NO180429B - Induksjonsmotor - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en induksjonsmotor som omfatter en enkelt rotor dannet i ett stykke med en første og en andre rotorkjerne som er aksielt montert på en felles akse med et luftrom eller en umagnetisk del tilveiebragt mellom nevnte to rotorkjerner og som har på de to rotorkjerner et flertall av ledende rotorelementer som strekker seg derigjennom, og en første og en andre stator som er anbragt side-ved-side og omgivende vender mot nevnte respektive rotorkjerner, idet nevnte første og andre statorer har en første og en andre statorkjerne på hvilken et flertall av flerfaseviklinger er viklet, idet nevnte flertall av flerfaseviklinger hos nevnte første og andre statorer er sammenkoblet til å danne en serie A-kobling, og har en enkelt et-stykks rotor og et flertall av statorer og der motoren skal kunne starte jevnt og avgi et høyt drivdreiemoment innenfor et bredt område fra et lavhastighetsområde til et høyhastighetsområde.

Eva angår metodene for å styre dreiemomentet og hastigheten i en induksjonsmotor av den type som har et flertall av statorer, er en konvensjonell metode tilgjengelig til å bevirke faseforskjeller mellom statoren. Et mekanisk system for å utføre slike faseforskjeller kan ha en anordning der den relative rotasjon av statorer er basert på til å frembringe en faseforskjell, og et elektrisk system for dette kan ha en anordning der forbindelsene i statorviklingene endres til å frembringe flere typer av faseforskjeller. Andre tilgjengelige systemer innbefatter et der Y-A-kobling-endringssystem kombineres.

En hvilken som helst passende metode velges i et antall av forskjellige måter fra hvilke de ovenstående metoder eller systemer i henhold til belastningskarakteristikkene for last koblet til motoren eller bruken av motoren, slik som behovet for å møte lasten ved å endre dreiemomentet eller hastigheten av motoren og behovet for å gjøre en jevn økning i hastigheten ved starten av motoren.

Den foreliggende oppfinnelse tilsikter å tilveiebringe en løsning der visse trinnvise faseforskjeller skal fremskaffes for å møte lasten som er tilkoblet og som kan ansees å falle innenfor de elektriske systemer for å utføre faseendringer som nevnt ovenfor i forklaringen av de vanlige metoder.

I de konvensjonelle elektriske systemer som er forklart ovenfor, blir faseendringen utført ved koblingendring av statorviklingene, slik at, mens faseforskjellene som er tilgjengelige kan være 0° , 60° , 120° , 180° i de elektriske vinklene, vil antallet av brytere som behøves overskride et dusin eller flere. Dette er en av årsakene til den høye fremstillingskostnad for slikt system.

Det finnes også en ordinær induksjonsmotor der et Y-A-koblingendringssystem er tilveiebragt i den hensikt å forbedre startkarakteristikkene for motoren. I en slik motor, til tross for tilveiebringelsen av kun én stator, er dens ledningsoppkobling ganske komplisert. Dessuten opptrer der en dreiemomentendring bevirket av et midlertidig avbrudd i laststrømmen ved det tidspunktet når Y- til -A-koblingendring finner sted. I tillegg opptrer der et uunngåelig sjokk bevirket av en plutselig økning i laststrømmen og ved en plutselig endring i det genererte dreiemoment umiddelbart etter at ovenstående forbindelse endrer seg. Dreiemoment-hastighet og strøm-hastighet karakteristikkurvene som oppnås i henhold til den konvensjonelle Y-A-koblingendring er vist i fig. 14.

Den foreliggende oppfinnelse tilsikter derfor å tilveiebringe et faseendringssystem der, mens dreiemoment karakteristikkene basert på faseforskjellene som oppnådd ved hjelp av konvensjonelle metoder beholdes, kun minimumsantallet av brytere behøves for å utføre bryteroperasjonen, hvilket resulterer i en betydelig reduksjon av fremstillingskostnaden. Ved bruken av faseendringssystemet ifølge oppfinnelsen, opptrer der intet avbrudd i laststrømmen ved operasjonstidspunktet for de angjeldende brytere, og der skjer kun en liten dreiemomentendring og en økning i laststrømmen.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er der tilveiebragt en induksjonsmotor som kjennetegnes ved at den dessuten omfatter: et faseendringsmiddel som har kortsluttende brytere som er respektivt koblet mellom de permanent koblede serieforbindelse-knutepunkter for forskjellige faser, for å variere faseforskjellen mellom de roterende magnetfelt rundt nevnte første rotorkjerne generert av den første statoren og de roterende magnetfelt rundt den andre rotorkjernen generert av den andre statoren ved åpningen eller lukkingen av de kortsluttende brytere, slik at faseforskjellen reduseres med en forutbestemt elektrisk vinkel for motoren uten avbrudd i de strømmer som flyter i nevnte første og andre statorviklinger under operasjonen.

Ifølge en utførelsesform av induksjonsmotoren innbefatter den resistive elementer som er anordnet ved nevnte luftrom eller umagnetisk del anbragt mellom nevnte to rotorkjerner, og der nevnte flertall av ledende rotorelementer er innbyrdes kortsluttet ved hjelp av resistive elementer.

Det er også mulig å la faseendringsmidlet omfatte minst to kortsluttende brytere og la nevnte statorviklinger i nevnte første og andre statorer være koblet for derved å danne en parallell Y-kobling hvor der ikke er noen faseforskjell når nevnte to kortsluttende brytere er lukket. Statorviklingene av nevnte første og andre statorer er koblet for derved å danne en ubalansert forbindelse hvor en forutbestemt faseforskjell opptrer når den ene eller andre av nevnte to kortsluttende brytere er lukket.

Alternativt kan faseendringsmidlet omfatte minst to kortsluttende bryteref idet nevnte statorviklinger i nevnte første og andre statorer er koblet for derved å danne en parallell Y-kobling hvor en forutbestemt faseforskjell frembringes når nevnte to kortsluttende brytere er lukket.

Videre er det mulig å la induksjonsmotoren omfatte en styreanordning for å styre åpning og lukking av nevnte kortsluttende brytere m

En slik styreanordning kan ha et tidskretsmiddel for å styre tidspunktet for lukking eller åpning av nevnte kortsluttende brytere.

Det er også mulig å la styreanordningen ha et hastighetsdetekterende middel for å detektere motorens rotasjonshastighet og for å styre tidspunktet for lukking eller åpning av nevnte kortsluttende brytere_

Med fordel er faseendringsmidlet montert på en maskinramme for motoren.

Dessuten kan styreanordningen være inkorporert som et enhetlig element i faseendringsmidlet.

Koblingen av statorviklingene, ved starten av motoren, kan være en A-kobling eller en parallell Y-kobling, der hver av disse gir en forutbestemt elektrisk faseforskjell ved hjelp av oppkoblingsforbindelser hos statorviklingene. Faseforskjellene som således oppnås kan være en hvilken som 180°, 120° og 60°. I statorviklingene som har slike oppkoblingsforbindelser, er der tilveiebragt kortsluttende brytere for å utføre kortslutning mellom de respektive koblingsknutepunkter der statorviklingene er serielt koblet. Eksempelvis kan slike brytere bestå av en første kortsluttende bryter for kortslutning av visse seriekoblingsknutepunkter og en andre kortsluttende bryter for kortslutning av disse andre koblingsknutepunkter. Ettersom den første kortsluttende bryteren således er anordnet til å kortslutte kun del av seriekoblingsknutepunktene ved lukking av bryteren, blir statorviklingene bevirket til å være ubalanserte. Når den andre kortsluttende bryteren også lukkes, vil koblingen av statorviklingene igjen endre seg til en balansert kobling.

Således, i den tilstand der koblingen av statorviklingene ved starten av motoren er en serie A-forbindelse for å bevirke en forutbestemt faseforskjell (en hvilken som helst av 180° , 120" og 60°), vil koblingen endre seg til en ubalansert kobling når den første bryteren lukkes og endrer seg til en parallell Y-kobling, hvis faseforskjell er forskjellig fra den serie A-koblingen, når den andre bryteren også er lukket. I dette tilfellet, når serie A-koblingen som har en elektrisk faseforskjell (av 180° , 120° eller 60° ) direkte endres som den er til den parallelle Y-kobling, blir faseforskjellen også samtidig endret. Nærmere bestemt, når serie A-koblingen endres direkte til parallell A-koblingen, blir de respektive faseforskjeller endret til 180° -» 120° , 120° -» 60° og 60° -» 0° .

Operasjonene for induksjonsmotoren ifølge oppfinnelsen kan oppsummeres som følger: For det første, ved innkobl ing av effektbryteren, starter motoren under den serielle A-kobling, hvor ovennevnte forutbestemte faseforskjell frembringes mellom statoren. Lasten som er koblet til motoren blir så akselerert langs dreiemoment karakteristikkurven for den forutbestemte faseforskjellen. Deretter, etter utløpet av en forutbestemt tid eller etter oppnåelse av rotasjonshastigheten til et bestemt tall, blir første-bryteren innkoblet eller lukket, mens andre-bryteren beholdes i sin åpnete tilstand, hvorved den ubalanserte tilstand bevirkes. Spenningen over viklingene som er en del av viklingene som er blitt ubalansert, går opp og dreiemomentet øker følgelig. Således blir lasten ytterligere akselerert langs dreiemoment karakteristikkurven basert på de ubalanserte viklingene og motorens rotasjonshastighet øker. Til sist, ved utløpet av den forutbestemte tidsperioden etter innkoblingen av første-bryteren eller ved oppnåelse av rotasjonshastigheten til det forutbestemte tall, bevirker lukkingen eller innkoblingen av andre-bryteren koblingen for statorviklingene til parallell Y-koblingen, hvor faseforskjellen er mindre med 60° enn den som frembringes ved hjelp av serie A-koblingen ved starten og lasten drives i henhold til dreiemoment karakteristikkurven for denne parallelle Y-kobling.

På den annen side kan koblingen av statorviklingene ved starten gjerne være av parallell Y-kobling som frembringer en forutbestemt faseforskjell (en hvilken som helst av 180°, 120° og 60°). I dette tilfellet blir koblingen av statorviklingene endret til en ubalansert tilstand ved hjelp av åpningen eller utkoblingen av første-bryteren og blir ytterligere endret til en serie A-kobling, hvis faseforskjell er forskjellig fra den for parallell Y-koblingen ved starten, ved hjelp av åpningen av andre-bryteren i tillegg til den ovenstående første-bryteren. I dette tilfellet, når den parallelle Y-koblingen som har en elektrisk faseforskjell (av 180°, 120° eller 60° ) direkte endres som den er til serie A-koblingen, blir faseforskjellen også samtidig endret. Særlig når den parallelle Y-koblingen endres direkte til serie A-koblingen, blir respektive faseforskjeller endret til 180° 120°, 120° -» 60° og 60° -» 0°.

Operasjonene for induksjonsmotoren som starter med parallell Y-kobling kan oppsummeres som følger: Først, ved innkobl ing av effektbryteren, starter motoren under den parallelle Y-kobling hvor ovennevnte forutbestemte faseforskjell frembringes mellom statorene. Den anvendte last blir således akselerert langs dreiemoment karakteristikkurven for den forutbestemte faseforskjell. Dernest, etter utløpet av en forutbestemt tid eller oppnåelse av rotasjonshastigheten til et forutbestemt tall, blir første-bryteren utkoblet eller åpnet, mens andre-bryteren beholdes på sin lukkede tilstand, og ved koblingen av statorviklingene bevirkes til den ubalansert tilstand. Spenningen over viklingene som er del av viklingene som er blitt ubalansert, går opp og dreiemomentet øker følgelig. Således blir lasten ytterligere akselerert langs dreiemoment karakeristikkurven basert på de ubalanserte viklingene og rotasjonshastigheten for motoren øker. Til sist, ved utløpet av den forutbestemte tidsperioden etter utkoblingen av første-bryteren eller ved oppnåelse av rotasjonshastigheten til det forutbestemte tall, vil åpningen eller utkoblingen av andre-bryteren gjøre koblingen av statorviklingene til seriekobling, hvor faseforskjellen er mindre med 60° enn den som frembringes av den parallelle Y-koblingen ved starten og lasten drives i henhold til dreiemoment karakeristikkurven for denne A-forbindelse.

Som forklart ovenfor er det mulig å endre faseforskjellene i tre trinn kun ved hjelp av kobl ingsoperas joner for de to bryterne, nemlig den første og den andre kortslutnings-bryteren, og å tilveiebringe et faseendringssystem der antallet av koblings-brytere som behøves for å utføre den nødvendige koblingsoperasjon er betydelig mindre enn den som kreves i et konvensjonelt system. Dessuten, slik som allerede forklart forut, ettersom i det minste den ene eller andre av de to bryterne alltid er i sin innkoblede eller utkoblede tilstand etter start under serie A-koblingen eller parallell Y-koblingen, kan kapasitetene for kontaktene i nevnte første og andre brytere gjøres små. Dessuten, ettersom de to bryterne er tilpasset til å kortslutte eller frakoble seriekoblingsknutepunktene for statorviklingene, er der ingen mulighet for at laststrømmen avbrytes under operasjonen og derfor ingen mulighet for at drivdreiemomentet blir null heller. Også, endog i tilfellet når eventuell koblingsfeil på grunn av den innkoblede tilstand for en eller begge av bryterne bevirkes, eksempelvis ved sammen-smelting av koblingskontakter i bryterne, er der ingen mulighet for at slike feil skal utvikle seg til noen elektrisk vanskelighet på grunn av nærværet av tilstanden der både første-bryteren og andre-bryteren samtidig er sine innkoblede tilstander.

I induksjonsmotoren, ifølge den foreliggende oppfinnelse er antallet av oppkoblinger som er nødvendige for å fullføre koblingen av en effekttilførselskilde og koblingen av faseendringssystemet som omfatter nevnte første og andre kortsluttende brytere, tre linjer for effekttilførselskilden og fire for faseendringssystemet, hvilket totalt utgjør syv linjer for spesifikasjonen av en trefasemotor. Der faseendringssystemet er tilveiebragt på siden av effekttilfør-selskilden, er antallet av oppkoblinger som er nødvendige seks linjer fra motorsiden og tre linjer fra krafttilførsels-kildesiden, hvilket byr på visse vanskeligheter ved å sette eller å installere denne induksjonsmotoren på en arbeidsplass. Imidlertid, ved konsolideringen av faseendringssystemet og motoren og applikasjonen av de faste oppkoblinger til disse, blir det tilstrekkelig at kun tre oppkoblingslinjer anvendes på effekttilførselskildesiden og dette letter installasjonen av induksjonsmotoren på en hvilken som helst arbeidsplass. I en ordinær motor av en stor dimensjon, gjør de seks linjene som kreves for å utføre Y-A-starten opp-kobl ingsarbeidet komplisert. Imidlertid, i induksjonsmotoren ifølge den foreliggende oppfinnelse, er faseendringssystemet og induksjonsmotoren dannet som en enhet slik at antallet av oppkoblinger som er nødvendige for operasjonen kun er tre linjer for effekttilførselskilden. Endog for en motor av stor dimensjon er det således kun nødvendig å bekrefte, på en arbeidsplass, oppkoblingen til de tre effektkildelinjene og rotasjonsretningen for motoren på den samme måte som tilfellet er med en motor av liten størrelse.

Ovenstående og andre forhold, trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil være åpenbare for den etter-følgende beskrivelse av foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, med henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 er et riss, delvis bortbrutt, av induksjonsmotoren ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et kot) lings skjema over f aseendr ingsanordningen for induksjonsmotoren, ifølge den foreliggende oppfinnelse . Fig. 3 viser en A-kobling som frembringer en forutbestemt

faseforskjell.

Fig. 4(a) og 4(b) viser oppkoblingsskjemaer for ubalansert

kobling hvor en kortsluttende bryter er lukket.

Fig. 5 viser en parallell Y-kobling som frembringer

faseforskjellen lik 0°.

Fig. 6(a) og 6(b) viser typiske karakteristikkurver oppnådd

ved hjelp av motoren som har resistive elementer. Fig. 7(a) og 7(b) viser typiske karakteristikkurver oppnådd ved hjelp av motoren som ikke har noen resistive elementer. Fig. 8 viser en parallell Y-kobling som frembringer en

forutbestemt faseforskjell.

Fig. 9 viser en serie A-kobling som frembringer fasefor skjellen lik 0° . Fig. 10 er et koblingsskjerna over styreanordningen som har et

tidskretsmiddel til faseendringssystemet.

Fig. 11 er et koblingsskjerna over styreanordningen som har et hastighetsdetekteringsmiddel til faseendringssystemet . Fig. 12 er et kobl ingsskj erna over styreanordningen som har både tidskretsmidlet og hastighetsdetekteringsmidlet til faseendringsmidlet. Fig. 13 viser total dreiemoment-hastighet og strøm-hastighet karakteristikkurver oppnådd ved hjelp av induksjonsmotoren som har faseendringssystemet ifølge oppfinnelsen. Fig. 14 viser dreiemoment-hastighet og strøm-hastighet karakteristikkurver oppnådd ved hjelp av det konvensjonelle Y-A-endringssystemet.

Den foreliggende oppfinnelse er her forklart hovedsakelig i forhold til en faseendringsanordning for en induksjonsmotor som har en rotor av kortslutnings (squirrel-cage) typen og to statorer, men det skal forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til dette. Det er mulig at oppfinnelsen kan anvendes i en induksjonsmotor av en viklet-rotor type, eller kan kombineres med omveksl ingen av Y-A-koblinger av statorviklinger for å oppnå variasjonen av dreiemomentkarakteristikker. Mellom rotorkjernen kan der være et luftrom, en umagnetisk kjerne eller en magnetisk kjerne.

Søkeren i den foreliggende patentsøknad har allerede beskrevet i detalj i US-patent nr. 4 785 213, utstedt 15.11.1988 med tittel "Variable Speed Controllable Induction Motor" konstruksjonen og funksjonen av en induksjonsmotor som har en enkelt rotor og et flertall av statorer.

Fig. 1 illustrerer en del av induksjonsmotoren som er en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Henvis-ningstallet 1 representerer induksjonsmotoren med et flertall av statorer, idet motoren generelt har oppstillinger som følger: rotorkjerner 2, 3 av magnetisk materiale er montert på en rotoraksel 4 med et forutbestemt rom tilveiebragt derimellom. Mellom rotorkjernen 2 og 3 kan der tilveie-bringes enten en umagnetisk kjerne 5 eller et luftrom. Respektive rotorledende elementer 6 ... som er montert på rotorkjernen 2, 3 er koblet til å strekke seg gjennom på disse for derved å danne en enhetlig rotor 7 og, ved begge ender av de ledende elementer 6 ... er kortsluttet ved hjelp av kortslutningsringer 8. I denne konfigurasjonen er også rotorens ledende elementer 6 ... som er montert på rotoren 7 kortsluttet, ved den umagnetiske kjernedelen 5 mellom rotorkjernene 2, 3 ved hjelp av resistive elementer 9 ... De resistive elementene 9 tillater strømflyten når der eksi-sterer forutbestemte vektorforskjeller i strømmene som flyter i de ledende elementene 6 ... Alle de ledende elementene 6 ... som er montert på rotoren 7 er ikke nødvendigvis kortsluttet av de resistive elementene 9 ..., og kun visse av disse kan være kortsluttet avhengig av lastkarakteristikken for den tilkoblede lasten.

Første og andre stator 12, 13 som har statorviklinger 10, 11 tilveiebragt på statorkjerner 12a, 13a er anbragt side ved side omgivende vendende mot henholdsvis rotoren 2 og 3. Nevnte første og andre stator 12, 13 er fast montert på en maskinramme 14. Statorviklingene 10, 11 er således koblet med hverandre at der dannes en serie A-kobling som frembringer faseforskjellen av eksempelvis 60" i den elektriske vinkel.

Dernest er utførelsesformen ifølge den foreliggende oppfinnelse forklart med henvisning til fig. 2 og de påfølgende figurer.

Fig. 2 viser et skjema over oppkoblingsforbindelser. Statorviklingene 11 for respektive faser er på en sides ender (Ulf Vi, W-l ) koblet til de respektive faser A, B, C hos trefase effekttilførselseskilden via effektbrytermidler SQ og er på den andre sidens ender (X^, Y^, ) koblet til en sides ender (Yg, Z2, X2) av statorviklingene 10. Den andre sidens ender (U2» V 2 » ^2) av viklingene 10 er koblet til ovenstående ene sides ender (U^, , ) av viklingene 11 for derved å danne en serie A-forbindelse relativt effekttilfør-selskilden. Den første kortsluttende bryteren S^ er koblet mellom terminalen X^ på viklingen 11 og terminalen Z2 på viklingene 10, mens den andre kortsluttende bryteren Z2 er koblet mellom terminalen Y^ på viklingene 11 og terminalen X2 på viklingene 10.

I det etterfølgende er den relevante operasjonen forklart.

Når effektkildebryteren S0 lukkes, danner først statorviklingene 11 og statorviklingene 10 en serie-A-forbindelser som frembringer faseforskjellen lik 60° relativt trefase ef f ektkildene A, B, C som vist i fig. 3. De respektive statorviklingene 11, 10 er således koblet med hverandre at der frembringes faseforskjellen lik 60° mellom spenning E^ over spolen U^-X^ av statorviklingene 11 og ' over spolen U2-X2 på statorviklingene 10. Hver av spenningene E^, E^' som fremkommer over hver spole er en halvpart av linje-til-linje spenningen av effekttilførselsspenningen.

Dernest, når den første kortsluttende bryteren S^ er lukket, slik at terminalen X^ på viklingene 11 og terminalen Z2 på viklingene 10 er kortsluttet, vil koblingen av respektive statorviklinger endre seg til den ubalanserte tilstand som vist i fig. 4. Spolen V2-Y2 og spolen V-^-Y^ er koblet parallelt. Spenningene som fremkommer over spolene, bortsett fra spolene som er koblet mellom linjene C, A for krafttil-førselskilden går opp, og følgelig vil dreiemomentet øke. Dreiemoment-karakteristikkurven som oppnås resulterer i en mellomliggende kurve mellom kurvene som oppnås under serie a-koblingen og parallell Y-koblingen over en viss hastighet. Økningen i spenningen er i dette tilfellet lik økningen i spenningen under parallell Y-koblingen som forklart i det etterfølgende. Fib. 4(b) er et kobl ingsskj ema sett fra den første bryteren S^ som senteret, i den hensikt å forenkle koblingsskjemaet vist i fig. 4(a).

Dernest, når den andre kortsluttende bryteren S2 også er lukket, mens første-bryteren S^ beholdes i sin lukket tilstand, blir oppkoblingsforbindelsen for statorviklingene den parallelle Y-kobling som frembringer faseforskjellen lik 0°, slik som allerede forklart ovenfor. Oppkoblingsforbindelsen under denne tilstanden er vist i fig. 5.

Størrelsen av spenningen E^ som fremkommer over spolen Ui-X^ ved den ovenfor angitte tilstanden er 2/73=1,15 ganger større sammenlignet med den som fremkommer ved koblingen under serie A-koblingen. Denne økning i spenning er innenfor toleranse-området og byr ikke på noen problemer for driften av motoren. Den er i stedet en fordel ettersom dreiemomentet økes ved slik økning i spenningen.

