DE573207C - Mehrphasenmotor mit Kaefiganker zum Antrieb von Aufzuegen und aehnlichen Betrieben - Google Patents

Description

Im Hauptpatent ist ein elektrischer Antrieb für Aufzüge und ähnliche Anwendungsgebiete mittels eines Drehstrommotors mit Käfiganker beschrieben, bei dem beim Abstellen der Motor nicht unmittelbar bis zum Stillstand gebremst wird, sondern zuvor mit einer Einstellgeschwindigk'eit läuft, die dadurch erzielt wird, daß die Hauptwicklung auf entgegengesetzten Drehsinn umgeschaltet wird, der Motor also im Gebiete des Gegenstrombremsens arbeitet und dabei durch geeignete Wahl der Ständer- und Lä-ufernutenzahlen in einer im negativen Drehbereich liegenden Schleichdrehzahl hängenbleibt. Es gibt nun eine Reihe von zusammengehörigen Nutenzahlen, die im negativen Drehbereich eine ganz ausgesprochene Sattelbildung zeigen, deren Amplitude sogar größer wie das Kippmoment ist. Bei einem 4poligen

ao Drehstrommotor für 50 Hertz mit 24 Nuten im Ständer und 20 Nuten im Läufer liegt der Sattel beispielsweise bei —300 Umdrehungen in der Minute. Diese Schleichdrehzahl ist eine synchrone, braucht zum Synchronisieren daher eine gewisse, wenn auch sehr kleine Zeit. In Fällen, wo die Schwungmasse der mit dem Motor verbundenen Antriebsmaschine einen bestimmten Wert unterschreitet, kommen Versager vor.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, hier Verbesserungen anzubringen. Erfmdungsgemäß wird nun die Ständerwicklung so ausgeführt, daß für den Anlauf und den Betrieb eine normale symmetrische Mehrphasenwicklung dient, während die Einstelldrehzahl von einer unsymmetrischen Wicklung erzeugt wird, die Drehfelder höherer Ordnung stark hervortreten läßt, dagegen das normale Drehfeld stark reduziert. Einige Beispiele dieser unregelmäßigen Ständerwicklung sollen nun beschrieben werden:

Es sei ein Drehstrommotor für 4 Pole und 36 Nuten im Ständer betrachtet. Außer der normalen, symmetrischen, 4poli.gen Drehstromwicklung wird eine zusätzliche 6polige Wicklung, deren Wickelschritt aber nur drei Nutenteilungen beträgt, angeordnet. Die Wicklung ist in der Abb. I aufgezeichnet; sie wird gelegentlich benutzt, wenn bei reiner Spulenwicklung sowohl 6 wie 12 Pole erzeugt werden sollen (Polumschaltung nach Dahlander und Lind ström). Von .dieser Polumschaltungsmöglichkeit kann hier auch noch Gebrauch gemacht werden, aber mit der vom bisherigen Gebrauch verschiedenen Weise, daß die eine Polzahl für Nutzbremsung, die zweite Polzahl für Gegenstrombremsung ausgenutzt wird. Wenn zunächst

von dieser Polumschaltung abgesehen wird, so geht also das Abstellen folgendermaßen vor:

Die zusätzliche Wicklung wird im gleichen oder nahezu gleichen Augenblick eingeschaltet, wo die Hauptwicklung ausgeschaltet wird, aber für entgegengesetzten Drehsinn. Der Motor wird, von 1500 Umdr./min ausgehend, abgebremst, bleibt aber etwas unterhalb 200 Umdr./min hängen. Die Nutenzahl des Läufers sollte dabei nicht wesentlich unter 30 liegen; 30 Nuten oder darüber sind vorzuziehen. Wird aber die zusätzliche Wicklung auch in der Polzahl umgeschaltet, was für sehr schwere Aufzüge empfehlenswert sein kann, so ergeben sich folgende Schalthandlungen:

a) Nach dem Abschalten der Hauptwicklung wird die i2polige Zusatzwicklung mit gleichem Drehsinn eingeschaltet. Die Drehzahl sinkt von 1500 auf 500 Umdr./min.

b)' Umschalten der I2poligen Zusatzwicklung auf die opolige Zusatzwicklung, aber mit entgegengesetztem Drehsinn. Die Drehzahl sinkt auf etwa 190 Umdr./min (Hängenbleiben in der 5. Harmonischen).

c) Abschalten der Zusatzwicklung und Bremsen bis auf Stillstand auf mechanischem oder elektrischem Wege, z. B. durch Gegen-Strombremsung, der I2poligen Zusatzwicklung.

Man kann nun auch die 4polige normale Wicklung mit der 6poligen Zusatzwicklung gleichzeitig benutzen, und zwar beide mit umgekehrtem Drehsinn des Drehfeldes. Hierbei muß aber ■ die Nutenzahl des Läufers gleich 32 sein. Die 4polige Wicklung ergibt dann eine synchrone Sattelbildung bei 188 Umdr./min und die opolige Zusatzwicklung eine asynchrone Sattelbildung bei 200 Umdr./min. Die beiden Wicklungen unterstützen sich gegenseitig bei 188 Umdr./min. Die Anwendung des gleichen Prinzips auf andere Ständernutenzahlen erfolgt sinngemäß. Als zweites Beispiel werde eine Drehströmwicklung betrachtet, bei der die Unsymmetrie durch Umschaltung benachbarter Spulen erzeugt wird. Es werde ein Drehstrommotor für 4 Pole mit 24 Nuten im Ständer verwendet, dessen Spulen nach der Anordnung der Abb. 2 gewickelt sind. Zu " einer jeden Phase gehören vier Spulen, die. der Reihe nach mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet werden. Eine jede Spule ist gleich groß und besitzt den vollen Wickelschritt. Für den Anlauf sind die Spulen in der Reihenfolge 1, 3, 2, 4 geschaltet, was keine Änderung der Symmetrie hervorruft (siehe Abb. 3). Für die Erzeugung der Einstelldrehzahl wird aber der Teil 2, 4 umgekehrt, so daß das Spulenpaar ι und 2 zusammen überhaupt kein Grundfeld erzeugt, desgl. 3 und 4 zusammen keines; das Grundfeld wird also nahezu vollständig verschwinden.

Die Drehmomentenkurve eines solchen nach Abb. 4 geschalteten Motors zeigt im negativen Drehbereich ein Bremsmoment, das mit kleiner werdender Drehzahl zunimmt und ein Maximum in der Nähe von —- 400 Umdr./min besitzt, dann stark abnimmt und unterhalb 300 Umdr./min durch Null hindurchgeht. Von da bis zur Drehzahl O ist das Drehmoment motorisch. Vom Stillstand aus angelassen, wird ein solcher Motor bis auf — 270 bis 290 Umdr./min anlaufen. Der Motor zeigt also im negativen Drehzahlbereich eine von der 5. Harmonischen herrührende Schleichdrehzahl mit sehr starker Amplitude. Im positiven Drehzahlbereich tritt dann die 7. Harmonische auf, aber im Gegensatz zu den schon bekannten Sattelbildungen mit einer negativen Amplitude, die viel größer ist als die positive Amplitude. Der ganze Drehzahlbereich von etwa 170 bis 1350 Umdr./min besitzt negative, also bretnsende Momente. Das eigentliche Grundfeld erzeugt ein verhältnismäßig kleines positives Drehmoment, und unter dem Einfluß des Feldes der 7. Harmonischen ist das Drehmoment bei genau 1500 Umdr./min wieder negativ.

Wenn ein solcher Motor in der Schaltung der Abb. 3 auf volle Drehzahl gekommen ist, z. B. 1450 Umdr./min, so wird diese Drehzahl nach Umschalten auf die Schaltung gemäß Abb. 4 entweder als 4- 1450 Umdr./min oder als —1450 Umdr./min anzusehen sein, je nachdem das Netz mit gleichem Drehsinn oder verschiedenem Drehsinn zugeschaltet wurde. Im ersten Falle hängt es von den Reibungskräften der ganzen Anlage ab, ob der Motor bei dieser Tourenzahl weiterläuft oder abgebremst wird. Das Bremsmoment vergrößert sich in letzterem Fall sehr rasch, und der Motor wird dann etwa bei 210 Umdr./min hängenbleiben. Sicher wirkt aber die Benutzung des verkehrten Drehsinns, weil von Anfang an starke Bremskräfte auftreten und die zwischen — 280 und O Umdr./min vorhandenen motorischen Drehmomente von größerer Amplitude sind als im vorher behandelten Falle.

Erfindungsgemäß kann man das von der 5. Harmonischen herrührende motorische Drehmoment noch vergrößern, indem man den Einfluß der 7. Harmonischen durch geeignete Dimensionierung des Käfigs verringert, beispielsweise dadurch, daß man eine Kurzschlußwicklung oder einen Käfig mit zwei Stäben pro Nut und mit nur einem Endring auf iner Seite und einer gewöhnlichen Stirnver-Dindung auf der anderen Seite anwendet und

den Stabschritt so wählt, daß die 7. Harmonische keine EMK in den Windungen des Läufers erzeugt, während -die 5. Harmonische solche erzeugt, oder indem man bei einem 4poligen Motor die Nutenzahl des Läufers gleich 14 oder einem Vielfachen von 14 wählt und so viele unabhängige, je zu 14 gleichmäßig verteilten Nuten gehörende Endringe auf jeder Seite anwendet, als die Läufernutenzahl durch 14 teilbar ist. Sinngemäß gilt das Obige auch für die 7. Harmonische, wenn der Einfluß der 5. Harmonischen eliminiert werden soll.

Will man eine Umschaltung vermeiden, um den Kontroller einfacher zu gestalten, so kann man- eine nach Abb. 4 gewickelte Zusatzwicklung in unveränderlicher Schaltung benutzen, die den gleichen Wickelschritt wie die Hauptwicklung besitzt, so daß beide Wicklungen nach außen hin den Eindruck einer einzigen Wicklung machen. Dabei hat man den Vorteil (wie überhaupt bei einer jeden Zusatzwicklung), daß die Windungszahl der Zusatzwicklung dem gewünschten Drehmoment und dem zulässigen Strome angepaßt werden kann. Der Strom, der bei der Schaltung der Abb. 4 auftritt, ist wesentlich größer als der Kurzschlußstrom der Abb. 3, weil die Stirnstreuung sehr stark reduziert worden ist, so daß man also, um den Stromstoß zu verkleinern, im Betriebe Dreieckschaltung und für die Einstelldrehzahl Sternschaltung verwenden oder Drosselspulen vorschalten muß. Bei Benutzung eines besonderen Transformators für den Aufzugmotor kann man auch erfindungsgemäß mittels einer besonderen Anzapfung am Transformator bei Benutzung der Umschaltung nach Abb. 4 für richtige Strom- und Drehmoment-Verhältnisse Sorge tragen.

" Wird für den 4poligen Motor die Einstelldrehzahl in der Nähe von 140 Umdr./min gewünscht, so wird man erfindungsgemäß die Statornutenzahl gleich 48 machen und eine nach Abb. 4 geschaltete Zusatzwicklung mit halbem Wickelschritt als die der Hauptwicklung anwenden, so daß man also die 5. Harmonische einer 8poHgen Wicklung ausnutzt. Die Anwendung dieses Gedankens ist nicht auf die angegebene Nutzahl oder auf die angegebene Wicklung beschränkt, sondern kann sinngemäß auch auf Zweischichtwicklungen angewandt werden. Der Gegenstand der Erfindung ist auch nicht auf Drehstrom beschränkt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Mehrphasenmotor mit Käfiganker zum Antrieb von Aufzügen und ähnlichen Betrieben nach Patent 553 323, dadurch gekennzeichnet, daß für den Anlauf und den Betrieb eine normale symmetrische Mehrphasenwicklung dient, während die Einstelldrehzahl von einer unsymmetrischen Wicklung erzeugt wird, die Drehfelder höherer Ordnung stark hervortreten läßt, dagegen das normale Drehfeld stark reduziert.

2. Mehrphasenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unsymmetrische Wicklung aus einer symmetrischen durch Umschaltung von Spulengruppen erzeugt wird.

3. Mehrphasenmotor nach -Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Phase der Drehstrom- und Mehrphasenwicklung gehörenden Spulen in zwei Gruppen angeordnet sind, die bei Hintereinanderschaltung eine symmetrische und bei Gegenschaltung eine unsymmetrische Wicklung ergeben.

4. Drehstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Spulen gleichen Wickelschritt besitzen, und daß die zu einer jeden Phase gehörenden beiden Gruppen um ¹J₀ der Polteilung gegeneinander verschoben sind, so daß sich bei Gegenschaltung die magnetomotorischen Kräfte beider Gruppen in bezug auf das Hauptdrehfeld praktisch aufheben, dagegen in bezug auf die 5. und 7. Harmonische unterstützen.

5. Mehrphasenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei getrennte Wicklungen besitzt, von denen eine den Anlauf und den Lauf in der Betriebsdrehzahl, die andere den Lauf in der Einstelldrehzahl bewirkt und entweder mit gleicher Polzahl und gleichem Wickelschritt oder mit vergrößerter Polzahl und entsprechend kleinerem Wickelschritt ausgeführt wird.

6. Mehrphasenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für eine höhere Polzahl als die Hauptwicklung 10g ausgeführte zusätzliche Wicklung außer der unsymmetrischen auch eine symmetrische Schaltung zuläßt, so daß sich noch eine dritte mittlere Geschwindigkeit ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen