (Abb. 8b).

   3· Einrichtung zum Umschalten des Motors nach Anspruch 2 von der Anlaßin die Betriebsschaltung, gekennzeichnet durch einen doppelpoligen Umschalter (U; Abb. 4), dessen Drehpunkte je mit den äußeren Enden der in Reihe geschalteten Kondensatoren verbunden sind, und dessen der Anlaufstellung zugeordnete Kontakte je sowohl an eine Verbindungsleitung zweier Kondensatoren als auch an ein freies Ende («' bzw. w?; Abb. 4) der Zusatzwicklungen angeschlossen sind, während die der Betriebsstellung zugeordneten Kontakte untereinander und mit dem noch freien Ende (V) der dritten Zusatzwicklung verbunden sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen