Der Katechismus für die Ankerwickelei: Leitfaden für die Herstellung der Wicklungen an elektrischen Maschinen, Transformatoren, Starkstromapparaten und Kleinstmotoren [Reprint 2020 ed.] 9783112317242, 9783112305973

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RASKOP /

KATECHISMUS

12. A U F L A G E

Der Katechismus für die Ankerwickelei Leitfaden für die Herstellung der Wicklungen an elektrischen Maschinen, Transformatoren, Starkstromapparaten und Kleinstmotoren Von

Fritz Raskop Beratender Ingenieur für Elektromaschinenbau

Z w ö l f t e , v e r m e h r t e und, v e r b e s s e r t e A u f l a g e Mit 422 Abbildungen und Wicklungs-Schaltbildern 3 9 . - 4 2 . Tausend

Technischer Verlag H e r b e r t C r a m , Berlin 1957

Printed in Germany Satz : Walter de Gruyter & Co., Berlin W 35 Druck: Otto von Holten, Berlin W 35

Vorwort zur 12. Auflage Das Erscheinen der 12. Auflage (39.—42. Tausend) des „Katechismus" gab dem Verfasser den Anlaß zu einer sorgfältigen Überarbeitung und Ergänzung des gesamten Stoffgebietes. Hierbei wurde davon ausgegangen, daß sich in den letzten Jahrzehnten hinsichtlich der bekannten und bewährten Wicklungsarten nichts Grundsätzliches geändert hat und voraussichtlich auch in absehbarer Zukunft keine nennenswerten diesbezüglichen Änderungen zu erwarten sind. Richtungweisend waren vielmehr die Belange der Elektromaschinenbauer und Instandsetzer, die sich aus dem entwicklungsmäßig bedingten Fortschritt auf dem Sektor „Elektromaschinenbau", insbesondere aber aus dem allgemeinen Streben nach zeit- und kostensparenden Fertigungsmethoden zwangsläufig ergeben. In der gegenwärtigen Zeit der Rationalisierung, Mechanisierung und Automatisierung steht die Einführung quaütätsverbessernder, zeit- und kostensparender Fertigungsmethoden im Vordergrunde der beruflichen Interessen. Hieraus ergab sich die Notwendigkeit, weiterhin Mittel und Wege aufzuzeigen, die zur Erreichung dieser Ziele beitragen können. In diesem Sinne wurde die Zahl der Wicklungsschaltbilder in beachtlichem Umfang erhöht, Abbildungen der inzwischen auf dem Markt erschienenen, verbesserten Wickeleimaschinen und Hilfsmittel in den Fachtext eingefügt und über fortschrittliche Fertigungsmethoden in Wort und Bild berichtet. Der Abschnitt „Instandsetzung von Kleinstmotoren" wurde besonders sorgfältig überarbeitet und erheblich erweitert. Desgleichen wurde das Wickeldatenarchiv (Anhang) ausgebaut. Der Verfasser steht in ständigem Erfahrungsaustausch mit Wickeleifachleuten des europäischen und überseeischen Auslandes. Die Berichte und Hinweise von dieser Seite wurden bei der Bearbeitung der vorliegenden 12. Auflage mit ausgewertet. Es soll aber an dieser Stelle auch erwähnt werden, daß sich der „Katechismus" weit über die deutschen Grenzen hinaus viele neue Freunde erworben und auch hier zu einer fortschrittlichen Entwicklung in den Wickeleibetrieben beigetragen hat. V

Bei Erscheinen der vorliegenden 12. Auflage des „Katechismus" blickt der Verfasser auf eine 37 jährige Tätigkeit als Fachschriftsteller und beratender Ingenieur zurück. In diesem langen Zeitraum sind viele tausend geistige und persönliche Kontakte entstanden, die den Verfasser veranlassen, seinem großen Leser- und Freundeskreis im In- und Ausland für das ihm entgegengebrachte Vertrauen zu danken. Dieser Dank gilt auch den Ratsuchenden, die dem Verfasser durch ihre Anfragen ständig neue Anregungen für seine fachschriftstellerische Tätigkeit gaben, sowie dem Verleger und seinen Mitarbeitern, die sich für die Gestaltung des vorliegenden Werkes einsetzten. Krefeld, im Juli 1957

VI

Der Verfasser

V o r w o r t z u r 1.—11. A u f l a g e Das vorliegende Fachbuch enthält eine Sammlung praktischer Eigenerfahrungen und Winke für den Elektromaschinenbauer-Beruf, insbesondere für die Fachleute, die sich mit der Instandsetzung, Neuund Umwicklung elektrischer Maschinen befassen. Der Katechismus war ursprünglich als eine Ergänzung des vom Verfasser herausgebrachten Fachbuches: Die I n s t a n d s e t z u n g an e l e k t r i s c h e n M a s c h i n e n , T r a n s formatoren und Starkstromapparaten, Fehlerbestimmung und P r ü f u n g instandgesetzter Maschinen neuer Titel „Das Elektromaschinenbauer-Handwerk" gedacht. Mit den ständig steigenden Anforderungen, die seitens der Wirtschaft an die Instandsetzungswerke elektrischer Maschinen gestellt werden, erwies sich eine planvolle Erweiterung und Ergänzung der einzelnen Stoffgebiete als notwendig. Der „Katechismus" hat hierdurch als Fachbuch eine gewisse Selbständigkeit erlangt, aber an seiner ursprünglichen Bestimmung hat sich nichts geändert. Das Buch hat in den Händen zehntausender Fachleute im In- und Ausland an der Aufwärtsentwicklung des Elektromaschinenbauer-Handwerkes beigetragen und ist seit Jahrzehnten ein fester Bestandteil der Fachbüchereien in den Instandsetzungswerkstätten elektrischer Maschinen. Seit dieser langen Zeit bestehen geistige und persönliche Beziehungen zwischen der großen Gemeinschaft der Elektromaschinenbauer und dem Verfasser, der den Wunsch hegt, daß diese Beziehungen im Rahmen des internationalen Erfahrungsaustausches zum Nutzen und Wohle der Gesamtheit vertieft werden mögen. Der Verfasser.

VII

Inhaltsverzeichnis Einleitung I. Teil Die Ausnutzung des Wickelraumes bei Gleichstromanker und Drehstromständer Das aktive und passive Material der elektr. Machinen Das elektrisch und magnetisch beanspruchte Material Der R a u m f ü r die Aufnahme der Wicklung Die Abmessung des Wickeldrahtes Die Ausnutzung des Wickelraumes bei Gleichstromanker mit Handwicklung Die Auswuchtung umlaufender Wicklungskörper Anleitung zur richtigen Ausnutzung des Wickelraumes bei Gleichstromanker Merkmale f ü r die Beurteilung der Ausführbarkeit verschiedener Handwicklungsarten Die Auswertung des Wickelraumes bei Gleichstromanker mit Formspulenwicklung Die Formung der Spulen Die Ausführbarkeit der Formspulenwicklungen Die Ausnutzung des Raumes für die Unterbringung der Schaltdrähte Anleitung zur Ausführung von Schalta'rbeiten Drehstrommaschinen Die Raumverhältnisse zur Unterbringung der Wicklungen Hilfsmittel für zweckmäßige Raumausnutzung Ausführung f ü r 2 pol. Dreiphasenwicklungen (Schaltbilder) unter Beachtung der Raumausnutzung

1

4

Verschiedene Ausführungsarten der Ständerwicklungen 25 Die Form der Spulengruppen 26—28 Die Isolation der Hochspannungswicklungen 28 Die Befestigung der Ständerwicklungen und Schaltverbindungen 30

4 4 4 5 6 6 7 8 9 11 12 17 18 19 19 19

21

II. Teil Hilfswerkzeuge und die Anwendung derselben in der Ankerwickelei 33 A. Das Bandagieren umlaufender Wicklungen 34 Die Stärke des Bandagendrahtes 33 Zuschneiden der Isolationsstreifen als Bandagenunterlage 34 Das Bandagieren auf der Drehbank 35 Das Bandagieren auf Böcken 36 Das Bandagieren der Läufer bei Großmaschinen 37 B. Die wirtschaftliche Herstellung von Lötverbindungen 39 Lötkolbenformen 41 C. Die Entfernung des Glimmers (Mikanit) zwischen den Lamellen eines Kollektors 42—43 D. Die Herstellung der Nutenisolationen 44 Isolationsknickgerät 45 Isolierstoffe f ü r Nutenisolationen 45—46 Wärmeleitende Nutenisolationen 47 Feuchtigkeits- und thermische Beständigkeit 45 Isolierstoffe nach V D E (REM) Werkstoffklasse Y, A, E, B, F, H u. C 44

IX

Silikonisolierlacke, Glasgewebe Glimmer, Mikafolien, Samicafolien Die Wärmeleitfähigkeit der Nutenisolationen Der Wärmedurchgangswiderstand der Nutenisolationen Thermisolfolien, D B P angem. Hydraulisch betätigte Mikafolien-Presse Nutenisolationen für hohe Betriebsspannung Mikafolien, umpreßte AnkerFormspulen E. Lackdraht-Prüfgerät nach Raskop zur Feststellung der Tränkmittelbeständigkeit gemäß D I N 46 543

45 47 47 47 48 48 49

49

III. Teil Die praktischen Arbeitsvorgänge beim Bau elektr. Maschinen... 52 Das Ausschneiden und Stanzen der Bleche 53 Neuzeitliche Stanztechnik im Elekromaschinenbau 54—57 Schnellaufende Nutenstanzmaschinen 57 Das Bekleben bzw. Lackieren der Dynamobleche 55 Anker und Polblech eines Gleichstrommotors 59 Wickelei 61 Zusammenbau (Montage) von Drehstrommotoren 65 Die Imprägnierungund Trocknung von Wicklungen 67 Imprägniereinrichtungen und Trockenöfen 68 Imprägniergerät nach R a s k o p . . 69 Die fach- und sachgemäße Trocknung imprägnierter Wicklungen 71 Elektro-Trockenofen nach Raskop 71—72 Elektro-Isolierlacke und ihre Anwendung im Elektromaschinenbau 73 Elektro-Trockenofen mit SpezialGroßflächenheizung 74—75 Spezial-Bandheizkörper hierzu 75 Isolierlacke (rohstofflicher Aufbau) 74 Die Gütewerte der Isolierlacke . 76

X

Beispiel einer Imprägnier- und Trockeneinrichtung Durchlauf-Trockenofen mit Infrarot-Beheizung Imprägnierung von Lackdrahtwicklungen Feuchtigkeits- und Säureschutzlacke Tropenschutz-Isolierlacke Silikon-Tränklacke Neue, lösungsmittelfreie Isolierlacke Das „Einwecken" von Wicklungen in Künstharzmassen Gütemäßige Leistungssteigerung durch Vakuum-Imprägnierung. . Vakuum-Imprägnieranlage im Betrieb Welchen Beitrag kann der Elektromaschinenbauer zur Lösung des Lackdrahtproblems leisten Gegenüberstellung deutscher, amerikanischer und russischer Motoren Der Nutenfüllfaktor bei Lackdrahtwicklungen Die Herstellung der Formspulen f ü r TräufelWicklungen Die Wahl der Tränklacke f ü r Lackdrahtwicklungen Die P r ü f u n g instand gesetzter Maschinen Drehstrom-Prüffeld für Kleinmotorenfabriken Drehzahlmessungen im Prüffeld Prüfgerät nach REM/DVE § 50 und Tafel V Anker-Prüfgerät „ P r ü f r e x " . . . . Tabelle für Normwerte (Wirkungsgrad und Leistungsfaktor) . . . Der Magnetisierungs-, Leerlauf und Kurzschlußstrom bei Drehstrommotoren Tabelle über Nennströme, Leerlauf- und Kurzschlußströrue bei neuzeitlichen Drehstrommotoren Bestimmung des Wirkungsgrades Gleichstromrraschinen Die Messung des Ankerwiderstandes Drehstrommotoren Die Umdrehungszahlen der Gleichund Drehstrommotoren

78 82 82 83 86 90 93 95 96 98 100 101 102 103 104 106 107 109 110 112 113 115

117 119 119 121 123 126

IV. Teil Wissenswerte theoretische Einzelheiten konstruktiver Natur Gleichstrommaschinen Die F u n k e n b i l d u n g a m Kollektor Der D r a h t q u e r s c h n i t t der Wicklungen Tabelle über S t r o m v e r b r a u c h bei 110, 220, 440 u n d 500 V o l t . . . Magnetwicklungen Die Berechnung des Wickelschrittes : Parallelwicklungen Reihenwicklungen Reihenparaliel-Wicklungen Einfach geschlossene Reihenparallelwicklungen Die Berechnung des Kollektorschrittes Ausgleichringe bei GleichstromAnkerwicklungen

129 131 131 134 136 137 139 140 142 144 145 145 148

V. Teil Umschalten eines Gleichstrommotors (4polig) 220 auf 110 Volt 152 Tabelle über Nutenzahlen u n d Polzahlen f ü r D r e h s t r o m m o t o ren 156 Dreiphasen-Bruchlochwicklungen 156 Schaltbild: Dreiphasen - Bruchlochwicklung lOpolig, 24 N u t e n 156 Tabelle über die A u s f ü h r b a r k e i t von Dreiphasen-Bruchlochwicklungen 159 Schaltbilder für DreiphasenEinschicht - Bruchlochwicklungen 159—190 Tabelle über Polzahlen und Läuferdrehzahlen 2—8polig 171 Dreiphasen-Zweischichten-Bruchlochwicklung 177 Der Entwurf einer 6pol. Dreiphasen - Zweischichten - Bruchlochwicklung, 27 N u t e n 181 Schaltbild: 6pol. DreiphasenZweischichten-Bruchlochwicklung 27 N u t e n 183 Zweiphasen-Bruchlochwicklungen 185 Zweiphasen-Läuferwicklungeu . . 191 Berechnung der L ä u f e r s p a n n u n g . 195 Parallelschalten von Drehstromwicklungen 197

Dreiphasen - Zweischichtenentwicklung 6pol. u m s c h a l t b a r f ü r 110, 125, 190, 220, 330, 380 Volt 198 Umschaltbare Dreiphasenwicklungen f ü r 440/220 Volt 220/ 110 Volt 200 Schaltbild einer 4poligen Zweiphasen-Läuferwicklung 203 Angaben f ü r den AEG-Zweiphasenläufer T y p e D 50/6 204 Anormale D r e h s t r o m l ä u f e r - S t a b wicklungen 208 Anormale Dreiphasenwicklungen u n d deren A n w e n d u n g beim U m b a u von D r e h s t r o m m o t o r e n 2 1 4 Wickelschema f ü r einen S t a b läufer 8 polig, 84 N u t e n 218 Wickelschema f ü r einen S t a b läufer 8polig, 60 N u t e n . 220 B e d e u t u n g der m a ß - u n d f o r m gerechten G e s t a l t u n g von Mehrfachspulen ungleicher W e i t e n f ü r Ein- u n d Zweischichtenwicklungen 222—240 Tabelle über Wickellöhne bei Träufelwicklungen 231 Wickelgeräte f ü r Träufelwicklungen 232—240 Die Dreiphasen - Formspulen(Träufel-)Wicklungen und ihre B e d e u t u n g f ü r die Instandsetzungswerkstätten 240 Schaltbilder f ü r Einschicht-Träufelwicklungen 244—252 Dreiphasen - Dreietagen - Wicklungen 253 Der k o n s t r u k t i v e A u f b a u der Zweischichten-Wicklungen . . . . 2 5 8 Schaltbild eines Wicklungsstranges für Zweischichtenwicklung 264 Die S c h a l t u n g der Zweischichtenwicklungen 265 Vereinfachte Schaltbilder Dreiphasen - Zweischichten - Wicklung 268,297,312 Tabelle über Schaltmöglichkeiten f ü r Dreiphasen - Zweischichtenwicklungen 269—270 Schaltbilder f ü r Zweischichtenwicklungen 272—296 Der v e r k ü r z t e Wickelschritt (gesehnt) bei Zweischichtenwicklungen 291

XI

Tabelle über die Zunahme der Leiterzahlen bei Anwendung gesehnter Wickelschritte 295 Vorteile der gesehnten Wickelschritte 296 Polumschaltbare Dahlander-Wicklungen 313—350 Drehstrommotoren mit polumschaltbaren Wicklungen 313 Prinzip-Schaltbild der Dahlanderwicklungen 317 Schaltbilder f ü r polumschaltbare Wicklungen 313—356 Die SSW-Weinert-Schaltung . . . 321,326,327 Polumschaltbare Drehstrommotoren mit Umschalter 349 Die Verwendung des normalen Drehstrommotors als Emphasen - Asynchronmotor mit Hilfswicklung 341 Die Umwicklung einer größeren Gleichstrommaschine von 500 auf 220 Volt 352 Ausgleichsverbindungen an Reihenparallelwicklungen 356 Tabelle 2, Durchmesser und Querschnitt blanker runder Kupferdrähte 359 Tabelle der Drahtstärken bei Verwendung mehrerer paralleler Leiter 358 Tabelle über Stromverbrauch der Gleich- und Drehstrommotoren 360 Die Ursachen des schlechten Anlaufens der Kurzschlußläufer. 361 Vorbedingungen f ü r den einwandfreien Anlauf 362 Das Nutenzahlverhältnis Ständer/ Läufer 364 Das Schlitzen der Kurzschlußringe entsprechend der Polpaarteilung — Verbesserung des Anlaufes 368 Wahl der Ständer und Läufernutenzahl nach Prof. Richter 369 Umwicklung von Schlreifringläufer in Käfigläufer 370 Aluminium - Preßguß - Käfigläufer 366 Die Stab- und Ringquerschnitte 371 Leitwertgleichheit Alu/Kupfer . . 371 Mittel zur Verbesserung des Läufer-Anlaufes 374

XII

Nutenformen f ü r Käfigläufer . . 373 Sonderfälle Käfigläufermotoren . 375 Mittel und Methoden zur Verbesserung des Anlaufes der Käfigläufer bei Einphasensynchronmotoren Schaubild: Leiterzahlen f ü r Einphasen - Wechselstrom - Asynchronmotoren Wicklungs-Schaltbild SSW-Einphasenmotor Type R E 24/4 . . Druckknopf-Anlaßschalter f ü r SSW-Motor Type R E 24/4 . . . Geräuscharme WechselstromAsynchronmotoren mit Käfigläufer Auslegung der Blechpakete Wahl der Ständerwicklung Mechanische Bearbeitung der Bauteile Passive Bauteile Nutenverhältnis Ständer/Läufer . Blechschnitt und Luftspalt Isolierte Käfig- und Läuferwicklungen Nutenisolation im Ständer Herabsetzung der Störgeräusche durch isolierte Metallfolien . . . . Schrifttumshinweise über geräuscharme Drehstrommotoren

380 381 384 384

397 397 399 399 399 400 400 400 401 402 403

VI. Teil Die Bedeutung des Auswuchtens umlaufender Wicklungskörper. 404 Die Begründung der Notwendigkeit des Auswuchtens 404 Die wickeltechnischen Voraussetzungen f ü r eine möglichst vollkommene Auswuchtung . . . 406 Die Technik des Auswuchtens . . 407 Apparate und Maschinen f ü r die dynamische Auswuchtung . . . . 409 Dynamische Auswuchtmachinen 411,412 VII. Teil Die Instandsetzung und Neuwlcklung von Klein- und Kleinstmotoren 414 Wickeldatenarchiv f ü r Kleinstmotoren 416 Ausführungsbeispiele von Kleinstmotoren 417, 418

Die B e d e u t u n g des L a c k d r a h t e s u n d der Imprägnierung von Lackdrahtwicklungen Die Gütewerte der L a c k d r ä h t e . Imprägnierfeste L a c k d r ä h t e Imprägnieren von L a c k d r a h t wicklungen Blechschnitte f ü r Kleinstmotoren Isolierlacke auf K u n s t s t o f f b a s i s

419 420 421 423 425 423

Die verschiedenen Arten und Schaltungen für Kleinstmotoren 426 Die B a r k h a u s e n - S c h a l t u n g für Kleinstmotoren 427 Die Verlegung der Schaltenden bei Kollektorankern 427 Umwicklung von Gleichstrommotoren in Universalmotoren . 438 Anker-Wickelmaschinen f ü r Kleinstanker 438 Die Herstellung der Ankerwicklungen f ü r Kleinstmotoren . . . 439 Das Abreißen der Schaltenden bei schnellaufenden Kleinankern . 439 Das B l a n k m a c h e n der Schalten> den bei Kollektorankern 441 E r s a t z der Kollektoren bei Kleinstanker 443 Einphasen-Wechselstrom( motoren mit Käfigläufer 445 Nicht a b s c h a l t b a r e Anlaufwicklungen beiWechselstrommotoren 446 Schaltbilder f ü r Einphasen-Wechselstrommotoren 446—453 4polige Einphasen-Zweischichtenwicklung nach Schorch . . . . 448 4 polige Einphasenwicklung 18 N u t e n 449 Kondensator-Anlaufschaltungen . 451 Magnetische K u p p l u n g e n f ü r Einp h a s e n - A s y n c h r o n m o t o r e n . . . 454 Bemessung der A n l a u f - K o n d e n satoren f ü r E i n p h a s e n m o t o r e n . 455 Sonderabhandlung Uber Staubsauger W a s ist bei der I n s t a n d s e t z u n g u n d Neuwicklung von S t a u b saugern zu beachten Die A u f r e c h t e r h a l t u n g des ger ä u s c h a r m e n Laufes Magnetische Störgeräusche Akustische Geräuschquellen . . . . Mechanische Geräusche A u f r e c h t e r h a l t u n g des u r s p r ü n g liche U n t e r d r u c k e s

455 456 456 457 457 457

W a t t a u f n a h m e , Wassersäule u n d Luftfördermenge M a ß n a h m e n zur E r h a l t u n g der ursprünglichen Gütewerte Meßtechnische E r f a s s u n g des Unterdruckes 459, Kugellager-Abzieh Vorrichtung . . .

458 459 460 461

Anhang I Wickeldaten für Kleinstmotoren.. 464 Querschnitt d u r c h eine elektrische H a n d b o h r m a s c h i n e . . . 480 Anhang II Auszug aus den Regeln für die Bewertung und PrUfung elektrischer Maschinen, REM 0530/ XII 37 u. REM 0530/7. 55 . . . . 483 Besondere Vorschriften f ü r Instandsetzungsarbeiten § 50, § 84 502, 511 Anhang III: Tabellen Normwerte f ü r W i r k u n g s g r a d u n d Leistungsfaktor offener Drehstrommotoren 113—114 Nennströme, Leerlauf- u n d Kurzschlußströme neuzeitlicher Drehstrommotoren 117 S t r o m v e r b r a u c h P S der Gleichstrommotoren 136 Nutenzahlen f ü r DreiphasenGanzlochwicklungen 156 Die A u s f ü h r b a r k e i t von Dreiphasen-Bruchlochwicklungen . 159 Polzahlen u n d Drehzahlen (2—30 Pole) bei 50 Hz 171 Verteilung der Spulengruppen auf die N u t e n bei 8pol. DreiphasenEinschicht-Bruchlochwicklungen 174 Aufteilung der Spulengruppen auf die Nuten, bei 4 pol. EinschichtZweietagenwicklungen 175 Verteilung der Spulengruppen bei 4 pol. Zweischichtenwicklungen (Bruchloch) 179 Verteilung der S p u l e n g r u p p e n bei 8pol. Zweischichten-Bruchlochwicklungen 180 Aufstellung einer Wickeltabelle f ü r eine 6 pol. DreiphasenBruchlochwicklung, 27 N u t e n . 181 Drehstromläufer-Stabwicklungen 204, 208

XIII

Aufstellung einer Wickeltabelle für Drehstromläufer-Stabwicklung 84 Nuten, 8polig Aufstellung einer Wickeltabelle f ü r Drehstromläufer-Stabwicklung 60 Nuten, 120 Stäbe 8polig Lohnkosten f ü r DreiphasenTräufelwicklungen Ein- und Mehrlochwicklungen für Drehstrommotoren Schaltmöglichkeiten bei Dreiphasen-Zweischichtenwicklungen . . Die prozentuale Erhöhung der Leiterzahlen bei der Anwendung gesehnter Wickelschritte Umrechnung der Drahtstärken bei Verwendung von mehreren parallelen Leitern bei Anker- und Magnetwicklungen Durchmesser, Querschnitt blanker Kupfer-Runddrähte Stromverbrauch der Gleich- und Drehstrommotoren 0,19 bis 130 kW, 110—500 Volt

XIV

218 220 231 269 270 295

Nutenzahlen bei Drehstrommotoren 365 Nutenzahlen f ü r Dreiphasen-Käfigläufermotoren nach Prof. Richter 369 Die Größe der Anlaufkondensatoren f ü r Cinphasen-Wechselstrom-Asynchronmotoren 455 Wickeldaten für Kleinstmotoren.. 464 Unterdrucke bei Staubsauger (Ursprungswerte) 462 Fabrikat Mauz & Pfeiffer-Stuttgart 462 Fabrikat Miele & Co.-Bielefeld . . 462 Staubsauger-UrsprungsWickeldaten 474—479

358 359 360

Schrifttumshinweise Schrifttumshinweise über die Instandsetzung von Kleinstmotorer 481

Verzeichnis der Wicklungs-Schaltbilder I. 2polige Ein- und Zweischichten-Dreiphasenwicklungen überstellung verschiedener Wicklungsarten) II. Ausgleichverbindungen bei Gleichstrom-Ankerwicklungen I I I . Parallelschalten 4poliger Nebenschlußwicklungen bei maschinen IV.

(Gegen21—24 149

Gleichstrom-

Dreiphasen-Einschicht-Bruchlochwicklungen 4polig 18 Nuten, Abb. Nr. 122 30 Nuten, Abb. Nr. 124 27 Nuten, Abb. Nr. 125 42 Nuten, Abb. Nr. 132 54 Nuten, Abb. Nr. 139 6 polig 24 Nuten, Abb. Nr. 202 30 Nuten, Abb. Nr. 126 39 Nuten, Abb. Nr. 130 45 Nuten, Abb. Nr. 133 48 Nuten, Abb. Nr. 136 8 polig 30 Nuten, Abb. Nr. 127 36 Nuten, Abb. Nr. 128 36 Nuten, Abb. Nr. 208 42 Nuten, Abb. Nr. 131 48 Nuten, Abb. Nr. 137 54 Nuten, Abb. Nr. 140 54 Nuten, Abb. Nr. 169 60 Nuten, Abb. Nr. 143 66 Nuten, Abb. Nr. 157 84 Nuten, Abb. Nr. 144 u. 147 90 Nuten, Abb. Nr. 158 90 Nuten, Abb. Nr. 160 lOpolig 18 Nuten, Abb. Nr. 123 24 Nuten, Abb. Nr. 121 36 Nuten, Abb. Nr. 129 45 Nuten, Abb. Nr. 134 u. 135 48 Nuten, Abb. Nr. 138 54 Nuten, Abb. Nr. 141 72 Nuten, Abb. Nr. 145 96 Nuten, Abb. Nr. 159 12 polig 54 Nuten, Abb. Nr. 142 60 Nuten, Abb. Nr. 146, 155, 156

V. D r e i p h a s e n - Z w e i sc h i c h t e n - B r u c h l o c h w i c k l u n g e n 4polig 18 Nuten, Abb. Nr. 233 27 Nuten, Abb. Nr. 236

153

160 161 162 165 168 247 163 164 166 167 163 163 250 164 167 169 217 170 187 171 u.173 188 190 161 158 164 166—167 168 169 172 189 .169 173, 185, 186 273 275

XV

30 42 6 polig 24 27 48 8polig 30 36 42 54 60 60 66 78 VI.

Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten, Nuten,

Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb.

Nr. 237 Nr. 240 Nr. 243 Nr. 152 Nr. 136 Nr. 247 Nr. 248 Nr. 249 Nr. 251 Nr. 252 Nr. 253 Nr. 254 Nr. 255

Dreiphasen-Einschicht-Ganzlochwicklungen 2 polig 12 Nuten, Abb. Nr. 197 18 Nuten, Abb. Nr. 199 24 Nuten, Abb. Nr. 200 36 Nuten, Abb. Nr. 203 36 Nuten, Abb. Nr. 204 4polig 12 Nuten, Abb. Nr. 198. 24 Nuten, Abb. Nr. 201 36 Nuten, Abb. Nr. 206 48 Nuten, Abb. Nr. 212 6 polig 36 Nuten, Abb. Nr. 207 8polig 48 Nuten, Abb. Nr. 209 72 Nuten, Abb. Nr. 210 72 Nuten, Abb. Nr. 211 10 polig 60 Nuten, Abb. Nr. 205

V I I . D r e i p h a s e n - Z w e i sc 2polig 12 Nuten, Abb. 18 Nuten, Abb. 24 Nuten, Abb. 36 Nuten, Abb. 4polig 24 Nuten, Abb. 36 Nuten, Abb. 36 Nuten, Abb. 36 Nuten, Abb. 36 Nuten, Abb. 48 Nuten, Abb. 6 polig 36 Nuten, Abb. 54 Nuten, Abb. 72 Nuten, Abb. 8polig 48 Nuten, Abb. 72 Nuten, Abb.

hichten-Ganzlochwicklungen Nr. 228 Nr. 229 Nr. 230 Nr. 232 Nr. 231 Nr. 224 (Schaltplan) Nr. 241 Nr. 238 Nr. 239 (2 Stränge parallel) Nr. 242 Nr. 244 Nr. 245 Nr. 246. Nr. 250 Nr. 257

276 279 281 183 167 283 283 284 285 286 287 288 289 244 245 246 247 248 245 246 249 252 249 250 251 251 248 272 272 272 273 272 264 280 277 278 280 281 282 282 284 290

VIII. D r e i p h a s e n - Z weise h i c h t e n - G a n z l o c h w i c k l u n g e n mit Spulen gleicher oder oder ungl. Weite, f ü r alle Nutenzahlen und Wickelschritte. Vereinfachte Darstellung in 3 Wicklungssträngen getrennt, f ü r Serien- und Parallelschaltung je Strang. 2 polig je Phase 2 Spulen in Serie, Abb. Nr. 258 297 je Phase 2 Spulen parallel, Abb. Nr. 259 298

XVI

4polig je je je 6 polig je je je je 8polig je je je je

Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase

4 2 4 6 2 3 6 8 2 4 8

Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen

IX. P o l u m s c h a l t b a r e 4/2polig, 4/2 polig, 4/2 polig, 4/2polig, 4/2 polig, 6/4polig, 6/4/2 polig, 6/4/2polig, 8/4polig, 8/4polig, 8/4polig, 8/4polig, 8/6 polig, 8/4/2 polig, 8/6/4polig, 8/6/4polig, 8/6/4/2 polig, 12/6 polig, 12/6 polig, 12/6 polig, 12/6 polig, 12/6polig, 12/8/6/4polig, IX.

in Serie, parallel, parallel, in Serie, parallel, parallel, parallel, in Serie, parallel, parallel, parallel,

Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb.

Nr. 260 Nr. 261 Nr. 262 Nr. 263 Nr. 264 Nr. 265 Nr. 266 Nr. 225 Nr. 267 Nr. 268 Nr. 269

Dreiphasenwicklungen 24 Nuten, Einsch. Abb. Nr. 278 24 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 285 24 Nuten, Sp. Gl. W. Abb. Nr. 286 36 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 287 (Dahlander) 48 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 291 (Dahlander) 36 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 295 48 Nuten, Einsch. Abb. Nr. 301 54 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 277 36 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 288 48 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 289 36 Nuten, Zweisch. St. Dreieck Abb. Nr. 290 . 48 Nuten, Einsch. Abb. Nr. 279 (Dahlander) 36 Nuten, Einsch. Abb. Nr. 296 48 Nuten, Einsch. Abb. Nr. 299 36 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 300 48 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 303 36 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 293 60 Nuten, Einsch. Abb. N r - 2 8 0 60 Nuten, Einsch. Abb. Nr. 280 36 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 292 72 Nuten, Einsch. Abb. Nr. 281 72 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 294 72 Nuten, Zweisch. Abb. Nr. 284

a) P o l u m s c h a l t b a r e D a h l a n d e r - W i c k l u n g e n ter Darstellung, Zweischichtenwicklungen. 4/2polig für alle Nutenzahlen u. Wickelschritte, 8/4polig f ü r alle Nutenzahlen u. Wickelschritte, 12/6 polig f ü r alle Nutenzahlen u. Wickelschritte, 16/8 polig f ü r alle Wickelschritte u. Nutenzahlen,

IX. b) Polumschalter 8/6/4 Pole SSW Weinert, Dreieck/Dreieck-Schaltung, 12 Klemmen, Prinzipschaltungen f ü r 2 u. 4 Drehzahlen, Dahlander-Wicklung mit Polumschalter, Dahlander-Wicklung mit 3 Drehzahlen, Dahlander-Wicklung mit 4 Drehzahlen, X.

299 300 301 302 303 304 305 268 306 307 308

Abb. Abb. Abb. Abb. Abb. Abb.

in

322 329 329 330 333 337 343 321 331 331 332 323 338 341 342 345 335 324 324 334 325 336 328

vereinfach-

Abb. Abb. Abb. Abb. Nr. Nr. Nr. Nr. Nr. Nr.

Nr.270 Nr.271 Nr.272 Nr.273 304 302 282 308 310 283

. . . . . .

. . . . . .

309 310 311 312 346 344 326 349 350 327

Zweiphasen-Bruchlochwicklung. 4polig, 16 Nuten, Abb. Nr. 167 (Zweiphasen-Läuferwicklung) 203 4 polig, 36 Nuten, Abb. Nr. 161 191 4polig, 16 Nuten, Abb. Nr. 168(Zweiphasen-Formspulenwicklung) 207

XVII

XI.

XII.

XVIII

Einphasen-Wechselstrom-Wicklungen. Abb. Nr. 330 bis Nr. 336 Abb. Nr. 388 bis Nr. 409

384 445—453

Sonderausführungen. 1. 6 polige Dreiphasen-Zweischichtenwicklung, umschaltbar f ü r die Netzspannungen 110, 125. 190, 220, 330 und 380 Volt, Abb. Nr. 163 2. Umschaltbare Dreiphasenwicklung f ü r das Spannungsverhältnis 2 : 1 (z. B. 440/220, 220/110 Volt), 4polige Zweischichtenwicklung, Abb. Nr. 164 3. 2 - 3 - und 4-Lochspulen ungl. Weite, Abb. Nr. 165 . . . . 4. Undurchführbare Parallelschaltung von Mehrfachspulen Abb. Nr. 166 5. Dreiphasen-Dreiebenen-Ganzlochwicklung, 48 Nuten, Abb. Nr. 214 6. Dreiphasen-Dreiebenen-Ganzlochwicklung f ü r geteilte Ständer, 4 polig, 24 Nuten, Abb. Nr. 215 7.J Universal-Schaltbild f ü r 2/4/6- und 8 polige DreiphasenZweischichtenwicklungen Abb. Nr. 256 8. 8polige Gleichstrom-Reihenparallelwicklung, 270 Nuten mit Ausgleich Verbindungen Abb. 315

193 200 201 201 254 255 290 356

Einleitung Der Beruf des Elektromascliinenbauers hat infolge des gewaltigen Aufschwunges, den die Elektromaschinenindustrie in den letzten Jahrzehnten zu verzeichnen hat, an Bedeutung zugenommen. Die Zukunft unseres wirtschaftlichen Lebens wird bei der fast unbegrenzten Verwendungsmöglichkeit der elektrischen Maschinen in Industrie, Verkehrs- und Landwirtschaft dem Elektromaschinenbauer ein Betätigungsfeld bieten, welches zu den besten Aussichten berechtigt. Die Eigenart des Elektromaschinenbauerberufes bringt es mit sich, daß neben den praktischen Kenntnissen eine nicht unbedeutende theoretische Schulung erforderlich ist, um eine wirklich ersprießliche Tätigkeit auf diesem Gebiete entfalten zu können. Bei der Bedeutung, die der theoretischen Ausbildung beizumessen ist, bleiben jedoch die praktischen Kenntnisse in dem Ausbildungsgrundsatz als wichtigster Punkt bestehen, und demgemäß erheischt die Wiedergabe der praktischen Erfahrungen in der dem Elektromaschinenbauer zweckdienlichen Literatur den größten Raum. Die Behandlung theoretischer Einzelheiten ist nur dann als geeignet zu betrachten, wenn dieselben unmittelbar mit dem praktischen Arbeitsvorgang zusammenhängen. Allerdings findet man nur wenige Berufe, wo die Voraussetzungen für die praktischen und theoretischen Kenntnisse so in die Erscheinung treten, wie gerade bei dem Elektromaschinenbauerberuf. Diese Tatsache gibt daher besondere Veranlassung, den Erfordernissen bei der Bearbeitung des Lehrstoffes nach bester Möglichkeit Rechnung zu tragen. Nicht allein die Wiedergabe der praktischen Arbeitsvorgänge, sondern auch die Arbeitsmethoden, die gebräuchlichen Maschinen, Hilfsmittel und Werkzeuge sowie die wirtschaftliche Verarbeitung der Werkstoffe sollen in dem vorliegenden Werk gewürdigt werden. Die mit dem Beruf zusammenhängenden maschinentechnischen Kenntnisse lassen eine Besprechung verschiedener Motoren deutscher Hersteller als zweckmäßig erscheinen, um hierbei gleichzeitig auf einige theoretische Einzelheiten, die für den Praktiker von Bedeutung sind, im bedingten Maße eingehen zu können. Auch der Elektromaschinenbauer, insbesondere wenn sich seine Tätigkeit in einem Instandsetzungswerk vollzieht, wird häufig vor Aufgaben gestellt, deren Lösung die Kenntnis bestimmter Konstruktionsbedingungen voraussetzt. 1 Raskop, Katechismus, 12. Aufl.

1

Abb. 1. Das Einlegen der Formspulen in den Ständer eines Großgenerators (Werkbild: Elin, Weiz)

2

Manche Störung, die nach vollzogener Instandsetzung in Erscheinung tritt, hat als Ursache einen kaum sichtbaren Fehler, der auf die Unkenntnis gewisser Voraussetzungen mechanischer oder elektrischer Art zurückzuführen ist, und dessen Beseitigung demzufolge Schwierigkeiten in den Weg treten. In dem vorliegenden Werk wird daher in einem besonderen Abschnitt auf diejenigen Bedingungen elektrischer und mechanischer Art aufmerksam gemacht, die bei einer Instandsetzung der Maschine durch unsachgemäße Arbeit aufgehoben oder vernichtet werden können und somit später zu Störungen kleineren oder größeren Umfanges Anlaß geben. Diese auch in dem Grundtext eingeschlossenen Abhandlungen haben daher vornehmlich den Zweck, die sachliche Urteilskraft des Praktikers zu stärken und das Verständnis für exakte saubere Arbeit zu fördern.

A b b . 2. Blick in die Wickelei eines neuzeitlichen I n s t a n d s e t z u n g s w e r k e s f ü r elektrische Maschinen ( W e r k b i l d : A. Profitlich, Siegburg)

1*

3

I.Teil

Die Ausnutzung des Wickelraumes bei Gleichstromanker und Drehstromständer Die Konstruktion und Ausführung der elektrischen Maschinen kann nach dem heutigen Stand als vollendet bezeichnet werden. Mit dieser Tatsache darf sich der Handwerker abfinden und sein Interesse vornehmlich dem praktischen Arbeitsvorgang bei der Herstellung der Maschine zuwenden, wo Verbesserungen in der heutigen Zeit nicht nur möglich, sondern auch sehr erwünscht sind. Um jedoch für die verschiedenen Ausführungsarten bei dem Handwerker Verständnis zu finden, ist es erforderlich, mit einigen Worten die Gesichtspunkte, nach welchen der Erbauer die Entwürfe, Berechnungen und Konstruktionen der Maschinen durchzuführen hat, zu beleuchten. Bei einer elektrischen Maschine unterscheidet man das aktive und das passive Material. Das aktive Material finden wir bei der Gleichstrommaschine in dem Ankerkörper, den Polkernen, Magnetgestell und Wicklungen usw., während bei Drehstrommaschinen nur das Blechpaket des Läufers und des Ständers neben den Wicklungen usw. als solches bezeichnet werden kann. Das aktive Material ist dasjenige, welches elektrisch oder magnetisch beansprucht wird, wo hingegen das passive Material aus den nur mechanisch beanspruchten Konstruktionsteilen gebildet wird. Das magnetisch beanspruchte aktive Material besteht aus hochwertigem Eisenblech von ca. 0,5 mm Stärke, einseitig mit Papier beklebt oder mit Isolierlack lackiert. Das passive Material besteht, soweit Gehäuseteile in Frage kommen, fast ausschließlich aus Gußeisen, Stahlguß oder Leichtmetall.

Der Raum zur Aufnahme der Wicklung Der Erbauer hat nun die Aufgabe, das passive Material, welches zum Aufbau der Maschine erforderlich ist, auf das geringste Maß zu beschränken, damit die Ausführung klein und das Gewicht gering ausfällt. Indem er dieser Anforderung entspricht, ist er vielfach gezwungen, die Wicklung in einem engen Raum unterzubringen. Bei der Herstellung solcher Wicklungen ist besondere Sorgfalt am Platze, um zu verhüten, daß Berührungen zwischen dem Eisenkörper und der Wicklung sowie zwischen den einzelnen Wicklungselementen vorkommen.

4

Während die Wickler in den Großbetrieben der Hersteller durch Serienherstellung bestimmter Wicklungsarten mit den Raumverhältnissen in solchen Fällen schnell vertraut werden, bedarf es bei einer Neuwicklung in einem Instandsetzungswerk besonderer Aufmerksamkeit und sorgfältigster Arbeit. Vor allen Dingen ist Wert darauf zu legen, daß die Abmessungen des Wickeldrahtes im blanken und isolierten Zustand genau so gewählt werden, wie bei der Ursprungswicklung und daß die Gesamtform einer Spule bzw. der ganzen Wicklungen der erprobten Ursprungsform ähnlich wird. Eine Änderung in den vorliegenden Abmessungen an dem aktiven Material durch Vergrößerung der Nuten und Nutenschlitze oder Verringerung

A b b . 3. Vorbildliche R a u m a u s n u t z u n g bei der G e s t a l t u n g der W i c k e l k ö p f e a n e i n e m G l e i c h s t r o m a n k e r ( W e r k b i l d : H. S c h ü m a n n L ü b e c k )

des Drahtquerschnittes usw. hat einen nachteiligen Einfluß auf die Leistung und den Wirkungsgrad der Maschine. Solche Versuche sind jedenfalls gewagt und müssen möglichst vermieden werden, da dieselben unliebsame Störungen zur Folge haben. Sind die Raumverhältnisse in den Nuten als beengt erkannt, welches bei dem Abbau der beschädigten Wicklung leicht festgestellt werden kann, so ist besonderer Wert auf die Stärke der Nutenisolation und Umspinnung des Wickeldrahtes zu legen. Die einzelnen Drähte müssen sauber gerichtet neben- und übereinander in die Nuten eingelegt und mit geeigneten Holz5

Stäbchen oder Stemmern zusammengedrückt werden. Außerhalb der Nuten sind die Drahtbündel der einzelnen Wicklungselemente unter bestmöglichster Ausnutzung des vorhandenen Wickelraumes anzuordnen. Es kommt hierbei vielfach auf bestimmte Knicke und Biegungen an, um die gesamte Form der Wicklung den Raumverhältnissen entsprechend fertigstellen zu können. Während man die Raumverhältnisse der Nuten durch Einpassen der erforderlichen Drahtzahl (Spulen) leicht untersuchen kann, treten die entsprechenden Verhältnisse des Wickelraumes außerhalb der Nuten, gewöhnlich erst nach Herstellung eines Teiles der Wicklung in Erscheinung. So kommt es z. B. beim Gleichstromanker mit Handwicklung vor, daß der Raum R in Abb. 4 nicht ausreicht, um die Wicklung sachgemäß anzuordnen, während bei der Ursprungswicklung diese Erscheinung nicht zu bemerken war. Der Wickler kommt in solchen Fällen mit dem vorhandenen Platz für die Wicklung nicht aus und würde bei Fertigstellung mit dem Wickelkopf bis auf die Abb. 4. Oleichstromanker für Lagerstelle geraten. Auch kann der Fall Handwicklung eintreten, daß infolge unsachgemäßer Anordnung der einzelnen Wicklungselemente auf der Stirnfläche des Ankers eine Wulst entsteht, die sich etwa über die Hälfte einer Stirnfläche erhebt, während die andere Hälfte merklich hiergegen abfällt. Der Wickelkopf erhält hierdurch einen Schwerpunkt, der durch Auswuchten des Ankers (ausbalanzieren) wieder ausgeglichen werden muß. In den meisten Fällen wird ein Auswuchten aber gar nicht möglich sein, weil die Befestigung eines ausgleichenden Gegengewichtes bei dieser Ausführung ausgeschlossen ist. Nimmt man nun den Anker mit der nicht ausgewuchteten Wicklung in Betrieb, so können Störungen eintreten, die sich durch Vibration der ganzen Maschine und Feuern der Bürsten bemerkbar machen. Da in Instendsetzungswerken auch vielfach schon von anderer Hand ausgebesserte oder neugewickelte Anker bearbeitet werden müssen, so ist dem Handwerker in solchen Fällen nicht die Möglichkeit gegeben, die Ursprungswicklung in ihren Einzelheiten als Muster zu verwenden. Es ist daher zweckmäßig, einige Gesichtspunkte, deren Beachtung für die sachgemäße Herstellung solcher Wicklungen von ausschlaggebender Bedeutung ist, näher zu erörtern.

6

Im allgemeinen kann man zunächst sagen, daß die Stärke der Drahtumspinnung und die Isolation zwischen jeder Spule auf der Stirnfläche des Ankers nicht zu stark sein darf. Die Windungen einer Spule müssen bei Vermeidung von Überkreuzungen möglichst nebeneinander auf den Stirnflächen angeordnet und so fest als angängig, evtl. durch sorgfältiges Klopfen mit geeigneten Holz- oder Preßstoffkeilen aufeinandergelegt werden. Hierbei ist zu beachten, daß bei Halbmesser- und Sehnenwicklungen mit fortlaufend eingewickelten Spulen der Teil H der Spule (Abb. 5) fest auf

7 A b b . 5.

Oleichstromanker

für Handwicklung,

mit 2 eingewickelten

Spulen

die bereits eingewickelte Spule angedrückt werden muß, während der Teil E lockerer liegen bleibt. Die Wickelarbeit schreitet entgegen des Uhrzeigers Nute 1, 2, 3 usw. vorwärts, bis in Nute 12 die erste Nute vollgewickelt ist. Während das in Abb. 4 angedeutete Maß R mit dem Einwickeln jeder Spule zunimmt, darf das bei Nute 12 erreichte Höchstmaß im weiteren Verlauf der Wickelarbeit nicht mehr überschritten, sondern dieses Maß muß bis zur Vollendung der Wicklung beibehalten werden. Um die obere von der unteren Spulenlage in geeigneter Weise voneinander zu isolieren, legt man nach Einwickeln der halben Spulenzahl eine kreisrunde Scheibe aus starkem Leinen, die eine dem Durchmesser des isolierten Wellenansatzes entsprechende Lochung

7

erhält, über den Wickelkopf. Der äußere Durchmesser dieser Scheibe muß so groß sein, daß dieser bis vor die Ankernuten reicht. Die aus den Ankernuten hervorgehende Streifenisolation zwischen der oberen und unteren

Abb. 6.

Abb. 7.

Anker mit halbgeschlossenen Nuten

Anker mit halbgeschlossenen Nuten

und einer eingewickelten Spule

Spulenlage muß von dieser überdeckt werden. Die eben genannte Isolationsscheibe wird, da sie als eine ebene Fläche angesehen werden muß, sich nicht

8

ohne Falten an die Wölbung der Wicklung anlegen. Man zieht daher nach dem Einwickeln einer oberen Spule das Leinen glatt, schneidet die zum Schluß entstehende Falte etwa bei der vorletzten Spule auf und wickelt die zurückbleibenden Lappen unter der letzten Spule fest. Bei Gleichstromankern, die ausschließlich für diese Wicklungsart ausgelegt sind (z. B. Fabrikate der Bergmann-Elektr.-Werke) hat der Erbauer den Raum R und die Stirnfläche des Ankers so bemessen, daß bei einiger Übung die Wicklung verhältnismäßig leicht fertiggestellt werden kann. Der Ankerdurchmesser ist entsprechend, die Nuten sind schmaler als die Zähne. Man kann also, wenn diese Anzeichen vorhanden sind, einen Schluß ziehen, ob diese Wicklungsart ohne Bedenken hergestellt werden kann. Gleichstromanker in der Ausführung Abb. 5 sind demnach geeignet, hingegen dürfte bei Ausführung nach Abb. 6 die Wicklungsart Abb. 6 oder 7 vorteilhaft sein. In Abb. 6 ist also die Hälfte einer Spule nach vorwärts, die eine Hälfte nach rückwärts eingewickelt, die Wicklung wird aber auch, wie in Abb. 5 fortlaufend hergestellt. Es liegt lediglich an der Ansicht des Erbauers, ob er um den erforderlichen Eisenquerschnitt zu erhalten, den Ankerdurchmesser im Verhältnis zu seiner Länge größer (Abb. 5) oder (bei Abb. 7) einen geringeren Durchmesser und größere Länge für einen bestimmten Motor wählt. Ganz abgesehen davon, daß bei gegebener Umlaufzahl der größtmögliche Ankerdurchmesser durch die Grenze der zulässigen Umfangsgeschwindigkeit gegeben ist, hängt die Ausführungsart auch vielfach mit vereinfachten Herstellungsmethoden zusammen. Man wählt z. B., um die Kosten für Modelle, für Schnitte zum Stanzen der Bleche usw. auf ein Mindestmaß zu beschränken, für 2- und 3-PS-Motoren dasselbe Gehäuse. Desgleichen erhalten beide Anker denselben Durchmesser, Nutenzahl und Nutenform, nur die Breite des aktiven Eisenkörpers und die Wicklungen ändern sich entsprechend.

Abb. 8.

Gleichstromanker

Bei Ankern mit Formspulenwicklung findet man beengte Raumverhältnisse außerhalb der Nuten verhältnismäßig selten. Im allgemeinen kann auch hier wieder gelten, daß bei kleinem Ankerdurchmesser, breiten Nuten 9

und schmalen Zähnen sorgfältige Ausnutzung des Wickelraumes erforderlich ist. Ganz besonders gilt dieses bei größeren zweipoligen Maschinen älterer Bauart mit dieser Wicklung. Neuzeitliche Maschinen werden von etwa 5 PS ab fast ausnahmslos vierpolig gebaut. Der Ankerdurchmesser ist im Verhältnis zu seiner Länge, auf Grund bewährter Rechnungsformeln, fast immer größer. Durch das geringere Maß der Polteilung gegenüber einer zweipoligen Maschine wird der Wickelschnitt kürzer und das Maß R in Abb. 8 geringer. Bei gleicher Spulengröße, aber verschiedener Spulenform, kann dieses Maß zum Nachteil geändert werden. Nimmt man z. B. zwei Spulen, die auf derselben Schablone hergestellt sind, formt diese aber so, daß das Maß B in Abb. 9 verschieden ausfällt, so

werden folgerichtig auch die Maße R geändert. Die Wickelköpfe werden entweder zu lang und streifen bei geringer Ausbuchtung der Lagerschilde an das Gehäuseeisen, oder bei zu groß gewähltem Maß B wird das Maß R von der 4. bis 6. Spule an immer kleiner, so daß eine Fertigstellung der Wicklung überhaupt ausgeschlossen ist. Wie groß nun das Maß B gewählt werden darf, um den störungslosen Verlauf der Wickelarbeit zu gewährleisten, hängt im allgemeinen mit dem zur Verfügung stehenden Raum R zusammen. 10

Bei den meisten mehrpoligen Maschinen kann dieses Maß, falls erforderlich, ohne Bedenken einige Millimeter größer oder kleiner gewählt werden als bei der Ursprungswicklung. Es ist aber ratsam, sich stets an das Ursprungsmaß zu halten. Ist der Raum R schon durch den Erbauer auf ein Mindestmaß festgelegt, so muß wieder auf richtigen Wickelschritt, Drahtstärke, Umspinnung und Bandumwicklung geachtet werden. Die Drahtwindungen müssen auch außerhalb der Nuten bei jeder Spule sauber über- und nebeneinander angeordnet sein, und das Maß B in Abb. 9 darf nicht größer als das Ursprungsmaß werden.

Es bedarf natürlich keiner Frage, daß die richtigen Grundabmessungen der Formspulenzwischenlage (Abb. 10) für die sachgemäße Herstellung der Wicklung von ausschlaggebender Bedeutung sind. Wie schon erwähnt, kann bei normalen mehrpoligen Maschinen durch die Größe des Raumes R der ordnungsmäßige Verlauf der Wickelarbeit für die allgemeinen Fälle angenommen werden. Schwieriger liegen die Verhältnisse bei Sondermotoren, wo Ausführung und Berechnung dem Verwendungszweck entsprechend eine gedrängte Gesamtform erheischen. Bei Grubenbahnankern z. B. Abb. 11. ist der Raum R gewöhnlich knapp Verstellbares Spulen-Wickelgerät „Rebemessen. kord", nach Ideen des Verfassers. (1926)

Die Fertigstellung der Wicklung erfordert, vorzugsweise wenn der Motor für 500 Volt Betriebsspannung ausgeführt ist, eine recht sorgfältige Anfertigung der Spulen und zweckentsprechende Raumausnutzung.

Es ist in solchen Fällen ratsam, die Spulen auf einer Metallschablone herzustellen, die vermöge ihrer sinnreichen Ausführung ohne weitere Behandlung ein gebrauchsfertiges Formen jeder Spule ermöglicht, so daß

Abb. 13.

Spulenform mit verstellbarer Anordnung der Formteile

sämtliche Wicklungselemente die gleichen Abmessungen erhalten. Die Spulen haben also bei Entnahme aus der Schablone schon die Form in Abb. 12. 12

Besonderer Wert ist auch auf die Wölbung der Spulenschenkel zu legen, die dem Durchmesser des Spulenträgers entsprechend sein muß. Bei kurzem Wickelschritt — großem Ankerdurchmesser und dünnen Drähten — läßt sich diese Wölbung allerdings auch beim Einlegen der Spulen, während der Wickelarbeit, in zweckentsprechender Weise nachholen. Die Metallspulenformen für den obenerwähnten Zweck lassen sich für gewölbte Spulenschenkel gewöhnlich nur für eine bestimmte Größe anfertigen. Diese Tatsache setzt voraus, daß die Anschaffungskosten durch laufende Aufträge wettgemacht werden. Eine für mehrere Größen verwendbare Spulenform zeigt Abb. 13.

Die auf dieser Spulenform angefertigten Spulen haben keine gewölbten Schenkel, besitzen jedoch den Vorteil der Gleichmäßigkeit und ergeben einen vorzüglich aussehenden Wickelkopf. Liegen bei einer Spule mehrere Drähte nebeneinander, so erfordert die Herstellung wesentliche Übung und Zeitaufwand. Für Spulen mit gewölbten Schenkeln fertigt man eine Form an, die im wesentlichen derjenigen in Abb. 13 entspricht. Die Gesamtform ist jedoch dem Durchmesser des Ankers entsprechend kreisbogenförmig hergestellt, und für die Schenkel werden gewölbte Anlagebleche angeschraubt. Um ein störungsloses Entfernen der Spule aus der Form sicherzustellen, müssen die Nasenbolzen und ein Seitenteil auswechselbar angeordnet werden. Mit einer derartigen Spulenform wird der Zweck erreicht, den Ankerspulen diejenige Form zu geben, die dieselben bei fertiggestellter, betriebsfertiger Wicklung haben müssen. Es wird eine Formspulenwicklung wohl kaum hergestellt werden können, ohne die einzelnen Spulen bei der Wickel13

arbeit durch sorgfältiges Biegen und Klopfen in die endgültige Lage zu bringen. Erfahrungsgemäß bedürfen die auf eben erwähnter Art hergestellten Spulen nur geringe Verbesserungen in ihrer ursprünglichen Form. Die Wickelarbeit wird daher wesentlich erleichtert und beschleunigt, und die sachgemäße Herstellung der Wicklung wird gewährleistet, wenn die Grundmaße der Spulen richtig gewählt wurden. Neben den vorstehenden Ausführungen sind noch einige Gesichtspunkte zu erwähnen, deren Beachtung für die richtige Ermittlung der Spulengrundmaße von Bedeutung ist. Die Größe des Raumes R in Abb. 14 bei Ankern ohne Wicklung ist leicht festzustellen, wenn man bei der zusammengebauten Maschine den Abstand zwischen Ankerkörper und Lagerschild ermittelt. Unter Berücksichtigung des erforderlichen Spielraumes für den Anker in waagerechter Richtung ist das erhaltene Maß noch um einen angemessenen Luftabstand zwischen Wicklung und Lagerschild zu kürzen (etwa 20—30 mm). Ob die Spulen in der erwünschten Art in dem Raum R untergebracht werden können, hängt bei normalen Platzverhältnissen lediglich von der Größe der Maße a und b (Abb. 14) ab. Bei normalen Gleichstrommaschinen der Siemens-Schuckert-Werke und der AEG. sind diese Abmessungen reichlicher als bei anderen Erzeugnissen. Es erhellt hieraus, daß man bei den erstgenannten Ausführungen selten Schwierigkeiten mit der Wickelarbeit hat, weil die Raumverhältnisse reichlich bemessen sind. Sind die Grundmaße (Abb. 8 oder 14) tatsächlich etwas knapp genommen worden, so kann man bei den erstgenannten Erzeugnissen durch Verkürzen der Maße B (Abb. 9) noch einen Ausgleich schaffen. Wenn die Platzverhältnisse ungeklärt sind, so muß man die Maße a und b auf ein zulässiges Mindestmaß halten. Bestimmte Abmessungen lassen sich hierfür ohne weiteres nicht angeben. Es wird aber bei einiger Kenntnis der Ausführungsarten unserer bekannten Erzeugnisse kaum schwer fallen, die richtigen Maße durch praktische Erfahrung herauszufinden. Da der Raum R sich aus den Abmessungen a, b, c und d und dem Teilschritt Yx bei der Auslegung des Ankers ergeben hat, so lassen sich diese Größen natürlich auch wieder rechnerisch ermitteln. Von einer Wiedergabe des Berechnungsganges muß hier jedoch abgesehen werden, weil derartige Abhandlungen über den Rahmen des Buches hinausgehen und den Bedürfnissen auch ohne Anschreiben der Formeln Rechnung getragen werden kann. Man nimmt zunächst einen Kupferdraht und formt denselben nach dem Wickelschritt und den Maßen R der Spule entsprechend so, daß das Gebilde etwa der eingezeichneten Spule in Abb. 9 (bzw. Abb. 14) entspricht. Für das Maß a nehmen wir bei einer 5-PS-Maschine etwa 15—20 mm an. Nach dieser Form wird nun die Form Abb. 13 eingestellt, oder nach Zurückbiegen des Musters' nach Abb. 10 fertigt man die Zwischenlage für die 14

Holzform an. Die Maße d werden durch sorgfältige Anordnung der Drähte über- und nebeneinander und durch sachgemäße Bewicklung der Spulen mit Leinenband auf ein Mindestmaß gehalten. Sind zwei Spulen fertiggestellt, so baut man dieselben in gebrauchsfertiger Form ein, und zwar eine Spule dem Wickelschritt Y x (Abb. 14, Nute 1—7) entsprechend, die zweite Spule von % Y j ausgehend, ebenfalls dem Wickelschritt entsprechend (in Abb. 14, Nute ~4—10).

Abb. 15. Spulen-Wickelei. Herstellung von Formspulen für eine größere Leistungseinheit (Werkbild: H. Schümann, Lübeck)

Nachdem beide Spulen in ihrer Lage verbessert worden sind, entnimmt man das Maß h und stellt fest, ob die Spulen der noch offenen Nuten in diesem Raum untergebracht werden können, ohne daß das Maß c geändert wird. In unklaren Fällen fertigt man die erforderliche Anzahl Spulen an und macht diese Probe durch Einbauen der Spulen. Falls es ratsam erscheint und die Möglichkeit vorliegt, kann man nach der erstgenannten Probe Verbesserungen in der Gesamtform (Grundmaße) oder der Maße a und b vornehmen. Die Höhe der Spulennase muß kleiner sein als das Maß r in Abb. IG damit der Durchmesser des Wickelkopfes nicht größer, wird als der Ankerdurchmesser. 15

Diejenigen Spulenteile, die der Stromwenderseite zugekehrt sind, werden zu einem Wickelkopf vereinigt, dessen Durchmesser kleiner werden muß als derjenige an der Riemenscheibenseite. Diese Bedingung hat allerdings nur Gültigkeit, wenn die Schaltenden zur Herstellung einer Reihen- oder Reihenparallelschaltung, der Abb. 9 entsprechend, aus den Spulen austreten. Bei Parallelschaltungen führt man die Schaltenden im allgemeinen bis an die Spulennase und läßt hier den Austritt stattfinden (Abb. 12). In dem erwähnten ersten Falle wird die Höhe der einen Spulenhälfte um das Maß der Schaltdrähte geringer. Aus diesem Grunde wird also auch der Durchmesser des Wickelkopfes schon kleiner werden. Es bleibt jedoch zu berücksichtigen, daß die Schaltenden besonders gut isoliert werden müssen, da dieselben nach Fertigstellung der Schaltung mit Nachbarspulen y !

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G f Q

Abb. 16.

Unbewickelter Gleichstromanker mit Wickelträger

in Berührung kommen, die volle Betriebsspannung führen. Um diese Isolation in zweckentsprechender Weise durchzuführen, werden die Schaltenden mit Glanzgarn- oder Baumwollschlauch überzogen und außerdem zwischen der oberen und unteren Schaltlage Preßspanstreifen oder Leinenbandpackungen eingefügt. Hierdurch erfährt der Gesamtdurchmesser des Wickelkopfes natürlich eine Vergrößerung, die bei Nichteinhaltung der Mindestmaße zu unliebsamen Störungen Anlaß geben kann. Ist der Wickelträger verhältnismäßig hoch, das Maß r in Abb. 16 also gering bemessen, so empfiehlt es sich, die Höhe der Spulennasen an der Schaltseite etwas kleiner zu halten als an der Riemenscheibenseite. Weiter ist vor dem Schalten der oberen Schaltdrähte durch Anlegen eines Lineals auf den Ankerkörper die Höhe des Wickelkopfes zu untersuchen. Es muß bei Abschätzung dieses Maßes darauf Rücksicht genommen werden, daß die Drahtbandagen auch noch Platz beanspruchen. Legt man auf die Beachtung der erwähnten Punkte kein Gewicht, so kann es leicht vorkommen, daß der Durchmesser des Wickelkopfes zu groß wird, so daß der Anker nicht mehr durch das Magnetgehäuse geführt werden kann. 16

Die Ausnutzung des Raumes zur Unterbringung der oberen Schaltdrähte erfordert besondere Beachtung. Ob die gesamten Drähte in dem jeweils zur Verfügung stehenden Räume untergebracht werden können, hängt im allgemeinen von der zweckentsprechenden Biegung der ersten Schaltdrähte ab. Bei verhältnismäßig schmalen Ankern mit großem Durchmesser, gedrungener Bauart der Maschine und hoher Unterteilung des Stromwenders (hohe Betriebsspannung) ist nicht selten die Unterbringung der oberen Schaltdrähte in dem Raum R (Abb. 17) mit Schwierigkeiten verbunden. Ist die Isolation der Schaltdrähte reichlich gewählt worden (Leinenbandbewicklung), so ist es empfehlenswert, die oberen Schaltdrähte in zwei Lagen zu schalten. Es sind zunächst die Drähte 1, 3, 5 usw., also die ungeraden Zahlen, in einer Lage nebeneinander anzuordnen. Die zweite Hälfte der oberen Schaltdrähte wird hierauf in gleicher Weise als zweite Lage fertiggestellt. Die Bergmann-Elektrizitäts-A.-G., Berlin, verfährt in der Herstellung einiger Gleichstromtypen mit der Anordnung der oberen Schaltdrähte entsprechend. Auch die AEG., Berlin, wendet z. B. bei den älteren W.-D.-Typen dieses Verfahren an. Bei normalen Ausführungen bleibt stets zu beachten, daß die Schaltdrähte vom Austritt aus der Spule bis zur Kollektorlamelle den praktisch kürzesten Weg einhalten sollen (Abb. 17). Sind die einzelnen Drähte nach diesem Grundsatz gebogen, so wird man wohl kaum auf Schwierigkeiten in der Unterbringung der gesamten Schaltdrähte stoßen. Sollte der Raum R bei einem Anker besonders reichlich bemessen sein, so entstehen allerdings zwischen den Schaltdrähten der einzelnen Spulen freie Räume. Ganz abgesehen davon, daß diese freien Räume die Betriebstüchtigkeit der Wicklung nicht beeinflussen, können dieselben auch nach Fertigstellung der Schaltung durch Vergrößern der Maße r (Abb. 17) fortgeschafft werden. Ist der Raum R hingegen normal, so dürfen die ersten Schaltdrähte nicht nach Abb. 18 gebogen werden. In dieser Form wird man die gesamten Drähte nicht nebeneinander in dem Raum R anordnen können. Jedenfalls besteht die Gefahr, daß zum Schluß die Unterbringung der letzten Drähte Schwierigkeiten bereitet und eine gleichmäßige Anordnung der Schaltdrähte um den Wickelkopf in Frage gestellt wird. Für die sachgemäße Herstellung der Schaltungen ist weiter von Bedeutung, daß die einzelnen Drähte der oberen Lage von links nach rechts der Reihe nach in den Kollektor eingestemmt werden. Verfährt man in umgekehrter Richtung, so können wiederum Schwierigkeiten in den Platzverhältnissen eintreten.

18

Drehstrommaschinen Die Platzverhältnisse bei Drehstrommotoren liegen im allgemeinen günstiger. E s ist auch hier vor allen Dingen darauf zu achten, daß die Drahtstärke mit und ohne Umspinnung, entsprechend der Ursprungswicklung, gewählt werden muß. Innerhalb der Nuten müssen die Drähte sauber neben- und übereinander gebettet werden, und auch außerhalb der Nuten ist eine schichten-

Abb. 19.

Hilfsmittel für die Ausnutzung des Wickelraumes

weise Anordnung der Drahtwindungen erforderlich. Schon bei den ersten Lagen innerhalb der Nuten müssen die Drähte durch geeignete Holzkeile (Abb. 19 und 20) und Stemmer angedrückt werden. Geschieht dies erst bei den letzten Lagen, so können Beschädigungen der Umspinnung eintreten, ohne daß der gewünschte Zweck erreicht wird. V o r Beginn der Wickelarbeit empfiehlt es sich, die erforderliche Anzahl Drähte für eine Nute einzupassen, um ein Urteil über die bestehenden Platzverhältnisse zu erhalten. Außerhalb der Nuten erhalten die einzelnen Gruppen eine Form, die der Ausbuchtung der Lagerschilde entsprechend sein muß. Abb. 3 1 zeigt einen vierpoligen Drehstromständer. Die unteren und oberen Gruppen sind nach dem äußeren Durchmesser des Gehäuses zu, stark gekröpft. Um die Werkstoffkosten niedrig zu halten und gleichzeitig eine gute Kühlung der Wicklung zu gewährleisten, können die einzelnen Gruppen nur mit je 2 Bandagen aus Kordel zusammengehalten werden. Es ist bei derartigen Ausführungen selbstverständlich, daß der Abstand der Wicklung von Lagerschild und Gehäuse sorgfältig gewahrt werden muß (Abb. 21). Als Hilfsmittel für die sachgemäße Fertigstellung dieser Wicklungen kann die Vorrichtung Abb. 22 empfohlen werden.

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Wicklungen ungünstiger, als bei den von Hand geformten, im Einlegeverfahren oder Einfädelverfahren hergestellten Einschicht • ZweietagenWicklungen (Abb. 31}. Die durch den Nutenschlitz eingeträufelten Wicklungen gelten für den Regelfall als sogenannte „Wildwicklungen", d. h. die einzelnen Windungen innerhalb und außerhalb der Nuten liegen nicht sauber neben- und übereinander, wie das bei den von Hand, sorgfältig Windung nach Windung eingelegten Einschicht-Zweietagen-Wicklungen der Fall ist. Demnach sind die Spannungsdifferenzen zwischen den einzelnen Windungen und Lagen innerhalb und außerhalb der Nuten bei geträufelten Wicklungen höher als bei den letzteren. Mit Rücksicht hierauf soll der sogenannte Anlagedruck innerhalb und außerhalb des aktiven Eisens bei geträufelten Wicklungen möglichst gering gehalten werden. Ein zu hoher Anlagedruck innerhalb der Nuten kann aus den dargelegten Gründen zu einem vorzeitigen Wicklungsschaden führen. Die für eine möglichst hohe Betriebstüchtigkeit erforderliche K u r z s c h l u ß f e s t i g k e i t der Wicklungen, muß nach der eigentlichen Wickelund Schaltarbeit durch Anwendung besonders geeigneter b a c k f ä h i g e r T r ä n k - I s ö l i e r l a c k e erzielt werden. Die Geeignetheit des zur Anwendung kommenden Tränk-Isolierlackes, das Vorhandensein einer zweckdienlichen Imprägnier- und Trockeneinrichtung und die Anwendung der richtigen Imprägniermethode stehen im engen Zusammenhang mit der erfolgreichen Anwendung der Zweischichten-Formspulenwicklungen überhaupt. In dieser Hinsicht hat es langwieriger und zeitraubender Versuche bedurft, um den derzeitigen Stand der Technik auf diesem Gebiete zu erreichen. Je günstiger die Platzverhältnisse innerhalb und außerhalb der Nuten, je besser sind die Aussichten auf eine möglichst hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer der geträufelten Wicklungen. Das bezieht sich ganz besonders auf die Verwendung von Lackdrähten, die aus vielen Gründen mit Recht im Vordergrunde des Interesses stehen. Sind alle erforderlichen Voraussetzungen gegeben, dann lassen sich Zweischichten-Lackdrahtwicklungen bis zu etwa 30 kW Leistung ohne erhöhtes Risiko herstellen. Die S c h a l t u n g der Zweischichten-Wicklungen x) Die Herstellung der Schaltungen an den Zweischichten-Wicklungen erfordert zweifellos mehr Aufmerksamkeit und Fachwissen als bei den Einschicht - Zweietagen - Handwicklungen oder anderen Einschichtwicklungen. Der Verfasser hat jedoch eine Methode gefunden, die jegliche Schwierigkeit aus dem Wege räumt und deren Anwendung sogar kurzfristig angelernten Hilfsfachkräften eine ausreichende Schaltsicherheit *) Siehe Abb. 228-264. 270.

265

vermittelt. Unbeschadet dessen, ob es sich um Zweischichtenwicklungen mit Ein- oder Mehrfachspulen gleicher oder ungleicher Weite handelt, gilt das in Abbildung 224 dargestellte Schaltprinzip. In Abbildung 224 ist einer der drei Wicklungsstränge (Phasen) einer 4poligen Dreiphasen-Zweischichtenwicklung mit Mehrfachspulen gleicher Weite dargestellt. Die totale Spulenzahl eines Stranges 'Phase) ist = 12 (total 36 Nuten = 36 Einzelspulen). Je drei Einzelspulen sind zu einer Mehrfachspule (Spulengruppe) zusammengefaßt. Die vier Mehrfachspulen je Phase sind nach dem Schaltprinzip: Ende mit Ende Anfang mit Anfang in Serie geschaltet und mit den Zahlen 1, 4, 7, 10 beziffert. Man findet die zu einer Wicklungsphase gehörenden Mehrfachspulen bei allen vorkommenden Polzahlen, wenn man mit der Zahl 1 beginnt und jeweils nach rechts 3 hinzuzählt. B e i s p i e l : 4polige Dreiphasen - Zweischichtenwicklung, 36 Nuten, 36 Einzelspulen. a) Zahl der Einzelspulen je Phase = 36 : 3 = 12 b) Zahl der Einzelspulen einer Spulengruppe = 12 : 4 = 3 c) Bezifferung der Spulengruppen Phase I : (1) + 3 = (4) + 3 = (7) + 3 = (10) d) desgl. für Phase II: (5) + 3 = (8) + 3 = (11) + 3 = 14 —12 = (2) c) desgl. für Phase I I I : (9) + 3 = (12) + 3 = 15 — 12 = (3) + 3 = (6). Die Zahl für die Anfangsgruppe der Phase II ergibt sich, wenn man zu der Anfangsgruppe 1 die Zahl 4 hinzuzählt. Desgleichen verfährt man bei Phase III, indem man zur Spulengruppe 5 + 4 hinzuzählt. Die zusammengefaßten Schaltangaben lauten: Vereinfachter Schaltplan für eine vierpolige

Dreiphasen-Zweischichtenwicklung

36 N u t e n ,

36 E i n z e l s p u l e n

Phase I : (X) - Spule 1 — 4— 7 - 1 0 - ( U ) , Phase II: (Y)-Spule 5 - 8 - 1 1 - 2 - (V), Phase I I I : (Z)-Spule 9 - 1 2 - 3 - 6 - (W). 266

An den Klemmen X, Y, Z und U, V, W des Klemmbrettes liegen nur die Anfänge der Spulen (siehe Abb. 225). Die Verbindungen zwischen den Spulengruppen einer Phase sind nach dem Schaltprinzip: Ende mit Ende, Anfang mit Anfang herzustellen, z. B. Ende Spule 1 mit Ende Spule 4, Anfang Spule 4 mit Anfang Spule 7, Ende Spule 7 mit Ende Spule 10, Anfang Spule 10 zum Klemmbrett (U). Die Schaltarbeit kann noch wesentlich dadurch vereinfacht werden, indem Anfang und Ende der Spulengruppen durch Anhängen kleiner Pappschildchen, z. B. mit A 1, E 1, A 2, E 2 usw. bezeichnet werden. Nach dieser vorbereitenden Maßnahme beschränkt sich die Schaltarbeit auf die Herstellung der Schaltverbindungen nach Maßgabe des Schaltplanes: Ende Spule 1 mit Ende Spule 4, Anfang Spule 4 mit Anfang Spule 7, Ende Spule 7 mit Ende Spule 10 usw. Die Merkschildchen werden zweckmäßig in verschließbaren Kästchen aufbewahrt und jedem Wickler ein solches Kästchen zusammen mit dem Schaltplan ausgehändigt. Bei Anwendung der Mehrfachspulen ungleicher Weite erübrigt sich das Anhängen der Merkschildchen, da man nach Fertigstellung der Wicklung die einzelnen Spulengruppen der Reihe nach verfolgen kann. Im übrigen hat die Erfahrung gezeigt, daß begabte Wickler nach einer bestimmten Anlaufzeit die normalen 2- bis 8 poligen Schaltungen ohne jegliche Schaltunterlage in wenigen Minuten herstellen können, wenn die Anleitung nach der dargelegten Methode erfolgte. Bei polumschaltbaren Wicklungen sollte indessen grundsätzlich nach dem zugehörigen Schaltplan gearbeitet werden. Vereinfachte Schaltpläne für Dreiphasen-ZweischichtenWicklungen. 2polige Dreiphasen-Zweischichtenwicklung t o t a l 6 Spulengruppen, je Phase 2 Spulengruppen in Serie: Phase

I.

Phase

II.

Phase III.

Anfang Spule 1 an Klemme X , Ende Spule 1 mit Ende Spule 4, Anfang Spule 4 an Klemme U. Anfang Spule 3 an Klemme Y, Ende Spule 3 mit Ende Spule 6, Anfang Spule 6 an Klemme V. Anfang Spule 5 an Klemme Z, Ende Spule 5 mit Ende Spule 2, Anfang Spule 2 an Klemme W. 267

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Die Schaltbilder nehmen der leichteren Übersicht halber keine Rücksicht auf Spulen gleicher oder ungleicher Weite. Die Darstellungen beziehen sich der Einfachheit halber auf Einloch-Wicklungen. Bei 2, 3, 4 und Mehrloch-Wicklungen bleibt das Schaltprinzip unverändert bestehen. Die Zahl der zu einer Spulengruppe gehörenden Einzelspulen ergibt sich zwangsläufig aus der jeweils vorhandenen Nuten- und Polzahl. Die nachstehenden Tabellen können als Hilfsmittel dienen: Polzahl 2

Tabelle

Nutenzahl

Totale Anzahl der Einzelspulen

12 18 24 36 48

12 18 24 36 48

Zahl der Zahl Einzelspulen der Spulenje Spulengruppen gruppe

Tabelle 24 36 48 60

Tabelle 36 54 72

18 18 18

Polzahl 8 48 72 96

48 72 96

24 24 24

Es entsteht eine? Loch-Wicklung?

3 3 3 3 3

Zweiloch Dreiloch Vierloch Sechsloch Achtloch

9 9 9 9

Zweiloch Dreiloch Vierloch Fünfloch

15 15 15

Zweiloch Dreiloch Vierloch

21 21 21

Zweiloch Dreiloch Vierloch

Nr. 3 2 3 4

Tabelle

Zahl der Lötverbindungen

Nr. 2 2 3 4 5

12 12 12 12

Polzahl 6 36 54 72

2 3 4 6 8

6 6 6 6 6

Polzahl 4 24 36 48 60

Nr. 1

Nr. 4 2 3 4

269

Schaltmöglichkeiten für

Dreiphasen-Zweischichten-FormspulenWicklungen

m i t Spulen gleicher oder ungleicher W e i t e , f ü r alle Wickelschritte u n d N u t e n z a h l e n (normale Motoren f ü r Dauerleistung), N e t z s p a n n u n g : 1

2

MotorDauerleistung

3

4

5

6

Drahtdurchmesser bei einer Stromdichte von Amp./qm Kupfer

8

9

10

11

Totale Anzahl der Mehrfachspulen bei P o l z a h l :

13

14

Schaltmöglichkeiten der Mehrfachspulen je P h a s e : Polzahl: 2

4

6

8

kW

1

0,75

2

1,47

2 S p . / / 2 Sp.// 2 Sp.// 2 Sp.// oder oder oder oder 2 Dr.// 2 Dr.// 2 Dr.// 2 Dr.//

3

2,2

3 D r . / / 3 D r . //

4

2,94

2 D r . / / 2 D r . / / 2 D r . / / 2 Dr.11 und und und und 2 S p . / / 2 S p . / / 2 S p . / / 2 Sp.11

5

2

6

4

6

12

PS

3

4

6

7

380/220 Volt, 50 H e r t z

8

12 18 24

3 Sp.// oder 3 DT. II 3 Dr.//

3 Dr.// 3 Dr.// 1 Dr. 3 Dr.// und und und 2 Sp. // 2 Sp. II 6 S p . / / 2 S p . / /

6

4,4

8

5,9

9

6,6

12

8,8

16

11,8

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2 Dr. II und 8 Sp. II

18

13,25

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3 Dr.// und 6 Sp.//

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17,66

4-

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3 Dr. II und 8 Sp.//

270

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2 D r . // und Sp://

4

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8 Sp.//

3 Dr.// und 3 Sp.//

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3 D r . / / 2 Dr. II 3 Dr. II und und 4 S p . / / 6 Sp. II 4 S p . / /

Abb. 2 2 6 . Dreiphasen-Zweischichten-Wicklungen (Werkbild S S W . )

Abb. 227. Zweischichten-Formspulenwicklung mit Spulen gleicher Weite. Werkbild: H. Schümann. Lübeck

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ò —o U V W Abb. 228. Drehstrom-Zweischichten-Formspulenwicklung. 2 polig, 12 Nuten, Wickelschritt 1:5

i—o ~o W U V Abb. 229. Drehstrom-Zweischichten-Formspulenwicklung. 2 polig, 18 Nuten, Wickelschritt 1:8

Abb. 230. Drehstrom-Zweischichten-Formspulenwickluhg. 2 polig, 24 Nuten, Wickelschritt 1:9

Abb. 231. Drehstrom-Zweischichten-Formspulenwicklung. 4 polig, 24 Nuten, Wickelschritt 1:7

272

Abb. 232. Dreiphasen-Zweischichten-Formspulenwicklung 2 polig, 36 Nuten, Wickelschritt 1:13

Abb. 233. Dreiphasen-Zweischichten-Bruchlochwickluns mit Spulen gleicher Weite, 4 polig. 18 Nuten, Wickelschritt: 1—5 IS Raskop, Katechismus, 12. Aufl.

273

Abb. 234. Einbaufertige Formspulen für eine Dreiphasen-Zweischichtenwicklung (Werkbild: Loher & Söhne, Ruhstorf)

Abb. 235. Einbau der Formspulen in den Ständer eines Drehstrom-Hochspannungsmotors mit Zweischichtenwicklung (Werkbild: Loher & Söhne, Ruhstorf)

274

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Abb. 244. Drehstrom-Zweischichten-Formspulenwicklung 6 polig, 36 Nuten, Wickelschritt 1 : 7

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Abb. 245. Drehstrom-Zweischichten-Formspulenwicklung 6 polig, 54 Nuten, Wickelschritt .1:10

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Abb. 257. Drehstrom-Zweischichten-Formspulenwicklung 8 polig, 72 Nuten, Wickelschritt 1:10

290

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Der verkürzte (gesehnte) Wickelschritt bei Dreiphasenwicklungen In den Kinderjahren des Drehstrommotors wurde der Ständer mit einer sogenannten Einschicht-Zweietagen-Wicklung mit Spulen ungleicher Weite ausgerüstet. Der entsprechend der Nuten- und Polzahl hierbei angewandte Wickelschritt hat dem Instandsetzungsfachmann keinerlei Kopfschmerzen verursacht. Im Verlaufe der Entwicklungsjahre, die der neuzeitliche Drehstrommotor, insbesondere der Käfigläufermotor heute hinter sich hat, haben sich Erkenntnisse durchgesetzt, die u. a. auch in der Wahl verkürzter (gesehnter) Wickelschritte ihren sichtbaren Niederschlag fanden. Die ursprünglich obligat angewandte Einschicht-Zweietagen-Wicklung mit Spulen ungleicher Weite mußte diesen Erkenntnissen weichen. An ihre Stelle trat die E i n s c h i c h t - F o r m s p u l e n - W i c k l u n g m i t S p u l e n g l e i c h e r Weite, die sicli von der erstgenannten im wesentlichen dadurch unterscheidet daß die Einzelspulen gleiche Weite (gleichen Wickelschritt) aufweisen und auf besonderen Formgeräten für das Träufelverfahren hergestellt werden. Diese Wicklungsart hat keine große Bedeutung in der Drehstromwickelei erlangt, wird aber noch z. Z. im geringen Umfange angewandt. Die wissenschaftlichen Untersuchungen über das Verhalten des Drehstrom-Käfigläufermotors beim Anlauf (Form der Anlaufkurve, Anlaufgeräusche) und während des Betriebes (Betriebsgeräusche) führten sehr bald zu der Anwendung der Zweischichten-Formspulen-Wicklungen mit Spulen gleicher und ungleicher Weite und zur Anwendung gesehnter (verkürzter) Wickelschritte. Es sei an dieser Stelle hervorgehoben, daß die letzteren Wicklungsarten nicht nur aus Gründen der Arbeitszeitverkürzung bei der Herstellung solcher Wicklungen, sondern in erster Linie zum Zwecke der Verbesserung des betrieblichen Verhaltens der Käfigläufermotoren ihre Daseinsberechtigung erlangten. 19»

291

Unter dem Begriff „verkürzte (gesehnte) Wickelschritte" versteht man in der Wickeltechnik einen Wickelschritt, der kürzer ist als die Polteilung. Die Polteilung ist bei einer 2poligen Maschine = 180 Winkelgrade, bei einer 4poligen = 90 Winkelgrade, bei einer 6poligen = 60 Winkelgrade usw. bezogen auf einen Kreis, der bekanntlich 360 Winkelgrade umfaßt bzw. in 360 Winkelgrade eingeteilt ist. Diese Winkelgradeinteilung entspricht nur bei der 2 poligen Wicklung den elektrischen Graden, die bei Wickelschritten = Polteilung immer 180 Grad betragen. Umfaßt der Wickelschritt weniger als die Polteilung, dann spricht man von einem „verkürzten oder gesehnten" Wickelschritt. Wird nun der Wickelschritt kürzer, als die Polteilung gewählt, dann muß in allen Fällen die Leiterzahl je Nute höher gewählt werden, als dies bei dem Wickelschritt = Polteilung der Fall ist. Man erkennt dies an einem Schaltbild, welches eine verkürzte Dreiphasenwicklung darstellt. Zeichnet man den Strom verlauf durch Eintragen von Pfeilen ein, dann findet man, daß diese Pfeile bei Wicklungen mit verkürzten Wickelschritten in einigen Nuten entgegengerichtet verlaufen. In diesen Nuten wird die Wirkung der Leiter daher ganz oder zum Teil aufgehoben. Diese Tatsache wirkt sich u. a. in der Größe des Leerlauf- und Kurzschlußstromes aus. Beide Werte werden höher. Damit ändert sich aber auch die gesamte Leistungscharakteristik des Motors. Man kann diese Erscheinung wieder ausgleichen, wenn man die Leiterzahl je Nute höher wählt, als dies bei dem ungesehnten Schritt der Fall war. Von dieser Möglichkeit wird in der Tat regelmäßig Gebrauch gemacht, wenn der Konstrukteur und Berechner eines Drehstrommotors die Wickeldaten festgelegt. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich entscheidend wichtige Folgerungen, die für den Instandsetzungsfachmann von großer Bedeutung sind. 1. Der vom Hersteller festgelegte Wickelschritt und die zugehörigen Wickeldaten dürfen gelegentlich einer Neuwicklung nicht willkürlich geändert werden, weil hierdurch der Motor seine ursprüngliche Leistungscharakteristik verliert. 2. Wird der Wickelschritt aber aus einem zwingenden Grunde geändert, dann muß gleichzeitig auch die Leiterzahl je Nute geändert werden, wenn der Motor seine ursprüngliche Leistungscharakteristik beibehalten soll (der Regelfall). 292

Da sich aber auch das betriebliche Verhalten des Motors durch die Wahl eines anderen, als den ursprünglichen Wickelschritt ändert (z. B. der Anlaufvorgang bei Käfigläufer sowie die Geräuschbildung), so ist auch aus diesem Grunde von einer Änderung des ursprünglichen Wickelschrittes abzuraten. Das bezieht sich ganz besonders auf polumschaltbare Drehstrommotoren und solche für Schweranlauf. Es hat sich in den Instandsetzungswerkstätten die Erkenntnis durchgesetzt, daß die Formspulen-Träufelwicklung weniger Wickelzeiten und weniger Wickeldraht erfordert, als die Einschicht-ZweietagenWicklung mit Spulen ungleicher Weite. Aus diesem Grunde ist es in letzter Zeit fast zur Gewohnheit geworden, vorgefundene Einschicht-Zweietagen-Wicklungen durch eine Einschicht- oder Zweischichtenwicklung mit Spulen gleicher oder ungleicher Weite zu ersetzen. Geschieht dies unter Beibehalt der Ursprungs-Wickeldaten, dann ändert sich in jedem Falle die Charakteristik des Motors und zwar in der Regel nachteilig. Diese Tatsache wird leider noch sehr oft übersehen und die Folge hiervon ist, daß alle diese Motoren nicht mehr die ursprünglichen Leistungs- und Gütewerte (Leistung, Leistungsfaktor, Wirkungsgrad usw.) aufweisen. In manchen Fällen wird dies zwar äußerlich nicht erkennbar sein und es ist auch möglich, daß der Motor noch seinen früheren, betrieblichen Anforderungen entspricht. Würde man den Motor jedoch einer ordnungsmäßigen Leistungsmessung unterwerfen dann würden die Unterschiede greifbar in Erscheinung treten. Bei schwieriger gelagerten Fällen kann es aber vorkommen, daß der Motor sein ursprüngliches Anlaufmoment (z. B. bei Schweranlauf) nicht mehr besitzt, schlechter anläuft (Käfigläufer), stärkere Geräusche beim Anlauf und während des Betriebes verursacht, mehr Strom verbraucht oder sonstwie nicht mehr die ursprünglichen Betriebseigenschaften aufweist und beanstandet wird. Soll aus irgendeinem vertretbaren Grunde die vorgefundene Wicklungsart durch eine andere ersetzt werden, dann ist dies nur dadurch möglich, daß alle Forderungen, die hieraus entstehen können, durch entsprechende Maßnahmen berücksichtigt werden. Der verkürzte Wickelschritt wird aber nicht nur zur Verbesserung des betrieblichen Verhaltens der Drehstrom-Käfigläufermotoren angewandt, sondern man erspart auch gleichzeitig durch die Schrittverkürzung Wicklungsmetall und Wickelzeit. Die Wicklung mit verkürztem Wickelschritt beansprucht außerhalb der Nuten weniger Wickelraum 293

(der Wickelkopf wird kleiner) und die verkürzten Spulen erleichtern die ganze Wickelarbeit nicht unerheblich. Die Einsparung von Wickelmetall steht in einem scheinbaren Widerspruch mit der erwähnten Tatsache, daß bei verkürzten Wickelschritten die Leiterzähl je Nute erhöht werden muß. In Wirklichkeit ist es aber so, daß durch die Verkürzung des Schrittes die gestreckte Länge einer Wicklungsphase kürzer wird (die Entfernung von Nute zu Nute wird ja kürzer) und hierdurch der Mehrbedarf durch die erhöhte Leiterzahl nicht nur ausgeglichen, sondern darüber hinaus noch Wickelmetall gespart wird. Allerdings trifft dies nur bei Kürzungen zu, die nicht weniger als etwa 80% des ungesehnten Wickelschrittes ( = Polteilung) betragen. Es ist daher erklärlich, daß seitens der Instandsetzungsfachleute der verständliche Wunsch besteht, dieser Vorteile durch Änderung einer vorgefundenen Wicklungsart teilhaftig zu werden. Hierzu ist es aber notwendig, daß die prozentuale Erhöhung der Leiterzahl je Nute je nach dem Ausmaß der Sehnung richtig festgelegt wird und zur Anwendung kommt. Maßgebend für die prozentuale Leiterzahlerhöhung ist das Maß, um welchen Betrag die Kürzung (Sehnung) vorgenommen wird. Bei einer 4 poligen Wicklung mit 36 Nuten und einer Zweischichten Wicklung mit Spulen gleicher Weite findet man oft den Wickelschritt 1—8. Der ungesehnte Schritt würde 36 : 4 = 9 (also 1—10) betragen. Bei Schritt 1—8 ist der ungesehnte Schritt also um 2 Nuten verkürzt. Derselbe beträgt daher 7/9 = 77,8% des ungesehnten Wickelschrittes. In diesem Falle muß die Leiterzahl des ungesehnten Schrittes um 6—7% erhöht werden. Die Auswirkung der Sehnung tritt um so geringer in Erscheinung, je geringer die Polzahl und je höher die Nutenzahl ist. Umgekehrt tritt das Ergebnis der Kürzung um so stärker hervor, je höher die Polzahl und je geringer die Nutenzahl ist. Kürzt man beispielsweise bei einer 4poligen Wicklung mit 24 Nuten den ungesehnten Schritt (24 : 4 = 6, also 1—7) um 2 Nuten auf 1—5, dann beträgt die Kürzung 4/6 = 66,7% vom ungesehnten Wickelschritt. Die Leiterzahlerhöhung beträgt dann = 15—16% der ungesehnten Leiterzahl, also wesentlich mehr, als bei 36 Nuten 4polig. Wird dagegen bei einer 2 poligen Wicklung und 36 Nuten der Wickelschritt von 1—19 (ungesehnt) auf 1—17 verkürzt, dann braucht die ungesehnte Leiterzahl nur um etwa 1,5% erhöht werden. 294

Die prozentuale Erhöhung steigt sehr schnell höher, wenn die Sehnung weniger als etwa 80 % des ungesehnten Schrittes ausmacht. Der Einfachheit halber sollen nachstehend die prozentualen Erhöhungen der Leiterzahl je Nute für 2, 4, 6polige Dreiphasenwicklungen angeschrieben werden (siehe Spalten 7, 10,13):

2 pol.

Nutenzahl bei: o "o o Q. o. o, -•• - t

ö Ö 6 ö U W, W U, A b b . 286. Poiumschaltbare Drehstrom-Zweischichtenwicklung mit Spulen gleicher W e i t e 2/4 Pole, 24 Nuten, Wickelschritt 1: 7 Dahlander-Schaltung

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Abb. 287. Polumschaltbare Drehstrom-Zweischichtenwicklung 2/4 Pole. 36 Nuten, Wickelschritt 1:10

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Dahlander-Schaltung

3. Ändert sich bei der Dahlander-Schaltung gelegentlich des Umschaltens auf die höhere Drehzahl (niedrige Polzahl) die Läufer-Drehrichtung, dann ist in der Phasenfolge des Netzanschlusses am Motorenklemmbrett ein Fehler unterlaufen. Dieser Fehler kann im Polumschalter, und zwar in einer falschen Verbindung in dem Umschaltemechanismus liegen. Die richtige Phasenfolge des Netzanschlusses am Motorenklemmbrett muß RST (bei der niedrigen Drehzahl) RTS (bei der höheren Drehzahl) sein. 330

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Abb. 288. Polumschaltbare Dreiphasen-Zweischichten-Wicklung 4/8 Pole, 36 Nuten, Wickelschritt 1:6, Dahlanderschaltung

1 2 3 4 5 ( 7 1 9 *>» eO#S*!7»»»32223»25asZ7a29303i23J3«35»37S»«4!«C444546ff«

— nach oben 8 Fole nach unten 4Fv' iFblcfl

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Abb. 289. Polumschaltbare Drehstrom-Zweischichtenwicklung 4/8 Pole, 48 Nuten, Wickelschritt 1:7, Dahlander-Schaltung

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