DE537390C - Induktionsmotor fuer Ein- oder Mehrphasenstrom mit zwei Nutensystemen, die in verschiedenen Abstaenden vom Laeuferumfang angeordnet sind - Google Patents

Description

Im Patent 493 177 wird ein Induktionsmotor für Wechsel- und Drehstrom vorgeschlagen, dessen Läuferwicklung aus in sich kurzgeschlossenen Windungsgruppen besteht, die in Serie geschaltete Windungen bzw. Stäbe wesentlich verschiedener Streuinduktivität enthalten.

Für diesen Motor erwächst nun die Aufgabe, für die einzelnen Windungsgruppen normale Wicklungsarten zu verwenden, wobei die sonstigen, an die Konstruktion zu stellenden Aufgaben mit zu berücksichtigen sind.

Bei der Lösung dieser Aufgabe hat man nach dem genannten Vorschlag die kurzgeschlossenen Windungen aus Spulen zusammengesetzt, die in zwei oder mehreren Nuten pro Pol verteilt sind.

Dies ergab ebensoviel Lötstellen, als kurzgeschlossene Windungsgruppen vorhanden sind. Die große Anzahl dieser Lötstellen zu beschränken, ist mit Hinsicht auf die Betriebssicherheit und auf die Einfachheit der Ausführung wünschenswert.

Erfindungsgemäß wird nun bei einem Induktionsmotor für Wechsel- und Drehstrom mit in verschiedenen Abständen vom Läuferumfang angeordneten Nutensystemen vorgeschlagen, in jedem der beiden Nutensysteme eine Zwei- oder Mehrphasenwicklung beliebiger Polzahl und Ausführung unterzubringen, von denen die eine Wicklung über die andere kurzgeschlossen ist. Die Ausführung der Phasenwicklungen kann hierbei auch als Gleichstromwicklung, und zwar entweder als Parallel-Serien- oder Serien-Parallel wicklung erfolgen.

Eine solche Wicklung üblicher Wicklungsart bietet den Vorteil, daß die Anzahl der erforderlichen Lötstellen auf die Zahl der Wicklungsphasen beschränkt ist, wobei aber trotzdem die in der deutschen Patentschrift 493 *77 beschriebenen Vorteile des Motors gewahrt bleiben.

Die.normale Ausführung der Wicklung in der beschriebenen Art bietet außerdem den Vorteil, Ohmsche Widerstände parallel zu den einzelnen Wicklungsphasen schalten zu können, was für den Anlaufvorgang des Motors, wie weiter unten gezeigt werden soll, von erheblicher Bedeutung ist.

In der Abb. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber ist durch das obere und untere Nutensystem des Läufers des Induktionsmotors je ein zylindrischer Schnitt gelegt worden, und beide Schnitte sind in der Zeichenebene abgewickelt dargestellt (W, W). W bedeutet den Schnitt durch das obere, W' den Schnitt durch das untere Wicklungssystem. In jedem System liegt eine mehr- phasige Wicklung, wobei die einzelnen Phasen P, P' aus Spulengruppen a, b, c, a_x, b_v C₁ bzw.

a', V, c', a/, V₁, C₁ bestehen, die in mehreren Nuten verteilt sind.

P und P' stellen eine Phase einer dreiphasigen Wicklung eines vierpoligen Ankers mit drei Nuten pro Pol und Phase dar.

Der Wicklungsanfang A des oberen Wicklungsteils P wird mit dem Wicklungsende E' des unteren Wicklungsteils P' und umgekehrt B, das Ende des oberen Wicklungsteils mit ίο A', dem Anfang des unteren Wicklungsteils, verbunden. Die Wicklungsteile sind also durch kreuzweise Verbindung der Anfänge und Enden übereinander kurzgeschlossen. Diese Anordnung hat den praktischen Vorteil der einfachen und gewohnten Wicklungsweise und einer geringen Anzahl von Schaltverbindungen.

Abb. 2 zeigt eine Ausführung der Wicklung als Stabwicklung, wie sie insbesondere so bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten anzuwenden ist, und zwar nach Art einer Gleichstromwicklung. Die beiden übereinanderliegenden Wicklungsgruppen 6* und S' bilden z. B. Schleifenwicklungen. Die Spulenenden sind miteinander verbunden, so daß je zwei Windungen bzw. Windungsgruppen übereinander kurzgeschlossen sind. Es bildet z. B. Windung W₁ der oberen Wicklung S mit der-Windung W₂ der unteren Wicklung 6¹' ein Wicklungselement.

Um einen richtigen Verlauf der Kurzschlußströme zu erzielen, ist die eine der beiden Wicklungen 6" mit nach rechts fortschreitendem Wicklungsschritt, die andere Wick- lungS' mit nach Jinks fortschreitendem Wicklungsschritt eingezeichnet. Der Stromverlauf innerhalb der Elemente W₁, W₂ ist mit Pfeilen angedeutet.

Es kann natürlich auch eine der Wicklungen als Parallel-, die andere als Reihenwicklung ausgeführt werden, je nachdem die Strom-, Spannungs- oder Qersehnittsverhältnisse in den Stäben dies erfordern. Auch· brauchen nicht alle Verbindungen zwischen den Spulenenden wirklich gelegt zu werden, sondern es genügt, die Verbindung der beiden Wicklungen erst in gewissen Abständen vorzunehmen. So brauchen z. B. die in Abb. 2 gestrichelt eingezeichneten Wicklungsverbindungen nicht ausgeführt zu werden.

In Abb. ι sind die Enden A', E' über einem Widerstand R miteinander verbunden. Der Widerstand liegt somit parallel zu den beiden zwischen diesen beiden Punkten liegenden Wicklungen. Dieser Widerstand ist so bemessen, daß er bei der Stillstandsspannung der betreffenden Wicklungsphase einen Wirkstrom der erforderlichen Größe hindurchläßt, der ein zusätzliches Drehmoment zu entwickeln in der Lage ist. Eine besondere Anlaufwicklung zur Erzielung hoher Anlaufdrehmomente bzw. eines hohen Leistungsfaktors im Anlauf wird hierdurch erspart.

Dieser Widerstand, der mit dem Motor umläuft, kann dauernd eingeschaltet bleiben. Im Betriebe wird unter dem Einfluß der ganz geringen Schlupfspannung nur ein vernachlässigbar kleiner Strom durch den Widerstand hindurchtreten. Dieser Strom beteiligt sich überdies an der Drehmomentbildung, so daß hierdurch eine Verschlechterung des Wirkungsgrades nicht eintritt.

Gemäß Abb. 2 können auch eine Reihe von Widerständen zu den entsprechenden Gruppen von Windungen der Gleichstromwicklung parallel geschaltet werden.

Für verschiedene Zwecke kann eine örtliche Phasenverschiebung der beiden übereinander kurzgeschlossenen Wicklungen zweckmäßig sein. So in jenen Fällen, bei denen eine Verminderung des Anlaufstromes bei erhöhtem Anzugs drehmoment, insbesondere im Zusammenhang mit dem vorbeschriebenen, parallel geschalteten Widerstand, gewünscht ist. Durch die örtliche Phasenverschiebung der übereinander kurzgeschlossenen Wicklungsteile ergibt sich auch eine vektorielle Addition der vom Hauptfeld in den Wicklungen induzierten Spannungen und damit eine scheinbare Widerstandserhöhung derselben. Damit ergibt sich gleichzeitig eine höhere Spannung zwischen den Verbindungspunkten der parallel hierzu angeschlossenen Widerstände, die dadurch bei gleichen Ohmwerten einen höheren Strom und dadurch eine größere Leistung führen.

Weiterhin ermöglicht die Phasenverschiebung der beiden Wicklungen den Anschluß an einen Kollektor K, wie dies in der Abb. 3 angedeutet ist.

Der von außen über den Kollektor K eintretende Strom wird sich auf die beiden parallel geschalteten Wicklungen verteilen. Während bei gleichphasiger Lage der Wicklungen übereinander die Wirkung der beiden Teile des Außenstromes sich magnetisch aufheben würde, tritt bei örtlicher Phasenverschiebung der Wicklungen ein Differenzstrom auf. Je nach dem Zweck der Anordnung kann der örtliche Phasenverschiebungswinkel cc no der beiden Wicklungen verschieden angenommen werden.

Durch entsprechende Speisung der Kollektorbürsten ist es möglich, in den sekundären Stromkreis eine Spannung einzuführen, die den zur Phasenkompensation erforderlichen Magnetisierungsstrom· liefert. Die örtliche Phasenverschiebung der beiden Wicklungen wird sich in diesem besonderen Fall nach dem Verhältnis des von außen eintretenden Magnetisierungsstromes zu dem innerhalb der Wicklung fließenden Arbeitsstrom richten.

Je nach dem Verhältnis dieser beiden Größen kann ein optimaler Verschiebungswinkel errechnet werden.

Über die Bürsten des Kollektors kann, je nach der Bürstenstellung, auch Arbeitsstrom in die Wicklung eingeführt werden (Kollektornebenschlußmotor) .

Abb. 4 zeigt das grundsätzliche Schaltschema einer kompensierten bzw. einer Nebenschlußmaschine nach der Erfindung. Die Speisung des Kollektors erfolgt hier von einer Hilfswicklung aus, die im Stator der Maschine eingebaut ist. Bei einer derartigen Nebenschlußmaschine erübrigt sich eine besondere Anlaßeinrichtung, gleichgültig, ob die Phase kompensiert, die Drehzahl geregelt oder beide Wirkungen gleichzeitig erzielt werden sollen.

Zur Erzielung höherer Drehmomente kann man außerdem Widerstände nach Art der Abb. 2 einbauen. Bei Erreichung der vollen Drehzahl wird die Verbindung mit der Hilfswicklung H und den Kollektorbürsten durch den eingezeichneten Schalter Sch hergestellt.

Statt der eingebauten Widerstände kann auch ein Anlasser in offener Schaltung (?■', in Abb. 4 gestrichelt eingezeichnet) zwischen Kollektor und Hilfswicklung eingeschaltet werden.

Die Anordnung nach der Erfindung zeigt sehr günstige Kommutierungsverhältnisse. Während des Anlaufs wird die Wirkung des Hauptfeldes abgedämpft; während des Betriebes dämpfen die beiden parallel geschalteten Wicklungen gegenseitig diejenigen Felder, welche die Kommutierung stören.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι. Induktionsmotor für Ein- oder Mehrphasenstrom mit zwei Nutensystemen, die in verschiedenem Abstand vom Läuferumfang angeordnet sind und deren Wicklungen so in Reihe geschaltet sind, daß die eine Wicklung über die andere kurzgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der beiden Nutensysteme eine Zwei- oder Mehrphasenwicklung oder eine Gleichstromwicklung (ζ. Β. als Parallelwicklung, Reihen- oder Reihenparallelwicklung) angeordnet ist.
2. 2. Induktionsmotor nach Anspruch 1, bei dem die Läuferwicklung aus zwei Gleichstromwicklungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gleich-Stromwicklungen gegenläufigen Wicklungssinn besitzen.
3. 3. Induktionsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den miteinander verbundenen, den verschiedenen Nutensystemen angehörigen Wicklungsteilen Ohmsche Widerstände geschaltet sind.
4. 4. Induktionsmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß je 6g zwei den beiden Nutensystemen angehörende Wicklungsteile derart miteinander verbunden sind, daß die elektrische Phasenlage des einen Wicklungsteiles gegen diejenige des anderen verschoben ^₀ ist.
5. 5. Induktionsmotor nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenenden der miteinander verbundenen Wicklungsteile beider Nutensysteme zu einem Kollektor geführt sind, dem eine der Phasenlage nach wählbare Spannung zugeführt wird, wodurch sowohl Phasenkompensation als auch Drehzahlregelung als auch beides zugleich erreicht werden kann.
6. 6. Induktionsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlassen der Maschine ein Anlasser mit offener Schaltung in die Kollektorzuleitungen eingeschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen