DE942703C - Pole-changing single-phase motor - Google Patents

Description

Polumschaltbarer Einphasenmotor Die bisher bekannten Ständerwicklungen, die den Einphasenmotoren bei Umschaltung zwei Polzahlen erteilen, welche sich wie = zu :2 verhalten, haben den Nachteil, daß sie dem Motor bessere Eigenschaften entweder bei der höheren oder bei der niedrigeren Polzahl verleihen.Pole-changing single-phase motor The previously known stator windings, which give the single-phase motors two pole numbers when switching over, which are how = behave to: 2 have the disadvantage that they give the engine better properties either at the higher or lower number of poles.

Die Aufgabe, die dem Gegenstand der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, einen Einphasenmotor zur Verfügung zu stellen, der bei beiden Polzahlen gleich--günstig arbeitet, was am besten dann erreicht wird, wenn die Kraftflüsse bei beiden Polzahlen sich ungefähr wie x zu Y 72 und gleichzeitig sich die Maximalleistungen bei den beiden Polzahlen ungefähr in gleicher Weise wie z zu Y -2 verhalten. Dies kann erzielt werden, wenn man die Hauptwicklung und die Hilfswicklung je aus zwei gleich großen Teilen bestehen läßt, von denen bei der höheren Polzahl die Teile a, b in Reihe geschaltet werden und als Arbeitswicklung sowie die Hilfswicklung, die bei dieser höheren Polzahl mit 9o° Phasenverschiebung gegenüber der Hauptwicklung arbeitet, zum Anlassen benutzt werden kann, während bei der niedrigen Polzahl jeder Teil der Hauptwicklung mit einem Teil oder der ganzen Teilhälfte der Hilfswicklung in Reihe geschaltet wird und die so erhaltenen beiden Stromkreise parallel geschaltet sind und als Arbeitswicklung an das Netz angeschlossen werden.The object on which the subject matter of the invention is based is to provide a single-phase motor that works equally well with both numbers of poles, which is best achieved when the power flows for both numbers of poles are approximately the same as x Y 72 and at the same time the maximum powers for the two numbers of poles are approximately the same as z Y -2 behave. This can be achieved if the main winding and the auxiliary winding each consist of two parts of the same size, of which parts a, b are connected in series with the higher number of poles and as the working winding and the auxiliary winding, which with this higher number of poles with 9o Phase shift with respect to the main winding works, can be used for starting, while with the low number of poles each part of the main winding is connected in series with part or the whole partial half of the auxiliary winding and the two circuits thus obtained are connected in parallel and as a working winding to the mains be connected.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen. In der Zeichnung zeigt Fig. i' ein Schaltschema eines Motors, dessen Hauptwicklung mittels eines zweipoligen Umschalters-an das Netz und dessen Hilfswicklungen mit einem Kondensator in Reihe geschaltet sind, Fig. 2 ein Schaltschema eines Motors ähnlich Fig. i mit zwei parallel geschalteten Kondensatoren, Fig. 3 ein Schaltschema eines Motors ähnlich Fig. i, bei dem an Stelle eines Kondensators eine abschaltbare Drossel vorgesehen ist, Fig. q: ein dem Schaltschema der Fig. 3 ähnliches Schaltschema, Fig. 5 ein Schaltschema eines reversierbaren Motors. In den Zeichnungen sind die beiden Teile der Hauptwicklung mit a und b, die beiden Teile der Hilfswicklung mit c und d bezeichnet, welche um go° gedreht zur Hauptwicklung liegt,. so daß die Hilfswicklung zum Anlassen des Motors benutzt werden kann, was am besten dann erfolgt, wenn die Wicklungen für die höhere Polzahl geschaltet werden. In Fig. i ist deswegen z. B. ein Kondensator in Reihe mit den beiden Teilen c und d der Hilfswicklung eingeschaltet, während die Hauptwicklung a und b mittels des zweipoligen Umschalters g an das Netz geschaltet werden kann. Beim Umlegen des Polumschalters g für die niedrigere Polzahl wird. der Teil a der Hauptwicklung in Reihe geschaltet mit dem Teil c der Hilfswicklung und in gleicher Weise der Wicklungsteil b mit d. Diese beiden in Reihe geschalteten Wicklungen bzw. Stromkreise ergeben bei der niedrigeren Polzahl gleiche Flußrichtung und können somit mittels des Schalters f parallel geschaltet werden, und zwar gleichzeitig damit, daß der Polumschalter g von der höheren Polzahl zur niedrigeren Polzahl umgelegt wird. Die beiden parallel geschalteten Wicklungen können somit als Arbeitswicklungen an das Netz gelegt werden. Selbstverständlich können äquipotentielle Punkte in diesen parallel geschalteten Wicklungen, wie z. B. die beiden zugekehrten Endpunkte der Hauptwicklung, miteinander 'verbunden werden, ohne daß die Arbeitsweise. der Wicklungen hierdurch geändert wird.Further features emerge from the following description of the drawings. In the drawing, FIG. 1 shows a circuit diagram of a motor, the main winding of which is connected to the mains by means of a two-pole changeover switch and whose auxiliary windings are connected in series with a capacitor, FIG. 2 shows a circuit diagram of a motor similar to FIG. 1 with two capacitors connected in parallel 3 shows a circuit diagram of a motor similar to FIG. I, in which a switch-off throttle is provided instead of a capacitor, FIG. Q: a circuit diagram similar to the circuit diagram of FIG. 3, FIG. 5 a circuit diagram of a reversible motor. In the drawings, the two parts of the main winding are denoted by a and b, the two parts of the auxiliary winding by c and d, which is rotated by go ° to the main winding. so that the auxiliary winding can be used to start the motor, which is best done when the windings are switched for the higher number of poles. In Fig. I is therefore z. B. switched on a capacitor in series with the two parts c and d of the auxiliary winding, while the main winding a and b can be connected to the mains by means of the two-pole changeover switch g. When switching the pole switch g for the lower number of poles. part a of the main winding connected in series with part c of the auxiliary winding and, in the same way, winding part b with d. These two series-connected windings or circuits result in the same flow direction with the lower number of poles and can thus be connected in parallel by means of switch f, at the same time that the pole-changing switch g is switched from the higher number of poles to the lower number of poles. The two windings connected in parallel can thus be connected to the network as working windings. Of course, equipotential points in these parallel windings, such as. B. the two facing end points of the main winding are 'connected to each other' without affecting the mode of operation. the windings is changed as a result.

An Stelle des Kondensators e kann auch eine abschaltbare Drossel i, wie in Fig: 3 gezeigt, oder ein ohmscher Widerstand in Reihe mit der Hilfswicklung zur Anwendung kommen, nur um den Motor anzulassen; wie bekannt, gibt ein Kondensator das größte Anlaßmoment, er kann auch beim Betrieb eingeschaltet bleiben, wenn er nicht zu groß ist. Wenn man dagegen einen so großen Anlaßkondensator wählt, daß das Anlaßmoment sich dem eines Mehrphasenmotors nähert, ist es jedoch nötig, die Kapazität des Kondensators beim Betrieb zu reduzieren, was am einfachsten erreicht -werden kann durch Verwenden zweier parallel geschalteter Kondensatoren, einen für Betriebe, wie dies die Fig. i und 2 zeigen und einen Zusatzkondensator i (Fig. 2) zum Anlassen, der kurz nach dem Anlassen mittels des Schalters. i abgeschaltet wird.Instead of the capacitor e, a switch-off throttle i, as shown in Fig: 3, or an ohmic resistor in series with the auxiliary winding used just to start the engine; as is known, there is a capacitor the greatest starting moment, it can also remain switched on during operation if it is not too big. If, on the other hand, you choose such a large starting capacitor that the starting torque approaches that of a polyphase motor, it is necessary, however, that To reduce the capacity of the capacitor during operation, what is most easily achieved -can be made by using two capacitors connected in parallel, one for Operations as shown in Figs. I and 2 and an additional capacitor i (Fig. 2) for starting shortly after starting using the switch. i is switched off.

Fig. 2 zeigt im wesentlichen die gleiche Anordnung wie Fig. i, aber, wie bereits bemerkt, mit zwei parallel geschalteten Kondensatoren e und i an Stelle eines bei der höheren Polzahl ständig eingeschalteten Kondensators e. Dieser letztere wird jedoch bei der niedrigeren Polzahl vom Schalter f kurzgeschlossen. In Fig. 2'sind die beiden Teile c und d der Hilfswicklung nebeneinander gezeichnet, was jedoch nichts an der Funktion und Wirkungsweise der Schaltung ändert.Fig. 2 shows essentially the same arrangement as Fig. I, but as already noted, with two capacitors e and i connected in parallel in place a capacitor that is constantly switched on for the higher number of poles e. This latter is short-circuited by switch f at the lower number of poles. In Fig. 2 'the two parts c and d of the auxiliary winding are drawn side by side, what however nothing changes the function and mode of operation of the circuit.

In den Fig. i und 2 sind die zwei Teilhälften der Hilfswicklung bei der niedrigeren Polzahl je mit ihrem Teil der Hauptwicklung in Reihe geschaltet. Dies ist jedoch nicht notwendig; man kann auch, wie in Fig. 3 gezeigt, nur einige Teile der beiden Hälften der Hilfswicklung mit je ihrem Teil der Hauptwicklung in Reihe schalten.In Figs. I and 2, the two halves of the auxiliary winding are at the lower number of poles connected in series with their part of the main winding. However, this is not necessary; one can also, as shown in FIG. 3, only a few Parts of the two halves of the auxiliary winding, each with its part of the main winding in Switch in series.

In dieser Weise kann man dann das Verhältnis zwischen den Kraftflüssen und zwischen den Maximalleistungen bei den beiden Polzahlen nach Wunsch ändern. Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltung würde ein eventueller Betriebskondensator bei der niedrigeren Polzahl von dem Schalter f nicht ganz kurzgeschlossen werden, wie in Fig: 2, wag ja auch nicht unbedingt notwendig ist.In this way one can then see the relationship between the power flows and change between the maximum powers for the two numbers of poles as required. In the circuit shown in Fig. 3, a possible operating capacitor would are not completely short-circuited by switch f at the lower number of poles, as in Fig: 2, dare is not absolutely necessary.

Bei der in-Fig. 3 gezeigten Anordnung sind bei der niedrigeren Polzahl nur einige Teile der Hilfswicklung c und d in Reihe geschaltet mit den zwei Teilen a und b der Hauptwicklung, während die übrigen Teile nur als Teile der AnlaBwicklung beider höheren Polzahl zur Anwendung kommen. Diese letzteren Teile können deswegen mit Vorteil mit einer größeren Leiterzahl pro Nut ausgeführt werden als die übrigen Teile der Hilfswicklung, die mit der Hauptwicklung in Reihe geschaltet werden können. Hierdurch wird bei der höheren Polzahl die Windungszahl der Hilfswicklung erhöht, so daß die für ein bestimmtes Anlaßmoment nötige Kondensatorkapazität kleiner ausfällt.In the in-Fig. 3, only some parts of the auxiliary winding c and d are connected in series with the two parts a and b of the main winding with the lower number of poles, while the remaining parts are only used as parts of the starting winding with the higher number of poles. These latter parts can therefore advantageously be designed with a larger number of conductors per slot than the other parts of the auxiliary winding, which can be connected in series with the main winding. As a result, the number of turns of the auxiliary winding is increased with the higher number of poles, so that the capacitor capacity required for a specific starting torque is smaller.

Fig. q. zeigt diese Anordnung, wo a und b die beiden Teile der Hauptwicklung bezeichnen, während cl, c2, dl und d2 die vier Teile der Hilfswicklung bezeichnen, von denen c2 und d2 mit einer größeren Leiterzahl pro Nut als cl und dl ausgeführt sind. el und e2 sind zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren, die während des Betriebes eingeschaltet bleiben können, während i ein Zusatzkondensator für Anlassen. ist, der, wenn notwendig, nachher durch den Schalter j abgeschaltet werden kann. f und g sind die für die Polumschaltung notwendigen Schalter, während mit h das Netz bezeichnet ist.Fig. Q. shows this arrangement, where a and b denote the two parts of the main winding, while cl, c2, dl and d2 denote the four parts of the auxiliary winding, of which c2 and d2 are designed with a greater number of conductors per slot than cl and dl. el and e2 are two capacitors connected in series that can remain switched on during operation, while i is an additional capacitor for starting. which, if necessary, can be switched off afterwards by switch j. f and g are the switches necessary for pole changing, while h denotes the network.

Da die Hilfswicklungen c und d bei der höheren Polzahl gö° gedreht zu den Hauptwicklungen a und b liegen, so liegen c und d bei der niedrigeren Polzahl und bei gleicher Leiterzahl pro Nute nur um q.5° in Phase gegen die Hauptwicklungen a und b verschoben. Wenn man nun, wie in Fig. q. gezeigt, jede Teilhälfte der Hilfswicklung in zwei verschiedene Teile aufteilt, so kann man gleichzeitig diese Teile magnetisch so anordnön, daß cl und d, praktisch genommen in Phase mit den Hauptwicklungen, c2 und d2 bei der niedrigeren Polzahl praktisch genommen um go° phasenverschoben zu den Hauptwicklungen zu liegen kommen. Da c2 und d2 außerdem mit einer großen Leiterzahl pro Nut ausgeführt werden können, so eignen sie sich als Anlaßwicklung bei der niedrigeren Polzahl, was teils den Übergang des Motors von der niedrigeren Drehzahl zu der höheren erleichtert und teilweise das Anlassen des Motors vom Stillstand ab bei der niedrigeren Polzahl ermöglicht. Zu diesem Zweck ist der Kondensator e in zwei Teile aufgeteilt, welche bei der höheren Polzahl in Reihe und bei der niedrigeren Polzahl parallel liegen, wodurch dieselben Kondensatoren zum Anlassen bei beiden Polzahlen zur Anwendung kommen können.Since the auxiliary windings c and d with the higher number of poles are rotated to the main windings a and b , c and d with the lower number of poles and with the same number of conductors per slot are only 2.5 ° in phase with the main windings a and b postponed. If one now, as in Fig. Q. As shown, each partial half of the auxiliary winding is divided into two different parts, so these parts can be arranged magnetically at the same time so that cl and d, practically taken in phase with the main windings, c2 and d2 with the lower number of poles practically taken out of phase by go ° to the Main windings come to rest. Since c2 and d2 can also be designed with a large number of conductors per slot, they are suitable as starting windings with the lower number of poles, which partly facilitates the transition of the motor from the lower speed to the higher one and partly the starting of the motor from standstill the lower number of poles. For this purpose, the capacitor e is divided into two parts, which are in series with the higher number of poles and parallel with the lower number of poles, so that the same capacitors can be used for starting with both numbers of poles.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Anordnung; da aber diese für einen reversierbaren Motor bestimmt ist, so sind die Hilfswicklungen c und d hier nebeneinander verlegt, so daß man bei Umkehrung der Drehrichtung die Hilfswicklung an Stelle der Hauptwicklung wenden kann, was selbstverständlich dieselbe Wirkung haben würde, k bezeichnet einen gewöhnlichen zweipoligen Umschalter, der zur Umwendung der Hilfswicklung dient. f und g können zu einem Polumschalter vereinigt werden, wofür ein gewöhnlicher dreiphasiger Polumschalter dienen kann. Man kann auch k mit f und g vereinigen und kann für diesen Zweck einen gewöhnlichen reversierbaren Polumschalter mit fünf Stellungen verwenden. Die oben beschriebene Anordnung erfordert somit keine komplizierten Anlaßschalter und ist deswegen billig durchzuführen.Fig. 5 shows a similar arrangement; but since this is intended for a reversible motor, the auxiliary windings c and d are laid side by side, so that when the direction of rotation is reversed, the auxiliary winding can be turned in place of the main winding, which of course would have the same effect, k denotes an ordinary two-pole changeover switch , which is used to turn the auxiliary winding. f and g can be combined into a pole-changing switch, for which a normal three-phase pole-changing switch can be used. You can also combine k with f and g and you can use a normal reversible pole-changing switch with five positions for this purpose. The arrangement described above thus does not require complicated starter switches and is therefore cheap to implement.

Die oben beschriebenen Anordnungen können sowohl dann zur Anwendung kommen, wenn der Rotor kurzgeschlossen ist als auch .dann, wenn er mit Schleifringen versehen oder als Repulsionsmotor mit einer zu einem von Bürsten kurzgeschlossenen Kommutator angeschlossenen Wicklung ausgeführt ist.The arrangements described above can then be used come when the rotor is short-circuited as well .then when it is with slip rings provided or as a repulsion motor with one short-circuited to one of brushes Commutator connected winding is executed.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Umschaltung der Ständerwicklungen von Einphasenmotoren für Polzahlen im Verhältnis i zu 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwicklung aus zwei gleichen Teilen (a und b), ebenso die Hilfswicklung aus zwei gleichen Teilen (c und d) besteht, von denen bei der höheren Polzahl die ersteren Teile (a, b) in Reihe geschaltet werden und als Arbeitswicklung dient und daß die Hilfswicklung, die bei dieser höheren Polzahl mit go° Phasenverschiebung gegenüber der Hauptwicklung arbeitet, zum Anlassen benutzt werden kann, während bei der niedrigeren Polzahl jeder Teil der Hauptwicklung (a bzw. b) mit einem Teil oder der ganzen Teilhälfte der Hilfswicklung (c bzw. d) in Reihe geschaltet wird und die so erhaltenen beiden Stromkreise parallel geschaltet sind und als Arbeitswicklung an das Netz angeschlossen werden. PATENT CLAIMS: i. Arrangement for switching the stator windings of single-phase motors for number of poles in the ratio i to 2, characterized in that the main winding consists of two equal parts (a and b), as well as the auxiliary winding consists of two equal parts (c and d), of which the higher one Pole number the former parts (a, b) are connected in series and serves as the working winding and that the auxiliary winding, which works with this higher number of poles with a phase shift of go ° compared to the main winding, can be used for starting, while with the lower number of poles each part of the Main winding (a or b) is connected in series with part or the whole partial half of the auxiliary winding (c or d) and the two circuits thus obtained are connected in parallel and connected to the mains as a working winding. 2. Anordnung zur Umschaltung der Ständerwicklungen von Einphasenmotoren für Polzahlen im Verhältnis i zu 2 nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Hilfswicklung (c2 und d2), die bei der niedrigeren Polzahl mit den beiden Teilen der Hauptwicklung nicht in Reihe geschaltet werden, mit einer größeren Leiterzahl pro Nut ausgeführt sind als die übrigen Teile der Hilfswicklung (cl und dl), welche mit den beiden Teilen der Hauptwicklung in Reihe geschaltet werden. 2. Arrangement for Switching of the stator windings of single-phase motors for number of poles in relation i to 2 according to claim i, characterized in that the parts of the auxiliary winding (c2 and d2), those with the lower number of poles with the two parts of the main winding cannot be connected in series, with a larger number of conductors per slot are than the remaining parts of the auxiliary winding (cl and dl), which with the two Parts of the main winding can be connected in series. 3. Anordnung zur Umschaltung der Ständerwicklungen von Einphasenmotoren für Polzahlen im Verhältnis i zu 2 nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Hilfswicklung (c2 und d2), welche bei der niedrigeren Polzahl mit den beiden Teilen der Hauptwicklung nicht in Reihe geschaltet werden, praktisch mit go° Phasenverschiebung zur Hauptwicklung arbeiten, so daß diese Teile bei der niedrigeren Polzahl zum Anlassen benutzt werden können.3. Arrangement for switching the stator windings of single-phase motors for numbers of poles in the ratio i to 2 claims i and 2, characterized in that the parts of the auxiliary winding (c2 and d2), which with the lower number of poles with the two parts of the main winding cannot be connected in series, practically with a phase shift of go ° to the main winding work so that these parts are used for starting with the lower number of poles can.