DE582398C - Kompensierter Asynchronmotor - Google Patents

Description

Es sind Asynchronmotore mit Kompensätionswicklungen bekannt. Die Kompensierung bezweckt, durch eine Hilfserregung des magnetischen Feldes den Wert des Kosinus α zu erhöhen. Verschiedene Motortypen der genannten Art besitzen eine Kompensationswicklung im feststehenden Teil, die durch Ströme erregt wird, welche der Sekundärwicklung im umlaufenden Anker entnommen

xo werden. Die Zuleitung dieser Ströme zur Kompensationswicklung erfolgt hierbei über eine Kontaktvorrichtung, die den Kommutatoren der Gleichstrommotoren ähnlich ist. Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, durch welche der Kommutator verbessert werden soll. Bei den letztgenannten Einrichtungen sind die Kompensationswicklungen an feste Bürsten angeschlossen, während die Enden der umlaufenden Ankerwicklung an leistenförmigei Lamellen angeschlossen sind, die längs der Erzeugenden einer zusammen mit dem Läufer sich drehenden Trommel in bestimmten Abständen angeordnet sind. Die Bürsten müssen um die Trommel herum angeordnet werden, wobei man auf eine Schwierigkeit stößt, die durch die hohe Zahl der Bürsten herbeigeführt wird. Denn durch die hohe Zahl der Bürsten wird eine Trommel von außerordentlich großem Durchmesser notwendig. Die genannte Einrichtung ist daher teuer, beansprucht viel Platz und ist schwierig zu unterhalten. Um den Durchmesser der sich drehenden Trommel in annehmbaren Grenzen zu halten, hat man auch schon vorgeschlagen, die Bürsten längs einer Schraubenlinie rings um die Trommel anzuordnen. Auch diese Einrichtung besitzt noch verschiedene Nachteile. Denn die Länge der Trommeln, die bei der genannten Einrichtung Anwendung finden müssen, überschreitet praktisch die Gesamtsumme der Breiten der einzelnen Bürsten, welche jede für sich auf einer Tragspindel angeordnet sein müssen. Weiterhin besitzt auch die letztgenannte Einrichtung den Nachteil, daß die Unterhaltung und Reinigung der Bürsten und der Kommutatorleisten auf der Trommel schwierig ist; denn die Bürsten und ihre Halteorgane, welche die Trommel umgeben, lassen keinen einzigen durchgehenden Weg zur Reinigung auf der Oberfläche der Trommel frei.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Kommutierung zwischen dem Anker und der Kompensationswicklung eines kompensierten Motors mit solchen Mitteln zu bewirken, welche die genannten Nachteile nicht aufweisen. Gemäß der Erfindung sind die Bürsten, welche an die einzelnen Wicklungszweige der Kompensationswicklung angeschlossen sind und deren Zahl gleich der Zahl der Wicklungszweige der Kompensationswicklung ist, zu Gruppen in mehreren, parallel zur Achse des Kommutators verlaufenden Reihen angeordnet, deren Zahl gleich demProdukt aus der Anzahl der Sekundärwicklungsphasen und der Polpaare ist.

Ferner sind die Kommutatorlamellen in senkrecht zur Achse verlaufenden, gegeneinander versetzten Kreisreihen angeordnet und elektrisch in parallelen Gruppen vereinigt, deren Zahl ebenfalls gleich dem Produkt aus der Anzahl der Sekundärwicklungsphasen und der Polpaare ist.

Durch die Erfindung wird also die Länge des Kommutators erheblich verringert. Denn ίο dadurch, daß die Bürsten gemäß der Erfindung in mehreren Reihen angeordnet sind, stellt auch die Länge des Kommutators nur einen der Zahl der Bürstengruppenreihen entsprechenden Bruchteil der Länge eines Kommutators dar, bei dem sämtliche Bürsten in einer Reihe oder in einer Schraubenlinie angeordnet sein würden. Ferner ist die Oberfläche des Kommutators bei der Einrichtung gemäß der Erfindung leicht zugänglich und mühelos zu reinigen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, die Reihen der Lamellen um die Achse des Kommutators zu verschieben, so daß die Lamellen einer jeden Lamellengruppe auf dem Kommutator genau an die jeweils notwendige Stelle gebracht werden können. Durch die Möglichkeit, die Lamellen zu verschieben, wird die Konstruktion gegenüber der sonst üblichen Bürstenverstellung wesentlich vereinfacht.

Zur vollständigen Darlegung des Standes der Technik sei auch noch darauf hingewiesen, daß es an sich bekannt ist, zur Vermeidung von Lichtbogen zwischen den Stegen eines Kommutators die sonst übliche einreihige Lamellenanordnung in eine axial mehrreihige abzuwandeln. Bei dieser bekannten Einrichtung wird jedoch die Lamellenunterteilung nicht auf einem einzigen Kommutator vorgenommen, sondern dieser wird in mehrere Teilkommutatoren zerlegt, wodurch im Gegensatz zu dem Erfindungsgegenstand die gesamte Länge des Kommutators vergrößert wird. Für einen mit Kompensationswicklung versehenen Drehstromkommutatormotor ist die letztgenannte bekannte Einrichtung unverwendbar, wobei auch noch darauf hingewiesen sei, daß bei der bekannten Einrichtung von in Reihen angeordneten und zu Gruppen zusammengefaßten Bürsten keine Rede ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß im vorstehenden und auch in der nachfolgenden Figurenbeschreibung stets die Elemente der festen Kontaktvorrichtung Bürsten, die Elemente der beweglichen Kontaktvorrichtung Lamellen und die elektrisch vereinigten Lamellen Lamellengruppen genannt sind, obwohl bei dem Erfindungsgegenstand die Bürsten den Lamellen der gewöhnlichen '. Gleichstrommaschinen und die Lamellengruppen den Bürsten der gewöhnlichen Gleichstrommaschinen entsprechen. In der Zeichnung stellt

Fig. ι ein Hauptschema des Motorstromkreises dar.

Fig. 21 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors gemäß der Erfindung, welcher in der oberen Hälfte im Schnitt dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Motors, von der Seite des Kommutators gesehen.

Fig. 4 stellt einen schematischen Querschnitt durch die Kommutatortrommel dar.

'Fig. 5 zeigt eine Abwicklung der Kommutatortrommel mit einer schematischen Darstellung der Stromkreise.

In Fig. ι ist der Motorstromkreis dargestellt. Die dreiphasige Speiseleitung 1 speist unmittelbar die in Stern geschaltete pitimäre Ständerwicklung 2. Die ebenfalls dreiphasige sekundäre Wicklung 3 ist auf dem Läufer angeordnet, und die Enden 4, 4', 4" ihrer Spulen sind in bekannter Weise mit dem Anlaßwiderstand 5 über die drei Schleifringe 6 verbunden. Die drei freien Enden 7, 7', 7" der sekundären Spulen sind mit drei Lamellen 8 verbunden, auf welchen an die Wicklungszweige der Kompensationswicklung 10 ge- schaltete feststehende Bürsten 9 schleifen. In der Fig. 1 sind' links von der Trennlinie A-A die feststehenden Teile dargestellt, während die beweglichen Teile rechts von der Trennlinie A-A liegen.

Die Anzahl der Bürsten 9 ist gleich der Anzahl der Spulen, in welche die Gleichstromwicklung 10 aufgeteilt ist. Da die Anzahl dieser Spulen für gewöhnlich hoch ist und da die Wicklung 10 feststeht, so werden gemäß der Erfindung die Bürsten in parallelen Reihen 11 angeordnet (s. Fig. 2). Der Motor besteht, wie gewöhnlich, aus zwei Teilen, dem Ständer 20 aus lamelliertem Eisen und dem Läufer 21, welcher auf die von den Lagern 23 und 24 getragene Welle 22 aufgekeilt ist. In den Nuten des Ständers sind die Spulen 2 der primären Wicklung angeordnet, und in allen oder in einem Teil derselben Nuten sind auch die Spulen 10 der Kompensationswicklung angeordnet. In den Nuten des Läufers sind die Spulen 3 der sekundären Wicklung angeordnet. Der in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Motor ist dreiphasig, auf vier Pole gewickelt, und Primär- und Sekundärwicklung sind in Sternschaltung geschaltet. Die Verbindungsstellen der Spulen der Kompensationswicklung sind mit den gewöhnlichen Bürsten 9, welche in parallelen Reihen 11 angeordnet sind, durch

abelverbindungen 12 verbunden. Wenn N die Anzahl der Bürsten ist, welche gleich der

Anzahl der Spulen der Wicklung io ist, und wenn η Bürsten in einer Reihe angeordnet

werden, so erhält man — parallele Reihen.

Die Zahl η darf nicht beliebig gewählt werden, sondern sie ist von der Anzahl der Polpaare der sekundären Wicklung und von der Anzahl der Phasen abhängig. Wenn p die Anzahl der Polpaare und / die Anzahl der se-

kundären Phasen ist, so muß η =

T⁷P

sein.

Bei dem im Ausführungsbeispiel dargestellten Fall eines dreiphasigen, mit vier Polen und dreiphasigem Läufer ausgestatteten Motors,, welcher eine Kompensationswicklung von 18 Spulen aufweisen möge, ist /=3,

p = 2, N = 18 und somit η — -^ = 3.

Die Bürsten 9 werden in sechs parallelen

ao Reihen angeordnet, von denen jede drei Bürsten aufweist. Die beweglichen Lamellen 8 sind auf einem zylindrischen Körper 13 verteilt, auf dem sie mittels Schrauben 14 (s. auch Fig. 4) befestigt sind, wobei sie durch schwalbenschwanzartig befestigte Iso¹ lierstücke 15 voneinander getrennt sind. Die isolierenden Teile 15 dienen lediglich als Füllstücke, deren Form durch die zylindrische Oberfläche bestimmt wird. Wegen der An-Ordnung der Bürsten 9 in parallelen Reihen müssen auch die Lamellen 8 in verschiedenen nebeneinanderliegenden Kreisen angeordnet werden, damit die Kommutierung der Spulen regelmäßig stattfinden kann. Da nicht die in einer Reihö angeordneten Bürsten wegen ihrer Anordnung parallel zur Achse der Kommutatortrommel räumlich gestaffelt sein können, so müssen die Lamellen 8, 8', 8" usw., welche eine Lamellengruppe bilden,

gegeneinander um den Winkel

360⁰

versetzt

sein. Es ergibt sich somit die in Fig. 5 dargestellte Anordnung, welche die Kommutatortrommel 13 in einer Ebene abgewickelt zeigt. Jede Lamellengruppe besteht aus einer Anzahl von η Lamellen 8, 8', 8" usw., welche nebeneinander und gegeneinander versetzt angeordnet sind.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die festen Bürsten in sechs Reihen zu je drei Bürsten anzuordnen. Dementsprechend müssen die Lamellen in drei Kreisreihen angeordnet sein. Da die sekundäre Wicklung dreiphasig und auf vier Pole gewickelt ist, so muß die Anzahl der Lamellengruppen

sein. Die Anzahl der Lamellen 8, 8', 8" usw., welche den zylindrischen Körper bilden, ist somit im ganzen gleich achtzehn.

Die- freien Enden der sekundären Wicklung werden mit den Lamellen des zylindrischen Körpers nach der in Fig. 3 und 5 dargestellten Anordnung verbunden. An der Außenseite des zylindrischen Körpers 13, auf einem getrennten Ringe oder an der Seite des Körpers selbst (wie in Fig. 2, 3), sind Anschlußklemmen 16 angeordnet, welche den verschiedenen Lamellen des zylindrischen Körpers entsprechen, mit denen sie durch Verbindungen 17 verbunden sind. Die Klemmen, welche gleichnamigen Lamellengruppen entsprechen, sind untereinander durch Platten 18 verbunden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Anzahl der Bürstenreihen 11 vermindert werden, und zwar kann die Anzahl der Reihen zwei freien Polen entsprechen. Wenn die Kompensationswicklung nach Art der Wellenwicklung in Reihenschaltung ihrer Spulen angeordnet ist, können / (p—1) unbewegliche Bürstenreihen weggelassen werden, so daß nur die Bürstenreihen zurückbleiben, welche zwei benachbarten Polen entsprechen. Da im vorliegenden Falle p = 2 ist, kann man die Bürstenreihen, welche dem zweiten Polpaar entsprechen, weglassen, so daß die Anzahl der Bürsten, welche achtzehn betrug, auf neun vermindert wird. Diese neun Bürsten sind auf drei Reihen zu je drei Bürsten verteilt. Der Stromverlauf in der Kompensationswicklung und der Kommutierungsvorrichtung erfolgt in genau derselben Weise wie bei gewöhnlichen Gleichstrommaschinen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß man die Anzahl der Bürstenreihen um so weiter vermindern kann, je größer die Anzahl der Pole ist. Die vorliegende Erfindung ist deshalb besonders für Motoren mit einer großen Anzahl von Polen geeignet.

Wenn die Kompensationswicklung 10 nach Art der Schleifenwicklungen in Parallelschaltung ihrer Spulen angeordnet ist, so kann die Verminderung der Bürsten 9 bis auf die Anzahl von Bürsten, welche nur zwei nebeneinanderliegenden Polen entsprechen, auch erfolgen, wenn man alle möglichen (äquipotentialen) Ausgleichsverbindungen in der Wicklung 10 in bekannter Weise anordnet. Auf diese Weise wechselt die Wirkung der Wicklung 10 im Vergleich zu derjenigen mit vollzähligen Bürsten 9 nicht.

Die Kompensation des Induktionsmotors kann geregelt werden, wie auch die Art der Kompensationswicklung 10 ist, indem die Stellung des Körpers 13 auf der Antriebswelle geändert wird. Diese Veränderung kann durch Verschiebung der Stücke 18 oder auch durch Verschiebung der Spindeln 11, welche die Bürsten 9 tragen, geschehen.

Eine erste Einstellung des Motors kann dadurch vorgenommen werden, daß auf eine der genannten Arte'n die Phase der kompensierenden Spannung geändert wird; eine genauere Einstellung, welche gegebenenfalls entsprechend einem anderen Belastungszustand des Motors geändert werden kann, kann erzielt werden, indem die genannte Phase auf eine andere Weise verändert wird. So kann man

ίο z. B. die Einstellung des Körpers 13 in bezug auf den Läufer zum Zwecke einer ersten Einstellung vornehmen, während für die zweite, genauere Einstellung eine Verschiebung der Spindeln 11 vorgenommen wird.

Es ist klar, daß in der Praxis die baulichen Einzelheiten je nach Wunsch geändert werden können, - ohne daß dadurch die Grenzen der vorliegenden Erfindung überschritten werden. Die beschriebene Ausführungsform stellt, wie bereits gesagt, nur ein Beispiel dar. Die Erfindung kann ebensogut bei ein- oder mehrphasigen Motoren mit in beliebiger Art und Weise gewickelten Ständer- oder Läuferwicklungen wie auch für Asynchronkondensatoren angewendet werden, da letztere als kompensierte, im Leerlauf arbeitende Asynchronmotoren angesehen werden können.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Kompensierter Asynchronmotor mit einer im Ständer liegenden, als Gleichstromwicklung ausgeführten Kompensationswicklung, welche mit der umlaufenden Ankerwicklung über feststehende Bürsten und einen drehbaren Kommutator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten, welche an die einzelnen Wicklungszweige der Kompensationswicklung angeschlossen sind und deren Zahl gleich der Zahl der Wicklungszweige der Kompensationswicklung ist, zu Gruppen in mehreren parallel zur Achse des Kommutators verlaufenden Reihen angeordnet sind, deren Zahl gleich dem Produkt (f' p) aus der Anzahl der Sekundärwicklungsphasen (/) und der Polpaare (p) ist, während die Kommutatorlamellen in senkrecht zur Achse verlaufenden, gegeneinander versetzten Kreisreihen angeordnet und elektrisch in parallelen Gruppen vereinigt sind, deren Zahl ebenfalls gleich dem Produkt (/ · p) aus der Anzahl der Sekundärwicklungsphasen und der Polpaare ist.
2. 2. Kompensierter Asynchronmotor nach Anspruch 1 mit einer Kompensationswicklung, die nach Art der Wellenwicklung aus in Reihe geschalteten Wicklungszweigen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bürstenreihen auf die zwei benachbarten Polen entsprechende Anzahl von Bürstenreihen beschränkt ist.
3. 3. Kompensierter Asynchronmotor nach Anspruch r mit einer Kompensationswicklung, die nach Art der Schleifenwicklung aus parallel geschalteten Wicklungszweigen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bürstenreihen auf die zwei benachbarten Polen entsprechende Anzahl von Bürstenreihen beschränkt ist, wobei möglichst alle äquipotentiale Verbindungen zwischen den einzelnen Wicklungszweigen hergestellt sind.
4. 4. Kompensierter Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen des Kommutators durch Verbindungsleitungen zu Gruppen gleichen Potentials vereinigt und mit den freien Enden der Sekundärspulen verbunden sind, und daß durch Verdrehen des Kommutators in bezug auf die Primär- und Sekundärwicklung die Phase der kompensierenden EMK gegenüber der in dem Läufer induzierten EMK veränderlieh ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen