DE595469C

DE595469C - Induction motor for single or multi-phase current with two groove systems, which are arranged at different distances from the runner circumference

Info

Publication number: DE595469C
Application number: DESCH94876D
Authority: DE
Original assignee: BENNO SCHWARZ DR ING
Current assignee: BENNO SCHWARZ DR ING
Priority date: 1931-07-24
Filing date: 1931-07-24
Publication date: 1934-04-13

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
13. APRIL 1934ISSUED ON
APRIL 13, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

• PATENTSCHRIFT• PATENT LETTERING

M 595469 KLASSE 21 d² GRUPPE M 595469 CLASS 21 d ² GROUP

©r.-3ng. Benno Schwarz in Düsseldörf-Oberkassel© r.-3ng. Benno Schwarz in Düsseldorf-Oberkassel

Zusatz zum Eatent 537Addition to Eatent 537

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Juli 1931 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 9. August 1927.Patented in the German Empire on July 24, 1931 The main patent started on August 9, 1927.

• '_ In dem Patent 537 390 ist ein Induktionsmotor beschrieben, der in verschieden tiefen Nutensystemen gelegene Wicklungen enthält, die übereinander kurzgeschlossen sind. In der Patentschrift ist· u. a. beschrieben, in welcher Weise eine derartige Läuferwicklung mit einem Widerstand verbunden werden kann und welche Wirkung die Parallelschaltung Ohmscher Widerstände für die Er-• '_ In the patent 537 390 an induction motor is described, which contains the location in different depths Nutensystemen windings one above the other are short-circuited. The patent specification describes, among other things, how such a rotor winding can be connected to a resistor and what effect the parallel connection of ohmic resistors has for the

1Ό höhung des Anlaufmomentes besitzt.1Ό increase in starting torque.

Die vorliegende Erfindung sieht eine weitere Entwicklung dieses Motors vor, und zwar dadurch, daß, wie in Abb. 1 angedeutet, - die Wicklungsenden statt an einem mitrotierenden Widerstand an zur Abnahme einer Spannung geeigneten Punkten an ein System von Schleifringen angeschlossen werden, an das eine oder mehrere andere elektrische Maschinen angeschlossen sind. In Abb. 1 ist eine dreiphasige Läuferwicklung aufgezeichnet, deren jede Phase aus einem Wicklungssystem analog der Abb. 1 der Patentschrift 537 39° besteht. Der Einfachheit halber sind hier die beiden Wicklungssysteme W± und W₂ nur als je eine Spule angedeutet. Es ist ferner beispielsweise angenommen, daß die gesamte Läuferwicklung aus drei Phasen!, II, III, deren jede zwei derartige Wicklungssysteme JF₁ und W₂ enthält, gebildet ist. The present invention provides a further development of this motor, in that, as indicated in Fig or several other electrical machines are connected. In Fig. 1, a three-phase rotor winding is shown, each phase of which consists of a winding system analogous to Fig. 1 of patent 537 39 °. For the sake of simplicity, the two winding systems W ± and W _{2 are} only indicated here as one coil each. It is also assumed, for example, that the entire rotor winding is formed from three phases II, III, each of which contains two such winding systems JF ₁ and W ₂ .

Die Enden der Wicklungen sind beispielsweise zu einem Sternpunkt Λ geführt, während die entgegengesetzten Enden an einen Satz von drei Schleifringen Λ/ζ. angeschlossen sind. Der so ausgeführte Motor ist ein selbstlaufender Kurzschlußmotor, der bei Einschaltung des Ständers an das Netz, ohne daß zunächst irgendein Anlaßwiderstand ο. dgl. verwendet werden muß, anläuft und auch betrieben werden kann. Der Zweck der Schleifringe kann ein mannigfaltiger sein."The ends of the windings are, for example, led to a star point Λ while the opposite ends to a set of three slip rings Λ / ζ. connected are. The motor designed in this way is a self-running short-circuit motor which, when switched on of the stator to the mains without any starting resistance ο. Like. Used must be started up and can also be operated. The purpose of slip rings can be manifold. "

In Abb. ι sind Schleifringe des so veränderten Motors mit einem Widerstand R verbunden, der dem mitrotierenden Widerstand nach Patent 537 390 in seiner elektrischen Wirkungsweise entspricht.In Fig. Ι slip rings of the engine modified in this way are connected to a resistor R , which corresponds to the co-rotating resistor according to patent 537,390 in its electrical mode of operation.

Darüber hinaus können aber nach der Erfindung eine Reihe von weiteren Möglichkeiten durch die Anordnung des Schleifringsatzes geschaffen werden, wovon einige Beispiele nachstehend angeführt werden.In addition, according to the invention, there are a number of other possibilities can be created by the arrangement of the slip ring set, some examples of which are listed below.

In Abb. 2 ist in· gleicher Weise wie in Abb. ι der Läufer einer derartigen Maschine angedeutet, die aber zum Zweck der Phasenkompensation eine Drehstromerregermaschine DE erhält. Um die Drehstromerregermaschine DE' im Betrieb wirksam werden zu lassen, muß die in der Patentschrift 537 390 bereits beschriebene räumliche Phasenverschiebung der Wicklungssysteme W₁ und W₂ angewendet werden. Der Vorteil der neuenIn Fig. 2 the rotor of such a machine is indicated in the same way as in Fig. 1, but which is provided with a three-phase exciter DE for the purpose of phase compensation. In order to make the three-phase exciter DE ' effective during operation, the spatial phase shift of the winding systems W ₁ and W ₂ already described in patent specification 537 390 must be used. The advantage of the new

Anordnung besteht einerseits darin, daß zum Anlauf eines derartigen Motors kein besonderer Anlasser erforderlich ist, wobei bei geringeren Anlaufmomenten der in Abb. 2 gestrichelt eingezeichnete Widerstand R entbehrt werden kann. Bei größeren Anlaufmomenten wird dieser Widerstand angewendet, ohne daß aber eine Kurzschließung desselben während des Anlaufvorganges erforderlich ist. Nach den Ausführungen der Patentschrift 537 390 entlastet sich ja der Widerstand elektrisch mit zunehmender Drehzahl von selbst. In der Regel wird der Widerstand auch so bemessen werden können, daß eine Ausschaltung im Betrieb nicht erforderlich ist, allenfalls kann dieselbe durch den Schalter if erfolgen. Die Einfachheit des Anlaßvorganges ermöglicht eine außerordentlich einfache Automatisierung, da für den ganzen Anlaufvorgang nichts weiter notwendig ist, als den Ständer der Maschine an das Netz zu legen und allenfalls nach erfolgtem Anlauf den Schalter H zu betätigen.The arrangement consists, on the one hand, of the fact that no special starter is required to start up such a motor, with the resistor R drawn in dashed lines in Fig. 2 being dispensed with in the case of lower starting torques. In the case of larger starting torques, this resistor is used without the need to short-circuit it during the start-up process. According to the explanations of patent specification 537 390, the resistor relieves itself electrically with increasing speed. As a rule, the resistor can also be dimensioned in such a way that it is not necessary to switch it off during operation; The simplicity of the starting process enables extremely simple automation, since nothing more is necessary for the entire start-up process than to connect the stand of the machine to the mains and, if necessary, to operate the switch H after the start-up has taken place.

Ein weiterer Vorteil der neuen Anordnung liegt darin, daß infolge des Kurzschlußankercharakters des Läufers eine nennenswerte Spannung an den Schleifringen Sch im Stillstand nicht auftritt, so daß die hiermit verbundenen bekannten Schwierigkeiten der läufererregten Maschinen mit niedrigen Schleifring- und Kollektorströmen vermieden werden. Selbstverständlich kann als Erregermaschine jede beliebige der bekannten Gleichstromerregermaschinen verwendet werden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des . neuen Motors ist in Abb. 3 dargestellt. Hier sind zwei Motoren M₁ und M₂ angedeutet, die Läuferwicklungen (hier nicht näher eingezeichnet) der gleichen Art wie in Abb. 1 und 2 besitzen. Zum Zweck des synchronen Laufs sind die Lauf er wicklungen über die Schleifringsätze ScIi₁ und ScIi₂ ebenso wie die Ständer Ji₁ und S₂ parallel geschaltet. Hier kann für den Anlauf ein gemeinsamer Widerstand R vorgesehen werden. Die primäre und sekundäre Parallelschaltung der beiden Motoren ermöglicht in an sich bekannter Weise die Erhaltung des Synchronismus beim Anlauf und beim Betrieb. Der Widerstand R g₀ sowie gegebenenfalls die örtliche Phasenverschiebung der Wicklungsteile, deren ■Ohmscher und induktiver -Widerstand sowie deren Windungszahl werden zweckmäßigerweise so bemessen, daß im Betriebszustand der zur Erhaltung des Synchronismus erforderliche Schlupf auftritt.Another advantage of the new arrangement is that due to the short-circuit armature character of the rotor, a significant voltage does not occur on the slip rings Sch at standstill, so that the associated known difficulties of rotor-excited machines with low slip ring and collector currents are avoided. Of course, any of the known DC excitation machines can be used as the excitation machine. Another application of the. new engine is shown in Fig. 3. Here two motors M ₁ and M _{2 are} indicated, the rotor windings (not shown here) of the same type as in Fig. 1 and 2 have. For the purpose of synchronous running, the running developments are connected in parallel via the slip ring sets ScIi ₁ and ScIi ₂ as well as the stands Ji ₁ and S ₂ . A common resistor R can be provided here for start-up. The primary and secondary parallel connection of the two motors enables synchronism to be maintained during start-up and operation in a manner known per se. The resistance R g ₀ and, if necessary, the local phase shift of the winding parts, their ohmic and inductive resistance and their number of turns are expediently dimensioned so that the slip required to maintain synchronism occurs in the operating state.

Um auch das gleichzeitige Stillsetzen, wieTo also the simultaneous shutdown, like

es z. B. bei Krempelantrieben gefordert wird, zu erreichen, kann hier eine elektrische Ge-it z. B. is required to achieve with card drives, an electrical device can be used here.

S₀ genstrombremsung angewendet werden. Es kann aber auch statt dessen durch eine Umschaltung der Ständerwicklungen z. B. von Dreieck auf Stern -das Drehmoment des Motors derartig herabgesetzt werden, daß die Last den Motor bis zum Stillstand abbremst. Dieser Vorgang ist thermisch ohne weiteres möglich, da ja die Wärmeentwicklung in dem Widerstand und nur zum geringsten Teil in den Läufern der Maschine vor sich. geht. Schließlich kann aber auch der Widerstand R bei diesem Vorgang mit Hilfe des Schalters H -gänzlich abgeschaltet werden,* in welchem Fall das entwickelte Drehmoment sich weiter vermindert, ohne daß deswegen die im Läufer entstandene Wärmemenge sich wesentlich vergrößert.S ₀ gen current braking can be used. But it can also instead by switching the stator windings z. B. from triangle to star - the torque of the motor can be reduced in such a way that the load brakes the motor to a standstill. This process is thermally easily possible, since the heat development in the resistor and only to a small extent in the rotors of the machine in front of it. goes. Finally, the resistor R can also be completely switched off with the aid of the switch H during this process, * in which case the torque developed is further reduced without the amount of heat generated in the rotor increasing significantly as a result.

Schließlich kann der neue Motor, immer unter Beibehaltung seines Charakters als Kurzschlußmotor, mit einer anderen Maschine in Kaskadenschaltung betrieben werden. Ein diesbezügliches Beispiel ist in Abb. 4 enthalten. Der Schleifringsatz Sch des in der vorbeschriebenen Weise ausgeführten Motors M₁ ist an den Ständer des auf der gleichen Welle sitzenden Motors M₂ angeschlossen, der selbstredend auch auf andere Weise mechanisch mit dem Motor M₁ verbunden werden kann. Der Motor M₂ kann eine beliebige Bauart als Asynchron- oder Synchronmaschine aufweisen. An die Schleifringe Sch des Motors ,Ii₁ go kann ferner noch der Widerstand R angeschlossen werden.Finally, the new motor can be operated in cascade with another machine, always while maintaining its character as a short-circuit motor. An example of this is shown in Fig. 4. The slip ring set Sch of the motor M ₁ executed in the manner described above is connected to the stator of the motor M ₂ seated on the same shaft, which can of course also be mechanically connected to the motor M ₁ in other ways. The motor M ₂ can have any type of asynchronous or synchronous machine. The resistor R can also be connected to the slip rings Sch of the motor, Ii _{1 go.}

Schließlich kommt als Aveiteres Bedienungselement gegebenenfalls noch ein die Schleifringe kurzschließender Schalter Ji in Frage (in der Abbildung gestrichelt eingezeichnet). Die Anordnung eignet sich vorwiegend für relativ kurzzeitigen Betrieb mit der durch die Kaskadenschaltung hervorgerufenen niedrigen Drehzahl. Derartige Fälle sind z. B. beim An- und Auslaufen von irgendwelchen Transportanlagen, Hebezeugen, Aufzügen u. dgl. erwünscht.Finally, the slip rings may also be used as an additional operating element short-circuiting switch Ji in question (shown in dashed lines in the figure). The arrangement is mainly suitable for relatively short-term operation with the Cascade connection caused low speed. Such cases are e.g. B. at Starting and stopping of any transport systems, hoists, elevators, etc. he wishes.

Soll z. B. zunächst mit der tiefen Drehzahl angefahren werden, so kann dies so erfolgen, daß bei geöffnetem Schalter H der Ständer S des Motors M₁ eingeschaltet wird, worauf die Kaskade auf die niedrige Drehzahl anläuft,-Wenn die höhere Drehzahl hergestellt werden soll, so wird der Schalter H geschlossen, dadurch der Widerstand R parallel geschaltet und der Ständer des Motors Ai₂ praktisch kurzgeschlossen. Der Motor Jf₁ läuft daher in der vorbeschriebenen Art auf seine volle Drehzahl an. Allenfalls kann dann auch noch ng ein Kurzschluß der Schleifringe je nach den Betriebsbedingungen, sei es für den Anlauf, sei es für den Betrieb, mit Hilfe des Schalters K erfolgen, oder aber es erfolgt eine Abschaltung der Maschine M₂ mittels des Schalters A (ebenfalls gestrichelt in der Abbildung). Soll am Ende der Fahrt die Ge-Should z. B. are initially approached at the low speed, this can be done so that the stator S of the motor M _{1 is} switched on when the switch H is open, whereupon the cascade starts up to the low speed, -If the higher speed is to be produced, so If the switch H is closed, the resistor R is connected in parallel and the stator of the motor Ai _{2 is} practically short-circuited. The motor Jf ₁ therefore starts up to its full speed in the manner described above. At most, the slip rings can then also be short-circuited, depending on the operating conditions, either for start-up or for operation, with the aid of switch K , or the machine M _{2 is switched off} by means of switch A (also dashed in the figure). Should the drive

schwindigkeit herabgesetzt werden, so wird umgekehrt durch Öffnen des Schalters H) allenfalls des Schalters K₁ die Kaskade wieder hergestellt, wodurch die tiefere Drehzahl abermals eintritt. · Die: beim Lauf mit der tiefen Drehzahl auftretenden Läuferverluste im Läufer des Hauptmotors M₁ können durch Bemessung der beiden Wicklungen bezüglich Windungszahl, Leiterquerschnitt usf. einerseits und relativer örtlicher Phasenlage andererseits verhältnismäßig niedrig gehalten werden.speed are reduced, the other way around, by opening switch H) at most switch K _1, the cascade is restored, whereby the lower speed occurs again. The rotor losses occurring in the rotor of the main motor M ₁ when running at low speed can be kept relatively low by dimensioning the two windings with regard to the number of turns, conductor cross-section, etc., on the one hand, and the relative local phase position on the other.

In allen angeführten Beispielen, die die Verwendungsmöglichkeit der neuen Maschinenart durchaus nicht erschöpfen, ist stets die Einfachheit des Anlaß- bzw. Schaltvorgangs und die Erhaltung des Kurzschlußmotorcharakters der Maschine ein erheblicher Vorteil gegenüber bisher bekannten Anordnungen. In all examples cited, the possibility of using the new machine type The simplicity of the starting or switching process is not exhaustive at all and the preservation of the short-circuit motor character of the machine is a significant one Advantage over previously known arrangements.

Claims

Patent claims:

- i. Induction motor for single or multi-phase current with two groove systems that are arranged at different distances from the rotor circumference and their windings are connected in series in such a way that one winding is short-circuited across the other is, according to patent 537 390, characterized "that the winding ends" the combined to any number of phase windings and short-circuited winding systems to decrease a voltage appropriate points are connected to a slip ring set to which one or more other electrical machines are connected are.

'2. Device for operating induction motors according to Claim 1, characterized in that characterized in that a three-phase or direct current exciter is attached to the slip rings construction known per se, possibly parallel to an ohmic one Resistor is connected.

3. Device according to claim 2, characterized in that the ohmic Resistance decreased after start-up

is switched. .,

4. Procedure for starting, running and coasting down or braking at the same speed of two or more induction motors according to claim 1, characterized in indicates that the stator and rotor are connected in parallel.

5. The method according to claim 4, characterized in that the connected in parallel An ohmic resistor is connected to the rotor. .

6.- The method according to the 'claims 4 and 5, characterized in that such a slip is achieved in continuous operation by appropriate dimensioning of the ohmic resistance (R, Fig. 3) of the rotor winding parts with respect to their ohmic and inductive resistances, their number of turns and local phase position that a sufficient slip voltage to maintain synchronism is guaranteed.

7. The method according to claims 4 to 6, characterized in that for Purpose of the synchronous run-down electrical counter-current braking, if necessary by switching the stator winding or other means known per se reduced power flow applied will.

8. The method according to claims 4 to 7, characterized in that for For the purpose of synchronous run-out, the ohmic resistance is switched off and, if necessary, that Torque of the motors is lowered by reducing the power flow below the torque of the load.

9. A method for reducing the speed, in particular for short-term operation of induction motors according to claim i, characterized in that one of the slip rings (Sch) of the primary part (S ₂ ) working on the same shaft either directly or via a mechanical transmission gear Synchronous or asynchronous motor (M ₂ ) of any type and number of poles is connected (Fig. 4).

10. The method according to claim 9, characterized in that an ohmic resistor (R) is _{connected in parallel to the rear machine (M 2} ) (Fig. 4).

11. The method of claim 10, "thereby characterized in that the ohmic resistance during start-up and operation with the high speed is turned on, while it is turned off during the low speed operation.

12. The method according to claim 9, characterized in that the slip rings of the main motor n _{0 are} short-circuited or the rear machine is switched off during startup or operation at the high speed.

1 sheet of drawings