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Einphasenkondensatormotor für Umkehr der Drehrichtung Eine Schaltung
für Umkehrbetrieb mit Einphasenkondensatormotor sollte folgende Anforderungen erfüllen:
i. Steuerung durch nur drei Leitungen zwischen Steuerschalter und Motor, a. gleiche
Drehmomentkennlinie des Motors für beide Drehrichtungen, 3. Stromlosigkeit sämtlicher
Wicklungen beim Stillstand, keine zusätzlichen Apparate, wie Vorschalttransformatoren,
ferngesteuerte Schütze usw., 5. keine Wicklungen, die nur für eine Drehrichtung
eingeschaltet, für die andere stromlos sind, 6. Möglichkeit der freien Wahl des
übersetzungsverhältnisses zwischen Hauptphasen-und Hilfsphasenwicklung.
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Die Anforderungen 5 und 6 sind für eine gute Ausnutzung des Motors
wichtig.
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Es sind eine Reihe von Vorschlägen bekannt, die die beiden ersten
Punkte erfüllen, aber gegen den einen oder andern der übrigen verstoßen.
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Die in Fig. 7 und 8 dargestellten bekannten Schaltungen ergeben die
übersetzungsverhältnisse i : i und
von der Hauptphasenwicklung auf die Hilfsphasenwicklung. Das Anzugsmoment und die
erforderliche Kondensatorgröße sind von diesem übersetzungsverhältnis stark abhängig,
und die Beschränkung auf obige Werte hat daher meistens eine unvollkommene Ausnutzung
des Motors oder einen- zu teuren Kondensator zur Folge.
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Es sind daher auch Vorschläge gemacht worden, um diesen Nachteil zu
beseitigen, so z. B. für jede Drehrichtung je eine besondere Hauptphasenwicklung
vorzusehen, die wahlweise an Spannung gelegt werden. Die Hilfsphase und der Kondensator
liegen dauernd am Netz und sind daher auch im Stillstand stromdurchflossen. Es wird
also gegen Punkt 3 und 5 verstoßen. Die schlechte Ausnutzung des Wickelraumes infolge
der doppelt vorhandenen Hauptphasen und die dauernde Erwärmung durch die stromdurchflossene
Hilfsphase bedingen die Wahl eines entsprechend größeren Motors. Nach einem andern
Vorschlag wird der Motor durch einen besonderen Transformator mit Anzapfungen gespeist,
und die Umkehr der Drehrichtung geschieht dadurch, daß durch überschalten an eine
andere Anzapfung die der Hilfsphase zugeführte Spannung umgekehrt wird. Dies hat
den Vorteil, daß der Motor selbst ein ganz normaler Einphasenmotor für Betrieb in
nur einer Drehrichtung sein kann. Die Nachteile sind die Mehrkosten durch den Transformator
und die Mehrverluste im
dauernd stromführenden Transformator und
der dauernd stromführenden Hauptphase.
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Gemäß vorliegender Erfindung, von der eine beispielsweise Ausführungsform
in Fig. i schematisch dargestellt ist, gelingt alle sechs oben angeführten AnforderungeU@
gleichzeitig zu erfüllen. Die Schaltung besteht allgemein aus einer Dreieckschaltung,
wobei die eine Dreieckseite durch einen Teil c der Statorwicklung in Reihe mit einem
Kondensator C, die andern beiden Dreieckseiten durch Teile a und b der Statorwicklung
mit unter sich gleichen Windungszahlen gebildet werden. Die Wicklungsachsen von
a und b
schließen einen gewissen Winkel y miteinander ein. (y wird dabei als
elektrischer Winkel angegeben, d. h. auf eine zweipolige Maschine bezogen.) Der
Rotor ist in bekannter Weise als Schleifring- oder Kurzschlußanker ausgeführt.
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Hat der Steuerschalter S in Fig. i die voll gezeichnete Lage, so liegt
die Wicklung a unmittelbar an der Netzspannung. Wicklungen b und c liegen in Reihe
mit dem Kondensator C parallel dazu. a bildet also die Hauptphase I, b und c zusammen
die Hilfsphase II. In Fig. 2 a ist für diesen Fall die zeichnerische Bestimmung
der Gesamtwindungszahl der Hilfsphase (Länge des Vektors II) und des Winkels d,
den die magnetische Achse der Hilfsphase mit derjenigen der Hauptphase einschließt,
durchgeführt. In den Fig. 2 bis d. können die eingezeichneten Vektoren aufgefaßt
werden als die Vektoren der EMK, die durch ein im Gegenuhrzeigersinn umlaufendes
Drehfeld in den einzelnen Wicklungsteilen induziert werden. Hat der' Schalter S
die umgekehrte (gestrichelte) Stellung, so bildet b die Hauptphase I, a und c zusammen
die Hilfsphase II. Die Konstruk= tion für diesen Fall ist in Fig. 2b durchgeführt.
Man erkennt, daß die Länge von II und der Winkel d in beiden Fällen denselben Betrag
haben, daß jedoch im Fall a II gegenüber I voreilt, im Fall b hingegen nacheilt.
Der- Motor wird daher im Falle ca im Gegenuhrzeigersinn, im Fall b im Uhrzeigersinn
drehen. Fig: a ist unter der Voraussetzung gezeichnet, daß die Wicklung c gleichen
Wikkelsinn wie ä und b habe. Der Fall, daß c entgegengesetzten Wickelsinn hat, ist
in Frg. 3 a und 3 b in der Fig. a entsprechender Weise dargestellt. Man erkennt,
daß Umkehrung des Wickelsinnes vgn c einen anderen Winkel ö und ein anderes Übersetzungsverhältnis
.aber keine Änderung der Drehricntung
nes Motors ergibt.
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Beim Entwurf von Kondensatormotoren wird meistens ein rechter Winkel
für d angestrebt. Für diesen Fall sind in Fig. 4 a und :4b die den Fig. 3 a und
2 a entsprechenden Wicklungsdiagramme nochmals dargestellt. Aus Fig. q.a und q.b
liest man leicht die Beziehungen
ab; denen die Windungszahlen und der Winkel y genügen müssen, um einen rechten Winkel
zwischen den Achsen der Haupt- und Hilfsphase zu erhalten. ' Werden bei einem Stator
alle Nuten bewickelt und enthalten die Wicklungsteile a' und b je q1 Nuten je Pol,
der Wicklungsteil c q2 Nuten j e Pol, so wird
Wicklung a und b erstrecken sich je über den Bogen y. Ihr Wicklungsfaktor
wird daher
Wicklung c erstreckt sich über den Bogen ,z-a y und: hat daher den Wicklungsfaktor
Es ist also
Die Bedingung (a) wird also gerade erfüllt, wenn die Wicklungsteile a, b und c gleiche
Drahtzahl je Tut haben. Eine zweckmäßige Ausführungsform eines Motors nach dem Patentanspruch
i besteht also darin, bei einer Wicklung mit lauter gleichen Spulen einen passenden
Teil davon, den man nach Gleichungen (i) und (3) mit Rücksicht auf das erwünschte
Übersetzungsverhältnis wählt, der Wicklung c zuzuteilen, während vom Rest je die
Hälfte die Wicklungen a und b bilden. Die Schaltung einer solchen Wicklung stellt
Fig. 5 dar:.
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Einen Sonderfall der eben beschriebenen Anordnung erhält man, wenn
die drei Wicklungen a, b und c gleich viele, also je den dritten Teil der vorhandenen
Spulen enthalten.
Eine solche Wicklung stellt dann eine gewöhnliche
Dreiphasenwicklung dar, deren drei Phasen lediglich in besonderer Weise verbunden
sind, um die nach Fig. q.a erforderlichen Lagen und Wickelsinne der drei Wicklungsteile
a, b und c zu erhalten (Fig.6). Natürlich braucht in diesem Falle die Wicklung
nicht aus lauter gleichen Spulen zu bestehen, sondern kann in irgendeiner bei Drehstromwicklungen
üblichen Weise ausgeführt sein. Aus Gleichung (3) erhält man für diesen Fall
und daher nach (i) als Übersetzungsverhältnis