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Verfahren zum Betrieb eines Ein- oder Mehrphasen-Asynchronmotors Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ein- oder Mehrphasen Asynchronmotors.
Von einem Drehstrom-Kurzschlussankermotor werden in vielen Anwendungen gute Anlaufeigenschaften gefordert, d. h. möglichst grosses Anlaufmoment und gleichzeitig ein möglichst kleiner Anlaufstrom.
Um die Anlaufeigenschaften zu verbessern, wurden bereits Doppelmotoren vorgeschlagen. Ein Doppelmotor besitzt zwei magnetische Systeme, die auf die gleiche Welle wirken. So sind Doppelmotoren bekannt, die zwei getrennte Rotoren auf der gleichen Welle und zwei getrennte Statoren im gleichen Gehäuse besitzen. Es sind auch Ausführungen vorgeschlagen worden, bei denen die beiden Rotoren je einen separaten Anlaufkäfig tragen und gleichzeitig einen gemeinsamen, beide Rotorblechpakete verbindenden Laufkäfig besitzen.
Die elektrische oder mechanische Verdrehung der Feldachse des einen Sta- tors gegenüber derjenigen des andern bewirkt eine Reduktion der auf den durchlaufenden .Käfig wirksamen Spannung und damit eine Änderung von Strom und Drehmoment.
Mit Hilfe einer, stufenweisen oder kontinuierlichen Verdrehung lassen sich somit zu jedem Schlupfwert verhältnismässig günstige Werte für Strom und Drehmoment erzielen. Diese Ausführungen haben jedoch den Nachteil, dass der Motoraufbau kompliziert ist und dass die Verdrehung der Feldachse einen grossen Aufwand an Schaltmitteln benötigt. Andere Ausführungen des gleichen Prinzips arbeiten mit einem Zwischenring aus Widerstandsmaterial, der nur während des Anlaufes wirksam ist und daher den Anlaufstrom begrenzt.
Eine weitere ebenfalls bekannte Bauart von Doppelmotoren besteht darin, dass zwei oder drei voll- kommen getrennte Motorsysteme auf die gleiche Welle arbeiten bzw. im gleichen Gehäuse eingebaut sind, die verschiedene Polzahlen besitzen und daher einen Antrieb mit mehreren Geschwindigkeiten auf der gleichen Welle ermöglichen. Dabei ist jedoch immer nur ein Motor eingeschaltet. Diese Ausführungsart von Doppelmotoren dient daher nicht zur Verbesserung des Anlaufes.
Gegenüber diesen bekannten Ausführungen ist das Verfahren zum Betrieb eines Eine- oder Mehrphasen Asynchronrnd'tors mit mindestens zwei auf die gleiche Welle wirkenden Motorsystemen gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein System beim Anlauf und das zweite bzw. die weitern Systeme erst nach Erreichen je einer gegebenen Drehzahl oder je einer gegebenen Zeit seit dem Einschalten des ersten Systems eingeschaltet wird bzw. werden.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Der dargestellte Doppelmotor weist zwei elektrisch und magnetisch genau gleiche Systeme 1 und 2 auf, wobei jedes System für die halbe Motorleistung bemessen ist. Die beiden Systeme haben je eine Statorwicklung 1.1. bzw. 2.1, wovon die Wicklung 1.1 in Dreieck geschaltet ist, während die Wicklung 2.1 von Stern auf Dreieck umschaltbar ist.
Die beiden Rotoren 1.2 bzw. 2.2 sind vorzugsweise in Doppelkäfig- oder Tiefnutbauart ausgeführt und zwar für etwa dreifaches Anzugsmoment bei fünffachem Kurzschlussstrom, was, auf den Doppelmotor bezogen, 1,5faches Nennmoment und einen 2,5fachen Nennstrom ergibt.
Ein handbetätigter Schalter 3 dient zum Einschalten des Doppelmotors auf das Drehstromnetz RST. Ferner sind ein Schaltschütz 4 mit Betätigungsspule 4.1, Hauptkontakten 4.2 und einem Hilfsruhekontakt 4.3 sowie ein Schaltschütz 5 mit Betätigungsspule 5.1 und Hauptkontak-
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ten 5.2 vorhanden, welche zum stufenweisen Zuschalten der zweiten Statorwicklung 2.1 dienen. Mit 6 und 7 sind zwei Zentrifugalschalter bezeichnet.
Diese können auf unabhängige Schaltdrehzahlen eingestellt werden und steuern die Betätigungsspulen 4.2 bzw. 5.2 der Schütze 4 bzw. 5 zum Zuschalten der zweiten Statorwicklung.
Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt: Durch das Schliessen des Schalters 3 wird die Sta- torwicklung 1.1 in Dreieckschaltung direkt ans Netz gelegt. Der Rotor 1.2 entwickelt, bezogen auf den Doppelmotor, das etwa 1,5fache Nennmoment.
Bei etwa der halben Nenndrehzahl schliesst der Zentrifugalschaltkontakt 6. Die Schützenspule 4.1 wird erregt und betätigt die Kontakte 4.2 und 4.3. Dadurch wird die Statorwicklung 2.1 des zweiten Systems 2 in Sternschaltung eingeschaltet. Der Rotor 2.2 entwickelt ein zusätzliches Moment zum Rotor 1.2. Bei etwa 2/3 der Nenndrehzahl schaltet der Kontakt des Zentrifugalschalters 7 um. Schütz 4 fällt ab, öffnet die Kontakte 4.2 und schliesst den Hilfs- ruhekontakt 4.3. Dadurch erhält die Spule 5.1 des Schützes 5 Spannung.
Durch das Schliessen der Kontakte 5.2 wird die Statorwickl,ung 2.1 in Dreieckschaltung ans Netz gelegt. Dadurch ist die Laufschaltung erreicht. Beide Systeme arbeiten nun mit dem gleichen Drehmoment.
Anstelle der Zentrifugalschalter 6 und 7 können bei konstanten Anlaufverhältnissen auch Zeitrelais verwendet werden.
Bei Antrieben mit hoher Schalthäufigkeit kann die Schaltung so erweitert werden, dass zur gleichmässigen Verteilung der Anlaufwärme abwechslungsweise bei einem Anlauf die eine oder die andere Sta- torwicklung als erste eingeschaltet wird.
Die beschriebene Ausführung des Doppelmotors kann zum Mehrfachmotor erweitert werden, indem man mehr als zwei Motorsysteme auf die gleiche Welle arbeiten lässt. In diesem Falle kann durch eine geeignet gewählte Schaltfolge der Dreieck- und Sternschaltungen der einzelnen Systeme ein noch höheres Anlaufmoment erreicht und gleichzeitig der Anlaufstrom noch kleiner gehalten werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die einzelnen Motorsysteme für verschiedene Leistungen ausgelegt werden. Dadurch kann die Anlaufcharakteristik an speziellen Forderungen jeden konkreten Falles angepasst werden.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, indem die einzelnen Motorsysteme mit gleicher Leistung, aber mit ungleichem Verlauf der Anlaufcharakteristiken ausgelegt werden. Auch dadurch kann eine elastische Anpassung an einer vorgeschriebene Anlaufcharakteristik erreicht werden.
Schliesslich soll erwähnt werden, dass einem Schaltwerk ein beliebiges Programm für die Anzahl, Reihenfolge und für den Zeitpunkt der Schaltungen vorgeschrieben werden kann. Die dadurch erzielbaren Möglichkeiten in der Anlaufcharakteristik ist sozusagen unbegrenzt.
Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die Anlaufeigenschaften des Doppelmotors in weiten Grenzen den Anforderungen angepasst werden können. Die günstigen Anlaufbedingungen werden dabei mit einem Ein- oder Mehrphasenmotor robuster Bauart und mit einem Minimalaufwand an Schaltgeräten erreicht.
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Method for operating a single-phase or multi-phase asynchronous motor The present invention relates to a method for operating a single-phase or multi-phase asynchronous motor.
A three-phase squirrel-cage armature motor is required to have good starting properties in many applications, i.e. H. The greatest possible starting torque and, at the same time, the smallest possible starting current.
In order to improve the starting properties, double motors have already been proposed. A double motor has two magnetic systems that act on the same shaft. So double motors are known which have two separate rotors on the same shaft and two separate stators in the same housing. Designs have also been proposed in which the two rotors each have a separate run-up cage and at the same time have a common running cage that connects the two laminated rotor stacks.
The electrical or mechanical rotation of the field axis of one stator with respect to that of the other causes a reduction in the voltage acting on the cage passing through, and thus a change in current and torque.
With the help of a step-wise or continuous rotation, relatively favorable values for current and torque can be achieved for each slip value. However, these designs have the disadvantage that the motor structure is complicated and that the rotation of the field axis requires a large amount of switching means. Other versions of the same principle work with an intermediate ring made of resistance material, which is only effective during start-up and therefore limits the start-up current.
Another well-known type of double motor consists in that two or three completely separate motor systems work on the same shaft or are installed in the same housing, which have different numbers of poles and therefore enable a drive with several speeds on the same shaft. However, only one motor is always switched on. This type of design of double motors is therefore not used to improve start-up.
Compared to these known designs, the method for operating a single- or multi-phase asynchronous door with at least two motor systems acting on the same shaft according to the invention is characterized in that one system at startup and the second or further systems only after one has been reached given speed or a given time since the first system was switched on.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing.
The double motor shown has two systems 1 and 2 which are exactly the same electrically and magnetically, each system being dimensioned for half the motor output. The two systems each have a stator winding 1.1. or 2.1, of which the winding 1.1 is connected in delta, while the winding 2.1 can be switched from star to delta.
The two rotors 1.2 and 2.2 are preferably designed in a double cage or deep groove design for about three times the tightening torque with five times the short-circuit current, which, based on the double motor, results in 1.5 times the nominal torque and 2.5 times the nominal current.
A manually operated switch 3 is used to switch on the double motor on the three-phase network RST. Furthermore, a contactor 4 with actuating coil 4.1, main contacts 4.2 and an auxiliary break contact 4.3 as well as a contactor 5 with actuating coil 5.1 and main contact
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th 5.2 available, which are used to gradually connect the second stator winding 2.1. With 6 and 7 two centrifugal switches are designated.
These can be set to independent switching speeds and control the actuating coils 4.2 and 5.2 of the contactors 4 and 5 to connect the second stator winding.
The circuit described works as follows: By closing the switch 3, the stator winding 1.1 is connected directly to the mains in a delta connection. The rotor 1.2 develops about 1.5 times the nominal torque in relation to the double motor.
The centrifugal switching contact closes at approximately half the nominal speed. The contactor coil 4.1 is excited and actuates the contacts 4.2 and 4.3. As a result, the stator winding 2.1 of the second system 2 is switched on in a star connection. The rotor 2.2 develops an additional moment to the rotor 1.2. At about 2/3 of the nominal speed, the contact of the centrifugal switch 7 switches. Contactor 4 drops out, opens contacts 4.2 and closes auxiliary rest contact 4.3. As a result, the coil 5.1 of the contactor 5 receives voltage.
By closing the contacts 5.2, the stator winding 2.1 is connected to the mains in a delta connection. The running circuit is thereby achieved. Both systems now work with the same torque.
Instead of the centrifugal switches 6 and 7, time relays can also be used with constant starting conditions.
In the case of drives with a high switching frequency, the circuit can be extended so that one or the other stator winding is switched on first alternately when the start-up is evenly distributed.
The described version of the double motor can be extended to a multiple motor by having more than two motor systems work on the same shaft. In this case, an even higher starting torque can be achieved by a suitably selected switching sequence of the delta and star connections of the individual systems and at the same time the starting current can be kept even lower.
Another possibility is that the individual engine systems are designed for different outputs. As a result, the start-up characteristics can be adapted to the special requirements of each specific case.
Another implementation option consists in designing the individual motor systems with the same power, but with an uneven course of the start-up characteristics. This also enables elastic adaptation to a prescribed start-up characteristic to be achieved.
Finally, it should be mentioned that any program for the number, sequence and timing of the switching operations can be prescribed to a switching mechanism. The start-up characteristics that can be achieved in this way are, so to speak, unlimited.
The advantage of the method described is that the starting properties of the double motor can be adapted to the requirements within wide limits. The favorable start-up conditions are achieved with a single or multi-phase motor of robust design and with a minimum of switching devices.