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Kompensierter Induktionsmotor.
Um die Wechselstromnetze von Blindströmen zu entlasten, ist man bestrebt, Wechselstrommotoren zu verwenden, deren Erregerenergie in ihnen selbst erzeugt wird. Insbesondere kommen hiefür asynchron anlaufende Synchronmotoren, oder-was annähernd das gleiche ist-synchronisierte Asynchronmotoren (Synehroninduktionsmotoren) in Betracht. Diese Motoren laufen nach Art von Asynchron- motoren mit dem 15 bis 2fachen (Normal-) Drehmoment an und erhalten in der Nähe des synchronen
Ganges eine Gleichstromerregung, welche bewirkt, dass sie in den Synchronimus springen und dann als reine Synchronmotoren weiter arbeiten. Die Gleichstromerregung wird dann derart eingestellt, dass dem Netz keine Erregerenergie zu entnehmen ist. Unter Umständen wird man die Erregung sogar auf Phasenvoreilung des motorstroms einstellen, um ein Aussertrittfallen des Motors bei Überlastung zu verhindern.
Nun ist aber der synchrone Betrieb in vielen Fällen nicht erwünscht ; es gibt Anlagen, wo ein Nachgeben der Tourenzahl bei grosser Belastung sogar gefordert wird. Ferner aber liegt die Möglichkeit des Aussertrittfallens stets vor, wenn grosse Belastungsstösse unvermeidlich sind, oder wenn die Netzspannung vorübergehend abfällt oder gar kurzzeitig aussetzt. In diesen Fällen sind Motoren vorteilhaft, welche die Eigenschaften der reinen Asynchronmotoren besitzen, welche selbsttätig stets der durch die jeweilige Netzspannung bedingten Tourenzahl zustreben, also nicht ausser Tritt fallen können, und deren Tourenzahl bzw. Schlüpfung sich in engen Grenzen mit der Belastung ändert.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein kompensierter Induktionsmotor, welcher trotz der Phasenkompensation seine asynchronen Eigenschaften beibehält. Der Aufbau dieses Motors ist folgender : Der
Stator des Motors besitzt eine normale, an der Netzspannung liegende Wicklung und der Rotor trägt ebenfalls eine normale, mit Kollektor versehene geschlossene Wicklung. Erfindungsgemäss sind nun aber zwei Bürstensätze vorgesehen, deren Bürsten auf dem Kollektor schleifen und von denen der eine über einen normalen Anlasswiderstand kurzgeschlossen wird, während der andere an einer dem Netz gegebenenfalls über Transformatoren entnommenen Spannung liegt. Beim Anlassen ist zunächst der zweite Bürstensatz von der Spannung abgeschaltet, während der erste Bürstensatz mit dem Anlasser verbunden ist.
Durch allmähliches Einschalten und Kurzschliessen des Anlasswiderstandes erhält der Motor ein hohes Anlaufdrehmomcnt und strebt einer Tourenzahl zu, welche seinem normalen Schlupf entspricht. Ist diese Tourenzahl annähernd erreicht, dann wird der zweite Bürstensatz an Spannung gelegt und damit wird sich dem im Rotor durch Induktion erzeugten Rotorstrom ein Rotorstrom überlagern, welcher im Stromkreis des zweiten Bürstensatzes fliesst. Die Phase dieses überlagerten Stromes relativ zur Phase der im Rotor induzierten EMK. lässt sich durch die L ? ge des zweiten Bürstensatze. s einstellen und man kann erreichen, dass die zusätzliche Stromkomponente den Erregerstrom für das Motorfeld liefert.
Je nach Wahl der Grösse der dem zweiten Bürstensatz zugeführten Spannung lässt sich die Komponente des Motors einstellen, so dass sich auf diesem Wege auch eine Überkompensation erreichen lässt. Gegen- über den Motoren ähnlicher Art, welche eine besondere, über Schleifringe kurzschliessbare Wicklung besitzen, wird der grosse Vorteil erreicht, dass sowohl die besondere Wicklung als auch die Schleifringe in Fortfall kommen. Demgegenüber ist der geringe Mehrverlust ohne Belang, welcher dadurch entsteht, dass der Kurzschluss der Rotorwicklung anstatt über Schleifringbürsten, über Kollektorbiirsten erfolgt.
Bei dem beschriebenen Motor kann die Regelung der Erregung und des Leistungfaktors ausser durch Veränderung der Sekundärspannung des den zweiten Bürstensatz speisenden Transformators auch durch
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der Erregerbürsten auch die Arbeitsbürsten (den ersten Bürstensatz) mitzuverschieben, da die asynchrone Arbeitsweise unabhängig von der Stellung der Arbeitsbürsten ist. Unterbleibt das Einschalten der Erregerspannung, dann arbeitet der Motor als gewöhnlicher Asynchronmotor, dessen Schlüpfung mit Hilfe des Anlasswiderstandes geregelt werden kann.
Den besonderen Erregertransformator kann man vermeiden, wenn man dem Stator eine besondere Wicklung gibt, welcher man die erforderliche Spannung, welche im wesentlichen nur den Ohmschen Abfall des Erregerkreises zu decken hat, entnehmen kann. Auch diese Wicklung ist entbehrlich, wenn die ohnehin vorhandene Statorwicklung Anzapfungen zur Ent- nahme der. Erregerspannung erhält.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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(Arbeitsbürsten), B, B, B die drei um 1200 gegeneinander versetzten Bürsten des zweiten Bürstensatzes (Erregerbürsten). Die beiden Bürstensätze sind gegeneinander um 60 verstellt. Die Bürsten A, A, A sind mit dem Anlasswidersta. nd W verbunden, während die Bürsten B, B, B mit der Sekundärwicklung Q des Transformators T verbunden sind, dessen Primärwicklung P parallel zur Wicklung S an das Netz N angeschlossen ist. G und H sind Schalter.
Um den Motor anzulassen, wird der Schalter G geschlossen, während H noch offen bleibt. Der Anlasser wird nach und nach kurzgeschlossen. Der Motor läuft als Asynchronmotor mit hohem Drehmoment an. Sobald die normale Tourenzahl annähernd erreicht ist, wird auch Schalter H geschlossen und die Bürstensätze werden in eine Lage gebracht, bei welcher die gewünschte Phasenkompensation des Motors besteht. Damit ist das Anlassen vollzogen und der Motor arbeitet wie ein normaler, aber dabei kompensierter Asynchronmotor.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kompensierter Induktionsmotor, bei welchem die Statorwicklung an Spannung liegt und der Rotor eine mit Kollektor versehene Wicklung trägt, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kollektor zwei Bürstensätze (A, B) schleifen, von denen der eine (A) über Anlasswiderstände (W) kurzgeschlossen wird, während der andere (B) an einer dem Netz entnommenen Spannung liegt, wobei die Bürstensätze gegeneinander verstellt angeordnet sind und sich in einer Lage befinden, in welcher der im Stromkreis des zweiten Bürstensatzes fliessende Strom der Erregerstrom für das Motoifcld ist.
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Compensated induction motor.
In order to relieve the alternating current networks of reactive currents, efforts are made to use alternating current motors, the excitation energy of which is generated in them. In particular, asynchronous starting synchronous motors or, which is approximately the same, synchronized asynchronous motors (synchronous induction motors) come into consideration. These motors run like asynchronous motors with 15 to 2 times the (normal) torque and get close to the synchronous one
Ganges a DC excitation, which causes them to jump into synchronism and then continue to work as pure synchronous motors. The DC excitation is then set in such a way that no excitation energy can be drawn from the network. Under certain circumstances, the excitation will even be set to lead the phase of the motor current in order to prevent the motor from stepping out in the event of an overload.
In many cases, however, synchronous operation is not desirable; there are systems where a yield in the number of revolutions is even required under heavy loads. Furthermore, there is always the possibility of stepping out if large load surges are unavoidable, or if the mains voltage drops temporarily or even stops for a short time. In these cases, motors are advantageous which have the properties of pure asynchronous motors, which automatically always strive towards the number of revolutions determined by the respective mains voltage, i.e. cannot fall out of step, and whose number of revolutions or slip changes within narrow limits with the load.
The invention now relates to a compensated induction motor which, despite the phase compensation, retains its asynchronous properties. The structure of this engine is as follows: The
The stator of the motor has a normal winding connected to the mains voltage and the rotor also has a normal, closed winding provided with a collector. According to the invention, however, two sets of brushes are provided, the brushes of which slide on the collector and one of which is short-circuited via a normal starting resistor, while the other is connected to a voltage that may be taken from the network via transformers. When starting, the voltage is initially switched off from the second set of brushes, while the first set of brushes is connected to the starter.
By gradually switching on and short-circuiting the starting resistor, the motor receives a high starting torque and strives for a number of revolutions which corresponds to its normal slip. When this number of revolutions is almost reached, the second set of brushes is connected to voltage and thus a rotor current that flows in the circuit of the second set of brushes is superimposed on the rotor current generated by induction in the rotor. The phase of this superimposed current relative to the phase of the EMF induced in the rotor. can be through the L? ge of the second brush set. Set s and you can achieve that the additional current component supplies the excitation current for the motor field.
Depending on the choice of the magnitude of the voltage supplied to the second set of brushes, the component of the motor can be adjusted so that overcompensation can also be achieved in this way. Compared to motors of a similar type, which have a special winding that can be short-circuited via slip rings, the great advantage is achieved that both the special winding and the slip rings are eliminated. In contrast, the slight additional loss that arises from the fact that the short circuit of the rotor winding takes place via collector brushes instead of via slip ring brushes is of no concern.
In the case of the motor described, the excitation and the power factor can also be regulated by changing the secondary voltage of the transformer feeding the second set of brushes
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the exciter brushes also move the working brushes (the first set of brushes), since the asynchronous mode of operation is independent of the position of the working brushes. If the excitation voltage is not switched on, the motor works as a normal asynchronous motor, the slip of which can be regulated with the help of the starting resistor.
The special excitation transformer can be avoided if the stator is given a special winding from which the required voltage, which essentially only has to cover the ohmic drop in the excitation circuit, can be taken. This winding can also be dispensed with if the stator winding, which is already present, has taps to remove the. Receives excitation voltage.
An embodiment of the invention is shown in the drawing.
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(Working brushes), B, B, B the three brushes of the second brush set (exciter brushes), offset from one another by 1200. The two sets of brushes are adjusted by 60 against each other. The brushes A, A, A are with the starting resistor. nd W connected, while the brushes B, B, B are connected to the secondary winding Q of the transformer T, the primary winding P of which is connected to the network N parallel to the winding S. G and H are switches.
To start the engine, switch G is closed while H remains open. The starter is gradually short-circuited. The motor starts as an asynchronous motor with high torque. As soon as the normal number of revolutions is approximately reached, switch H is also closed and the brush sets are brought into a position in which the desired phase compensation of the motor exists. Starting is now complete and the motor works like a normal but compensated asynchronous motor.
PATENT CLAIMS:
1. Compensated induction motor in which the stator winding is live and the rotor has a winding provided with a collector, characterized in that two sets of brushes (A, B) slide on the collector, one of which (A) via starting resistors (W) is short-circuited, while the other (B) is connected to a voltage drawn from the mains, the brush sets being arranged offset against one another and being in a position in which the current flowing in the circuit of the second brush set is the excitation current for the motor.