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Langsam laufender Asynchronmotor Für gewisse Anwendungen der Asynchronmotoren
ist es erforderlich, sehr kleine Geschwindigkeiten erhalten zu können, die sowohl
für positive als auch für negative Drehmomente z. B. etwa 1 % der synchronen Geschwindigkeit
betragen.
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Es ist bekannt, zu diesem Zweck den Ständer des Motors mit Gleichstrom
zu speisen. Um die gefährlichen Drehmomentunterbrechungen zu vermeiden, die bei
der Anwendung dieses Verfahrens auftreten können, wenn von einer Schaltung zu anderen
übergegangen wird, ist ein Motor vorgeschlagen worden, der zwei getrennte Ständerwicklungen
mit verschiedener Polzahl und zwei Läuferwicklungen trägt.
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Die Erfindung gestattet die Anpassung der Gleichstromspeisung an eine
besondere Bauart der Asynchronmotoren gemäß dem Hauptpatent. Diese Motoren besitzen
zwei Ständerwicklungen mit verschiedenen Polzahlen und einen Läufer mit zwei Gruppen
von Wicklungen, der so ausgelegt ist, daß er sich an die verschiedenen Polzahlen
anpaßt.
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Insbesondere gestattet die Erfindung die Steuerung und Regelung derartiger
Motoren derart, daß für beide Läuferrichtungen jeweils die besten Antriebs- und
Bremscharakteristiken ausgewählt werden können, wobei die Geschwindigkeiten auch
in der Nähe des Stillstandes für beliebige Werte des Drehmoments, sei dies negativ,
positiv oder Null, fein eingestellt werden können.
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Erfindungsgemäß ist ein langsam laufender Asynchronmotor nach Patent
931542 mit zwei Ständerwicklungen mit dem Polverhältnis 1 :2 und einer in Stern
geschalteten Läuferwicklung, die pro Phase zwei in Reihe geschaltete Teilwicklungen
aufweist, wobei die zugehörigen Widerstände in gleicher Weise geschaltet und gruppiert
sind, so daß die Läuferwickhing sich selbsttätig an die Polzahländerung anpaßt,
gekennzeichnet durch eine derart überlagerte, in an sich bekannter Weise zur Bremsung
dienende Gleichstromerregung von mindestens einer Ständerwicklung, daß die resultierenden
Kennlinien für den Motor- und den Bremsbetrieb durch Regelung von positiven und
negativen Drehmomenten durch Steuerung der Läuferwiderstände, der Gleichstromerregung
und der Ständerschaltung erhalten werden.
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Nachstehend sind eine Ausführungsform der Erfindung und ihre Steuerung
unter- Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
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In Fig. 1 sieht man die Schaltung des in Frage kommenden Motors nach
dem Hauptpatent. Er besitzt zwei Ständerwicklungen S und S', welche im normalen
Betrieb von einer Mehrphasenleitung L gespeist werden. Es sei angenommen, daß S
der größeren synchronen Geschwindigkeit und S' einer kleineren synchronen Geschwindigkeit
des Motors entspricht, wobei diese beiden Wicklungen durch vielpolige Schalter E
bzw. F angeschlossen werden.
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Die Läuferwicklung besteht in bekannter Weise aus zwei Gruppen von
Wicklungen. Die Gruppe R ist durch die Schleifringe und Bürsten a mit einer Gruppe
von regelbaren Widerständen y verbunden, während die Gruppe R' durch die Schleifringe
und Bürsten b mit -einer Gruppe von regelbaren Widerständen verbunden ist.
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Die beiden Gruppen, die einen einzigen Läuferwiderstand bilden, werden
durch Schalter c, M und N gesteuert. Bei Untersuchung der Arbeitsweise eines derartigen
Motors nach dem Hauptpatent stellt man fest, daß z. B., bei alleiniger Erregung
der Wicklung S' unter Erzeugung einer großen Polzahl und einer kleineren synchronen
Geschwindigkeit die beiden Teile R und R' der Läuferwicklung in Reihe arbeiten,
wobei der Schalter M am Ende des Anlaßvorgangs geschlossen wird. Wenn die Wicklung
S allein im Betrieb ist, wobei eine kleine Polzahl und eine größere synchrone Geschwindigkeit
hergestellt wird, arbeiten die beiden Teile R und R' parallel, wobei der Schalter
N am Ende des Anlaßvorgangs geschlossen wird. In den beiden Fällen erfolgt das Anlassen
durch die allmähliche Kurzschließung der Gruppen y und r'
mittels der bei
c dargestellten Schalter.
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Während des Übergangs von einer Geschwindigkeit zur anderen arbeiten
die beiden Wicklungen S
und S' in an sich bekannter Weise gleichzeitig,
was ein Arbeiten des Motors ohne Unterbrechung seines Drehmoments gestattet.
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Um einen derartigen Motor bei Motorbetrieb und bei Bremsbetrieb mit
äußerst kleinen Geschwindigkeiten laufen zu lassen, ordnet man ihm gemäß der Erfindung
einen Schalter D zu, welcher gestattet, die eine seiner Ständerwicklungen mit einem
Gleichstrom zu speisen, dessen Regelung mit der Änderung des Läuferwiderstands geeignet
kombiniert wird. Es sei angenommen, daß, wie dargestellt, nur die Wicklung S' für
die größere Geschwindigkeit in der angegebenen Weise durch Gleichstrom gespeist
wird.
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Fig. 2 erläutert an Hand von Kennlinien die erfindungsgemäß kombinierte
Geschwindigkeitsregelung. Die Kurven 1 und 2 stellen für einen gewissen Wert der
Widerstände r und r' die positiven Antriebsmomente in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit n dar. Die Kurve 1 entspricht der Wicklung S' mit z. B.
vier Polen und der synchronen Geschwindigkeit ns; die Kurve 2 entspricht der Wicklung
S mit z. B. zwei Polen und der synchronen Geschwindigkeit 2ns. Mit +Cn und -Cn sind
die normalen Werte des positiven oder negativen Drehmoments des Motors bezeichnet.
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Die Kurve 3 gibt das Bremsmoment an, welches mit den obigen Widerständen
bei einer gewissen Erregung einer der beiden Ständerwicklungen, z. B. der Wicklung
S, mit Gleichstrom erhalten wird, d. h. wenn die Maschine teilweise als Wechselstromerzeuger
arbeitet. In diesem Fall ist das resultierende positive Moment gleich der Differenz
der Ordinaten der Kurven 2 und 3; man erhält somit die Kurve 4, welche zeigt, daß
die Maschine als Motor mit sehr kleiner Geschwindigkeit läuft. Man sieht dabei,
daß die Maschine eine genau bestimmte Leerlaufgeschwindigkeit besitzt, was für gewisse
Anwendungen sehr wichtig ist, insbesondere bei Hebezeugen, wo eine große Stabilität
erforderlich sein kann. Die Regelung erfolgt durch die Einwirkung auf die Widerstände
und auf die Gleichstromerregung, wodurch eine weitgehende Grob- und Feinregelung
erzielt wird.
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Wenn der so gespeiste Motor mit negativer Geschwindigkeit und einem
negativen Moment arbeiten soll, z. B. beim Herablassen einer Last, wird das Bremsmoment,
welches z. B. durch die mit Gleichstrom erregte Wicklung S erzeugt wird, durch die
Kennlinie 5 dargestellt, und das resultierende Drehmoment entspricht der Differenz
der Ordinaten der Kurven 5 und 2. Diese Differenz wird durch die Kurve 6 dargestellt.
Der Verlauf von 6 hängt ebenfalls von dem Wert der Widerstände, von der Gleichstromerregung
und von der Wahl der Ständerwicklung ab. Hieraus ergibt sich, daß z. B. die Kennlinie
für das Herablassen einer Last in gewünschter Weise durch die kombinierten Regelungen
in weiten Grenzen genau und mit großer Stabilität eingestellt werden kann.
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Es ist noch zu bemerken, daß der Energieverbrauch bei der oben beschriebenen
gemischten Speisung für kleine Geschwindigkeit geringer ist als bei den üblichen
Gegenstromschaltungen. Ferner besitzen, wie bereits oben ausgeführt, die neuen Schaltungen
genau bestimmte Geschwindigkeiten bei dem Drehmoment Null, d. h. während des Leerlaufs.
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In dem zwischen der sehr kleinen Geschwindigkeit und der kleineren
synchronen Geschwindigkeit liegenden Bremsbereich kann die Regelung dadurch erfolgen,
daß die Maschine als Wechselstromerzeuger auf Widerstände arbeitet, wobei es genügt,
durch Offnung des Schalters E die Wechselstromspeisung auszuschalten.