DE1438568B2 - Wicklungsanordnung fuer einen polumschaltbaren einphasen wechselstrommotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wicklungsanordnung für einen polumschaltbaren Einphasenwechselstrommotor mit einer Anlaufwicklung zum Anschluß an eine Einphasenspannungsquelle über Phasenschieberorgane während des Anlaufs und mit einer einzigen, unmittelbar an die Einphasenspannungsquelle angeschlossenen Hauptwicklung, die aus zwei gleichen, jeweils in Wicklungshälften unterteilten Phasenwicklungen besteht.

Es sind bereits Wechselstrommaschinen bekannt, die wahlweise mit einer ersten und einer zweiten Polzahl betrieben werden können und bei denen eine Phasenwicklungsumschaltung mit Hilfe einer als Polamplitudenmodulation bekanntgewordenen Methode erfolgt. Einige Ausführungsbeispiele solcher polumschaltbarer Dreiphasenmaschinen sind in zwei Veröffentlichungen in der Fachzeitschrift »Proceedings of the Institution of Electrical Engineers«, Bd. 105, Teil A, Nr. 22, August 1958, S. 411 bis 419, und Bd. 107, Teil A, Nr. 36, Dezember 1960, S. 513 bis 528, beschrieben.

Ferner sind polumschaltbar Einphasenwechselstrommotoren bekannt (französische Patentschriften 1015 298, 1144 341), die eine aus zwei Phasenwicklungen bestehende Hauptwicklung besitzen, die zur Erzeugung eines umlaufenden Magnetfeldes in der Maschine an eine Einphasenwechselspannungsquelle gelegt ist, an welche über entsprechende Phasenschieberorgane auch die Anlaufwicklung angeschlossen ist, die zur Erzeugung des Anlaufdrehmomentes erforderlich ist und bei laufender Maschine wieder abgeschaltet werden kann. In einem anderen bekannten Fall besteht die Wicklung der Maschine aus zwei Phasenwicklungen, von denen sich jede wiederum aus zwei Wicklungshälften zusammensetzt, und einer Hilfswicklung. Für die eine Polzahl werden dabei die Hälften der einen Phasenwicklung in Reihe geschaltet und als Hauptwicklung zwischen die beiden Klemmen der Einphasenwechselspannungsquelle gelegt, während die beiden Wicklungshälften der anderen Phasenwicklung in Serie geschaltet als Anlaufwicklung dienen. Die Wicklungshälften werden nach dem Anlauf durch einen Fliehkraftschalter abgeschaltet und bleiben dann stromlos. Die Hilfswicklung bleibt im bekannten Fall bei dieser Polzahl überhaupt ungenutzt.

Für die zweite Polzahl werden bei dieser bekannten Maschine beide Ph äsen wicklungen parallel als Hauptwicklung geschaltet, wobei dann jedoch nach dem Erreichen der vorgeschriebenen Drehzahl durch den Fliehkraftschalter nur eine Wicklungshälfte je Phasenwicklung im Stromkreis verbleibt. Bei beiden Polzahlen fließt somit bei laufender Maschine im bekannten Fall nur in zwei der insgesamt fünf Wicklungen ein Strom, was eine sehr schlechte Ausnutzung des vorhandenen Wicklungsvolumens bedeutet. Die bekannten Anordnungen haben weiterhin den Nachteil, daß die Polzahländerungen auf Polzahlverhältnisse von 1:2 und 2:3 beschränkt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Wicklungsanordnung für einen Einphasenwechselstrommotor aufzuzeigen für praktisch beliebige Polzahlverhältnisse. Ausgehend von einer Wicklungsanordnung der eingangs beschriebenen Art ist zur Lösung dieser Aufgabe die Wicklungsanordnung erfindungsgemäß so ausgeführt, daß durch wahlweise Reihen oder Parallelschaltung der beiden Wicklungshälften einer jeden Phasenwicklung (A B) durch Polamplitudenmodulation zwei neue Polzahlen erzeugt werden und daß zur Unterdrückung der Feldkomponente der unerwünschten Polzahl die Phasenwicklungen um 120 Grad elektrisch versetzt angeordnet sind oder die Wicklung als gesehnte Wicklung ausgeführt ist.

Durch diese Wicklungsanordnung ist es nunmehr in vorteilhafter Weise möglich, die Polamplitudenmodulation auch auf Einphasenwechselstrommotoren,

ίο insbesondere Induktionsmotoren mit Kurzschlußläufer, anzuwenden. Vor allem gestattet sie es, mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln die Polzahl und mit ihr auch die Drehzahl des Motors in weiten Grenzen beliebig veränderbar auszulegen.

Die Anlaufwicklung ist vorzugsweise wie die beiden anderen Phasenwicklungen ausgelegt, und die beiden Phasenwicklungen sind zusammen mit der Anlaufwicklung nach Art einer Dreiphasenwicklung angeordnet. Aus den drei Phasenwicklungen können somit zwei beliebige ausgewählt und an die Einphasenwechselspannung angeschlossen werden. Die verbleibende dritte Phasenwicklung dient dann als Anlaufwicklung.

