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Schnellaufender Drehfeldmotor.
Zum Betrieb von schnellaufenden Motoren ist bereits vorgeschlagen worden, eine Anordnung zu verwenden, bei welcher die durch Eisensättigung erzeugten dritten Harmonischen des Drehstromnetzes zur Erregung des Motors dienen. Zu diesem Zweck hat man beispielsweise zwei gesättigte Transformatoren verwendet, deren Primärwicklungen so geschaltet sind, dass die Grundwellen der Flüsse der beiden Transformatoren um 300 gegeneinander versetzt sind. Jeder Transformator erhält eine Dreieekswicklung, welche eine Phasenwicklung des zweiphasigen Drehfeldmotors speist.
Da die dem Motor zdgeführten Spannungen der dritten Harmonischen um 900 gegeneinander versetzt sind, so erhält man im Motor ein vollständiges Drehfeld. Man kann auch einen Drehstrommotor betreiben, indem man aus den um 90 versetzten Spannungen der dritten Harmonischen mit Hilfe einer Scottschen Schaltung Drehstrom erzeugt, oder man kann drei gesättigte Transformatoren verwenden, deren Grundwellen um 200 gegeneinander versetzt sind.
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setzte Pole, die dreiphasig so erregt werden, dass kein Fluss der Grundwelle aus den Polen austreten kann. Die Wicklungsschaltung wird dabei so getroffen, dass die durch Sättigung des Ständers in den Polen
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Durch die so entstehenden Flüsse der dritten Harmonischen wird im Läufer ein Drehfeld erzeugt, welches mit der dreifachen Netzfrequenz umläuft.
Die Erfindung fusst darauf, dass zwischen den Jochen eines dreischenkligen Transformators ein magnetisches Gefälle der dritten Harmonischen entsteht, wenn keine
Dreieckswicklung vorhanden ist. Die Wicklungen müssen daher in Stern bzw. Zickzack geschaltet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für einen Motor mit vier Polen dargestellt. Die
Pole sind mit 1 und l'und 2 und 2'bezeichnet. Wie die Figur zeigt, werden die Pole dreiphasig erregt.
Zum besseren Verständnis ist in Fig. 2 der Motor in Abwicklung dargestellt und die Wicklungssehaltung angegeben, aus der hervorgeht, dass sie so getroffen ist, dass die drei Schenkelflüsse der Grundwelle eines
Poles sich zu Null ergänzen.
U, V und W bedeuten die Phasen des Drehstromnetzes. Die Pole sind so erregt, dass in der Ab- wicklung die Flüsse der dritten Harmonischen in den Polen 1 und l'eine Phasenverschiebung von 180 gegeneinander besitzen. Ebenso besitzen die Flüsse der dritten Harmonischen in den Polen 2 und 2' eine Phasenverschiebung von 1800 gegeneinander. Es bilden sich somit zwei Flüsse der dritten Har- monischen aus, die den Läufer radial durchsetzen und um 900 gegeneinander verschoben sind, von denen
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lungsschaltung so getroffen,
dass die Flüsse der Grundwelle in den Schenkeln des Poles 1 um 300 gegenüber den entsprechenden Schenkelflüssen der Grundwelle im Pol 2 und die Schenkelflüsse der Grundwelle im Pol l'um 300 gegenüber den entsprechenden Schenkelflüssen im Pol 2'verschoben sind, während die Schenkelflüsse der Grundwelle im Pol 1 gegenüber den entsprechenden Schenkelflüssen im Pol l' um 180 und ebenso die Schenkelflüsse der Grundwelle im Pol 2 gegenüber den entsprechenden Schenkel-
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Poles in Zickzack mit plus bzw. minus 150 Drehung für die Grundwelle geschaltet.
Man könnte aber auch die Wicklungen des einen Polpaares 1 und 2 in Stern und die des andern l'und 2'in Zickzack mit 30 Drehung schalten. Statt die Wicklungen der Polpaare, wie in der Zeichnung dargestellt, in Reihe zu schalten, kann man sie auch parallel schalten. Die Schenkel der Pole besitzen einen solchen Querschnitt, dass Sättigung auftritt. Die übrigen Teile des magnetischen Kreises dagegen werden so gewählt, dass in ihnen keine Sättigung auftritt, um Unsymmetrien zu vermeiden. Da die den Anker durchsetzenden Flüsse der dritten Harmonischen um 90 gegeneinander versetzt sind, so erzeugen diese Flüsse im Läufer ein Drehfeld, welches mit der dreifachen Netzfrequenz umläuft.
Man kann sich, wie aus Fig. 2 hervorgeht, den Motor als Zusammenfassung von vier einzelnen Kerntransformatoren mit gemeinsamem Aussenjoehring 4 vorstellen. Je zwei solcher Transformatoren, die. einander gegenüberliegen, gehören zusammen und sind so geschaltet, dass, wie bereits erwähnt, der zwischen den Jochen sich ausbildende Fluss der dritten Harmonischen den in Fig. 1 in der Mitte angedeuteten Läufer 3 radial durchsetzt.
Je nachdem, ob man den Motor als Kurzschlussläufer oder als mit Gleichstrom erregten Läufer (Schenkelpol- oder Zylinderläufer) ausbildet, erhält man auch mit einem solchen Ständer die verschiedenen Arten von sonst bekannten Maschinen (Asynchron-und Synchronmaschinen). Man kann auch beispielsweise den Läufer aus Permanentstahl, z. B. aus ausseheidungsgehärtetem Magnetstahl herstellen, insbesondere kann man den Läufer als zylindrische Trommel aus Permanentmagnetstahl ausbilden. Man erhält dann einen Synchronmotor mit asynchronem Anlauf.
Im Ausführungsbeispiel ist ein Motor mit vier Polen (zwei Polpaaren) dargestellt. Man kann aber auch nur drei Pole verwenden, wobei bei drei Polen die Flüsse der dritten Harmonischen um 120 gegen- einander versetzt, werden. Man kann aber auch z. B. sechs Pole (also drei Polpaare) verwenden, wobei die einzelnen Pole räumlich um 600 gegeneinander versetzt werden, und die Wicklungsschaltung kann so getroffen werden, dass auch die Flüsse der dritten Harmonischen in den einzelnen Polen um 60 gegen- einander versetzt sind.
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Fast rotating field motor.
To operate high-speed motors, it has already been proposed to use an arrangement in which the third harmonics of the three-phase network generated by iron saturation are used to excite the motor. For this purpose, for example, two saturated transformers have been used, the primary windings of which are connected in such a way that the fundamental waves of the fluxes of the two transformers are offset from one another by 300. Each transformer has a triangular winding which feeds one phase winding of the two-phase rotating field motor.
Since the third harmonic voltages fed to the motor are offset by 900 relative to one another, a complete rotating field is obtained in the motor. A three-phase motor can also be operated by generating three-phase current from the voltages of the third harmonic offset by 90 using a Scott circuit, or three saturated transformers can be used whose fundamental waves are offset by 200 in relation to one another.
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set poles that are three-phase excited so that no flow of the fundamental wave can escape from the poles. The winding circuit is made in such a way that the saturation of the stator in the poles
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The resulting third harmonic flows create a rotating field in the rotor, which rotates at three times the network frequency.
The invention is based on the fact that a magnetic gradient of the third harmonic arises between the yokes of a three-legged transformer, if none
Triangular winding is present. The windings must therefore be connected in star or zigzag.
The drawing shows an exemplary embodiment for a motor with four poles. The
Poles are labeled 1 and 1 'and 2 and 2'. As the figure shows, the poles are excited in three phases.
For a better understanding, the motor is shown in a developed manner in FIG. 2 and the winding circuit is indicated, from which it can be seen that it is made so that the three leg fluxes of the fundamental wave of a
Poles complement each other to zero.
U, V and W mean the phases of the three-phase network. The poles are excited in such a way that the flows of the third harmonic in the poles 1 and 1 have a phase shift of 180 relative to one another. The fluxes of the third harmonic in poles 2 and 2 'also have a phase shift of 1800 with respect to one another. Thus, two flows of the third harmonic form, which penetrate the rotor radially and are shifted by 900 against each other, of which
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circuit so met,
that the fluxes of the fundamental wave in the legs of pole 1 are shifted by 300 compared to the corresponding leg fluxes of the fundamental wave in pole 2 and the leg fluxes of the fundamental wave in pole 1 'by 300 compared to the corresponding leg fluxes in pole 2', while the leg fluxes of the fundamental wave in Pole 1 compared to the corresponding leg fluxes in pole 1 'by 180 and also the leg fluxes of the fundamental wave in pole 2 compared to the corresponding leg fluxes
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Poles switched in zigzag with plus or minus 150 turns for the fundamental wave.
But you could also switch the windings of one pole pair 1 and 2 in star and those of the other 1 'and 2' in zigzag with 30 turns. Instead of connecting the windings of the pole pairs in series, as shown in the drawing, they can also be connected in parallel. The legs of the poles have such a cross-section that saturation occurs. The remaining parts of the magnetic circuit, on the other hand, are chosen so that no saturation occurs in them, in order to avoid asymmetries. Since the flows of the third harmonic that penetrate the armature are offset from one another by 90, these flows generate a rotating field in the rotor that rotates at three times the network frequency.
As can be seen from FIG. 2, the motor can be imagined as a combination of four individual core transformers with a common external joint 4. Two such transformers each. opposed to each other, belong together and are connected in such a way that, as already mentioned, the flow of the third harmonic that forms between the yokes passes radially through the rotor 3 indicated in the middle in FIG. 1.
Depending on whether the motor is designed as a squirrel-cage rotor or as a rotor excited by direct current (salient pole or cylinder rotor), the various types of otherwise known machines (asynchronous and synchronous machines) are also obtained with such a stator. You can also, for example, the runner made of permanent steel, z. B. made of ausseidungshardenetem magnetic steel, in particular you can design the rotor as a cylindrical drum made of permanent magnetic steel. A synchronous motor with asynchronous starting is then obtained.
In the exemplary embodiment, a motor with four poles (two pole pairs) is shown. But you can also use only three poles, whereby with three poles the fluxes of the third harmonic are offset by 120. But you can also z. For example, use six poles (i.e. three pole pairs), whereby the individual poles are spatially offset from one another by 600, and the winding circuit can be made so that the fluxes of the third harmonic in the individual poles are also offset from one another by 60.