DE1160537B - Pole-changing asynchronous motor for three-phase alternating current that can be connected to various mains voltages - Google Patents

Description

An verschiedene Netzspannungen anschließbarer, polumschaltbarer Asynchronmotor für dreiphasigen Wechselstrom Es sind Wechselstrommotoren bekannt, die an verschiedene Netzspannungen anschließbar und bei diesen Netzspannungen mit unterschiedlichen Polzahlen zu betreiben sind. Dabei sind die Enden der gleichmäßig verteilten, in der Mitte angezapften Wicklungen und die Anzapfleitungen getrennt voneinander aus dem Motor heraus zu einem Umschalter geführt.Pole-changing asynchronous motor that can be connected to various mains voltages for three-phase alternating current AC motors are known which are connected to various Mains voltages can be connected and with these mains voltages with different Pole numbers are to be operated. The ends of the evenly distributed, in the center tapped windings and the tap lines separated from each other the engine out to a changeover switch.

Die Erfindung bezieht sich auf Wechselstrommotoren der vorbezeichneten Art. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen polumschaltbaren Drehstrominotor zu schaffen, der an unterschiedliche Spannungen angeschlossen werden kann und bei dem bei jeder Netzspannung eine vollständige Ausnutzung der Motorwicklungen gewährleistet ist, bei dem also Induktion und Stromdichte auch bei Spannungsänderung stets annähernd gleich bleiben.The invention relates to AC motors of the aforesaid Art. It is based on the task of creating a pole-changing three-phase motor, which can be connected to different voltages and with each Mains voltage full utilization of the motor windings is guaranteed, with which induction and current density are always approximate, even when there is a change in voltage stay the same.

In der Elektroindustrie liegt schon seit Jahrzehnten das Bedürfnis vor, eine Lösung dieser Aufgabe zu erreichen. Bisher konnte jedoch das angestrebte Ziel nicht verwirklicht werden. Dies gelang erst durch die erfindungsgemäße Vereinigung folgender Merkmale: a) Bei Betrieb der als Drehstrommotor ausgebildeten Maschine mit beispielsweise 380 V und Umschaltung von vier auf zwei Pole wird die bekannte vierpolige Sternschaltung auf eine zweipolige Stern-Stern-Schaltung dadurch umgeschaltet, daß jeweils die einen Wicklungsenden miteinander verbunden bleiben, die anderen Wicklungsenden ebenfalls miteinander verbunden und die Anzapfleitungen an das Netz gelegt werden.In the electrical industry there has been a need for a solution to this problem for decades. So far, however, the desired goal has not been achieved. This was only achieved by combining the following features according to the invention: a) When the machine, designed as a three-phase motor, is operated with, for example, 380 V and switching from four to two poles, the well-known four-pole star connection is switched to a two-pole star-star connection in that each The winding ends remain connected to one another, the other winding ends are also connected to one another and the tap lines are connected to the network.

b) Bei Betrieb des Motors mit beispielsweise 220 V und Umschaltung von vier auf zwei Pole wird die bekannte vierpolige Dreieckschaltung auf eine zweipolige Dreieck-Dreieck-Schaltung dadurch umgeschaltet, daß die Anzapfleitungen mit jeweils den einen Wicklungsenden und die letzteren zyklisch vertauscht mit jeweils den anderen, am Netz liegenden Wicklungsenden verbunden werden. b) When operating the motor with, for example, 220 V and switching from four to two poles, the well-known four-pole delta connection is switched to a two-pole triangle-delta connection by interchanging the tapping lines with one end of the winding and the latter cyclically with the other , connected to the network winding ends.

Die bekannte Dahlander-Schaltung hat gegenüber der vorstehend angeführten Lohre den Nachteil, daß das Verhältnis der Luftinduktionen bei zwei- bzw. vierpoligem Betrieb kleiner als 1 ist. Nur bei der Schaltung nach der Erfindung ist das Verhältnis 1: 1. Bei der letzteren ist zwar bei zweipoliger Schaltung die spannungsmäßige Belastung der Wicklungen doppelt so groß wie bei vierpoliger Schaltung. Dies ist aber kein praktisch ins Gewicht fallender Nachteil, weil heute alle Motoren bis etwa 20 kW bei 110 bis 660 V schon aus Rationalisierungsgründen die gleiche Isolation erhalten.The known Dahlander circuit has the disadvantage compared to the Lohre mentioned above that the ratio of the air inductions is less than 1 in two-pole or four-pole operation. The ratio is 1: 1 only in the circuit according to the invention. In the latter, the voltage load on the windings is twice as great in a two-pole circuit as in a four-pole circuit. However, this is not a practical disadvantage, because today all motors up to around 20 kW at 110 to 660 V have the same insulation for reasons of rationalization.

Zum Stand der Technik ist noch zu sagen, daß ein Wechselstrommotor bekannt ist, der das vorerwähnte Merkmal a) des erfindungsgemäß ausgebildeten Motors aufweist. Ein Motor, der lediglich das Merkmal a) aufweist, besitzt deshalb keinen Elementenschutz.Regarding the state of the art, it should also be said that an alternating current motor it is known that the aforementioned feature a) of the engine designed according to the invention having. A motor that only has feature a) therefore does not have one Element protection.

Gegenüber den bekannten Motoren mit Dahlander-Schaltung und Stem-Doppelstern-Schaltung hat der Motor nach der Erfindung folgende Vorteile: 1. Durch einfache Umschaltung am Klenimbrett ist der Anschluß an zwei Netzspannungen im Verhältnis 1: 1,73 möglich; z. B. von zwei-/vierpolig 220 V auf zwei-/vierpolig 380 V. Dadurch verringern sich die Herstellungs- und Lagerkosten, da nur noch ein Motor für beide Spannungen hergestellt zu werden braucht. Außerdem fallen die hohen Umwicklungskosten bei Spannungswechsel weg.Compared to the known motors with Dahlander circuit and star-double star circuit, the motor according to the invention has the following advantages: 1. By simply switching over on the cling board, connection to two mains voltages in a ratio of 1: 1.73 is possible; z. B. from two- / four-pole 220 V to two- / four-pole 380 V. This reduces the manufacturing and storage costs, since only one motor needs to be manufactured for both voltages. In addition, there are no high wrapping costs when the voltage is changed.

2. Die Leistung kann bedeutend gesteigert werden, z. B. im Verhältnis 1: 2. Wenn die Leistung bei vierpoliger Schaltung 1 kW beträgt, dann beträgt sie bei zweipoliger Schaltung (jeweils 220/380 V) 2kW. Bei der Dahlander-Schaltung ist das Leistungsverlhältnis nur etwa 1: 1.,3 = 1,1511,5 kW. Beide Motoren würden ungefähr die gleichen Abmessungen und das gleiche Gewicht haben.2. The performance can be increased significantly, e.g. B. in a ratio of 1: 2. If the power for a four-pole circuit is 1 kW, then for a two-pole circuit ( 220/380 V each) it is 2 kW. With the Dahlander circuit, the power ratio is only about 1: 1., 3 = 1.1511.5 kW. Both engines would have roughly the same dimensions and weight.

3. Das Drahmoment ist bei beiden Drehzahlen gleich, also 1: 1. Bei der Dahlander-Schaltung ist es nur 1 : 0,75. 3. The wire torque is the same at both speeds, ie 1: 1. With the Dahlander gearshift it is only 1: 0.75.

4. Bei beiden Drehzahlen sind die Stromdichten ungefähr gleich. Dies ist bei der Dahlander-Schaltung nicht der Fall.4. The current densities are approximately the same at both speeds. this is not the case with the Dahlander circuit.

5. Die magnetische Ausnutzung der Blechpakete ist besser, die Jochinduktion beträgt 1: 2,2 bis 1: 2,4 und die Zahninduktion 1: 1,1 bis 1: 1,2. Bei der Dahlander-Schaltung liegt die Joch-C induktion bei 1:1.,4, die Zahninduktion bei 1:0,7. 5. The magnetic utilization of the laminated cores is better, the yoke induction is 1: 2.2 to 1: 2.4 and the tooth induction is 1: 1.1 to 1: 1.2. With the Dahlander circuit, the yoke C induction is 1: 1., 4, the tooth induction is 1: 0.7.

6. Bei der höheren Drehzahl ist der Wirkungsgrad um etwa 5 % besser. 6. At the higher speed, the efficiency is about 5 % better.

7. Bei Betrieb an der niedrigen Netzspannung kann jeder Motor mittels eines Schalters t , ür niedrigen Anlaufstrom geschaltet werden, was bei Maschinen größerer Leistung sehr wichtig ist. Die einzelnen Schaltstufen können z. B. folgende sein: Stufe 1 vierpolig, Sternschaltung, Stufe 11 vierpolig. Dreieckschaltung, Stufe 111 zweipolig, Stern-Stern-Schaltung, Stufe IV zweipolig, Dreieck-Dreieck-Schaltung. Außerdem sind noch weitere Schaltungen mit drei und vier Polzahlen möglich. Seit mehr als zwei Jahrzehnten ist bereits ein Einphasen-Asynchrormotor bekannt, der an verschiedene Netzspannungen anschließbar und bei diesen Netzspannungen mit unterschiedlichen Polzahlen zu betreiben ist. Beim Betrieb mit der höheren Polzahl bleibt jedoch die Hälfte der Wicklung stromlos. Der b,-kannte Einphasenmotor weist zwei Wicklungsgruppen auf, die bei der höheren Spannung in Reihe und bei der niederen Spannung parallel geschaltet werden. Es ist deshalb nur ein Betrieb mit einem Spannungsverhältnis 1. 2 möglich. 7. When operating on the low mains voltage, each motor can be switched by means of a switch t , ür low starting current, which is very important for machines with higher power. The individual switching stages can, for. B. be the following: level 1 four-pole, star connection, level 11 four-pole. Delta connection, stage 111 two-pole, star-star connection, stage IV two-pole, triangle-delta connection. Further circuits with three and four pole numbers are also possible. A single-phase asynchronous motor has been known for more than two decades, which can be connected to different mains voltages and can be operated at these mains voltages with different numbers of poles. When operating with the higher number of poles, however, half of the winding remains de-energized. The b, single-phase motor has two winding groups, which are connected in series for the higher voltage and in parallel for the lower voltage. Operation with a voltage ratio of 1. 2 is therefore only possible.

Bis zum Anmeldetag der vorliegenden Erfindung ist es jedoch trotz des vorliegenden Bedürfnisses nicht gelungen, das für Einphasen-Asynchronmotoren beg kannte Schaltungsprinzip so zu modifizieren, daß es auch bei Drehstrommotoren Anwendune finden kann, stets eine vollständige Wicklungsausnutzung gewährleistet und einen Betrieb sowohl bei 220 V als auch bei 380 V ermöglicht.Up to the filing date of the present invention, however, despite the present need, it was not possible to modify the circuit principle known for single-phase asynchronous motors so that it can also be used in three-phase motors, always ensuring full winding utilization and operation at both 220 V and also possible at 380 V.

Die Zeichnung veranschaulicht in F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Wicklungsschemas eines erfindungsgemäß ausgebildeten Drohstrommotors.The drawing illustrates in FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a winding diagram of a low-voltage motor designed according to the invention.

F i g. 2 zeigt eine Auswahl von Schaltmöglichkeiten der in F i a. 3 im Schema dargestellten anzapfbaren Wicklungen.F i g. FIG. 2 shows a selection of switching options in FIG. 3 tapable windings shown in the diagram.

Die Enden Ul, V15 Wi und x., Y., Z. der in F i g. 3 veranschaulichten Wicklungen sind zu den in F i g. 2 eingezeichneten Klemmen oder Umschaltkontakten Oretrennt voneinander herausgeführt. Das gleiche gilt von den Anzapfungen U., V#" W.. Dadurch, daß man beispielsweise wie das erste Schaltschema der F i g. 2 zeigt x. mit y., und z" verbindet, erhält man eine vierpolige Sternwicklung, die z. B. für den Betrieb mit 380 V geeignet ist. Verbindet man, wie das zweite Schaltschema der F i g. 2 zeigt, gleichzeitig auch noch U" VI, W, miteinander, so erhält man eine zweipolige Stern-Stern-Schaltung für die gleiche Spannung. Werden dagegen die Ecken des in F i g. 3 dargestellten Wicklungsdreiecks durch Verbindung von U, mit z", von Vi mit x., und von Wi mit v.., geschlossen, dann erhält man eine im dritten Selialtschema der Fig. 2 veranschaulichte vieipolige Dreieckwicklung für 220V. Eine zweipolige Dreieck--Dreieck-Schaltung ergibt sich gemäß dem vierten Schaltschema nach F i g. 2, wenn die Anzapfungen U- V- W.> mit den Wicklungsenden z- x- v., und diese mit den #eirbunden sind.The ends Ul, V15 Wi and x., Y., Z. of the in FIG. 3 windings are similar to those in FIG. 2 terminals or changeover contacts or separated from each other. The same is true of the taps U., V # "W .. Because, for example, as the first circuit diagram of the F i g. 2 shows x. Y., And z" combines, to obtain a four-pole star winding z . B. is suitable for operation with 380 V. If one connects, as in the second circuit diagram in FIG. 2 shows, at the same time also U " VI, W, with one another, a two-pole star-star connection is obtained for the same voltage. If, on the other hand, the corners of the winding triangle shown in FIG . 3 are connected by connecting U, with z" , closed by Vi with x., and by Wi with v .., then one obtains a four-pole triangular winding for 220V illustrated in the third Selialtschema of FIG. A two-pole triangle-triangle connection results from the fourth circuit diagram according to FIG. 2, if the taps U- V- W.> with the winding ends z- x- v., And these are connected to the #eirbunden.

Wicklungsenden W, Ul# V, Für die Unterbrin,-un- der Wicklun-en im Stator oder Rotor der Maschine zei-t F i a. 1. ein Wicklunasschema, das den Verlauf &r einzelnen Wicklunaen sowie die Lage der Anzapfpunkte U.- V- W., an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.Winding ends W, Ul # V, For the accommodation of the windings in the stator or rotor of the machine times F i a. 1. a winding scheme that illustrates the course of the individual winding and the position of the tapping points U.- V- W., using an exemplary embodiment.

CC.

Claims (1)

Patentanspruch: Wechseistrommotor, der an verschiedene Netzspannung n anschließbar und bei diesen Netzspannungen mit unterschiedlichen Polzählen zu betreiben ist. wobei die Enden der gleichmäßig verteilten, in der 'Mitte anoezapften Wicklungen und die Anzapfleitun-'-In getrennt voneinander aus dem #"lotor heraus zu einem Umschalter geführt sind. aekennzeichnet durch die Vereinigung tolgender Merk-ir.a!e: C -- C a) Bei Betrieb der als Drühstrommotor ausgebildeten Maschine mit beispielsweise 380 V und Umschaltung von vier auf zwei Pole wird die bekannte vierpolige Stemschaltung auf eine zweipolige Stern-Sterii-Schaltung dadurch umgeschaltet, daß jeweils die einen Wicklungsenden (z.. x." y.) miteinander verbunden bleib#-ii, die anderen WicIA-lungsenden (U" vV W,) ebenfalls miteinander verbunden und die Anzapfleitungen (U" k7." WJ an das Netz gelegt werden. C & b) Bei Beirieb des Motors mit beispielsweise -920 V und Umschaltung von vier auf zwei Pole wird die bekannte vierpoligoge Dreieckschaltun- auf eine zweipolige Dreieck-Dreieck-Schaltung dadurch umgeschaltet, daß die Anzapfleitungen (U- V." W.,) mit jeweils den einen Wicklungsenden (z_ x- y") und die letzteren zyklisch vertausät -mit jeweils den anderen, am Netz liegenden Wicklungsenden (wil ul, V,) verbunden werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 472 766, 476 025, 482 878, 512 975, 569 638, 756 434; britische Patentschrift Nr. 431018; ETZ-A, 1953, S. 293 bis 295; Elektrotechnik, 1953. S. 239; BBC-Nachrichten, 1951, S. 52 bis 56; AEG-Mitteilungen, 1955, S. 292, 293; S e q u e n z, »Die Wicklungen elektrischer Maschinen«, Bd. 3, 1954, S. 15 bis 34.Claim: AC motor that can be connected to different mains voltages and can be operated with different pole counts at these mains voltages. . wherein the ends of uniformly distributed, anoezapften in the 'middle windings and the Anzapfleitun In -'- are performed separately from the # "Procyon out to a switch aekennzeichnet by the union tolgender Merk-ir.a e: C - C a) When the machine, designed as a Drühstrommotor, is operated with, for example, 380 V and switching from four to two poles, the known four-pole star circuit is switched to a two-pole star-Sterii circuit in that one of the winding ends (z .. x. " Y .) stay connected to each other # -ii, the other WicIA-lungsenden (U "vV W,) also connected to each other and the tap lines (U" k7. "WJ are connected to the mains. C & b) When the engine is in operation with, for example -920 V and switching from four to two poles, the well-known four-pole triangular circuit is switched to a two-pole triangular-triangular circuit by connecting the tap lines (U- V. "W.,) to one of the winding ends (z_ x- y ") u nd the latter are cyclically connected to the other winding ends (wil ul, V,) connected to the network. Considered publications: German Patent Nos. 472 766, 476 025, 482 878, 512 975, 569 638, 756 434; British Patent No. 431 018; ETZ-A, 1953, pp. 293 to 295; Elektrotechnik, 1953. p. 239; BBC News, 1951, pp. 52 to 56; AEG-Mitteilungen, 1955, pp. 292, 293; S e q uenz, "The windings of electrical machines", Vol. 3, 1954, pp. 15 to 34.