An Hand der Zeichnungen werden nachstehend die Methode der Polzahländerung durch Polamplitudenmodulation, die räumliche Versetzung der Phasenwicklungen zum Eliminieren einer der beiden modulierten Polzahlen und Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen

F i g. 1 bis 4 die Verteilung der Polamplituden bei vier verschiedenen Arten der Polamplitudenmodulation,

Fig. 5(a) bis 10(b) die entsprechenden Spulenverbindungen in der unmodulierten und modulierten Schaltung,

Fig. 11 (a) und ll(b) die Schaltung der Phasenwicklungen und den Anschluß an eine Einphasenwechselspannungsquelle zum Erzeugen der unmodulierten und modulierten Polzahl,

Fig. 12 ein Vektordiagramm der Ströme in einer Dreiphasenwicklung bei Anschluß an eine Einphasenspannungsquelle,

Fig. 13 und 14 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Polamplitudenmodulation

Die Methode der Polamplitudenmodulation ist aus den vorgenannten Veröffentlichungen in der Zeitschrift »Proceedings of the Institution of Electrical Engineers« für Dreiphasendrehstrommotoren hinreichend bekannt, so daß hier auf umfangreiche Erörterungen verzichtet werden kann. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung ist jedoch in den F i g. 1 bis 4 die Verteilung der Polamplituden ohne Modulation (a) sowie deren Verteilung bei Modulation (c) und die jeweils zugehörige Modulationswelle (b) bei einer in der unmodulierten Schaltung für acht Pole ausgelegten Motorwicklung entlang des Motorumfanges (0 bis 2 π) dargestellt, wobei mit »PA« die Polamplitude und mit »M« die Amplitude der Modulationswelle bezeichnet ist.

In der F i g. 1 ist angenommen, daß jeder Pol von einer einzigen Spule gebildet wird, so daß sich der unmodulierte Zustand in abgekürzter Schreibweise folgendermaßen darstellen läßt:

+ 1; +1; +1; +1

+ 1; +1; +1; +1

In der modulierten Schaltung sind die Spulen bzw.

3 4

Spulengruppen 5, 6 und 7 in ihrer Polarität um- Einschaltung der Phasenwicklung C nicht mehr notgeschaltet, während die Spulen 4 und 8 vollständig wendig.

abgeschaltet sind, so daß sich der modulierte Zustand Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Polarität

durch folgende Schreibweise wiedergeben läßt: der durch den Phasenwicklungsteil 21 zwischen den

_l 1. .μ ι. 4. ι. η — 1 · — 1 · — 1 · 0 ⁵ Klemmen H und 12 gebildeten Pole, die umgekehrt

' ' ' ' ' ' wird, von dem ursprünglichen Wickelsinn der betref-

Die Vorzeichen » + « und » —« geben dabei den fenden Spule abhängt. So kann die unmodulierte relativen Stromrichtungssinn an, während »0« die Schaltung zur Erzielung eine Wellenform nach abgeschalteten Spulen bezeichnet. Die Schaltung einer F i g. 1 (a) ebenso gut durch eine Reihenschaltung der Phasenwicklung ist hierfür für den unmodulierten io Spulen und die modulierte Schaltung für eine Wellenbzw, modulierten Zustand in den F i g. 5 (a) und 6 (b) form nach F i g. 1 (c) durch eine Parallelschaltung der bzw. in den F i g. 5 (b) und 6 (b) dargestellt. Spulen erreicht werden. Die F i g. 8 (a) und 8 (b)

Die in den F i g. 1 (a) und 1 (c) gezeigten Ver- zeigen die abgewandelten Schaltungen,
teilungen der Polamplituden lassen sich auch mit Es ist außerdem ersichtlich, daß an Stelle einer Hilfe einer Wicklungsanordnung gemäß den F i g. 7 (a) 15 wahlweisen Stern-Parallel- oder Stern-Reihen-Schalbzw. 7(b) erreichen, wobei jedem Pol in der un- tung gemäß den Fig. 11 (a) und ll(b) die unmodumodulierten Schaltung zwei Spulen zugeordnet sind. lierte und modulierte Schaltung auch durch eine Für die modulierte Schaltung werden ebenfalls die wahlweise Stern-Parallel- und Dreieck-Reihen-Schal-Spulengruppen 5, 6 und 7 in ihrer Polung umgeschal- tung bewirkt werden können.

tet. Im Gegensatz zum obigen Beispiel der F i g. 5 20 Die bisher beschriebenen Wicklungsarten liefern in

und 6 werden die Spulengruppen 5 und 8 hier jedoch der modulierten Schaltung die in der Fi g. 1 (c) dar-

nicht abgeschaltet, sondern ihre beiden Spulen so gestellte Verteilung der Polamplituden. In den F i g. 2,

gegeneinander gepolt, daß letztere sich jeweils in ihrer 3 und 4 ist angedeutet, wie durch eine entsprechende

Wirkung aufheben und die den Spulengruppen 5 Modulationswelle der wesentlich günstigere sinus-

und 8 zugeordneten Pole unterdrückt werden. Mit 25 förmige Polamplitudenverlauf in der modulierten

der vorstehend eingeführten Schreibweise lassen sich Schaltung erreicht werden kann,
die beiden Zustände wie folgt beschreiben: Die in der Fig. 2 wiedergegebenen Verhältnisse

,,. . r, _t , lassen sich beispielsweise durch die in den F i g. 9 (a) unmodulierter Zustand: ■ _n/UN , *\ „. „,. ., , , °, , ν

und 9 (b) dargestellten Wicklungen und deren Schal-

+ 2; +2; +2; +2 +2; +2; +2; +2 _3o tungsart verwirklichen. Jede einem der Pole 1 bis 8

modulierter Zustand- ^m ^^er unmodulierten Schaltung zugeordneten Spulengruppe besteht wiederum aus zwei Spulen, die sich

+ 2; +2; +2; +1, —1 —2; —2; —2; —1, +1 j_n ^_er unmodulierten Schaltung in ihrer Wirkung

In den Fig. 11 (a) und ll(b) sind eine Stern- unterstützen. In der modulierten Schaltung sind die

Parallel-Schaltung für die unmodulierte Schaltung 35 Spulengruppen 5 bis 8 in ihrer Polarität umgeschaltet,

und eine Dreieck-Reihen-Schaltung für die modulierte Außerdem ist jeweils ein Teil der Spulengruppen 1, 4,

Schaltung der Phasenwicklungen dargestellt, die alle 5 und 8 abgeschaltet. In der unmodulierten Schaltung

gemäß F i g. 7 (a) und 7 (b) aufgebaut sind. Die liegen dabei die Klemmen 11 und 17 an der Schiene S

Phasenwicklung nach den F i g. 7 (a) und 7 (b) ist als und die Klemme 18 ist über einen Leiter 31 mit der

Phasenwicklung A bezeichnet und hat entsprechend 40 Schiene L₁ verbunden. In der modulierten Schaltung

numerierte Anschlußverbindungen. Der Phasen- ist die Klemme 11, wie die F i g. 9 (b) zeigt, über den

wicklungsteil zwischen den Klemmen 11 und 12 ist Leiter 31 mit der Schiene L₁ verbunden, während die

mit 21 und der Teil zwischen den Klemmen 12 und Klemme 17 mit der Schiene 5 in Verbindung steht

17 mit 22 bezeichnet. und die Klemme 18 frei ist. Die beiden Schaltungs-

Die Phasenwicklung B weist gleiche Teile 23 und 45 arten lassen sich wiederum wie folgt beschreiben:
24 auf, die zwischen den Klemmen 13 und 14 bzw. , .. ^ „ ,

14 und 17 liegen. Die Phasenwicklung C weist gleiche unmodulierter Zustand:

Teile 25 und 26 auf, die zwischen den Klemmen 15 +2; +2; +2; +2 +2· +2" +2· +2

und 16 bzw, 16 und 17 liegen. In der Stern-Parallel-

Schaltung nach Fig. 11 (a) sind die Klemmen 11, 13 50 modulierter Zustand:

und 15 zusammengeschaltet, während die Klemmen ₀ 11.19. 4.9. 4,1 π η _ι·_9· _-?·_ιη

13 und 14 über Leiter 31 und 32 an die Schienen L₁ ' ' ' ' ' ' ' ' *" '

und N einer Einphasenwechselspannungsquelle gelegt Soll nun die für eine sinusförmige Verteilung der

sind. Die Klemme 16 ist über einen Leiter 33, einen Polamplituden in der modulierten Schaltung erforder-

Anlauf schalter 34 und einen Anlauf-Kondensator 35 55 liehe Reduktion der Pol amplituden der Spulengrup-

mit der Schiene L₁ verbunden. pen 1, 4, 5 und 8 durch eine Spulengegenschaltung,

In der Dreieck-Reihen-Schaltung nach Fig. 11 (b) wie sie im Zusammenhang mit den Fig. 7(a) und

sind die Klemmen 11 und 13 über die Leiter 31 und 7 (b) beschrieben wurde, erreicht werden, so wird

32 an die Schienen L₁ und N der Einphasenwechsel- zweckmäßigerweise eine Modulation der in der

spannungsquelle gelegt, während die Klemme 15 über 60 F i g. 3 dargestellten Art verwendet. Da die Schaltung

den Leiter 33, den Anlaufschalter 34 und den Kon- der Spulen hierbei somit eine einfache Variante der

densator 35 mit der Schiene L₁ verbunden ist. Die in den F i g. 7 (a) und 7 (b) dargestellten Anordnung

Klemmen 12, 14 und 16 sind isoliert. ist, kann von einer Darstellung der Spulengruppen

Alle Spulen der Phasenwicklungen sind beim An- dieser Phasenwicklung abgesehen werden,
lauf eines mit dieser Wicklung ausgestatteten Motors 65 An Stelle von zwei Spulen pro Pol gemäß den

in den Stromkreis geschaltet, sowohl in der modulier- F i g. 7 (a) und 7 (b) sind hier drei Spulen pro Pol

ten als auch in der unmodulierten Schaltung. Sobald in Reihe geschaltet. In der modulierten Schaltung

die Maschine ihre volle Drehzahl erreicht hat, ist die werden zwei der drei Spulen der Pole 1, 4, 5 und 8

5 6

in einer Richtung und eine Spule in anderer Richtung bei einer halben Umdrehung der Phasenwicklung aufgepolt, so daß eine resultierende magnetomotorische treten und sich in der zweiten halben Umdrehung Kraft mit einem Drittel der ursprünglichen Ampli- wiederholen würde, würde die Polzahl in der untude auftritt. modulierten Schaltung 10 Pole betragen. Wenn die

Die beiden Schaltungsarten lassen sich wiederum 5 Modulationswelle nach F i g. 1 (b) bei einer vollin der bereits mehrfach verwendeten, abgekürzten ständigen Periode unverändert bleibt, wären die zwei Schreibweise wie folgt beschreiben: modulierten Polzahlen 14 Pole und 18 Pole.

Wenn die Wellenform nach Fig. l(a) und die

unmoduherter Zustand; Modulationswelle nach Fig. l(b) sich beide wieder-

_Ι_.3· _ι_3· -|_3· -1-3 j-3_; +3; +3; +3 ίο holen würden, wäre die unmodulierte Polzahl 16PoIe,

und die zwei modulierten Polzahlen wären 12PoIe modulierter Zustand: und 20 Pole.

_ j ι 2-+3· 4-3·+ο —1 +1 —2"—3^-—3·—2 +1 Wenn die Modulationswelle nach Fig. l(b) sich

'»'»■' ' ' ' _nach zwei vollen Perioden wiederholen würde, jedoch

Hieraus ist ersichtlich, daß die dritte Spule des 15 nicht die Wellenform nach Fig. l(a), würde die un-

Poles 8, die zweite und dritte Spule des Poles 1, alle modulierte Polzahl 8 Pole betragen. Die beiden drei Spulen der Pole 2 und 3, die erste und zweite modulierten Polzahlen wurden jedoch 4 Pole und

Spule des Poles 4 und die erste Spule des Poles 5 12 Pole betragen.

zwischen den Klemmen 17 und 12 hintereinander ge- Zusammenfassend kann daher folgende Regel

schaltet sind. Die dritte Spule des Poles 4, die zweite 20 definiert werden:

und dritte Spule des Poles 5, alle drei Spulen der Wenn einer Phasenwicklung mit P Polpaaren eine

Pole 6 und 7, die erste und zweite Spule der Pole 8 Polamplitudenmodulationswelle zugeführt wird, wer- und die erste Spule des Poles 1 sind zwischen den den in der resultierenden Wellenform der magneto-Klemmen 12 und 11 hintereinandergeschaltet. motorischen Kraft zwei neue Polzahlen geschaffen.

Die Verteilung der Polamplituden gemäß Fig. 3(a) 25 Die eine der neuen Polzahl ist (P-M) Polpaare und kann mit einer Stern-Parallel-Schaltung der Wick- die andere ist (P-I-M) Polpaare, wobei M die Zahl lungsabschnitte nach Fig. 11 (a), die gemäß der vollen Perioden der Modulationswelle ist. Fig. 3(c) durch eine Stern-Reihen-Schaltung nach „,..., ... , ,- r. , _L,

Fig. 11 (b) verwirklicht werden. Es können auch Elimination der unerwünschten modulierten Polzahl andere Parallel-Stem- und Dreieck-Reihen-Schaltun- 30 Eine der neuen Polzahlen in dem resultierenden gen verwendet werden. Feld kann eliminiert werden, indem eine gewisse

Die in der F i g. 4 wiedergegebenen Verteilungen relative räumliche Versetzung zwischen den Phasenlassen sich beispielsweise mit einer Bruchlochwick- wicklungen vorgenommen wird. Die erforderliche lung gemäß den Fig. 10(a) und 10(b) erreichen. Die relative räumliche Versetzung soll nun in bezug auf in der unmodulierten Schaltung den Polen 1, 4 und 5 35 eine Wechselstromwicklung, die drei Phasenwick- und 8 zugeordneten Spulengruppen bestehen nur lungen umfaßt, näher erläutert werden, da diese jeweils aus einer Spule, während die Spulengruppen 2, Wicklung von einer konventionellen Dreiphasen-3, 6 und 7 jeweils mit zwei Spulen aufgebaut sind. wicklung her gut verstanden werden kann. In der unmodulierten Schaltung läßt sich diese Wick- Die Funktion einer Dreiphasenwicklung ist die,

lung daher wie folgt beschreiben: 40 ein umlaufendes Drehfeld zu erzeugen, wenn sie an

eine Dreiphasenspannungsquelle angeschlossen wird.

+ 1; +2; +2; +1 +1; +2; +2; +1 Di_es erfordert, daß die Phasenwicklungen um 120

Grad elektrisch gegeneinander versetzt sind. Die

In der modulierten Schaltung werden die Spulen 5 Phasenfolge wird als A, B, C bezeichnet. Da es zwei bis 8 umgepolt, so daß sich folgender Zustand ergibt: 45 Drehsinne gibt, muß die Phasenfolge in bezug auf

einen Drehsinn, beispielsweise den im Uhrzeigersinne,

+ l;+2;+2;+l — 1; — 2; — 2; — 1 definiert werden. In diesem Bezugsdrehsinn entspricht

die Phasenfolge A, B, C einer Phasenbandfolge von Zu diesem Zweck sind in der unmodulierten Schaltung die Klemmen 11 und 17 mit der Schiene 5 und 50
die Klemme 12 über einen Leiter 31 mit der Bei einer Einphasenwicklung nach der vorliegen-

SchieneLj verbunden. In der modulierten Schaltung den Erfindung müssen die Phasenwicklungen entist die Klemme 12 frei und die Klemme 11 über den sprechend den vorstehend erwähnten Faktoren elek-Leiter 31 an die Schiene L₁ angeschlossen, während trisch gegeneinander versetzt sein, die Klemme 17 wie in der unmodulierten Schaltung 55 Zur Elimination der dritten Polzahl ist es erforan der Schiene S liegt. derlich, daß die drei Modulationswellen, die den drei

In den ausgewählten Beispielen beträgt die un- Phasenwicklungen zugeführt werden, räumlich um modulierte Polzahl immer acht Pole. Die Modula- 120° um die Maschinenachse gegeneinander versetzt tionswelle erstreckt sich immer über eine ganze sind.

Periode, und die zwei modulierten Polzahlen sind 6 60 Da 120 räumliche Grade einer Drittelumdrehung und 10 Pole. um die Maschinenachse entsprechen, ist es klar, daß

Gewisse Verallgemeinerungen können gemacht diese Versetzung sowohl bei einer Phasenfolge ,4, B, C werden. So liefert eine Modulationswelle mit einer im Bezugsdrehsinn als auch bei einer Folge A, C, B ganzen Periode immer zwei modulierte Polzahlen, die erzielt werden kann.

sich von der ursprünglichen unmodulierten Polzahl 65 Die Wahl zwischen diesen beiden Modulationsdurch ein Polpaar unterscheiden, bei zwei vollständi- folgen bestimmt, ob die größere oder die kleinere gen Perioden durch zwei Polpaare usw. modulierte Polzahl im resultierenden Feld der drei

Wenn beispielsweise die Wellenform nach Fig. l(a) Phasenwicklungen eliminiert wird.

7 8

Die erforderliche Versetzung bei einer Einphasen- Dies ist in dem Vektordiagramm der F i g. 12 dar-

wicklung, die drei einzelne Phasenwicklungen auf- gestellt. In dieser Figur ist der Einphasenstrom durch

weist, ist durch folgende Regel definiert: die zwei gleichen und einander entgegengesetzten

Wenn ein willkürlich gewählter Drehsinn als Vektoren Z₁ und Z₂ dargestellt, die den gleichen, durch Bezugsdrehsinn bestimmt wird, beispielsweise die 5 die beiden Wicklungen^ und B fließenden Strom Drehung im Uhrzeigersinne, wenn die elektrische darstellen, und zwar in einer Wicklung in Richtung Phasenfolge in diesem Sinne A, B, C und damit die auf den Sternpunkt und in der anderen Wicklung entsprechende Phasenbandfolge vom Sternpunkt hinweg. Die entsprechenden Drei- _.„_„ phasenströme sind mit +/„ und +I_c bezeichnet. Die ^+/4~^C+ ίο Ströme mit negativer Folge sind als -Z₀, -Z₆ und ist und wenn ferner die drei Modulationswellen den ~I_C bezeichnet. Der Phasenwinkel zwischen dem drei Phasenwicklungen alle in diesem Bezugsdreh- Strom Z₁ und jedem der Dreiphasenströme + I₁₁ und sinne mit der ins Positive gehenden Halbperiode ~l_a sowie für den Strom I₂ und jedem der Dreizuerst zugeführt werden, dann müssen, um eine der phasenströme +I_b und -I_b beträgt 30 Grad,
modulierten Polzahlen aus dem resultierenden Feld 15 Vorausgesetzt, daß geeignete Anlaufvorrichtungen zu eliminieren, entsprechende Punkte der Modula- vorgesehen sind, verstärkt sich beim Hochlaufen der tionswellen der Dreiphasenwicklungen, beispielsweise Maschine die Amplitude des vorwärtslaufenden Drehihre Ursprünge, räumlich gegeneinander um 120° feldes (positive Stromvektoren), während sich das um die Maschinenachse versetzt sein. entgegengesetzt gerichtete Drehfeld (negative Strom-Ist diese Forderung erfüllt, wird die kleinere 20 vektoren) verringert.

Polzahl eliminiert, und die größere Polzahl bleibt Eine Sternverbindung der drei Phasenwicklungen bestehen, wenn die Modulationswellen an diesen be- wird bevorzugt. Die Phasenwicklung C wird als Ansagten, um 120Grad gegeneinander versetzten Punk- !aufwicklung verwendet, wie dies in den Fig. 11 (a) ten der Phasenfolge Λ, B, C im Bezugsdrehsinn ent- und 11 (b) dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist die sprechen. Dagegen wird die größere Polzahl elimi- 25 Phasenwicklung C nach Fig. Il (a) bzw. 11 (b) über niert, wenn die Modulationswellen an den um 120 die Klemmen 16 bzw. 15 und über einen geeigneten Grad gegeneinander versetzten Punkten in der Kodensator 35 und einen Schalter 34 an die Speise-Phasenfolge Λ, C, B im Bezugsdrehsinn auftreten. spannung gelegt. Sobald die Maschine hochgelaufen

Eine Alternative zu der beschriebenen Methode, ist, kann die Phasenwicklung C durch Öffnen des

bei der die unerwünschte Polzahl durch die räum- 30 Schalters 34 abgeschaltet werden,

liehe Verschiebung der Phasenwicklungen unterdrückt Eine bevorzugte Art der Verbindung der drei

wird, ist das Eliminieren dieser Polzahl durch das Phasenwicklungen ist in F i g. 13 dargestellt. Dort

Sehnen der Wicklungen. Diese Methode des Elimi- sind die Wicklungen und die Klemmen mit den glei-

nierens einer besonderen Polzahl aus der Wellenform chen Bezugszeichen wie in den Fig. ll(a) und ll(b)

der magnetomotorischen Kraft einer Wicklung ist 35 versehen.

wohl bekannt und braucht hier nicht näher beschrie- Die Anordnung der Wicklungen in Reihenschalben zu werden. ^tung zwischen den Klemmen 11 und 13 unterscheidet

Im allgemeinen wird eine Elimination durch räum- sich von der Anordnung der Wicklungen in den

liehe Versetzung der Wicklungen vorgezogen, wenn Fig. 11 (a) und H (b).

die erste und zweite Polzahl in einem kleinen Ver- 40 Bei der Schaltung nach Fig. 13 sind der Teil 22

: hältnis zueinanderstehen, also unterhalb 2:1, während der Phasenwicklung A, der Teil 24 der Phasenwick-

ein Eliminieren durch Sehnen der Wicklung bevor- hing B, der Teil 21 der Phasenwicklung A und der

zugt wird, wenn das Polzahlverhältnis größer als Teil 23 der Phasenwicklung B in der angegebenen

2:1 ist. Reihenfolge zwischen den Klemmen 11, 12, 17, 14

Nachfolgend sollen die Bedingungen betrachtet 45 ^und I³ hintereinandergeschaltet. Die Teile 25 und 26 werden, die herrschen, wenn die Phasenwicklungen A der Phasenwicklung C sind zwischen den Klemmen und B einer sterngeschalteten Dreiphasenwicklung A, 15, 16 und 17 in Reihe geschaltet.
ß, C in Reihe an eine Einphasenspannungsquelle Die Klemme 11 ist dauernd über einen Leiter 31 angeschlossen werden, wobei die Phasenwicklung C mit der Schiene L₁ der Wechselspannungsquelle verabgeschaltet ist. 50 bunden. Die Klemme 13 ist über einen Schalter 41

Wie wohl bekannt ist, arbeitet eine Maschine mit und einen Leiter 51 mit der Schiene N und über einen

solch einer Dreiphasenwicklung durchaus zufrieden- Schalter 42 und einen Leiter 52 mit der Schiene L₁

stellend als Einphasenmaschine, vorausgesetzt, daß der Wechselspannungsquelle verbunden,

sie erst einmal angelaufen ist. Das Anlaufmoment Der Anlaßschalter 34 und der Anlaufkondensator

einer an ein Einphasennetz angeschlossenen Drei- 55 ^{3S sind} in Reihe zwischen die Klemmen 11 und 40

phasenwicklung ist nämlich null. gelegt. Die Klemme 15 ist einerseits über einen Schal-

Mit der Theorie der symmetrischen Komponenten ter 43 und einen Leiter 53 mit der Klemme 40, andekann nachgewiesen werden, daß ein Einphasenstrom, rerseits über einen Schalter 44 und einen Leiter 54 der zwischen zwei Klemmen einer sterngeschalteten mit der Klemme 17, die Klemme 40 über einen Schal-Dreiphasenwicklung fließt, beispielsweise zwischen 60 ter 45 und einen Leiter 55 mit der Klemme 16, die den Klemmen 12 und 14 in Fig. 11 (a) oder den Klemme 17 über einen Schalter46 und einen Leiter Klemmen 11 und 13 in F i g. 11 (b), in zwei gleiche, 56 mit der Schiene N verbunden,
jedoch einander entgegengesetzte Drehstromsysteme In der Reihenschaltung der Phasenwicklungshälfzerlegt werden kann oder., anders ausgedrückt, in ten 22, 24, 21, 13 und 25, 26 sind die Schalter 41 zwei Drehstromsysteme, bei denen die Vektoren des 65 und 43 geschlossen und die Schalter 42, 44, 45 und ersten Systems in der Folgt A, B, C auftreten, wäh- ⁴6 offen.

rend diejenigen des zweiten Systems in der Folget, In der Parallelschaltung der Phasenwicklungshälf-

", B erscheinen. ten sind die Schalter 42, 44, 45 und 46 geschlossen

i 438

ίο

und die Schalter 41 und 43 offen. Die Phasenwicklungen A und B sind somit parallel zueinander gelegt, indem die Wicklungsteile 22 und 24 parallel zu den Wicklungsteilen 23 und 21 geschaltet sind. Die Klemmen 11 und 13 sind mit der Schiene L₁ und die Klemme 17 ist mit der Schiene N verbunden. Die Phasenwicklung C hat parallelgeschaltete Teile 25 und 26. Die Klemme 16 ist über einen Anlaufkondensator 35 und einen Anlaufschalter 34 an das Netz angeschlossen.

Wenn die Maschine auf eine Geschwindigkeit, die der Parallelschaltung der Phasenwicklungshälften entspricht, hochgelaufen ist, kann der Schalter 34 geöffnet werden.

Die Verbindungen in der Schaltung nach Fig. 13 erfordern sechs Leiter, die aus der Wicklung auf sechs Klemmen herausgeführt sind, sowie sechs Schalter außer dem Anlaufschalter, jedoch den Anlaufstromkreis zur Klemme 40 eingeschlossen. Außerdem ist eine feste Anschlußleitung an die Klemme 11 notwendig.

In Fig. 14 ist eine andere Art zur Verbindung der drei Phasenwicklungen dargestellt. Die Anordnung der Teile 22, 24, 21 und 23 der Phasenwicklungen A und B zwischen den Klemmen 11, 12, 17, 14 und 13 ist die gleiche wie in Fig. 13. Das eine Ende der Wicklung C ist jedoch nicht dauernd mit dem Sternpunkt 17 verbunden. In F i g. 15 sind die beiden Hälften 25 und 26 der Phasenwicklung C zwischen den Klemmen 15, 16 und 17' in Reihe geschaltet. Wie bei der Anordnung nach Fig. 14 ist die Klemme 11 über einen Leiter 31 fest mit der Schiene L₁ verbunden. Von der Klemme 13 führt ein Leiter 51 über einen Schalter 41 zur Schiene N und über einen Leiter 52 und einen Schalter 42 zur Schiene L₁. Die Klemme 17 ist über einen Schalter 46 und einen Leiter 56 mit der Schiene N verbunden.

Im Gegensatz zu der Schaltung der Phasenwicklung C nach Fig. 13 ist die Klemme 15 in der Schaltung gemäß Fig. 14 über einen Anlaufschalter 34 und einen Anlaufkondensator 35 mit der Klemme 11 verbunden. Die Klemme 17' ist in ähnlicher Weise über einen mit dem Schalter 34 gekoppelten Anlaufschalter 34' und einen Anlaufkondensator 35' mit der Klemme 13 verbunden. Die Klemme 16 ist über einen Schalter 44 und einen Leiter 54 mit der Klemme 17 verbunden.

Bei der Reihenschaltung der Phasenwicklungsteile ist der Schalter 41 geschlossen, und die Schalter 42, 44 und 46 sind geöffnet, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist, so daß die Phasenwicklungen A und B in Reihe geschaltet sind und die vorstehend angeführte Folge der Wicklungsteile zwischen den Schienen L₁ und N aufweisen. Bei geschlossenen Schaltern 34 und 34' sind die Phasenwicklungsteile 25 und 26 in Reihe über die Kondensatoren 35 und 35' zwischen die Schienen L₁ und N gelegt.

In der Parallelschaltung der Phasenwicklungsteile sind die Schalter 42, 44 und 46 geschlossen, und der Schalter 41 ist geöffnet. Die Phasenwicklungen A und B sind nun parallel zueinander zwischen die Schienen L₁ und N geschaltet, indem die Wicklungsteile 22 und 24 parallel zu den Wicklungsteilen 21 und 23 liegen. Die Klemme 16 ist mit der Klemme 17 verbunden, und die Phasenwicklungsteile 25, 26 der Phasenwicklung C liegen parallel zueinander zwischen den Klemmen 17 und den gemeinsamen Klemmen 11 und 13.

Sowohl in der Reihen- als auch in der Parallelschaltung werden die Anlaufschalter 34 und 34' geöffnet, sobald die Maschine auf die entsprechende Nenndrehzahl hochgelaufen ist.

Der Schaltungsaufbau nach Fig. 14 erfordert vier Leitungen, die aus der Wicklung zu vier Klemmen herausgeführt werden, sowie vier Schalter außer den beiden Anlaufschaltern. Außerdem ist eine feste Herausführung von der Klemme 11 erforderlich.

Um ein Spulenumschalten der Phasenwicklung C für die beiden der unmodulierten und der modulierten Schaltung entsprechenden Geschwindigkeiten zu vermeiden, kann diese Wicklung für den Anlauf bei beiden Geschwindigkeiten ausgelegt werden. Sie unterscheidet sich dann aber von den beiden anderen Phasenwicklungen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wicklungsanordnung für einen polumschaltbaren Einphasenwechselstrommotor mit einer Anlaufwicklung zum Anschluß an eine Einpasenspannungsquelle über Phasenschieberorgane während des Anlaufs und mit einer einzigen, unmittelbar an die Einphasenspannungsquelle angeschlossenen Hauptwicklung, die aus zwei gleichen, jeweils in Wicklungshälften unterteilten Phasenwicklungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß durch wahlweise Reihenoder Parallelschaltung der beiden Wicklungshälften einer jeden Phasenwicklung (A, B) durch Polamplitudenmodulation zwei neue Polzahlen erzeugt werden und daß zur Unterdrückung der Feldkomponente der unerwünschten Polzahl die Phasenwicklungen um 120 Grad elektrisch versetzt angeordnet sind oder die Wicklung als gesehnte Wicklung ausgeführt ist.

2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Phasenwicklungen (.-4, B) mit ihren Wicklungshälften in Reihe liegend derart als Hauptwicklung miteinander verbunden sind, daß sich jeweils eine Wicklungshälfte einer Phasenwicklung mit einer Wicklungshälfte der anderen Phasenwicklung abwechselt, so daß die der Reihenschaltung der Phasenwicklungshälften entsprechende Polzahl dadurch erreicht wird, daß die Hauptwicklung mit ihren beiden Endpunkten (11, 1.3) unmittelbar an die Klemmen (L₁, N) der Einphasenspannungsquelle angeschlossen ist, und die der Parallelschaltung der Phasenwicklungshälften entsprechende zweite Polzahl dadurch erzielt wird, daß die beiden Endpunkte (11, 13) der Hauptwicklung gemeinsam an die erste Klemme dieser Spannungsquelle gelegt sind und gleichzeitig der zwischen den beiden mittleren Wicklungshälften (21, 24) liegende Mittelpunkt (17) der Hauptwicklung an die zweite Klemme der Einphasenspannungsquelle angeschlossen ist.

3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Phasenwicklungen (A, B) zusammen mit der Anlaufwicklung (C) nach Art einer Dreiphasenwicklung angeordnet sind, wobei die Anlaufwicklung (C) in der gleichen Weise wie die beiden Phasenwicklungen (A, B) ausgelegt ist.

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4. Wicklungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Endpunkt (17) der aus zwei in Reihe liegenden Wicklungs-

hälften (25, 26) bestehenden Anlaufwicklung nach Art einer Sternschaltung mit dem Mittelpunkt (17) der Hauptwicklung verbunden ist, so daß für die erste Polzahl der andere Endpunkt (15) dieser Anlaufwicklung über ein Phasendrehglied (35) an eine Klemme (L₁) der Einphasenspannungsquelle gelegt ist, während für die zweite Polzahl der Verbindungspunkt (16) zwischen beiden Wicklungshälften (25, 26) der Anlaufwicklung über dieses Phasendrehglied (35) an einer Klemme (L₁) der Einphasenspannungsquelle liegt und der andere Endpunkt (15) der Anlaufwick-

lung ebenfalls mit dem Mittelpunkt (17) der Hauptwicklung verbunden ist.

5. Wicklungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufwicklung als aus den zwei Wicklungshälften (25, 26) bestehende Reihenschaltung in Serie mit zwei Phasendrehgliedern (35, 35') parallel zur gesamten Hauptwicklung geschaltet ist, so daß für die Umschaltung von einer Polzahl auf die andere lediglich der Mittelpunkt (16) der Anlaufvvicklung mit dem Mittelpunkt (17) der Hauptwicklung verbunden bzw. getrennt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen