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Asynchroner Drehstrommotor. Um asynchrone Drehstrommotoren ohne Zuhilfenahme
von Schleifringen und Anlaßw iderständen mit hohem Drehmoment bei geringer Stromaufnahme
anlassen zu können, ist vielfach. versucht worden, den Läufer mit zwei Wicklungen
zu versehen, von denen (die eine beim Anlauf, die zweite beim Lauf wirksam. werden
sollte. Die Arbeitsverteilung auf die beiden Wicklungen bei Anlauf und Arbeit wurde
teils auf mechanischem Wege, teils durch Ausnutzung besonderer elektrischer Eigenschaften
der Wicklungen bewirkt. Es sind verschiedene Lösungen dieser Art bekannt geworden.
Naiheliegend ist es, für den Anlauf eine Läuferwicklung von hohem Widerstanld, für
die Arbeitswicklung eine normale Läuferwicklung zu verwenden. Die Anlaufwicklung
von hohem Widerstand gestattet natürlich den Einschah- und Anlaufstrom, selbst bei
großem Drehmoment, auf das gewünschte Maß durch entsprechende Bemessung zu vermindern.
Bei hchem - Anlaufmoment wird jedoch in: diesem Falle eine zu große Schlüpfung bewirkt,
so, daß beim Umschalten auf die zweite Wicklung, die geringen Widerstanid besitzt,
ein heftiger Stromstoß auftreten wird. Versucht man aber deii Widerstandi der Anlaufwicklung
zu verringern, so wird der Anlaufstrom unzulässig hoch:. Man hat daher die Anlaufwicklung
ganz oder teilweise aus Eisen hergestellt, wodurch eine Widerstandsänderung derselben
nach der Läufergeschwinidigkeit bewirkt wird. Beim Einschalten und hoher Läuferperiodenzahl
ergibt sich ein hoher Widerstand der Wicklung, der bei zunehmender Beschleunigung
des Läufers infolge der geringer werdenden Periodenzahl allmählich abnimmt: Es hat
sich jedoch gezeigt, daß die genannten Übelstände wohl vermindert, aber nicht beseitigt
werden können, so daß bei hohem Anlaufmoment stets ein zu großer Stromstoß beim
Umschalten auftritt, da die zum Teil aus Eisenbestehende Wicklung immerhin gegenüber
der Arbeitswicklung zu hohe Schlüpfung aufweist. Auch eine Erhöhung der Selbistinduktiondurch
Verringerung der Nutzahl der Anlaufwicklung gegenüber der Arbeitswicklung auf die
Hälfte, wie sie ebenfalls -bekannt geworden ist, vermag nicht den Übelstand eines
zu großen Schlupfs (der aus Eisen bestehenden Wicklung zu beseitigen. Eine ältere
von Boucherot herrührende Ausführung sucht das hohe Anlaufmoment bei geringem Strom
durch Verwendung zweier kurzgeschlossener Käfiganker zu erzeugen. Die Verteilung
von Anlauf- und Arbeitsleistung erfolgt hier unter Zuhilfenahme besonderer elektrischer
Eigenschaften der Wicklungen. Die eine Wicklung liegt in Nuten am Umfang des Käfigankers
und besitzt hohen Ohmschen Widerstand, die andere in halber Kernhöhe besitzt nur
geringen Ohmschen Widerstand, dagegen eine sehr große
Reaktanz.
Beim Einschalten wird infolge der großen Reaktanz der inneren Wicklung bei der hohen
Periodenzahl nur die äußere mit hohem Widerstand wirksam, so .daß sich der Anlauf
bei hohem Drehmoment mit geringem Strom vollzieht. Bei zunehmender Beschleunigung
nimmt der effektive Widerstand der inneren Wicklung infolge der geringer werdendeit
Periadeitzahl allmählich ab, so daß sie schließlich mach Beendigung des Anlaufs
fast ausschließlich das gesamte Betriehsdrehinoinent liefert. Ein außerordentlicher
Nachteil ist jedoch der ungünstige Leistungsfaktor des .Motors, der durch die große
Reaktanz der Arbeitswicklung bedingt ist.
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Hieraus. ist zu entnehmen, daß beide Wege zu einer brauchbaren Lösung
der Aufgabe nicht geführt haben, einen Motor mit li:ihein Anzugsmoment ohne Verwendung
von Schleifringen und Anlaßvorrichtungen zu bauen. Die Erfindung greift nun auf
den dem Läufer von Boucherot zugrundeliegendeii Gedanken zurück und erreicht durch
die Kontbination mit einer weiteren bei Lauf zuzuschaltenden Arbeitswicklung eine
vollständige und brauchbare Lösung, indem Leistungsfaktor und Wirkungsgrad eines
erfindungsgemäß gebauten Motors trotz außerordentlich günstiger Anlaufsverhältnisse.den
für neuzeitliche .Maschinen üblichen Werten entsprechen.
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Die Ausführung einer derartigen Kombination von drei Läuferwicklungen
ist in der j Abbildung im Schnitt gezeigt. Der Läuferkern a zeigt zwei Nutreihen,
eine am Umfang b und eine c in etwa. halber Kernhöhe. Die am Umfang liegenden Nuten
enthalten j zwei Wick ungen, eine den üblichen Ausführungen entsprechende Wicklung
d, die zweckmäßig als zwei- oder mehrphasige Spulen- oder Stabwicklung ausgebildet
ist, unl als Betriebswicklung dient. Diese kann von Hand, oder selbsttätig in bekannter
Weise j durch eine -Muffe e kurzgeschlossen. werden. j In der Nähe der Phasenwicklung
d, am besten in den gleichen Nuten b unter der Wicklungd ist eine kurzgeschlossene
Käfigwicklung f von hohem Widerstand angeordnet, die aus Kupfer oder einem Stoff
geringerer Leitfähigkeit, z. B. Bronze, Eisen, hergestellt sein kann. In den Nuten
c liegt in etwa halber Kernhöhe eine zweite Käfigwicklungg, die aber geringen OOhmschen
Widerstand besitzt.
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Der Anlaßvorgang ist nun folgender: Der Ständer wird bei offener Phasenwicklung
ans Netz gelegt. Die kurzgeschlossene Käfigwicklung f, die außen liegt, entwickelt
infolge des hohen Widerstandes ein großes Drehmoinent, während die innere Käfigwicklung
g infolge der großen Streuung beim Anlauf fast kein Drehmoment besitzt. Die Reaktanz
der letzteren kann durch Verwendung einer kleineren Stabzahl noch erhöht werden.
Je mehr sich der Motor dem Synchronismus nähert, umsomehr nimmt das Drehmoment der
Wicklung f ab und das der Wicklung,- zu. Nach beendetem Anlauf wird die Phasenwicklung
d kurzgeschlossen. Da diese den geringsten Widerstand besitzt und außen am Umfang
liegt, so wird sie nahezu das volle Drehmoment liefern, während die Wicklungen f
und g praktisch wirkungslos werden. Der Stromstoß beim Umschalten ist wegen der
geringen Schfüpfung der Wicklung g, deren Widerstand entsprechend niedrig gehalten
wird, nur sehr klein.
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Die mit dein neuen Motor erzielten technischen Vorteile sind) zusammenamefaßt
folgentde: hohes Anlaufmoment bei geringem Anlaufstrom, Wegfall der Schleifringe,
Bürsten und des Anlaßapparates, geringer Stromstoß beim Umschalten in die Betriebsstellung,
günstiger Leistungs;faktor und guter Wirkungsgrad.
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Durch eine zwangläufige Kupplung des Ständerschalters mit der Kurzschlußvorrichtung
kann die Schaltfolge festgelegt werden, so daß jeder Bedienungsfehler ausgeschlossen
ist.