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Einphasen-Kondensatormotor mit ausgeprägten Haupt- und Hilfspolen
Der Kondensatormotor kann trotz des einfacheren Einphasenanschlusses zumindest in
einem Punkt der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie die bekannten Vorteile eines reinen,
kreisförmigen Drehfeldes gegenüber Motoren mit elliptischen Drehfeldern, z. B. Spaltmotoren,
bieten. Die Notwendigkeit eines Kondensators zur Herstellung der erforderlichen
Phasenverschiebung engt das infolge der übrigen Vorteile große Anwendungsgebiet,
besonders bei kleinen Leistungen, ein. Schwierigkeiten ergeben sich, abgesehen von
den zusätzlichen Kosten, oft dadurch, daß der Kondensator getrennt vom Motor aufgebaut
werden muß und konstruktive Rücksichtnahme erfordert. Es sind bereits mehrere Vorschläge
gemacht worden, um diesen Mängeln abzuhelfen. Nach einer bekannten Lösung wird ein
ringförmig ausgebildeter Kondensator innerhalb eines Lagerschildes um die Motorwelle
herum angeordnet, um Einbau und Anschluß des Motors zu vereinfachen. Durch die Sonderausführung
verteuert sich jedoch der Kondensator noch weiter.
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Es ist weiterhin bekannt, das Ständerblechpaket eines Einphaseninduktionsmotors
als Kondensator auszubilden. Damit wird in die Richtung der zusätzlichen Ausnutzung
eines in jedem Fall benötigten aktiven Teils des Motors gewiesen. Die Lösung der
Isolationsprobleme, die durch ein spannungsführendes Blechpaket gestellt werden.
dürfte jedoch nicht leicht sein.
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Um nun eine Kombination von Induktivität und Kapazität aus einem Kondensatorwickel
zu bilden, ist es bekannt, daß die Zuleitung für den ersten Belag an dessen Anfang
im Inneren des Wickels angeschlossen wird, während die Zuleitung für den zweiten
Belag mit dessen außenliegendem Ende verbunden wird. Die Zuleitung für den zweiten
Belag kann dabei in einem so großen Abstand von dessen außenliegendem Ende angeschlossen
werden, daß der dadurch bewirkte bifilare Anteil der durch die Beläge gebildeten
Windungen die Induktivität auf einen geforderten Wert herabsetzt.
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Die Wirkungsweise des bekannten Kondensatorwickels sei in F i g. 1
an einem Plattenkondensator gezeigt. Die beiden Platten 1 und 2 sind im Gegensatz
zu einem normalen Kondensator an zwei verschiedenen Seiten mit den Zuleitungen 3
und 4 verbunden. Wenn man sich das Dielektrikum 5 in n gleiche Teile zerlegt denkt
- im Ausführungsbeispiel vier Teile -, wie durch die gestrichelten Linien 6 angedeutet,
so fließt bei Anschluß an eine Wechselspannung in jedem Teil als Verschiebungs-
oder Ladewechselstrom der Teilstrom i, der 1/n (1/4) des Gesamtstromes 1 beträgt.
Ebenso, wie in einer Ebene 7 durch das Dielektrikum 5 die Verschiebungsströme i
sich zum Gesamtstrom 1 summieren, setzen sich auch die in einem beliebigen Querschnitt
8 durch die Platten 1 und 2 fließenden Leitungsströme zu dem Gesamtstrom I zusammen.
Daher ist die magnetische Spannung sowohl um die Zuleitungen 3 und 4 als auch entlang
jeder außerhalb des Plattenkondensators in der Ebene 8 verlaufenden Feldlinie gleich
dem Gesamtstrom I. Der Plattenkondensator mit Zuleitungen verhält sich also an Wechselspannung
wie ein einziger, von Magnetfluß umgebener Leiter.
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F i g. 2 zeigt die Draufsicht des bekannten Kondensators mit spiralförmig
aufgewickelten Belägen und Dielektrikum. Die Zuleitung für den einen Belag wird
außen an Klemmen 9, für den anderen Belag innen an Klemme 10 angeschlossen. Bei
Speisung mit einer Wechselspannung vervielfachen die so gebildeten Windungen des
Kondensatorwickels die magnetische Spannung entlang jeder sich von außen um den
Kondensatorwickel durch den Innenraum schließenden Feldlinie entsprechend der Windungszahl.
Im gleichen Maße verstärken sich der Magnetfluß im Inneren des Wickels und die damit
verknüpften Induktionserscheinungen. Der Magnetfluß kann sich bei gleichbleibender
magnetischer Spannung noch weiter ausbilden, wenn die Feldlinien ganz oder teilweise
im Material mit einer relativen Permeabilität größer als in Luft verlaufen können,
etwa in einem Eisenkern. Dabei muß das Gehäuse des Kondensators aus magnetisch und
elektrisch nichtleitendem Material bestehen.
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Bei Einphasen-Kondensatormotoren mit aus,-eprägten Haupt- und Hilfspolen
besteht erfindungsgemäß die Hilfsphasenwicklung ganz oder teilweise aus einem induktivitäts-
und kapazitätsbehafteten, in einem Gehäuse aus nichtferromagnetischem Material
befindlichen,
auf jeden ausgeprägten Hilfspol aufgeschobenen Kondensatorwickel, der am Anfang
des ersten Belages im Innern des Wickels und am außenliegenden Ende des zweiten
Belages angeschlossen ist.
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Durch die erfindungsgemäße konstruktive Ausführung eines Kondensatormotors
wird der getrennte Kondensator vermieden, und durch den gleichen Raumbedarf der
bisherigen Wicklungen eines Kondensatormotors wird die Anlaufkapazität genau so
erhöht wie bei den Motoren mit getrennten Kondensatoren.
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Ein zweipoliger Kondensatormotor mit ausgeprägten Polen ist in F i
g. 3 schematisch dargestellt. Die Hauptphasenwicklung soll sich in der Achse 11
befinden, die Hilfsphasenwicklung in der Achse 12.
Jede Wicklung besteht aus
zwei hintereinandergeschalteten Spulen 15, die auf Spulenkörpern 13 gewickelt
und über die ausgeprägten Pole 14 geschoben werden. Nach der Erfindung wird
die in der Achse 12 befindliche Hilfsphasenwicklung ganz oder teilweise durch Kondensatorwickel
ersetzt, von deren Belägen je einer am Anfang und der andere am Ende angeschlossen
ist. Dazu wird der Kondensatorwickel in ein Gehäuse aus nichtferromagnetischem,
nichtleitendem Material mit ähnlichen Abmessungen wie beim Spulenkörper 13 eingebracht
und beispielsweise ebenfalls zur Montage über die ausgeprägten Pole 14 geschoben.
Beim Vergleich der Volumina von Hilfsphasenwicklungen und getrenntem Kondensator
bei ausgeführten Einphasenmotoren ergeben sich nur kleine Abweichungen. Da die Werte
für Induktivität und Kapazität eines Kondensatorwickels für einen Einphasenmotor
in ähnlicher Weise wie beim Serienresonanzkreis jetzt z. B. durch die Bedingungen
für symmetrischen Betrieb bei einer geforderten Belastung od. ä. miteinander verknüpft
sind, wird die freie Wahl von Windungszahl und Dielektrikum eingeschränkt. Gewünschte
Werte lassen sich jedoch meistens durch geeignete Variation der Dielektrizitätskonstanten
und der Dicken von Dielektrikum und Belägen erreichen. Zusätzliche Anpassungen können
durch Anzapfung und Serien- oder Parallelschaltung vorgenommen werden.