DE539283C

DE539283C - Single phase induction motor

Info

Publication number: DE539283C
Application number: DEA58921D
Authority: DE
Inventors: Felix Kaeser
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-09-01
Filing date: 1929-09-01
Publication date: 1931-11-28

Description

Einphasen-Induktionsmotor Bekanntlich werden Einphasen-Induktionsmotoren mittels einer Hilfswicklung (Hilfsphase) angelassen, welche um 9o° elektrisch gegen die Hauptwicklung (Hauptphase) verschoben angeordnet ist. Der Phasenv erschiebungswinkel des Scheinwiderstandes beider Wicklungen ist verschieden, so daß die in diesen Wicklungen fließenden Ströme gegeneinander phasenverschoben sind. Durch diese Anordnung wird einDrehfeld erzeugt, welches das Anlaufdrehmoment liefert. Nachdem eine genügend hohe Drehzahl erreicht ist, wird die Hilfsphase abgeschaltet.Single-phase induction motors It is known that single-phase induction motors are used started by means of an auxiliary winding (auxiliary phase), which is electrically opposed by 90 ° the main winding (main phase) is arranged shifted. The phase shift angle the impedance of the two windings is different, so that in these windings flowing currents are out of phase with each other. This arrangement will a rotating field is generated which supplies the starting torque. After a sufficient high speed is reached, the auxiliary phase is switched off.

Das auf diese Weise 'erzielte Anlaufdrehmoment beträgt im günstigsten Falle das 0,75- bis 'fache des Vollastdrehmomentes für normal ausgenutzte Maschinen; für belasteten Anlauf ist jedoch mindestens das i1Jz bis 2fache des Vollastdrehmomentes erforderlich, so daß man die Einphasen-Induktionsmotoren nur unbelastet oder unter geringer Last anlassen kann.The starting torque achieved in this way is in the best case 0.75 to 'times the full load torque for normally used machines; for a loaded start, however, at least up to 2 times the full load torque is required, so that the single-phase induction motors can only be started with no load or under a low load.

Man hat auch versucht, Einphasen-Induktionsmotoren durch Spaltung der Phase in zwei oder mehrere Teile in ihrem Betriebsverhalten dem Drehstrommotor anzugleichen. Man braucht zu diesem Zwecke außerdem noch zusätzliche Apparate und kann damit immerhin einen Motor schaffen, der eine vollkommene Drehstromcharakteristik auf« eist, welcher sich aber in der Praxis deshalb nicht bewährt hat, weil für kleinere Leistungen die Verwendung zusätzlicher Apparate sehr unwirtschaftlich ist und weil bei größeren Leistungen naturgemäß der -reine Drehstrommotor dem Einphasenmotor jedenfalls überlegen ist.Attempts have also been made to make single-phase induction motors by splitting the phase in two or more parts in their operating behavior of the three-phase motor to match. For this purpose you also need additional equipment and can at least create a motor with perfect three-phase current characteristics on «eist, which however has not proven itself in practice because it is suitable for smaller ones Benefits the use of additional equipment is very uneconomical and because with higher outputs, of course, the pure three-phase motor or the single-phase motor in any case is superior.

Außerdem kann man durch Vorschaltung von Widerständen oder Drosseln vor die Haupt- oder Hilfsphase die Phasenverschiebung zwischen den Strömen dieser beiden Wicklungen vergrößern. Derartige Schaltungen verteuern nicht nur den Motor, sondern komplizieren auch die Bauart und Betriebsweise. Da aber Induktionsmotoren vorteilhafter sind als Kollektormotoren und da anderseits Drehstrominduktionsmotoren für kleine Leistungen wegen Installationsschwierigkeiteil (zweipolige Hausanschlüsse) nicht geeignet sind, besteht die Aufgabe, die Einphasen-Induktionsmotoren so zu bauen, daß sie zum Anlassen oder zu anderen Zwecken keine zusätzlichen Apparate brauchen.You can also add resistors or chokes before the main or auxiliary phase, the phase shift between the currents of these enlarge both windings. Such circuits not only make the motor more expensive, but also complicate the design and mode of operation. But there induction motors are more advantageous than commutator motors and, on the other hand, three-phase induction motors for small services due to installation difficulties (two-pole house connections) are not suitable, the task is to make the single-phase induction motors so too build that they do not have any additional apparatus for starting or other purposes to need.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Windungszahl der Hauptphasenwicklung beim Anlassen eine andere ist als beim Dauerbetrieb. Die Erfindung geht vor allem von der Erkenntnis aus, daß für die Zwecke, welchen der Einphasen - Induktionsmotor dienen soll, ein Dauerbetriebszustand mit einer einzigen Hauptphasenwicklung allein einen den wirtschaftlichen Anforderungen entsprechenden Betrieb ergibt. Deshalb wurde zur Erfüllung der vorstehend genannten Aufgabe als der geeignetste Motor ein solcher Einphasen-Induktionsmotor gewählt, bei welchem eine zusätzliche Phase (Hilfsphase) nur beim Anlassen .wirksam ist. Da die Hauptphasenwicklung unmittelbar an das Netz angeschlossen ist und ihre Windungszahl beim Anlassen eine andere ist als beim Dauerbetrieb, kann die Hilfswicklung, welche lediglich während des Anlaufvorganges wirksam ist, ohne Rücksicht auf die Verhältnisse beim Dauerbetrieb, also mit extrem hohem oder induktivem Widerstand ausgelegt werden. Durch die besondere Schaltung der Hauptphasenwicklung kann diese nun die für den Anlauf erforderliche Phasenverschiebung dadurch herbeiführen, daß man ihr ohne Rücksicht auf den Dauerbetrieb beim Anlauf in entsprechender Weise einen extrem hohen induktiven bzw. Ohmschen Widerstand erteilen kann. Man kann also auf einfache Weise, d. h. ohne besondere, der Abnutzung unterliegende Teile am Motor oder durch zusätzliche, außerhalb des Motors angebrachte Apparate ein genügend hohes Anzugsmoment erzielen, ohne einen zu hohen Strom in Kauf nehmen zu müssen, da der während der Anlaufperiode vom Netz aufgenommene Summenstrom durch die große Phasenverschiebung herabgesetzt wird. Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß bei gleichbleibenden Teilströmen mit wachsender Phasenverschiebung nicht nur der Summenstrom abnimmt, sondern gleichzeitig das Drehmoment zunimmt. Durch jeden Gewinn an Phasenverschiebungwird somit eine doppelte, für den Anlaufvorgang günstige Wirkung erzielt. Dabei ist noch die Tatsache verwertet, daß durch Veränderung der Windungszahl einer Wicklung sich der induktive Widerstand mit dem Quadrat der Windungszahl ändert, während der Ohmsche Widerstand nur proportional mit der Windungszahl geändert wird. Außerdem Nv ird durch die Änderung der Induktivität auch die Magnetisierung des Eisens geändert. Da diese Motoren mit einer Sättigung arbeiten, die dem Knie der Magnetisierungskurv eentspricht, ändert sich mit der Sättigung auch die magnetische Durchlässigkeit des Eisens, so daß die Induktiv ität der Wicklung durch Ab- und Zuschalten von Windungen weiterhin geändert wird.This object is achieved by the invention in that the number of turns The main phase winding during starting is different from that during continuous operation. The invention is based above all on the knowledge that for the purposes which one of the phases - Induction motor is intended to serve a continuous operating condition with one single main phase development only one corresponding to the economic requirements Operation results. Therefore, in order to accomplish the above-mentioned object, as the most suitable motor selected such a single-phase induction motor in which an additional phase (auxiliary phase) is only effective when starting. Because the main phase winding is directly connected to the mains and its number of turns when starting a is different than in continuous operation, the auxiliary winding, which can only be used during of the start-up process is effective, regardless of the conditions during continuous operation, be designed with extremely high or inductive resistance. Due to the special Switching the main phase winding, this can now be the one required for start-up Phase shift by bringing about that one her regardless of the continuous operation in a corresponding manner an extremely high inductive or ohmic value during start-up Can give resistance. So one can in a simple way, i. H. without special, parts subject to wear on the engine or by additional parts outside the Devices attached to the motor achieve a sufficiently high tightening torque without one To have to accept too high a current, as it is disconnected from the grid during the start-up period absorbed total current is reduced by the large phase shift. Included must also be taken into account that with constant partial flows with increasing Phase shift not only decreases the total current, but also the torque at the same time increases. Every gain in phase shift thus becomes a double one for the Starting process achieved favorable effect. The fact that changing the number of turns of a winding changes the inductive resistance changes with the square of the number of turns, while the ohmic resistance is only proportional is changed with the number of turns. In addition, Nv is caused by the change in inductance also changed the magnetization of the iron. Because these engines with a saturation work that corresponds to the knee of the magnetization curve changes with the Saturation also the magnetic permeability of the iron, so that the inductivity ität the winding continues to be changed by switching turns on and off.

Auf Grund der Tatsache, daß man bei Einphasen-Induktionsmotoren beim Anlaufvorgang und beim Dauerbetrieb vollkommen verschiedenen Problemen gegenübersteht, wird bei dem neuen Motor nicht nur die Hilfsphase im Anlauf ein-, im Betrieb dagegen abgeschaltet, sondern auch die Hauptphase für den Anlauf- und Dauerbetrieb vollkommen verschieden bemessen. Es wird also zwischen Anlauf- und Dauerbetrieb eine Zäsur gemacht und für jede der beiden Betriebsarten ein in jeder Beziehung prizipiell anderer Motor verwendet.Due to the fact that with single-phase induction motors Start-up process and faces completely different problems during continuous operation, With the new motor, the auxiliary phase is not only activated during start-up, but during operation switched off, but also the main phase for start-up and continuous operation completely differently sized. So there will be a turning point between start-up and continuous operation made and a principle in every respect for each of the two modes of operation other engine used.

Abb. i und 2 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Abb. i ist c der Anker, cs die Hauptphase und b die Hilfsphase eines Einphasen-Induktionsmotors. Die Hauptphase d hat eine Anzapfung m, welche beim Anlassen des Motors durch den Umschalter r an die Netzphase T gelegt wird. Gleichzeitig wird die Klemme o der Hilfsphase b an die Netzphase T gelegt. Die Hauptphase a hat in der Anlaßstellung weniger Windungen als bei voller Drehzahl. Daher ist ihre Indukti-.vität stark herabgesetzt. Außerdem ist bei der geringen Induktivität die Magnetisierung sehr hoch, so daß die magnetische Durchlässigkeit des Eisens vermindert ist. Dadurch ist die Induktiv ität der Hauptphase weiter herabgesetzt, so daß diese überwiegend Ohmsehen Charäkter hat. Die Hilfsphase ist für diese Schaltung so bemessen, daß die Induktivität gegenüber dem Ohmschen Widerstand sehr groß ist. Die Ströme- in den beiden Phasen haben daher gegeneinander eine große Phasenverschiebung.Figs. I and 2 show embodiments of the invention. In Fig. I, c is the armature, cs the main phase and b the auxiliary phase of a single-phase induction motor. The main phase d has a tap m, which is connected to the mains phase T by the changeover switch r when the engine is started. At the same time, the terminal o of the auxiliary phase b is connected to the mains phase T. The main phase a has fewer turns in the starting position than at full speed. Therefore their inductivity is greatly reduced. In addition, with the low inductance, the magnetization is very high, so that the magnetic permeability of the iron is reduced. As a result, the inductivity of the main phase is further reduced, so that it has predominantly ohmic characters. The auxiliary phase is dimensioned for this circuit so that the inductance is very large compared to the ohmic resistance. The currents in the two phases therefore have a large phase shift from one another.

Bei Erreichung der gewünschten Drehzahl wird der Schalter r umgelegt, so daß die-Klemme n. der Hauptphase an der Netzphase T liegt und die ganze, dem Dauerbetriebszustand entsprechende Windungszahl eingeschaltet ist. Gleichzeitig wird der Kontakt o geöffnet, so daß die Hilfsphase abgeschaltet ist.When the desired speed is reached, switch r is thrown, so that the terminal n. the main phase is connected to the mains phase T and the whole, the Continuous operating state corresponding number of turns is switched on. Simultaneously the contact o is opened, so that the auxiliary phase is switched off.

Bei der Ausführungsform des Induktionsmotors gemäß Abb. 2 entspricht dem Dauerbetriebszustand diejenige Windungszahl der Phase a, welche zwischen der Netzphase S und der Klemme e liegt. Zwischen Klemme e und fliegen zusätzliche Windungen, welche zum Anlassen des Motors zugeschaltet werden.In the embodiment of the induction motor according to FIG. 2, the continuous operating state corresponds to the number of turns of phase a, which lies between the network phase S and terminal e. Additional windings fly between terminal e and, which are switched on to start the engine.

Befindet sich der Umschalter r in der gezeichneten Lage, so ist durch die zusätzlichen Windungen die Windungszahl der Hauptphase a gegenüber dem Dauerbetriebszustand vergrößert. In dieser Stellung ist die Magnetisierung des Motors sehr klein, so daß die magnetische Durchlässigkeit besonders groß ist. Der induktive Widerstand der Hauptphase ist daher bedeutend vergrößert. Die Hilfsphase b ist bei dieser Schaltanordnung so bemessen, daß der Ohmsche Widerstand überwiegt.If the switch r is in the position shown, it is through the additional turns the number of turns of the main phase a compared to the continuous operating state enlarged. In this position the magnetization of the motor is very small, see above that the magnetic permeability is particularly large. The inductive resistance the main phase is therefore significantly enlarged. The auxiliary phase b is in this switching arrangement dimensioned so that the ohmic resistance predominates.

Nachdem eine genügend hohe Drehzahl erreicht ist, wird der Schalter r umgeschaltet, so daß die Hilfsphase von der Netzphase T getrennt ist und die Hauptphase lediglich die dem Dauerbetriebszustand entsprechendeWindungszahl besitzt.After a sufficiently high speed is reached, the switch r switched so that the auxiliary phase from the network phase T separated and the main phase is only the number of turns corresponding to the continuous operating state owns.

Der Einphasen-Induktionsmotor gemäß der Erfindung besitzt also nicht nur ein allen Anforderungen entsprechendes Drehmoment, sondern die Anlaßvorrichtung wird auch wesentlich einfacher als bei den bekannten Anordnungen. Zusätzliche, außerhalb des Motors angebrachte Widerstände und Drosseln sind durch die Erfindung vermieden, auch besitzt der Anlaßschalter nur drei Kontakte; er ist somit sehr einfach ausgebildet.So the single-phase induction motor according to the invention does not have only a torque that meets all requirements, but the starting device is also much simpler than with the known arrangements. Additional, outside the motor attached resistors and chokes are avoided by the invention, the starter switch also has only three contacts; it is therefore very simple.

Es ist besonders vorteilhaft, den Fliehkraft- oder Magnetregler, welcher zum Zu-und Abschalten der Hilfsphase vorhanden ist, gleichzeitig zum Zu- und Abschalten der Hilfswindungen in der Hauptphase zu benutzen.It is particularly advantageous to use the centrifugal or magnetic regulator, which for connecting and disconnecting the auxiliary phase is available, at the same time for connecting and disconnecting of the auxiliary windings in the main phase.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Single phase induction motor with a starting only serving auxiliary phase winding, with the main and auxiliary phase winding directly are connected to the network, characterized in that the number of turns of the The main phase winding during starting is different from that during continuous operation. a. Single phase induction motor according to claim i, characterized in that the main phase winding of the motor a tap and the auxiliary phase winding has predominantly inductive resistance, and that when starting the main phase winding with only part of the number of turns is due to tension. 3. Single-phase induction motor according to claim i, characterized in that that the main phase has additional turns and the auxiliary winding is predominantly ohmic Has character, and that when starting the main phase with connected in series -additional turns of tension. 4 .. single-phase induction motor according to claim i to 3, characterized in that a centrifugal or magnetic controller that is used for Switching the auxiliary phase is used, at the same time switching over the main phase. causes.