-
Selbstanlaufender Induktionsmotor. Die Erfindung bezweckt, bei selbstanlaufenden
Induktionsmotoren sowohl einen Leistungsfaktor von ungefähr eins als auch ein großes
Anlaufdrehmoment zu erreichen.
-
Die Verbesserung des Leistungsfaktors wird durch eine besondere, im
Ständer untergebrachte Hilfswicklung erzielt, die mit einer von der Hauptwicklung
verschiedenen Polzahl ausgeführt wird, damit sie von der Hauptwicklung, mit der
sie einen gemeinsamen ri.agnetischen Kern hat, möglichst unabhängig ist. Man kann
indessen die Ständerhauptwicklung teilweise auf die Hilfswicklung einwirken lassen.
Diese teilweise Induktion hängt dann von der Wahl der entsprechenden Polzahl der
beiden Wicklungen und dem Abstand der beiden Wicklungen voneinander ab. so daß man
hierdurch die Motorcharakteristik beeinflussen kann. Wenn eine teilweise Induktion
nicht erforderlich ist, d. h. wenn eine Kompensation bei Leerlauf nicht verlangt
wird, kann man die Hilfswicklung zweipolig und die Hauptwicklung des Ständers vierpolig
ausführen. Die Erhöhung des Anlaufdrehmoments wird dadurch erzielt, daß der Läufer
zwei parallel geschaltete Wicklungen mit gegeneinander einstellbarem elektrischen
Winkel enthält, deren Verbindungspunkte mittels Bürsten mit dem Kollektor der Hilfswicklung
des induzierenden Teils verbunden sind. Solange die Impedanz der Hilfswicklung im
Ständer infolge der großen Schlüpfung beim Anlauf groß ist, werden die Läuferwicklungen
von einem Strome durchflossen, der von der geometrischen Differenz der in ihnen
induzierten Spannung und dem Widerstande der Wicklungen selbst abhängig ist. Macht
man -die Phasenverschiebung zwischen den beiden Wicklungen des Läufers zwischen
Null und 18o elektrischen Graden verstellbar, so kann man das Anlaufdrehmoment weitgehend
ändern.
-
Durch die gleichzeitige Anwendung beider Maßnahmen erzielt man außer
den Wirkungen jeder dieser Maßnahme für sich noch den besonderen Vorteil, daß keine
Mittel mehr erforderlich sind, um bei Erreichung der Betriebsdrehzahl
die
Läuferwicklungen kurzzuschließen. Denn dieser Kurzschluß tritt über die bei kleiner
Schlüpfung sehr niedrige Impedanz der im Ständer untergebrachten Hilfswicklung selbsttätig
ein.
-
Im vorstehenden ist angenommen, daß, wie üblich, der Ständer der induzierende
und der Läufer der induzierte Teil ist. Eine Umkehrung dieser Anordnung ist natürlich
ohne weiteres möglich.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Abbildungen beschrieben,
von denen Abb. r in teilweisem Schnitt die Ausführung eines Motors und Abb. 2 die
Anordnung und Verbindungen der einzelnen Wicklungen zeigt.
-
Auf dem Ständer S ist S, die gewöhnliche, vom Netz gespeiste Wicklung
eines Asynchronmotors, SZ die Hilfswicklung, die beispielsweise in den Kopf der
Ständernuten eingelegt und fortschreitend mit den feststehenden Kommutatorlamellen
C verbunden ist.
-
Auf dem Läufer R sind zwei untereinander gleiche Wicklungen aufgebracht,
und zwar bildet die halbe Stabzahl in jeder Läufernut die eine Wicklung R1, die
andere halbe Stabzahl die zweite Wicklung R2. In der Abb. r ist nur eine dieser
Wicklungen, und zwar R1 sichtbar. Die beiden Läuferwicklungen sind parallel geschaltet
und in ihrer gegenseitigen Lage um den Winkel von Null bis 18o elektrischen Graden
verstellbar. Dieser Winkel muß für jeden besonderen Fall geeignet ausgewählt werden
und bestimmt die Höhe des Widerstandes, der beim Anlaufen erforderlich ist.
-
Die Verbindungspunkte zwischen den beiden Läuferwicklungen D bilden
gewissermaßen die Scheitel einer einzigen parallel geschalteten Doppelwicldung.
Diese Scheitel sind mit den isolierten Ringen E und von letzteren jeder seinerseits
mit einer Reihe von Bürsten B, welche auf dem Kommutator C schleifen, verbunden.
Die von Bürstenhaltern P getragenen Bürsten laufen mit dem Läufer R um.
-
Die Wirkungsweise der Gesamtanordnung ist folgende: Beim Anlaufen
ist der Widerstand der Ständerhilfswicklungen S2 wegen der hohen Frequenz groß.
Die beiden Wicklungen R1 und R2 auf dem Läufer R wirken zunächst so, als ob sie
nicht durch die Bürsten B und den Kommutator C, sondern - eine über die andere -
teilweise kurzgeschlossen wären, und der Strom, der sie durchfließt, und der dem
gewünschten Anlaufdrehmoment entspricht, kann durch Einstellung ihres gegenseitigen
Winkelabstandes bestimmt werden. Je mehr die Drehzahl zunimmt, um so mehr verringert
sich der Widerstand der Ständerhilf swicklung S2, und die beiden Läuferwicklungen
werden fortschreitend durch die umlaufenden Bürsten B über den Kommutator C und
die Ständerhilfswicklungen S2 mehr und mehr kurzgeschlossen.
-
Bei der normalen Drehzahl wirken die Ständerhilfswicklungen und der
Kommutator wie die Teile eines Mehrphasenerregergenerators, der eine gegenelektromotorische
Kraft erzeugt. Wenn eine solche Maschine bis zu einem gewissen Grade gesättigt ist,
so wirkt sie als Selbsterregermaschine und kann dann so bemessen sein, da& sie
zunächst durch ihren eigenen negativen Widerstand den Läuferwiderstand und weiterhin
durch ihren eigenen Scheinwiderstand auf die Selbstinduktion der Läuferstreuung
und die der Erregermaschine selbst ausgleicht.
-
Bei der oben beschriebenen Maschine steht der Kommutator fest, und
die Bürsten laufen um. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Schleifringe fortfallen.
Es ist jedoch ohne weiteres einzusehen, daß, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten,
der Ständer die Rolle des Läufers übernehmen könnte, und umgekehrt.
-
Der Kommutator hat nur kleine Abmessungen und verhältnismäßig wenig
Lamellen. Wenn er feststeht, kann er in der bekannten Weise hohl ausgebildet sein,
so daß die Bürsten von innen umlaufen.