DE856762C - Asynchronmotor mit veraenderlicher Drehzahl - Google Patents

Asynchronmotor mit veraenderlicher Drehzahl

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DE856762C
DE856762C DES24047A DES0024047A DE856762C DE 856762 C DE856762 C DE 856762C DE S24047 A DES24047 A DE S24047A DE S0024047 A DES0024047 A DE S0024047A DE 856762 C DE856762 C DE 856762C
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DE
Germany
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speed
winding
stator
motor
rotating
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Expired
Application number
DES24047A
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English (en)
Inventor
Jacques Henri Antoine Charlot
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NEGALOT
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NEGALOT
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/30Structural association of asynchronous induction motors with auxiliary electric devices influencing the characteristics of the motor or controlling the motor, e.g. with impedances or switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

  • Asynchronmotor mit veränderlicher Drehzahl Ein Elektroniotor für Ein- oder Mehrphasenwechselstroni eiitli:ilt stets einen Stator und einen kotor.
  • Der Stator bestelit aus einem Kern aus gestanzten Blechen, der eine geeignete Wicklung trägt, wobei (las Ganze in ein Gestell gesetzt ist.
  • Der Rotor besteht ebenfalls aus einem Kern aus ,festanzten Blechen, wobei diese Bleelie atif eine Welle gesetzt sind und elektrische Leiter oder eilte Wicklung tragen.
  • , Wenn die StatorNvicklung durch ein-en Strom von bestimmter Frequenz gespeist wird, erzeugt sie in dem Eisenkern ein magnetisches Drehfeld von der Geschwindigkeit wobei f die Frequunz des Stromes und p die Polzahl der Stator-,vickhing ist. Durch die Wirkung dieses Drehf#eldes dreht sich der Rotor mit einer Geschwindigkeit, #die von der Frequenz des Stromes und der Polzahl der Statorwicklung abhängig isst.
  • LIM Motoren mit mehreren Geschwindigkeiten, iii-sl)e,soii(lere solche mit drei Geschwindigkeiten züi schaffen, hat man bereits vorgeschlagen, zwei ."#syiichronmotoren, deren Lä-,ufer je eine Wicklung tragen, elektrisch -und mechanisch miteinander zu vereinigen; dies nennt man eine Kaskadenanordnung.
  • Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, die beiden magnetischen Kreise zu einem einzigen zu vereinigen oder auch die Wicklungen der beiden Motoren zu kombinieren, um dadurch einen Motor mit vier, acht oder zwölf Polen zu erhalten, der sich infolgedessen mit 1500, 750 oder Soo Umdrehungen pro Minute,dreht. Alle hiernach konstruierten Motoren sind offenbar Motoren mit drei Geschwindigkeiten, jedoch nicht mit veränderlicher Geschwindigkeit. Ihr gutes Arbeitenbeweist, daß ein einziger Eisenkern zur Aufnahme #zweier Felder von verschiedener Geschwindigkeit dienen kann, um mit einem einzigen Motor drei verschiedene feste Gesehwindigkeiten (DrehzaliJen) zu erhalten, die des ersten Drehfeldes, die des zweiten Drehfeldes und die -des aus diesen beiden Feldern resultierenden Drehfeldes.
  • Die bemerkenswerte Stabilität der beeiden Drehfelder in dem gleichen Eisenkern führt#e zu dem Versuch, eine vet,#derliche Geschwindigkeit (Drehzahl) dadurch zu erhalten, daß man das eine der Drolifelder abschwächt oder verstärkt.
  • Bei einem solchen Asynchronmotor für Ein- oder Mehrphasenstrom mit regelbarer Drehzahl wird eine Änderung,der -Geschwindigkeit (Drehzahl) dadurch erreicht, daß man iauf den gleichen St#atorkern eine doppelte 'Wirkung aufbringt, welche zwei in -leichem Drehsinn kreisende Magnetfelder erzeugt, von denen man das resultierende Feld benutzt, welches man zwecks Änderung,der Drehzahl in der Weise beeinflußt, daß man die Stärke des einen der beiden Felder verändert; die eine der beidenWicklungen wird,hierbei mit Wechselstrom aus dem Netz gespeist, während die andere mit einer Regelvorrichtung verbunden ist. Diesz# Regelvorrichtung kann ein veränderlicher Widerstand, eine veränderliche Reaktanz oder eine Vorrichtung sein, durch die ein Strom veränderlicher Frequenz zugeführt wird.
  • Ein so gebauter Motor hat weder Schleifringe noch Kollektor oder Unterbrecherkontakte und verbraucht für die Regelung der Geschwindigkeit nur sehr wenig Energie.
  • Die Zeichnung zeigt, ledigl,ich beispielsweise, einige Au-sführungsforrnen eines Drühstrommotors nach der Erfindung.
  • Fig. i und 2 sind Diagrammeder DrehfeLder; Fig. 3 zeigt die Schaltung für den Rotor, für das konstante Statorfeld und für das veränderliche Statorfeld; Fig- 4 ist ein Schaltschema einer kombinierten Statorwicklung; Fig. 5 ist ein SchaItscheinader zugehörigen Rotorwickliung; Fig. 6 ist ein Schaltschema einer doppelten Statorwicklung bei Anwendung der Plan- oder Etagenwicklung; Fi". 7 ist ein Schaltschema der zugehörigen Rotorwicklung.
  • Da die Drehfelder durch Vektoren dargestellt werden können, kann man das erste magnetische Feld durch den sich mit der Geschwindigkeit a drehenden Vektor V, (Fig. i) darstellen und das zwuite '.\lagnetfel,d durch den sich in entgegengesetzter Richtung mit d2r Geschwindigkeit b drehenden Vektor V2, Die Geschwindigkeiten a und b sind von der Zahl der Polpaare der zugehörigen Wicklungen abhüngig. Die Zusammensetzung der beiden Felder ergibt ein drittes Drehfeld, das durch den Vektor T#, dargestellt ist; die Geschwindigkeit c, mit der dieses Feld sich dreht und die als Kaskadengeschwindigkeit bezeichnet werden soll, entspricht einer Polzahl, die gleich der Summe der den Geschwindigkeiten a und b zugehörigen Pole ist.
  • Wenn beispielsweise für eine Frequenz von 5o Perioden die Geschwindigkeit a gleich 1500 Umdrehun,gen pro Minute ist, entsprechend einer Pol- zahl von vier Polen, und wenn b gleich 750 Um- drehungen ist, entsprechend acht Polen, so wird die Geschwindigkeit c einer Zahl von vier plus acht gleich zwölf Polen oder 5oo Umdrehungen pro Minute entsprechen.
  • Fig.2 zeigt, daß bei einer geeigneten Wicklung errilcht werden kann, daß die beiden Vektoren Vi und V 2 sich in gleichem Drehsinn bewegen.
  • Wenn nun der Wert ides Vektors V, 'der Größe nach unveränderlich bleibt und man die Größe des Vektors V, mit Hilfe einer geeigneten Regelvorrichtung verändert, so wird die durch den resultierenden Vektor V, (der von der Stellung und Größe des Vektors V, abhängig ist) erzeugte Drehzahl sich ebenfalls ändern, und die resultierende oder Kiaskadengeschwindigkeit wird vertänderlich.
  • Die Erfajhrung zeigt, daß es sich empfiehlt, das sich mit der größeren Geschwindigkeit drehende Feld vergad#erlicjh zu gestalten, während das andere Feld allein durch den Netzstrom gespeist wird.
  • Die Vorrichtung, die die Veränderung der Größe des Vektors V, gestattet, kann ein gemäß Fig- 3 geschalteter verländerlicherWiderstand 4 sein.
  • Um die in dem Widerstand verbrauchte Energie gering zu haften, läßt man in dem Regelstromkreis, derdas dem Vektor V2 'entsprechende Drehfeld erzeugt, eine Energie fließen, die nur einen Bruchteil der dem Motor zugeführten Gesamtenergie ausmacht. Dies wird dadurch erreicht, daß man der Wicklung :des Regelstromkreises einen m-mal kleineren Querschnitt erteilt und daß man die Rotorwicklung entsprechend ausführt.
  • Es ist ferner zu beachten, daß die Polzahl der zugehörigen elektrischen Kreise entsprechend der Kaskadengeschwindigkeit, die man erzielen -will, gewählt wird.
  • Es ist ferner zu -beachten, daß die kleinste Geschwindiglkeit des Motors in der Größenordnung Von 20/0 der Kaskajdengeschwindigkeit liegt.
  • Der Stator eines solchen Motors trägt also auf einem einzigen Eisenkern zwei Wicklungen von verschiedener odergleicher Pollzahl, deren Schritte jedoch so gewählt sind, daß eine gegenseitige Induktion zwischen ihnen vermieden wird.
  • Die SpUle2 (Fig. 3) führt die Gesamtleistung dem Motor zu. Sie allein ist die gespeiste Spule. Verwendet man jedoch ein Regelverfahren, bei dein eine veränderliche Hilfsfrequenz zugeführt wird, so ist die Gesamtfeistung des Motors gleich der Summe der den beiden Spulen zugeführtenLeistungen, da die derRegelungdienende zugeführteHilfsfrequenz ebenfalls in mechanische Energie an der Welle umgesetzt wird, während bei den anderen Regelverfahren die in der Regelwicklung erzeugte Energie in dem Widerstand oder der Reaktanz vernichtet wird.
  • Die Wicklung 3, Regelwicklung genannt, führt eine Leistung, die dem in-ten Teil derjenigen der WiCklUng 2 entspricht; sie ist mit der Regelvorrichtung 4 -verbunden.
  • Der Rotor 5 hat ebenfalls einen einzigen Eisenkern, der eine der Summe der Statorpole entsprechen,de Anzahl getrennter elektrischer Kreise aufweist.
  • Um beispielsweise einen Rotor zu konstruieren, dessen Drehzahl zwischen io und 5oo Umdrehungen pro Minute regell)Kar ist, verwendet man Wicklungen, wie sie in Fig. 4 für den Stator und in Fig. 5 für den Rotor dargestellt sind; diese gestatten die Erzeugung eines ersten Drehfeldes von i5oo Umdrehungen pro Minute und eines zweiten Drehfeldes von 750 Umdrehungen pro Minute, deren Resultierende ein Drelifeld von 5oo Umdrehungen pro Minute ist.
  • Ebenso verwendet man zur Konstruktion eines Motors,,desseriDrelizalil zwischen 30 und 1500Umdrehungen pro Minute regelbar ist, Wickfungen, die die Erzeugung zweier Drehfelder von je 3000 Umdrehungen pro Minute gestatten, deren Resultierende ein Drehfel,d von i5oo Unidrehungen ist.
  • Für einen Motor von 15 bis 750 Umdrehungen pro Minute müssen #die beiden Felder Drehzahlen von 3000 und iooo Umdrehungen pro Minute aufweisen und so fort.
  • Wenn der Stator beispielsweise zwei Wicklungen mit den Polzahlen 2p, und 2p, enthält, muß der Rotor 2 (P, + P2) Zgetrennte Kreise aufweisen.
  • Die in Fig. 6 gezeigte Wicklun:g ist von der Art, die als Planwicklung oder Et:agenwicklung bekannt ist.
  • Die Rotorwicklung (Fig,- 7) ist entsprechend der StatorNvicklung ausgebildet; da aber keinKollektor und keline Schleifringe vorhanden sind, ist jeder als unabhängig von den anderen betrachtete Stromkreis der Wickl-ung in sich selbst geschlossen und außerdem in einem Punkt mit dem entsprechenden Punkt jeder der anderen Wicklungskreise verbunden.
  • Uni die Konstruktion zu vereinfachen oder entsprechend der Form der Nuten, ihrer Kapazität zur Aufnahme von Leitern und dem verfügbaren Platzbed,arf des Rotors kann die doppelte Statorwicklung der Fig. 6 durch eine einzige Wickfung der Art mit n Leitern pro Nut ersetzt werden in der Art der in Fig. 4 dargestellten Wicklung. Die Rotorwicklung ist dann entsprechend ;der Anordnung der Fig. 5 auszubilden.
  • Diese kombinierte #Vicklung hat den Vorteil, daß sie eine gewisse Verringerung,der durch den Jouleschen Effekt hervorgerufenen Verluste mit sich bringt.
  • Speist man die Wicklung #2 (Fig. 3), #SO wird in dem Teil des Rotors, der dieser Wicklung -2 entspricht, ein induziertes Feld erzeu#gt; dieses Feld wirkt auf den der Wicklung 3 entsprechenden Teil des Rotors ein. Es induziert ein Feld in der Wicklung 3, die mit der Regelvorrichtung verbunden ist, wobei die Größe dieses Feldes durch die Regelvorrichtung in der oben dargelegten Weise beeinflußt wird.
  • Die Wicklun:g 2 erzeugt also ein Drehfeld Vl, und das in der Wicklu#n- 3 erzeugte Feld ist Idas Drehfeld V,; der Motor dreht sich mit der dem iesultierenden Feld V3 entsprechenden Geschwindigk,-it. [)lese wird dadurch verändert,daß man auf die Größe des Feldes V, einwirkt.
  • Im Gegensatz zu anderen bekannten Motoren mit regelbarer Geschwindigkeit hat der Motor nach der Erfindung weder einen Kollektor, nochSchleifringe oder Unterbrecherkontakte.
  • Der mit isolierten Leitern wie ein Rotor mit Spulen konstruierte Rotor ist einem einfachen Käfiganker vergleichbar, da er in sich selbst geschlossen ist.
  • Die Änderung der Drehzahl ist kontinuierlich, man kann Grenzgeschwindigkeiten im Verhältnis 1 zu 5o erzielen.
  • Der Motor hat die Charakteristik eines Reibenschlußmotors für Gleichstrom, ohne Gefahr des Durchgehens. Er kann #bei jeder Geschwindigkeit arbeiten und anlaufen.
  • Das Drehmornent bleibt bei allen Geschwindigkeiten konstant, und die Stabilität des Motors ist bei allen Geschwindigkeiten vollkommen.
  • Der Re:gelwiderstan#d 4 kann im Verhältnis zu der Gesamtenergie des M#otors sehr schwach ausgebildet sein. Die durch denWiderstandvernichtete Energie fällt daher wenig ins Gewicht.
  • ,Die bei einem Motor von io kVA, dessen Geschwindigkeit zwischen 5o und 5oo Touren regelbar ist, in dem Widerstand vernichtete Energie ist inder Größenordnung von i kVA bei Vollast.
  • Arbeitet man jedoch zum Zwecke der Regelung mit der Zuführung einer veränderlichen Hilfsfrequenz aus irgendeiner En#ergiequelle, so wird diese Energie, wie oben dargelegt, ebenfalls in mechanische Arbeit an der Welle umgesetzt. Die Reggelwicklung #wird indiesem Fall zu einer Treibwicklung.

Claims (2)

  1. PATFNTANSPRÜCHE: i. Asvnchron.motor mit veränderlicher Drehzahl f ü# Ein- oder -.%1,ehrphasenwechsel strom, dadurch gekennzeichnet, daß eine I&gelung der Ge- schwindigkeit (Drehzahl) dadurch erreicht wird, ,daß man auf den gleichen Statorkern eine doppelte Wicklun#g (2 und 3) aufbringt, durch die zwei im gleichen Sinn krei#sen#de Drehfelder (vi und V,) erzeugt werden, deren resultieren-,des Feld (V3 in Fig.2) zur Wirkung kommt, wobei man dieses zwecks Äriderung der Geschwindigkeit willkürlich dadurch beeinflußt, daß man die Größe des einen der genannten Drehfel,der (V, in Fi-. 2) durch eine mit der zugehörigen Wicklung (3) verbundene Regelvorrichtung (4) ver'ändert, während die andere Wicklung (2) durch Wechselstrorn aus dem Netz oder aus einer anderen Stromquelle gespeist wird.
  2. 2. Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, idaß die beiden Statordrehfelder (Vi und k#, in Fi;g.2) #durch zwei getrennte Wicklungen (2 und 3) hervorgerufen werden. 3. Motor nach An#spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die ;beiden Statordrehfelder (VI un"d V2 in Fig.2) durch eine kombinierte Statorwicklung (Fig. 4) hervorgerufen werden. 4. Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelvorrichtung ein veränderlicher Widerstand (4), eine veränderliche Reaktanz oder eine Vorrichtung Verwendung findet, durch die eine veränderliche Frequenz zugefü#hrt wird.
DES24047A 1950-08-03 1951-07-20 Asynchronmotor mit veraenderlicher Drehzahl Expired DE856762C (de)

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DES24047A Expired DE856762C (de) 1950-08-03 1951-07-20 Asynchronmotor mit veraenderlicher Drehzahl

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1153829B (de) * 1960-09-13 1963-09-05 Braun Ag Asynchron-Spaltpolmotor mit regelbarer Drehzahl
DE1229177B (de) * 1962-09-28 1966-11-24 Siemens Ag Antriebsordnung fuer Wickel- und Spulmaschinen in der Textilindustrie, insbesondere Kreuzspulmaschinen
DE3400754A1 (de) * 1983-01-14 1984-07-19 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo Elektrische rotationsmaschine mit veraenderlicher drehzahl

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1153829B (de) * 1960-09-13 1963-09-05 Braun Ag Asynchron-Spaltpolmotor mit regelbarer Drehzahl
DE1229177B (de) * 1962-09-28 1966-11-24 Siemens Ag Antriebsordnung fuer Wickel- und Spulmaschinen in der Textilindustrie, insbesondere Kreuzspulmaschinen
DE3400754A1 (de) * 1983-01-14 1984-07-19 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo Elektrische rotationsmaschine mit veraenderlicher drehzahl

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