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Anlaßschaltung für polumschaltbare Wechselstrommotoren Es ist zur
Verbesserung des Leistungsfaktors von Induktionsmaschinen bekannt, außer der kurzgeschlossenen
Arbeitswicklung noch eine Stromwenderwicklung im Läufer anzuordnen, die über Bürsten
vom Netz gespeist wird. Die Schaltung einer solchen Maschine ist in Abb. = dargestellt.
P ist die am Netz liegende Primärwicklung, S die im Läufer angeordnete Sekundärwicklung
und K die Stromwenderkompensationswicklung, deren Bürsten in der Abbildung an Anzäpfpunkten
der Primärwicklung P liegen, aber auch von einer besonderen, im Ständer angeordneten
Hilfswicklung oder von der Sekundärwicklung eines primär am Netz liegenden Transformators
gespeist werden können. Die Anwendung dieses Verfahrens der Phasenkompensation hat
bei gewöhnlichen Induktionsmaschinen den Nachteil, daß wegen der großen Relativgeschwindigkeit
zwischen Drehfeld und Stromwenderwicklung beim Anlauf höhere Spannungen zwischen
den von Bürsten kurzgeschlossenen Wicklungsteilen auftreten, die zu Bürstenfeuer
Veranlassung geben.
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Auch bei dem AnlaßvErfahren nach Patent 383 693, bei dem während des
Anlaufs mit der Betriebswicklung eine Anlaufwicklung anderer Polzahl in Reihe geschaltet
ist, läßt sich das bekannte Verfahren der Phasenkompensation anwenden. Bei dieser
Maschine ist während des Anlaufs zunächst im wesentlichen da Drehfeld der Anlaufwicklung
wirksam, während sich das Feld der Betriebspolzahl erst mit zunehmender Drehzahl
des Motors in voller Stärke ausbildet. Man kann deshalb das Bürstenfeuer während
des Anlaufs unterdrücken, wenn man die Stromwenderwicklung so entwirft, daß in den
Wicklungsteilen zwischen den Strömwenderstegen, die durch Bürsten kurzgeschlossen
werden, vom Drehfeld der Anlaufwicklung keine oder nur eine geringe EMK induziert
wird. Zugleich soll aber auch die Wicklung für die Betriebspolzahl möglichst gut
ausgenutzt sein.
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Diese Bedingungen lassen sich bei gewöhnlichen Schleifenwicklungen,
wo jede Bürste immer nur eine Spule kurzschließt, durch passende Wahl der Spulenweite
erreichen. Wählt man z. B. bei einer Maschine mit vierpoliger Anlauf- und sechspoliger
Betriebswicklung die Spulenweite gleich der doppelten Polteilung des Anlauffeldes,
so ist die vom Anlauffelde in jeder Spule induzierte EMK Null, während sich die
Wicklung für die Betriebspolzahl wie eine Durchmesserwicklung verhält, da ihre Spulenweite
gleich dem Dreifachen der Polteilung der Betriebswicklung ist.
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Die hierbei erforderliche verhältnismäßig große Spulenweite ist häufig
nicht erwünscht. Man kann dann bei einfachen Spulen zwischen benachbarten Stromwenderstegen
die Spulenweite
so bemessen, daß der Wicklungsfaktor der Spule
für die Betriebswicklung nur wenig, für die Anlaufwicklung aber merklich von der
Einheit abweicht. So erhält man beispielsweise bei einer Spulenweite gleich 5/s
der Polteilung. einer sechspoligen Betriebswicklung einen Wicklungsfaktor von o,966
,: i, während, er für eine vierpolige Anlaufwicklung nur 0,72,5 beträgt. Da das
Bürstenfeuer mit der Verringerung der Spannung schnell sinkt, ergibt schon eine
Verringerung des Wicklungsfaktors auf etwa o,8 häufig befriedigende Verhältnisse.
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Um bei kleiner Spulenweite und guter Ausnutzung der Wicklung für die
Betriebspolzahl eine noch größere Schwächung der vom Anlauffelde induzierten EMK
zu erreichen, kann man statt der einfachen Spule mehrere in Reihe geschaltete Spulen
verwenden und den Schaltschritt dieser Spulen, d. i. die Entfernung der in Reihe
geschalteten Spulen, am Ankerumfang so bemessen, daß er möglichst wenig von einem
ungeraden Vielfachen der Betriebspolzahl abweicht. In Abb. 2 ist z. B. ein solches
Wicklungselement mit zwei in Reihe geschalteten Spulen dargestellt. Wählt man z.
B. sowohl die Spulenweite als auch den Schaltschritt, gleich der Polteilung der
beispielsweise sechspoligen Betriebswicklung, so ist für diese Polzahl der Wicklungsfaktor
des Wicklungselements gleich i, die Wicklung also so vollkommen wie möglich ausgenutzt.
Für die beispielsweise vierpolige Anlaufwicklung ist dagegen der Wicklungsfaktor
des Wicklungselements nur o,216, d. h. vom vierpoligen Anlauffelde wird eine EMK
in dem Wicklungsteil induziert, die nur o,216 von der beträgt, die_ bgi reinen
Durchmesserspulen auftreten würde.
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In dem von Bürsten kurzgeschlossenen Wicklungsteil wird außer von
den Drehfeldern auch von den Spulenstreufeldern eine EMK, die EMK der Stromwendung,
induziert. Um diese EMK möglichst zu unterdrücken, 'empfiehlt es sich bei Kurzschlußankern
nach Patent 383 69o, die Spulenseiten des von Bürsten kurzgeschlossenen Wicklungsteils
der Stromwenderwicklung so anzuordnen, daß sie mit möglichst vielen Leitern des
kurzgeschlossenen Wicklungsstrangs in denselben Nuten liegen, so daß der Wicklungsstrang
der Kurzschlußwicklung der Nutenstreufelder der Stromwenderwicklung abdämpft. Dies
läßt sich gewöhnlich leicht erreichen, da die einzelnen Wicklungsstränge des Kurzschlußankers
nach Patent 383 69o schon im wesentlichen der Bedingung genügen, daß der Wicklungsfaktor
für die Betriebspolzahl groß, für die Anlaufpolzahl aber klein ist.
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Damit die vom Anlauffelde induzierte EMK möglichst klein. ist, empfiehlt
es sich, die Siromwenderwicklung unterhalb der Kurzs.Ghlußwicklung anzuordnen; mit
Rücksicht auf möglichst kleine EMK der Stromwendung ist aber gewöhnlich die Anordnung
oberhalb der Nurzschlußwicklung vorzuziehen. Je nach der Größe des Einflusses der
beiden EMKe auf das Bürstenfeuer, der von Fall zu Fall verschieden ist, wird sich
die zweckmäßigste Lage der Stromwenderwicklung ergeben, sofern nicht die technische
Ausführung schon die Lage der Stromwenderwicklung bestimmt.
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Die Speisung der Stromwenderwicklung kann vom Netz über einen Teil
der Betriebswicklung oder der Anlaufwicklung erfolgen. Die Anwendung der Anlaufwicklung
ist auch dann möglich, wenn sie im Betriebe kurzgeschlossen ist, sofern nur die
Wicklungsteile, die für die Speisung der Stromwenderwicklung dienen, einerseits
am Verkettungspunkt liegen. In Abb. 3 ist beispielsweise --eine Schaltung dargestellt,
bei der die Stromwenderwicklung K vom Netz über einen Teil der Anlaufwicklung A
gespeist wird. B ist die Betriebswicklung und S der Schalter, der nach erfolgtem
Anlauf die Anlaufwicklung A kurzschließt. Bei Dreieckschaltung der Anlauf- und Betriebswicklung
muß zur Speisung der Stromwenderwicklung K eine besondere Wicklung im Ständer angeordnet
werden, wenn nicht die Bürsten über einen besonderen Transformator vom Netz gespeist
werden.
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Bei einer für die Betriebspolzahl entworfenen Wellenwicklung ist die
in einem Umlauf der Wicklung von dem Drehfelde der kleineren Anlaufpolzahl induzierte
EMK immer Null; es können sich hier aber Kurzschlußströme über die Bürsten derselben
Polarität schließen. Erfindungsgemäß soll deshalb bei Wellenwicklungen während des
Anlaufs nur je eine Bürste derselben Polarität aufliegen, oder es sollen die Verbindungsleitungen
der gleichpoligen Bürsten unterbrochen werden, so daß die vom Anlaufdrehfelde herrührenden
Kurzschlußströme vollkommen unterdrückt werden.
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Alle bekannt gewordenen Schaltungen für die einzelnen Wicklungen,
wie sie besonders in den Aufsätzen von Heyland in der Elektrotechnischen Zeitschrift
der Jahre igoi bis 1903 beschrieben sind, lassen sich .auch bei dem Anlaßverfahren
nach Patent 383 693 sinngemäß anwenden. .