Som forklart i det foregående, er det mulig å oppnå tre forskjellige dreiemomentkarakteristikker , T2 og T3, som er egnet for henholdsvis startoperasjon, mellomliggende operasjon og stabil-tilstands eller normal operasjon ved operasjon av to kortsluttende brytere, nemlig første-bryteren Si og andre-bryteren S2. Fig. 6 og 7 viser typiske karakteristiske kurver som oppnås ved hjelp av motoren ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 6(a) og 6(b) viser respektivt typiske dreiemoment-hastighetkurver og strøm-hastighetkurver for motoren som har de resistive elementer 9 ... Når vektordifferansestrømmen flyter i resistive elementer 9 ... ved starten hvor fasedifferansen er stor, kan motoren utmate forholdsvis høyere dreiemoment til tross for den lave strømmen. Det er mulig effektivt å øke rotasjonshastigheten for motoren ved å endre forbindelsen av statorviklingene til den ubalanserte tilstanden ved slippet Sa som tilsvarer skjæringen mellom dreiemoment-karakteristikkurvene og T2 og ytterligere å endre den til å være koblingen av faseforskjellen lik 0° ved slippet Sb som tilsvarer toppunktet i dreiemoment karakteristikkurven T2 under den ubalanserte tilstanden. Fig. 7(a) og 7(b) viser respektivt typisk dreiemoment-hastighet og strøm-hastighet kurver for motoren som ikke har noen resistive elementer 9 ... Ettersom de resistive elementer 9 ... ikke er tilveiebragt, blir dreiemomentet som genereres ved starten under den forutbestemte faseforskjellen og den ubalanserte tilstanden lavere sammenlignet med det som genereres i det tilfellet hvor de resistive elementer 9 ... er tilveiebragt. Det er nesten unødvendig å nevne at de karakteristiske kurver kan endres i henhold til resistansverdien på de ledende elementene 6 .... den for de resistive elementene 9 .... eller antallet av de resistive elementene 9 ...

Ved faseforskjellen lik 0° hvor nevnte første og andre brytere S^, S2, begge er lukket, den andre sidens ender (X^, Yl, Zi) på statorviklingene 11 og den ene sidens ender (X2, Y2» v2) På statorviklingene 10 er i deres kortsluttede tilstand, så vil det forstås at der ikke er noen mulighet for at det kan opptre noen elektrisk vanskelighet selv når de er kortsluttet av hvilke som helst andre årsaker.

Dessuten, ettersom nevnte første- og andre-brytere , S2 for å utføre den nødvendige faseendring er for kortslutning mellom seriekoblingsknutepunktene for viklingene i serie-A-kobl ingen og der ikke er noen koblingsovergangsavbrudd i belastningsstrømmene, er det mulig å minimalisere kontakt-kapasiteten for hver av bryterne, for derved å skalere ned faseendringssystemet som omfatter nevnte første og andre brytere , S2.

Slik det vil forstås fra fig. 2, når faseendringssystemet som har bryterne S^, S2 er installert på motorsiden, er kun tre linjer fra effektkilden til motoren tilstrekkelig og, i motsetning til tilfellet slik det sees i en vanlig motor av stor dimensjon, er det mulig å tilveiebringe en motor som opererer på et høyt drivdreiemoment fra et lavt hastighetsområde opp til et høyt hastighetsområde uten behovet for å ty til en komplisert oppkoblingsprosess for Y-A-starten av motoren.

Dessuten kan motoren, ifølge den foreliggende oppfinnelse, ha den følgende oppstilling. Dette betyr at det er mulig å lage en oppstilling ved hjelp av hvilken sekvensmessig kobling kan utføres og der oppkoblingsforbindelsen ved motorens start kan være en parallell Y-forbindelse for å bevirke en forutbestemt faseforskjell, kan endres en gang til en ubalansert kobling ved den mellomliggende tidsperiode etter starting av motoren, og kan endres til sist til en serie A-kobling ved stabil-tilstands operasjonen for å bevirke faseforskjellen lik 0° eller en forutbestemt faseforskjell som er 60° mindre enn den forutbestemte faseforskjellen ved starten. Fig. 8 viser tilstanden for motorstarten under hvilken begge de kortsluttende brytere S^, S2 er innkoblet for derved å danne en parallell Y-kobling og fig. 9 viser oppkoblingsforbindelsen under stabil-tilstands eller normal operasjon under hvilken de kortsluttende bryterne S^, S2 begge er åpnet for derved å danne en serie A-kobling.

Fremgangsmåten for å styre faseendringssystemete er nå forklart med henvisning til fig. 10-12. I den konfigurasjon som er vist i fig. 10, er induksjonsmotoren 1 koblet til en trefase effektkilde 22 som har omvekslingsmiddel. Dessuten er induksjonsmotoren forsynt med faseendringssystemet 20 på en enhetlig måte. Til faseendringssystemet 20 er koblet en styreanordning 21 som inkorporerer en sekvenskrets som har et tidskretsmiddel 21a. Med hensyn til den løsning som er vist i fig. 11, er induksjonsmotoren 1 koblet til en trefase effektkilde 22 som er utstyrt med omvekslingsmidler. Induksjonsmotoren er forsynt med faseendringssystemet 20 også på en enhetlig måte og dette faseendringssystem 20 er koblet med en styreanordning 21 som består av eksempelvis en fast oppkoblet logisk krets. Et signal fra et hastighetsdetekterende middel 21b for å detektere rotasjonshastigheten av motoren innmates til styreanordningen 21. Slik som vist i fig. 12 kan styreanordningen 21 ha både tidskretsmidlet 21a og det hastighetsdetekterende midlet 21b og, i dette tilfellet blir faseendringsmidlet 20 styrt gjennom et styremiddel 21c.

Operasjonen av anordningen som er anordnet som ovenfor skal forklares i det etterfølgende.

Styreanordningen 21 styrer operasjonen av nevnte første og andre kortsluttende brytere S-^, Sg i faseendringssystemet 20 basert på tidsgrensene satt av tidskretsmidlet 21a eller på signalene som sendes fra det hastighetsdetekterende midlet 21b.

Med styreanordningen 21 som har tidskretsmidlet 21a, ettersom den normale Y-A-startingen kobles under en gjennomsnittlig tid av 10 sekunder, kan faseforskjellen være 60° ved starten og forflytningen opp til den normale operasjonen ved faseforskjell lik 0° kan utføres eksempelvis fra 60° for starten og deretter kan tiden for å forskyve til den ubalanserte tilstanden settes til 4-5 sekunder etter starten og tiden for forskyvning fra den ubalanserte tilstanden til faseforskjellen lik 0° kan settes til 4-5 sekunder etter at den ubalanserte tilstanden har funnet sted, slik at, ved hjelp av faseendringssystemet 20, blir faseforskjellen forskjøvet i tre trinn sekvensmessig fra 60° til 0° . Selvfølgelig kan tidsgrensene som settes av tidskretsmidlet 21a endres i henhold til belastningskarakteristikkene for lasten som er koblet til motoren.

Styreanordnigen 21, som har det hastighetsdetekterende midlet 21b, kan være et som er en enkel logisk krets eller en der en mikroprosessor er installert avhengig av den involverte nødvendighet. Denne styreanordning 21 gjør bruk av dagens teknologi og innbefatter en krets for mottagelse av et signal fra det hastighetsdetekterende midlet 21b og for å utføre en hvilken som helst nødvendig omforming av et slikt signal, en krets for å sammenligne det omformede signalet med en forutbestemt referanseverdi, en krets for å huske den forutbestemte referanseverdien, og en signalutmatningskrets for å utmate et hvilket som helst nødvendig styresignal basert på sammenligningen mellom det omformede signalet og den forutbestemte referanseverdien. Styresignalet fra signalutmatningskretsen bevirker faseendringssystemet 20 til å frembringe de nødvendige fasedifferanser på en sekvensmessig måte.

Tidsgrenser og de forutbestemte referanseverdiene for styreanordningen 21 bestemmes av eksempelvis lastkarakteri-stikkene og motorens utmatninger. Hver av styreanordningene er en for enkelt å styre operasjonen av de to kortsluttende bryterne slik at det, når en styreanordning for induksjonsmotoren har tretrinns faseforskjeller, er mulig for disse å inkorporeres som enhetlige elementer i faseendringssystemet som har de koblingsendrende bryterne.

De totale dreiemoment karakteristikker som oppnås ved hjelp av styreanordningen for å styre faseendringssystemet som forklart ovenfor, er som vist i fig. 13 og fra det vil forstås at området av dreiemomentvariasjoner og driftsstrøm-men, særlig startstrømmen, kan holdes mindre sammenlignet med den i konvensjonell Y-A-koblingsendring (se fig. 14).

Dessuten, selv om utførelsesformene ifølge oppfinnelsen som er så langt forklart fokuserer på tretrinns faseforskjeller, er det selvfølgelig mulig å anvende, avhengig av belastningskarakteristikkene, et middel ved hjelp av hvilket samtlige seriekoblingsknutepunkter hos statorviklingene samtidig kortsluttes gjennom de kortsluttende brytere. I motsetning til Y-A-endringssystemet, er der ikke noe avbrudd i last-strømmen ved operasjonen og dessuten ettersom der er et flertall av statorer, kan faseendringen utføres samtidig og dreiemoment-karakteristikkene kan endres effektivt fra de for starten til de for stabil-tilstandsoperasjonen. Anordningen for å utføre denne bryteroperasjon er enkel og ikke kostbar og kan oppnå den samme eller tilsvarende fordeler som i de andre utførelsesformer som er forklart ovenfor.

Som forklart ovenfor, har den foreliggende oppfinnelse gjort det mulig for induksjonsmotoren med et flertall av statorer å ha faseforskjeller satt i tre trinn ved hjelp av det enkle faseendringssystemet og, dessuten, er slike faseforskjeller for tre forskjellige tilstander, nemlig for starting, for mellomliggende hastighetsoperasjon og for normal eller stabil-tilstandsoperasjon. Særlig, bortsett fra den situasjon der motoren trenger å være hastighetsvariabel, er motoren ifølge den foreliggende oppfinnelse egnet for å tilfredsstille kravene for forbedring av startkarakteristikkene , for eksempelvis en last som har konstante lastkarakteristika eller avtagende lastkarakteristika og for å tilfredsstille hensikten med å minske starttiden. Dessuten er det en fordel at motoren, ifølge den foreliggende oppfinnelse ikke krever noen kostbar anordning, slik som en vekselretter.

Oppkoblingen i motoren tillater f aseendringsanordningen å ha en enkel konstruksjon med anordningen enhetlig innebygget i motoren og med oppkoblingen som en fast slik at der kun trenger å være tre oppkoblingslinjer for trefase effektkilden og at, i den utstrekningen der ikke er noen feil i bekreftel-sen av rotasjonsretningen, kan hvilke som helst lett utføre de nødvendige oppkoblinger og installasjonen,av motoren.

Claims (10)

1. Induksjonsmotor (1) som omfatter: en enkelt rotor (7) dannet i ett stykke med en første og en andre rotorkjerne (2, 3) som er aksielt montert på en felles akse med et luftrom eller en umagnetisk del (5) tilveiebragt mellom nevnte to rotorkjerner og som har på nevnte to rotorkjerner et flertall av ledende rotorelementer (6) som strekker seg derigjennom, og en første og en andre stator (12,13) som er anbragt side-ved-side og omgivende vender mot nevnte respektive rotorkjerner (2, 3), idet nevnte første og andre statorer har en første og en andre statorkjerne (12a,13a) på hvilken et flertall av flerfaseviklinger (10, 11) er viklet, idet nevnte flertall av flerfaseviklinger hos nevnte første og andre statorer er sammenkoblet til å danne en serie A-kobling;karakterisert ved at induksjonsmotoren dessuten omfatter: et faseendringsmiddel (20) som har kortsluttende brytere (S]_, Sg) som er respektivt koblet mellom de permanent koblede serieforbindelse-knutepunkter for forskjellige faser, for å variere faseforskjellen mellom de roterende magnetfelt rundt nevnte første rotorkjerne generert av nevnte første stator og de roterende magnetfelt rundt den nevnte andre rotorkjerne generert av nevnte andre stator ved åpningen eller lukkingen av nevnte kortsluttende brytere, slik at faseforskjellen reduseres med en forutbestemt elektrisk vinkel for motoren uten avbrudd i de strømmer som flyter i nevnte første og andre statorviklinger under operasjonen.

2. Induksjonsmotor som angitt i krav 1, karakterisert ved at den innbefatter resistive elementer (9) som er anordnet ved nevnte luftrom eller umagnetisk del (5) anbragt mellom nevnte to rotorkjerner ( 2, 3), og der nevnte flertall av ledende rotorelementer (6) er innbyrdes kortsluttet ved hjelp av nevnte resistive elementer.

3. Induksjonsmotor som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte faseendringsmiddel (20) omfatter minst to kortsluttende brytere (S^, Sg) og at nevnte statorviklinger (12a, 13a) i nevnte første og andre statorer (12, 13) er koblet for derved å danne en parallell Y-kobling hvor der ikke er noen faseforskjell når nevnte to kortsluttende brytere (S^, Sg) er lukket.

4. Induksjonsmotor som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte statorviklinger (12a, 13a) av nevnte første og andre statorer (12, 13) er koblet for derved å danne en ubalansert forbindelse hvor en forutbestemt faseforskjell opptrer når den ene eller andre av nevnte to kortsluttende brytere ( S±, Sg) er lukket.

5. Induksjonsmotor som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte faseendringsmiddel (20) omfatter minst to kortsluttende brytere ( S^, Sg) og at nevnte statorviklinger i nevnte første og andre statorer er koblet for derved å danne en parallell Y-kobling hvor en forutbestemt faseforskjell frembringes når nevnte to kortsluttende brytere er lukket.

6. Induksjonsmotor som angitt i krav 1, karakterisert ved at den dessuten omfatter en styreanordning (21) for å styre åpning og lukking av nevnte kortsluttende brytere (Sj, Sg).

7. Induksjonsmotor som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte styreanordning (21) har et tidskretsmiddel (21a) for å styre tidspunktet for lukking eller åpning av nevnte kortsluttende brytere (S]_, Sg).

8. Induksjonsmotor som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte styreanordning (21) har et hastighetsdetekterende middel (21b) for å detektere motorens rotasjonshastighet og for å styre tidspunktet for lukking eller åpning av nevnte kortsluttende brytere (S^, Sg)•

9. Induksjonsmotor som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte faseendringsmiddel (20) er montert på en maskinramme (14) for nevnte motor.

10. Induksjonsmotor som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte styreanordning (21) er inkorporert som et enhetlig element i nevnte faseendringsmiddel (20).