DE613129C

DE613129C - Laeufer fuer polumschaltbare asynchrone Maschinen

Info

Publication number: DE613129C
Application number: DEA68053D
Authority: DE
Inventors: Ernst Frank; Dr Friedrich Kade
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-12-18
Filing date: 1932-12-18
Publication date: 1935-05-16

Description

Polumschaltbare asynchrone Maschinen werden bekanntlich für mannigfache Verwendungszwecke gebaut. Wenn der Läufer einer solchen Maschine bei jeder Polzahl als Käfigläufer arbeiten soll, so ist er ohne weiteres — richtige Wahl der Nutenzahl vorausgesetzt — hierfür verwendbar.

Anders liegt es, wenn der Läufer für eine der Polzahien als Schleifringläufer auszuführen ist. In diesem. Falle hat man häufig mehrere Wicklungen in den Läufer gelegt. Es ist auch bekannt, Läufer für zwei Polzahlen mit einer einzigen Wicklung auszuführen, und zwar erhielt der Läufer dann eine der einen Polzahl entsprechende Schleifringwicklung, die in zwei parallelen Stromkreisen so angeordnet wurde, daß die Span-Spule I

Zeitphase achtpolig 0 180'
Zeitphase sechspolig 0

nungen in den beiden parallelen Zweigen für diese Polzahl gleiche Größe und Zeitphase besaßen, nicht aber für die andere Polzahl. Infolgedessen entstand in letzterem Falle eine Kurzschlußspannung, die einen Strom durch den Kreis trieb.

Ein Beispiel möge das vorstehend Gesagte noch besser erläutern. Ein Läufer soll achtpolig als Schleifringläufer, sechspolig als Kurzschlußläufer wirken. Die Wicklung wird daher als achtpolige Dreiphasenwicklung ausgelegt. Jede Phasenwicklung besteht aus acht Spulen 1 bis 8, die je voneinander einen Abstand gleich ¹Z₈ des Umfanges haben. In diesen Spulen entstehen Spannungen, deren Zeitphase aus der nachstehend gegebenen Tabelle hervorgeht:

	4	5	O	7	Q	Größe der Spannung in jeder Spule
3	l8o°	0	i8o°	0 ·	ö	%
⁰ 0	45°	i8o°	315°	90⁰	i8o°	■«β
⁰ 270⁰				225°

Es werden nun die Spulen 1 bis 4 und parallel dazu 5 bis 8 so in Reihe geschaltet, daß in jedem der beiden Zweige bei achtpoligem Betriebe die Spannung 4 e_s entsteht (Abb. 1), d. h. die Spulen 2, 4, 6 und 8 sind umzudrehen, was durch das Minuszeichen in Abb. 1

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Friedrich Kade in Weinheim und Ernst Frank in Berlin-Wilmersdorf.

angedeutet wird. Ein sechspoliges Feld erzeugt nun in diesem Stromkreis Spannungen, deren Phasenlage in Abb. 2 angegeben ist. Zwischen den Punkten X₁ und X₂ würde also, wenn die Verbindung X₁ bis x₂ offen wäre, eine Spannung e₆ 21/2(2+1/2) entstehen, die in dem kurzgeschlossenen Kreise einen Strom fließen läßt, dessen magnetisierende Wirkung in Abb. 3 gezeigt ist. Hier ist eine Zweischichtwicklung dargestellt, wobei die Stromrichtung in den Leitern durch 0- und #-Z chen in bekannter Weise angedeutet ist. Es entsteht also· tatsächlich ein sechspoliges Feld, wenn auch mit ungleichen Polteilungen. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß die Höhe des Kurzschlußstromes und damit das Moment und die Stromaufnahme des Motors nur von dem Widerstand der Läuferwicklung bestimmt sind. Dieser kann aber mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad und den Schlupf bei Betrieb mit der Schleifringläuferpolzahl nur innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen verändert werden, d. h. es ist unter Umständen nicht möglich, Stromaufnahme und Moment bei Kurzschlußläuferanlauf nach den Erfordernissen des Betriebes zu wählen, für den der Motor bestimmt ist.

Die Erfindung gibt einen Weg an, um Strcmaufnahme und Moment bei Kurzschlußläuferanlauf beliebig wählen zu können, ohne den Betrieb mit der anderen Polzahl zu beeinflussen. Dies wird dadurch erreicht, daß in den Pfad des Kurzschlußstromes Widerstände beliebiger Größe derart geschaltet werden, daß sie von dem Arbeitsstrom der anderen Polschaltung nicht durchflossen werden. Die Widerstände werden zu diesem Zweck zwischen Punkte gelegt, die bei der einen Polzahl (Schleifringwicklung) gleiches, bei der anderen Polzahl (Kurzschltrßwicklung) ungleiches Potential haben. Ferner werden die beiden parallelen Zweige so angeordnet, daß der gesamte Kurzschlußstrom durch die Widerstände fließt. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Summe der Spannungen, die in einem der beiden parallelen Zweige beiBetrieb mit der Kurzschlußpolzahl erzeugt werden, gleich Null wird.

Es sind nun zwar bereits Wechselstrommotoren mit polumschaltbarer Ständerwjcklung bekanntgeworden, bei der zwischen einem oder mehreren Punktpaaren der parallelen Wicklungszweige als Widerstände wirkende Wicklungen eingeschaltet sind. Die bekannten Motoren laufen aber als Synchronmotoren, und die Kurzschlußverbindungen sollen lediglich das synchronisierende Moment erhöhen.

Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei der Erfindung um einen Asynchronmotor, der ständig mit Schlupf läuft und in dessen Spulen daher ständig die Spannungen induziert werden, die den sekundären Arbeitsstromerzeugen, so daß die Größe und Phase der erzeugten Spannungen für die Nutzmomentbildung wesentlich ist. Bei der bekannten Einrichtung ist dies nicht der Fall. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung läuft der Motor einmal als Schleifring-, einmal als Kurzschlußläufermotor, bei der bekannten Anordnung stets als Schleifringankermotor.

Gemäß der Erfindung wird das Anzugsund Hochlaüfmoment bei Kurzschlußankerbetrieb durch die Bemessung des eingeschal- ⁷^ teten Widerstandes eingestellt. Bei der bekannten Anordnung entfällt dies völlig, da die Maschine überhaupt nicht als Kurzschlußankermotor anzufahren braucht. Um diese Einstellbarkeit des Momentes zu erreichen, sieht die Erfindung eine solche Spulenanordnung vor, daß die Spannung· aller Spulen eines Stranges bei Kurzschlußläuferbetrieb gleich Null wird. Bei der bekannten Anordnung ist die Spannung aller Spulen eines Stranges nicht gleich Null.

Die neue Anordnung soll an dem bereits vorstehend gegebenen Beispiel erläutert werden. Nach der Erfindung werden die vier Spulen 1, 3, 5, 7 in Reihe geschaltet (Abb. 4) und parallel dazu die Spulen 6, 8,~2, 4, letztere wiederum um i8o° gedreht.

Bei achtpoligem Betrieb entsteht wieder wie vorher in jedem der zwei parallelen Stromkreise die Spannung 4 e₈. Die Spannungsdifferenz zwischen den Punkten P₁ und P₂, zwischen die ein Widerstand R gelegt ist, ist gleich Null, daher fließt kein Strom durch R.

Bei sechspoligem Betrieb entstehen in den Spulen Spannungen, deren Zeitphase in Abb. 5 gegeben ist. Da sowohl die resultierenden Spannungen der vier Spulen 1, 3, S, 7, als auch jene von 6, 8, 2, 4 gleich Null sind, kann kein Strom im Kreise U-i, 3, S, 7-X-4, 2, 8, 6-U umlaufen (Abb. 4). Wohl aber wird ein Strom durch den Widerstand R fließen, da die Potentialdifferenz zwischen den zwei Punkten P₁ und P₂ gleich e^y 2,\2-\- ]/2j ist.

Die Abb. 6 zeigt, daß die Stromverteilung sich gegen die zuerst gegebene Anordnung nicht geändert hat. Man hat es also nunmehr in der Hand, durch Wahl der Größe des Widerstandes R die Stromaufnahme und das Moment des Motors beim Anlauf als Kurzschlußläufermotor beliebig festzusetzen, ohne dabei die'Eigenschaften des Motors beim Lauf mit der anderen Polzähl zu beeinflussen.

Statt der in den Abb. 4 und 6 beispielsweise dargestellten Zweischichtwicklung kann auch eine Einschichtwicklung verwendet werden.

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Man könnte natürlich auch zwischen die Punkte P₃ und P₁ sowie zwischen P₅ und P₆ noch weitere Widerstände schalten, ohne grundsätzlich an dem Arbeiten des Motors etwas zu ändern. Wenn die Polzahl, bei der der Läufer mit Schleifringwicklung arbeiten soll, nicht durch vier teilbar ist, muß man entweder statt eines Widerstandes R zwei Widerstände verwenden oder, was auch ausführbar ist, je eine Spule jedes der beiden Zweige in der Mitte anzapfen.

Die Anzahl der parallelen Zweige kann größer als zwei sein, z. B. bei einem Motor mit einer durch drei teilbaren Polpaarzahl gleich drei.

Bei der praktischen Ausführung wird man den Widerstand R auf der Welle oder am Läufer anbauen und ihn mit umlaufen lassen. In den meisten Fällen wird die Regulierao barkeit durch Schleifringe für die niedrigere Drehzahl verlangt, während für die höhere Drehzahl der Läufer in seiner Kurzschlußläuferschaltung benutzt wird. Um die hierbei in den Widerständen entstehenden Veras luste bei Dauerbetrieb zu vermeiden, kann man den Läufer in an sich bekannter Weise mit einem Fliehkraftschalter versehen, welcher die Widerstände kurz vor Erreichung der synchronen Drehzahl kurzschließt. "

Claims

Patentansprüche:

1. Läufer für polumschaltbar asynchrone Maschinen, die bei der einen Polzahl als Schleifringmotoren, bei der anderen als Kurzschlußläufermotoren arbeiten, mit nur einer Läuferwicklung, in der jeder Strang aus zwei ader mehreren parallelen Zweigen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende Spannung aller Spulen eines Zweiges bei Betrieb als Kurzschlußläufer gleich Null ist, und daß zwischen ein oder mehrere Punktpaare der Zweige ein oder mehrere Widerstände geschaltet sind, die bei Betrieb als Schleifringläufer stromlos sind und bei Betrieb als Kurzschlußläufer vom Strom durchflossen wer-

_: den.

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den parallelen Zweigen eingebauten Widerstände durch Fliehkraftschalter kurzgeschlossen werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen