DE568251C

DE568251C - Verfahren zum Anlassen und zum Betrieb von als Induktionsmotoren anlaufenden Synchronmotoren

Info

Publication number: DE568251C
Application number: DEL79611D
Authority: DE
Inventors: Leo Schueler
Original assignee: DR MAX LEVY GmbH
Current assignee: DR MAX LEVY GmbH
Priority date: 1931-10-21
Filing date: 1931-10-21
Publication date: 1933-01-16

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 16. JANUAR 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d² GRUPPE

Dr. Max Levy G. m. b. H. in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Oktober 1931 ab

Es ist bekannt, Motoren, die als Induktionsmotoren anlaufen, als Synchronmotoren zu betreiben; bei derartigen Motoren ist der Sekundärteil, der für den Anlauf eine Kurzschlußwicklung, die als Käfig- oder Phasenwicklung ausgeführt sein kann, trägt, für den Betrieb mit ausgeprägten Polen ausgerüstet, die entweder durch Aussparungen des aktiven Eisens oder durch eine mit Gleichstrom erregte Wicklung erzeugt werden. Der Motor wird durch die Kurzschlußwicklung bis nahe an seine synchrone Drehzahl, also z. B. bei 50 Hertz und zweipoliger Ausführung nahe an 3OooUmdr./Min., gebracht und schnappt dann in den Synchronismus ein. Dieses Einschnappen bietet jedoch manchmal Schwierigkeiten, besonders wenn verhältnismäßig große Schwungmassen mit dem Motor gekuppelt sind oder bei kleineren Motoren, bei denen wegen der verhältnismäßig großen Reibung die Drehzahl beim Anlauf als Induktionsmotor nicht nahe genug an die synchrone Drehzahl herankommt; besonders ist dies bei kleinen Einphasenmotoren der Fall.

Es ist ferner bekannt, daß Synchronmotoren auch mit einem ganzzahligen Bruchteil ihrer synchronen Drehzahl betrieben werden können, z. B. ein zweipoliger Motor bei 50 Hertz auch mit 1500 Umdr./Min. Hierbei kann der Sekundärteil entweder, ebenso wie der Primärteil, zweipolig ausgeführt sein, oder es kann zu einem zweipoligen Primärteil ein vierpoliger Sekundärteil verwendet werden. Es ist auch bekannt, diese Erscheinung bei Synchronmotoren mit asynchronem. Anlauf zu benutzen, um das Intrittfallen zu erleichtern, denn die halbe synchrone Drehzahl kann man beim Anlauf als Induktionsmotor unter allen Umständen erreichen.

Bei der praktischen Anwendung derartiger Motoren zeigt sich jedoch folgende Schwierigkeit: Es treten im Motor zwei voneinander unabhängige Drehmomente auf, nämlich das Drehmoment als Induktionsmotor JIi₁- und das Drehmoment als Synchronmotor M_s. Mi ist beispielsweise in Abb. 1 durch die Kurve a für einen Motor mit zweipoliger Ständerwicklung dargestellt; es beträgt gemäß dieser Abbildung 3,5 kg/m bei Stillstand, steigt auf ein Maximum von 8,5 kg/m bei η = 2ooo und sinkt auf Null bei η = 3000. Ein Drehmoment als Synchronmotor M_s tritt bei Verwendung eines vierpoligen Läufers ausschließlich bei η = 1500 auf, es möge 2,5kg/m (Kurve c) betragen, und zwar -f- oder — 2,5 kg/m, denn dieses Drehmoment verwandelt sich in ein Bremsmoment, wenn man versucht, den Motor über η = 1500 hin-

*) Von dem P at ent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Leo Schüler in Berlin-Lichterfelde.

Claims

aus zu beschleunigen. Das Bremsmoment Ms = — 2,5 kg/m tritt aber auch im Stillstand auf, d. h. der Motor setzt sich nicht in Bewegung, bevor nicht die auf die ausgeprägten Pole des Läufers ausgeübte magnetische Anziehung durch das Drehmoment JIi j überwunden wird. Demnach ist das wirksame Anlaufmoment des Motors M1 — Ms, das wirksame Drehmoment bei η = 1500 = JW1-Hh Ms. Wenn also bei η = ι500 M1 größer ist als Ms, so ergibt sich ein Überschußdrehmoment Mi — Ms, das den Motor über n= 1500 hinaus beschleunigt, so daß er nicht in den Synchronismus einschnappt. Dies tritt nur dann ein, wenn der Motor belastet wird, und zwar mit einem Lastdrehmoment JIi/, das bei η = 1500 gleich oder größer ist als M1 —Ms und kleiner als Mj + JIis. Es müssen demnach für einen derartigen selbstanlaufenden Synchronmotor folgende Bedingungen erfüllt sein: ι. bei Stillstand Mi < JIi2- — Ms, 2. bei n = 1500 JIi/ > M{—JIi5 und < Mi + Ms. Es ist klar, daß diese Bedingungen nicht gleichzeitig erfüllbar sind, denn gemäß Abb. 1 müßte Mi bei Stillstand kleiner sein als 3,5 —2,5 = ι kg/m, bei M= 1500 aber größer als 7,5 — 2,5 = 5 kg/m. Erfindungsgemäß wird diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daßiman auf den Läufer eine Bremsung ausübt, und zwar derart, daß die Bremskraft mit zunehmender Drehzahl zunimmt, also beispielsweise durch eine Fliehkraftbremse oder einen Windflügel. Bezeichnet man das Bremsmoment einer solchen Bremse mit Mb, so ergeben sich folgende Bedingungen: i. bei Stillstand Mi+Mb< M; — M, / 2. bei η = 1500 JIi/ + JIi6 > JIi; — Ms und < JIi, + JIi5. Bei Verwendung einer Fliehkraftbremse mit dem in Abb. 1 durch Kurve d dargestellten Verlauf des Bremsmomentes und einer Belastung von Mi= ι kg/m, würde man z.B. erhalten: bei Stillstand 1 + ο < 3,5 — 2,5, bei η = 1500 ι -f- 7,5 > 7,5 — 2,5 und < 7,5 + 2,5. Die Bedingungen des selbstanlaufenden Synchronmotors sind also erfüllt. In manchen Fällen ist die Belastung des Motors in weiten Grenzen veränderlich, und es besteht dann die Möglichkeit, daß die Summe aus Mi -f- Mb größer wird als Mj -j- M3, d. h. der Motor fällt wegen Überlastung außer Tritt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, das Bremsmoment Mb bei Zunahme von Mi selbsttätig zu verkleinern. Dies läßt sich beispielsweise gemäß Abb. 2 in folgender Weise bewirken: Der Ständer 1 ist der Primärteil eines Motors und mit einer zweipoligen Wicklung versehen. Der Läufer 2 trägt eine Käfigwicklung, sein aktives Eisen besitzt Aussparungen, durch die vier ausgeprägte Pole gebildet werden. Auf der Welle ist eine Fliehkraftbremse der bei Sprechmaschinen üblichen Bauart angebracht, deren Bremsscheibe 3 durch die Fliehkraft der Gewichte 5 gegen den Bremsklotz 4 gedrückt wird. Der Motor überträgt seine Kraft in bekannter Weise durch die Schnecke 6 auf das Schneckenrad 7, das die Nutzleistung des Motors überträgt. Das Wellenende stützt sich gegen eine Stahlkugel 8, die mit einer Schraubenfeder 9 derart verbunden ist, daß sie nach rechts ausweichen kann. Bei Belastung des Schneckenrads 7 wird auf die Schnecke eine auf die Motorachse in axialer Richtung wirkende Kraft ausgeübt, so daß diese die Schraubenfeder 9 etwas zusammendrückt und sich ein wenig nach rechts verschiebt. Hierdurch wird die Bremsscheibe 3 vom Bremsklotz 4 abgehoben, so daß nunmehr das volle Drehmoment des Motors nutzbar gemacht werden kann. go Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anlassen von als Induktionsmotoren anlaufenden Synchronmotoren, deren Sekundärteil eine Kurzschlußwicklung trägt und mit ausgeprägten Polen ausgerüstet, ist und deren Betriebsdrehzahl gleich einem ganzzahligen Bruchteil der durch die Ständerpolzahl gegebenen synchronen Drehzahl ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Läufer eine während des Anlaufs mit steigender Drehzahl zunehmende Bremsung ausgeübt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft durch eine Fliehkraftbremse ausgeübt wird.

3. Verfahren zum Betrieb eines nach Anspruch 1 angelassenen Motors, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft bei Belastung des Motors verringert oder vollständig aufgehoben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei Belastung des Motors auf den Läufer wirkender Axialschub die Bremskraft verringert oder aufhebt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen