DE654343C - Einankerfrequenzumformer - Google Patents

Description

Ein Frequenzwandler ist ein Asynchronmaschine mit Schleifringläufer, deren Primärteil (Ständer) Drehstrom mit Netzfrequenz zugeführt wird und deren Läufer von einem besonderen Motor gegen das Drehfeld angetrieben wird, so daß im Sekundär teil (Läufer) eine höhere Frequenz induziert wird. Wenn beispielsweise bei 50 Per./s Netzfrequenz der Frequenzwandler 4polig gewiekelt ist und durch einen 2poligen Motor mit rund 3000 Umdr./min angetrieben wird, so entsteht eine Frequenz von 150 Per./s, die zum Betrieb Schnellauf ender Elektrowerkzeuge u. dgl. häufig gebraucht wird.

Es ist schon vorgeschlagen worden, den eigentlichen Frequenzwandler mit dem Antriebsmotor zu einer Maschine zu vereinigen. Dann erhält der Ständer sowohl wie der Läufer zwei getrennte Wicklungen yersehiedener Polzahl, z. B. eine 4polige und eine 2polige Wicklung. Die 2polige Läuferwicklung dient als Kurzschlußwicklung für die 2p ölige Motorständerwicklung, während von der 4poligen Läuferwicklung der Nutzstrom mit erhöhter Frequenz abgenommen wird. Hierbei ist es unbequem, daß beide Läuferwicklungen, also auch die 2polige Kurzschlußwicklung, als Spulenwicklungen ausgeführt werden müssen, da die sonst als Kurzschlußwicklung gebräuchliche Käfigwicklung auch einen 4poligen Kurzschluß bilden würde.

Durch die Notwendigkeit, zwei getrennte Spulenwicklusngen in den Läufernuten unterzubringen, wird die Ausnutzbarkeit der Maschine sehr beeinträchtigt, um so mehr als die Leistung von Asynchronmaschinen mit gewickeltem Läufer praktisch nur durch die ■ Läufererwärmung begrenzt wird. Aus diesem Grunde stellen sich Einankerumformer dieser Art für gegebene Leistung· teurer als Zweimaschinenaggregate.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, nur eine Läuferwicklung zu benutzen, die gleichzeitig als Motorsekundärwicklung und zur Abgabe der erhöhten Frequenz dient. Die hier benutzte Schaltweise ist jedoch auf Polzahlen beschränkt, die um vier voneinander abweichen. Hierbei würde sich bei Umformern für ■ das Frequenzverhältnis 1:3 als niedrigste Motorpolzahl 4, entsprechend 1500 Umdr./min, ergeben; es ist .aber im Interesse von Gewichts- und Kostenersparnis wesentlich vorteilhafter, die Umformer mit 3000 Umdr./min zu betreiben. Diese Möglichkeit wird durch, die vorliegende Erfindung dadurch gegeben, daß der Läufer des Umformers eine Wicklung erhält, die gleichzeitig sowohl als 2polige Motorkurzschlußwicklung wie auch als 4p ölige Nutzstromwicklung (Transformatorwicklung) dient, und zwar eine nach Art einer Gleichstromankerwicklung ausgeführte 4polige fortlaufende

*) Von dem Palentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Leo Schüler in Berlin-Lichterfelde,

(554343

Wicklung, ζ, B. eine "Schablonenwicklung oder (bei größeren Leistungen) eine Stabwicklung. Diese Wicklung wird in bekannter Weise an drei um I2O° versetzten Punkten angezaps und an drei Schleifringe geführt, von
der Nutzstrom abgenommen wird. Außeidei erhält diese Wicklung eine Anzahl von Aquipotentialverbindungen in der bei Gleichstromparallelankerwicklungen bekannten Art. Diese Äquipatentialverbindungen bilden 2polige Kurzschlüsse, so daß die Wicklung gleichzeitig als Kurzsehlußwicklung für die 2polige Motorständerwicklung dienen kann.

Die Läuferwicklung wird also von zwei verschiedenen Strömen, durchflossen, nämlich von dam Nutzstrom, dessen Frequenz beispielsweise 150 Per./s beträgt, und dem Motorsekundärstroni mit der Schlupf erregung von etwa 3 Per./s. Es ergibt sich, hierbei ein besonders zunächst überraschender Vorteil der erfindungsgemäßen Bauart dadurch, daß zwei durch denselben Leiter fließende Ströme abweichender Frequenz sich nicht algebraisch, sondern geometrisch addieren. Beweis: Die Summe zweier Ströme / und / abweichender Frequenz schwankt periodisch, zwischen den Grenzwerten 7-f-z und J·—·/; der quadratische Mittelwert ist also

Hieraus ergibt sich, daß bei gegebenen Abmessungen der Läufernuten der durch beide

Ströme in der gemeinsamen Wicklung erzeugte Kupferverlust nur halb so groß ist ,bei der bekannten Bauart mit zwei ge-L Läuferwicklungen. Beweis: Der !erstand der gemeinsamen Wicklung sei Sann ist der Kupferverlust

bei zwei getrennten Wicklungen gleicher Windungszahl, die in demselben Raum unterzubringen sind, wird der Widerstand jeder Wicklung = 2 R, der Kupferverlust also /² · 2 R -f-J2 · 2 R — 2 (/2 -J-P) R. Man kann demnach bei derselben Läufererwärmung die erfindungsgemäß gebaute Maschine um 410/0 stärker belasten als bei der bisher bekannten Bauart.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einankerfrequenzumformer für das Frequenzverliältnis 1 :3, dessen Primärkreis zwei getrennte Wicklungen verschiedener Polzahl, nämlich eine Motorwicklung und eine Transformatorwicklung, trägt, während der Läufer mir eine Wicklung besitzt, die sowohl als Kurzschlußwicklung für die Polzahl der Motorwicklung wie als induzierte Wicklung für die Polzahl der Transformatorwicklung dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwicklung als 4polige Gleichstromwicklung ausgeführt ist, die durch Anbringung von Ausgleichverbindungen gleichzeitig· eine 2p ölige Kurzschlußwicklung bildet.