Berechnungsbuch des Elektromaschinenbauer- Handwerkers (Ankerwicklers): Anleitung und Tabellen für die Berechnung der Wickeldaten bei Instandsetzungen, Neu- und Umwicklungen von elektrischen Maschinen und Apparaten [6. Aufl., Reprint 2020] 9783112317112, 9783112305843

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Berechnungsbuch des ElektromaschinenbauerHandwerkers (Ankerwicklers) Anleitung und Tabellen für die Berechnung

der

Wickeldaten bei Instandsetzungen, Neu-und Umwicklungen von elektrischen Maschinen und Apparaten

Von

Zivilingenieur

Fritz Raskop 6. vermehrte und verbesserte Auflage Mit 21 Textabbildungen und 36 Tabellen

Technischer Verlag Herbert Cram, Berlin W 35 1950

D r u c k von Walter de Gruyter & Co., Berlin W 35 Printed in Germany

Vorwort zur i.—5. Auflage. Mit der Herausgabe des vorliegenden Werkchens entspricht der Verfasser den wiederholt geäußerten Wünschen derjenigen Fachleute, die sich in Sonderheit mit Instandsetzungs- und Neuwicklungsarbeiten an elektrischen Maschinen befassen. Der Wunsch der Interessenten geht dahin, ein leichtverständlich geschriebenes Hand- und Taschenbuch zu besitzen, welches alle die Fragen beantwortet, die täglich und stündlich an den Instandsetzungsfachmann gestellt werden. Da die praktischen Arbeitsvorgänge bei der Herstellung von Wicklungen an Gleich- und Drehstrommotoren in den bereits erschienenen Büchern des Verfassers ausführlich behandelt sind, die Konstruktion und Berechnung elektrischer Maschinen aber ein Thema für sich ist, so bildet das vorliegende Buch ein Bindeglied zwischen den Büchern mehr praktischen Inhaltes und denjenigen rein theoretischen Inhaltes. Der Verfasser kann aus zahlreichen Zuschriften die erfreuliche Tatsache feststellen, daß bei dem Nachwuchs im Elektro-Maschinenbauer-Handwerk ein vielversprechender Fortbildungsdrang besteht. Wenn das zur Fortbildung in Frage kommende vorhandene Schrifttum den Wünschen der Lernbeflissenen nicht entsprach, oder sogar Enttäuschungen hervorrief, so liegt der Grund hierfür darin, daß die Bücher über Berechnung und Konstruktion elektrischer Maschinen nur für solche Leser bestimmt sind, die eine reiche praktische und theoretische Vorbildung bereits besitzen, ganz besonders aber über ausreichende Kenntnisse in der Mathematik verfügen. Da die Voraussetzungen für das Verständnis dieser Bücher nicht immer, oder nur selten bei dem Handwerker zutreffen, der Lehrstoff auch nicht für den Instandsetzungsfachmann, sondern für den Erbauer und Berechner elektrischer Maschinen zugeschnitten ist, so hielt Verfasser es für richtig, an der Stelle einzusetzen, wo die bereits vorhandenen Raskop'schen Bücher aufhören und da zu schließen, wo die auf dem Büchermarkte befindlichen Werke über Berechnung und Konstruktion elektrischer Maschinen beginnen. Nach Ansicht des Verfassers hat der Instandsetzungsfachmann nicht unbedingt auch solche Aufgaben zu lösen, die im allgemeinen dem Erbauer und Berechner elektrischer Maschinen zufallen. Wohl aber treten auch an den Instandsetzungsfachmann theoretische Fragen heran, die er zu lösen berechtigt und berufen ist. Für die Lösung dieser Aufgaben ist das vorliegende Buch bestimmt. Leipzig, i m November 1942.

Der Verfasser. i»

Vorwort zur 6. Auflage. Das „Berechnungsbuch" hat sich in dem Kreis der Instandsetzungsfachleute im Laufe der Jahre seines Erscheinens viele Freunde erworben. Wenn die Nachfrage in den letzten Jahren nicht prompt gedeckt werden konnte, so lag dies an den Nachkriegsschwierigkeiten, die am Verlagsort im besonders hohen Maße in Erscheinung traten und nur in mühseliger Kleinarbeit überwunden werden konnten. Die jetzt vorliegende 6. Auflage wurde überarbeitet und ergänzt Infolge der Schwierigkeiten hinsichtlich der Drucklegung, die sich wesentlich länger als vorauszusehen war, hinzog, konnten jedoch nicht alle vorgesehenen Neuerungen in der Wickelei in der 6. Auflage berücksichtigt werden. Es wird daher im Zusammenhang hiermit auf die laufenden Veröffentlichungen in der Fachzeitschrift „ E M A " — Die elektrische Maschine 1 ) hingewiesen und insbesondere auf das in den Heften i — 2 1947 und 1 — 2 48 bearbeitete Thema „Verkürzte Wickelschritte bei Dreiphasenwicklungen" aufmerksam gemacht. Zum Zwecke der Überbrückung des in den Jahren 1945—1948 auf dem Fachbüchermarkt entstandenen Vakuums hat der Verfasser die Broschüre „ D i e Schnellbestimmung der Wickeldaten bei Drehstrommotoren, nach RaskopTabellen" herausgegeben, die ebenfalls als Ergänzung bei der Rekonstruktion verlorengegangener Wickeldaten zum Einsatz gelangen kann. Krefeld, im Juni 1949.

Der Verfasser. l

) Technischer Verlag Herbert Cram, Berlin, W 35.

Inhalts-Verzeichnis. I. Drehstrom. a) E r k e n n u n g s z e i c h e n z u r B e u r t e i l u n g d e r L e i s t u n g , D r e h zahl u n d S p a n n u n g bei D r e h s t r o m m o t o r e n o h n e L e i s t u n g s schild Die Bedeutung der Typenbezeichnungen Die Ermittelung der Drehzahl eines Drehstrommotors an H a n d der Perioden- und Polzahl Beispiel an einem 6poligen Motor Tabelle über normale Nutenzahlen f ü r Ständer und Läufer bei 4-, 6und 8poligen Motoren Die Ermittelung der Leistung an Hand der Abmessungen des aktiven Eisens Die Ermittelung der Betriebsspannung, f ü r welche ein Drehstrommotor ohne Leistungsschild gewickelt ist Beispiel hierfür 5-PS-Motor 380/220 Volt, 1450 n Beispiel 10-PS-Motor Tabelle über gebräuchliche Stromdichten bei Ständer- und Läuferwicklungen f ü r offene und geschlossene Motoren Die Größe des Magnetisierungsstromes bei Drehstrommotoren . . . Tabelle über die Größe normaler Luftspalte bei Drehstrommotoren Die Ermittlung der Leistung und der Wickeldaten cn Hand der aktiven Eisenmasse bei normalen Drehstrommotoren 4-, 6- u. 8polig, 0,25—75 PS, 50 Hertz Anwendung der Tabellen Nr. 5 bis 8 . Anwendungsbeispiele b) D i e W a h l d e s D r a h t d u r c h m e s s e r s u n t e r B e r ü c k s i c h t i g u n g der N u t e n f o r m und der bestmöglichsten A u s n u t z u n g der Nute c) D i e B e r e c h n u n g d e r L e i t e r z a h l u n d d e s L e i t e r q u e r s c h n i t t e s bei U m w i c k l u n g e n v o n D r e h s t r o m m o t o r e n . . . . . . . . Beispiel einer Umrechnung 5-PS-Drehstrommotor von 220 auf 380 Volt Sternschaltung Berechnung von Läuferspannung und Läuferstrom Berechnung der Leiterzahlen f ü r die Ständerwicklung, wenn die Läuferspannung und die Leiterzahl im Läufer gegeben ist Die Ermittelung der Wickeldaten f ü r die Läuferwicklung Die Berechnung der Wickeldaten unter Verwendung vorgefundener Merkmale d) B r u c h l o c h w i c k l u n g e n

bei D r e h s t r o m m o t o r e n

e) E n t w u r f einer 6poligen v e r t e i l t a u f 28 N u t e n

Zweiphasen-Bruchlochwicklung

f) Die A u f s t e l l u n g d e r W i c k e l t a b e l l e n mit Stabwicklungen Die Berechnung der Wickelschritte hierfür

für

Drehstromläufer

Seite

9 10 11 12 13 13 14 15 15 16 17 18 19 31 32

34 39 39 40 41 42 44 53 55 59 61

5

Die Errechnung der Tabelle für einen Drehstromläufer mit 72 Nuten, 144 Stäben 6polig, 1000 n Werkstattangaben zur Herstellung von Stabwicklungen

Seite

62 65

g) L e i s t u n g s m e s s u n g e n an D r e h s t r o m m o t o r e n Allgemeines Die erforderliche Apparatur für Leistungsmessungen Die Schaltung des Wattmeters in der Zweiwattmetermethode . . . Wirbelstrombremsen Bandbremse Bremsscheiben mit Wasserkühlung Flüssigkeits-Reibungsdynamometer Die Aufnahme eines Prüfprotokolles Das ausgefüllte Prüfprotokoll Die Auswertung des Prüfprotokolles Die Berechnung der Leistung, des Leistungsfaktors und Wirkungsgrades Die Ermittlung der Wicklungstemperatur nach der Widerstandszunahme

66 67 68 70 72 75 77 77 78 79 79

h) Die Berechnung der Wickeldaten bei Transformatoren Drei Transformatoren sollen parallel arbeiten Das Auftauen eingefrorener Wasserleitungen

81 84 85

80

(

II. Gleichstrom. Künstlich geschlossene Reihenwicklungen Beispiel: S S W Anker Type GM 104, 110 Volt, 1600 n, 4polig . . . . Ausgleichverbindungen bei Gleichstromanker Beispiele aus der Praxis über den Erfolg mit Ausgleichverbindungen . . Die Berechnung eines Spannungsteilers für Gleichstrom-Dreileitermaschinen Die Berechnung der Wickeldaten bei Umwicklungen von Gleichstrommaschinen Der Bürstenquerschnitt, Tabellen hierfür Der Lamellenquerschnitt Die Lamellenspannung . .' Die Lamellenspannung, Berechnung derselben Die Berechnung des Ankerdrahtquerschnittes Die Berechnung der Leiterzahl im Anker Die Berechnung der Daten für die Magnetwicklung Die Berechnung des Windungszahlen für die Magnetspulen Die Berechnung des Ohmschen Widerstandes der Magnetspulen . . . . Die Berechnung des Nebenschlußmagnetstromes Welche Windungszahl hat die Spule? Ein Gleichstrom-Hauptschlußmotor soll Nebenschlußwicklung erhalten

87 87 89 95 99 102 103 104 104 105 105 107 107 108 110 110 112 112

III. Anlasser. Gleichstrom-Anlasser, Berechnung der Widerstände, Drahtlängen Beispiel: Anlasser 5 P S 220 Volt Drehstrom-Anlasser Beispiel: Anlasser für einen Drehstrommotor 5 P S Frequenz-Umformer

6

Querschnitte

und

116 117 120 121 122

IV. Tabellen.

Seite

Tabelle Nr.

1 Nutenzahlen f ü r Ständer und Läufer bei 4-, 6- und 8poligen Drehstrommotoren 13 Tabelle Nr. 2 Abmessungen des Aktiven Eisens f ü r 5 P S Läufer 1500 n 14 Tabelle Nr. 3 Über Stromdichten der Ständer- und Läuferwicklungen 16 bei offenen und geschlossenen Motoren 18 Tabelle Nr. 4 Über den einseitigen Luftspalt bei Drehstrommotoren 21 Tabelle Nr. 4 a 26 Tabelle Nr. 4 b Tabeüe Nr. 5 Drahtdurchmesser, Querschnitt, Widerstand und Gewicht von nackten Kupferdrähten 127 128 Tabelle Nr. 5a Desgl Tabelle Nr. 6 Drahtdurchmesser f ü r Ständerwicklungen 110/220/380 u. 500 Volt Sternschaltung, Stromdichte 2 Amp./qmm . . 129 Tabelle Nr. 7 Desgl. f ü r Stromdichten 3 Amp./qmm 130 Tabelle Nr. 8 Desgl. f ü r Stromdichten 3,5 Amp./qmm 131 Tabelle Nr. 9 Über aktive Eisenmaße der Läufer bei Drehstrommotoren 132 Tabelle Nr. 10 Kupfergewichte der Wicklungen bei Drehstrommotoren offener Ausführung, Drehzahl 1500 bei 50 Per 133 - 134 Tabelle Nr. 10a Desgl. Drehzahl 1000 bei 50 Per Tabelle Nr. 10b Kupfergewichte normaler offener Gleichstrommotoren 110 bis 220 Volt 136 Tabelle Nr. 11 Wickeltabelle f ü r Drehstromläufer mit Stabwickiung, 36 Nuten, 72 Stäbe, 4 polig, 1500 n 137 Tabelle Nr. 12 Desgl. 48 Nuten, 96 Stäbe, 1500 n Tabelle Nr. 13 „ 60 120 „ 1500 n 144 „ 1500 n Tabelle Nr. 14 )1 .. 72 Tabelle Nr. 15 „ 36 1000 n 72 „ 142 Tabelle Nr. 16 108 „ 1000 n „ 54 )j 72 144 „ Tabelle Nr. 17 1000 n " Tabelle Nr. 18 180 „ 1000 n „ 90 216 „ Tabelle Nr. 19 „ 108 1000 n 96 „ Tabelle Nr. 20 „ 48 750 n 144 „ Tabelle Nr. 21 72 750 n tt „ 96 192 „ 750 n Tabelle Nr. 22 i) 750 n Tabelle Nr. 23 240 „ „ 120 Tabelle Nr. 24 240 „ 600 n „ 120 » Tabellen Nr. 25—29 Gewichtstabelle 151—155 Tabelle Nr. 30 Stromverbrauch der G l e i c h - u n d Drehstrommotoren . . . 156 Tabelle Nr. 31 K u p f e r - u n d Oelgewichte f ü r Drehstrom-Transformatoren 157 Tabellen f ü r den Gebrauch bei Herstellung von Kollektoren usw. . . 158—170

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Erkennungszeichen zur Beurteilung der Leistung, Drehzahl und Spannung bei Drehstrommotoren. In den Instandsetzungswerken elektr. Maschinen kommen häufiger Fälle vor, wo Motoren ohne Leistungsschild im beschädigten Zustande zur Instandsetzung oder Neuwicklung eingeliefert werden. Handelt es sich um einen Motor, der nach der betriebstüchtigen Wiederherstellung als Verkaufsobjekt in Frage kommt, so ist hier die Anbringung des fehlenden Leistungsschildes, welches nach den Vorschriften des V. D. E. an keinem Motor fehlen darf, ganz besonders wichtig. Die endgültigen Daten des Leistungsschildes, es sei vorweg genommen, können nur durch Vornahme einer vorschriftsmäßigen Leistungsmessung ermittelt und festgelegt werden. Für den Instandsetzungsfachmann ist es zunächst aber wertvoll, ohne lange Berechnungen festzustellen, für welche Drehzahl und Spannung der Motor gewickelt ist und welche annähernde Leistung nach Maßgabe der Abmessungen des aktiven Eisens im Ständer und Läufer in Frage kommt. Sind diese Unterlagen an Hand der nachstehenden Ausführung ermittelt, so kann die Leistungsmessung vorgenommen werden, denn ohne die Betriebsspannung, Drehzahl und annähernde Leistung eines Motors zu kennen, ist eine Leistupgsmessung nicht möglich. Für die Bestimmung der Nennleistung eines derartigen Motors bietet die Kenntnis der Typenbezeichnungen und der äußeren Form der Maschine eine außerordentlich wichtige Handhabe. Es muß sich daher jeder Instandsetzungsfachmann zur Aufgabe machen, die Merkmale eines bestimmten Fabrikates im Gedächtnis zu behalten, um in geeigneten Fällen an der Form und Ausführung des Gehäuses und der Wicklung, die Herstellerfirma und die Type der Maschine feststellen zu können. Die altbewährten und leistungsfähigen Motorenfabriken bringen die Typenbezeichnung nicht nur auf dem Leistungsschild, sondern auch vielfach auf dem Flantsch des Gehäuses oder auf dem Sitz der Transportöse an. Auch die Stirnseite der Ankerwelle enthält sehr häufig die Typenangabe der Maschine. Ist die Type der jeweilig in Frage stehenden Maschine ermittelt, so kann in den meisten Fällen unter Zuhilfenahme der Preisliste des betreffenden Lieferanten die Leistung und Drehzahl festgestellt werden. Die Preislisten der leistungsfähigen Motorenfabriken enthalten nicht nur die Leistung in kW und PS, sondern auch die Leistungsaufnahme in kW, die Stromaufnahme, Läufervolt und Läuferstrom. Als weitere wichtige

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Einzelheiten ist der Leistungsfaktor und Wirkungsgrad, das Gewicht und die Abmessungen der Maschine zu nennen. Ist z. B. eine Maschine als das Erzeugnis der Siemens-SchuckertWerke erkannt und der Wellenstumpf trägt die Bezeichnung R 91 n — 1500, so findet man in der Preisliste, daß die Leistung des Motors 7,5 kW 10,2 PS, die Leerlaufdrehzahl 1500, die Läuferspannung 163 Volt und der Läuferstrom 30 Amp. beträgt, wenn die Maschine mit Schleifringanker ausgerüstet ist und offene Ausführung aufweist. Findet sich hingegen die Bezeichnung OR 91 n •— 1500 vor, so handelt es sich um einen geschlossen ausgeführten Motor und die Preisliste gibt an, daß der Motor 6,5 kW 8,84 P S bei 1430 Lastdrehzahl leistet usw. Zur Kontrolle läßt sich weiter feststellen, daß der erstgenannte Motor 132 kg wiegt, während der geschlossene Motor ein Gewicht von 152 kg aufweist. Aus dem vorstehenden Beispiel geht eindeutig hervor, welch wertvolle Angaben die Preislisten der leistungsfähigen Motorenfabriken enthalten und wie wichtig es ist, derartige Preislisten zu sammeln und sorgfältig geordnet für alle Fälle bereit zu halten. Es ist aber auch ersichtlich, daß das Lesen der Preislisten mit großer Aufmerksamkeit zu geschehen hat, um falsche Schlüsse bezüglich Leistung usw. zu vermeiden. Dem strebsamen Instandsetzungsfachmann bietet sich aber durch den planmäßigen Gebrauch der Preislisten und durch eifriges Studieren der einzelnen Motorentypen und Fabrikate eine selten günstige Gelegenheit um die Möglichkeit zu erhalten, auf Grund des so angeeigneten Wissens manche schwierige Frage in der Instandsetzungspraxis leicht, schnell und sicher lösen zu können. Die Bedeutung der Typenbezeichnungen ist leider bei allen Fabrikaten verschieden. In dem vorstehenden Beispiel ist R 91 n als die Typenbezeichnung anzusehen, während die Zahl 1500 die Leerlaufdrehzahl bedeutet. Hat dieselbe Maschine eine Drehzahl von 1000 p.Min., so findet man die. Bezeichnung R 91 n •—1000. Die Zahl hinter dem Bindestrich gibt also immer die Drehzahl an, wenn es sich um SSW.-Erzeugnisse handelt. Auf diese Weise läßt sich immer leicht feststellen, für welche Drehzahl die Maschine ausgeführt ist. Die Maschinen mit Wicklungen aus Ersatzmetall sind durch Hinzufügung eines Buchstabens, einer Zahl usw. ebenfalls nach außen hin kenntlich gemacht. Ist die im genannten Beispiel bezeichnete Maschine mit Aluminiumwicklung ausgerüstet, so findet sich die Bezeichnung K 2 R 91 n — 1500 vor. Der Buchstabe K besagt, daß es sich um eine Kriegsausführung handelt und daß die Maschine mit Ersatzmetallwicklung hergestellt wurde. Die Typenbezeichnungen, welche von der A. E. G. angewandt werden, kennzeichnen die Maschine eindeutiger und näher. Als Beispiel sei hier die Bezeichnung D 1000/30a erwähnt. Der Buchstabe D gilt hier als eine Bezeichnung für Drehstrommotoren, die Zahl 1000 gibt die Drehzahl bei Leerlauf und 50 Per. und die Zahl 30 hinter dem Querstrich nennt die 10

Leistung des Motors in PS. Es handelt sich um eine Maschine, die listenmäßig als Kupfermotor geführt wird. Der kleine Buchstabe a besagt aber,

Raskop,

Berechnungsbuch. 6. Aufl.

——

(14) 81

hierin bedeuten: Es es np Ep

= Sekundärspannung des Trafos == Spannungsabfall in der Sekundärwicklung = primäre Windungszahl = Netzspannung (Primärspannung).

Der Spannungsabfall in der Sekundärwicklung läßt sich im Regelfall mit ca. 2—3 % der Sekundärspannung schätzen, wenn die Sekundärspannung etwa 220—380 Volt beträgt. Beispiel: Es sollen die Wickeldaten für einen normalen luftgekühlten 12 kVA 11000/240 Volt, 132/50 Amp. Einphasen-Transformator ermittelt werden. Gegeben sind: Kemquerschnitt = 107 qcm (gemäß Blechpaket) Primärspannung = 11000 Volt (gemäß Leistungsschild) Sekundärspannung = 240 Volt Primärstrom = 1,32 Amp. Sekundärstrom = 50 Amp. Frequenz = 50. Dann beträgt die primäre Windungszahl = 11000-100000000 4,44-50-10000-107 =

, 4630

Wlndun

gen

Die Liniendichte ist also mit 10000 eingesetzt. Die sekundäre Windungszahl ergibt sich gemäß Formel Seite 81 mit: 244-4630 110Q0

, = 100 Windungen.

Hierbei ist der Spannungsabfall in der Sekundärwicklung mit 4 Volt geschätzt worden, so daß nicht die auf dem Leistungsschild angegebene Sekundärspannung von 240 Volt, sondern 240 + 4 = 244 Volt eingesetzt werden mußte. Die Ermittlung der Leiterquerschnitte. Für die Ermittlung der Leiterquerschnitte ist die Art der Kühlung und die Strombelastung je qmm Kupferleiter maßgebend. Die Strombelastung je qmm Kupferleitung wählt man a) bei luftgekühlten Trafos mit etwa 1,5 Amp./qmm b) bei ölgekühlten Trafos mit etwa 3,0 Amp./qmm. Bei dem Beispiel „Einphasentrafo" soll es sich um einen luftgekühlten Trafo handeln und die spezifische Strombelastung soll beispielsweise 1,58 Amp./qmm Kupferleiter betragen.

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Dann kann der Leiterquerschnitt wie folgt festgelegt werden: 1 32 = 0,83 qmm = 1,05 mm •©• -L,0o 50 b) sekundär: —— = 31,5 qmm = 3 • 10,5 qmm Flachdraht. 1,Ö0 a) primär =

II. Dreiphasen (Drehstrom)-Transformatoren*). Bei der Ermittlung der Windungszahlen wird nicht die volle Primär Spannung, sondern die Phasenspannung (Netzspannung: 1,73) in die Formel eingesetzt. Beispiel: Es sollen die Wickeldaten für einen normalen, luftgekühlten Drehstrom-Trafo 50 kVA, 5000/250 Volt 6,6/115,6 Amp. ermittelt werden. Gegeben sind: Netzspannung = 5000 Volt primäre Phasenspannung = 5000 :1,73 = 2890 Volt sekundäre „ = 144,5 Volt Sekundärspannung = 250 Volt Kernquerschnitt = 1 6 3 qcm (eines Kernes) Spannungsabfall i. d. Sekundärwicklung = 2,5 Volt (geschätzt) Primärstrom = 6 , 6 Amp. Sekundärstrom = 115,6 Amp. Frequenz = 50 Schaltung = Stern/Stern Dann beträgt die totale primäre Windungszahl eines Kernes: 2890 • 100000000 _ , , = 800 Windungen 6 4,44 • 50 • 10000 • 163 und die sekundäre Windungszahl eines Kernes 144 5 + 2 5 800 • = 41 Windungen. Läßt man eine spezifische Strombelastung von 1,5 Amp./qmm Kupferleiter zu, so betragen die Leiterquerschnitte: 6 6 > = —-—1,5 b) sekundär: 115 5 = 1,5 Soll derselbe Transformator gruppe C 3) geschaltet werden, so ist

• •• a)a primär:

4,4 qmm 77 qmm. in Schaltung Stern-Zickzack (Schaltdie sekundäre Windungszahl je Schenkel

*) Über Kupfer- und Ölgewichte für Drehstrom-Transformatoren

Tabelle Nr. 31. 6*

siehe

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um ca. 15% zu erhöhen (siehe Raskop, Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen und Transformatoren, 5. Aufl., Seiten 180). Die vorstehenden Berechnungsangaben, insbesondere die Angaben über die Liniendichte beziehen sich nur auf normale Transformatoren. Für Sondertypen kommen Werte in Betracht, die sich durch die besondere Verwendung des Trafos zwangsläufig ergeben. Der Elektromaschinenbauer-Handwerker gewinnt hierüber eine gute Übersicht, wenn möglichst häufig Übungs-Berechnüngsbeispiele an Hand gegebener Trafo-Typen durchgeführt werden. Ein Vergleich mit den rechnerisch gefundenen und den Ursprungsdaten führt allmählich zu Erkenntnissen, die später praktisch verwertet werden können. Über den Aufbau der Wicklungen und über die Schaltungsarten gibt das Buch: Raskop, Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen und Transformatoren, 5. Auflage, weitere Auskunft. Über die ungefähren Stromstärken der Drehstrom-Transformatoren von 1—lOOOkVA und 110—15000 Volt Spannung erhält die Tabelle Nr. 10a Angaben (siehe Anhang: Tabellen).

Drei Transformatoren sollen parallel arbeiten. Es sei die Aufgabe gestellt, drei Transformatoren verschiedenen Ursprungs und Leistungen für Parallelbetrieb zu schalten. Es ist bekannt, daß die einwandfreie Parallelschaltung nur möglich ist, wenn die Transformatoren derselben Schaltgruppe angehören, gleiches Übersetzungsverhältnis und annähernd gleiche Kurzschljißspannung aufweisen. Im vorliegenden Falle sind die Forderungen bezüglich Schaltgruppe und Übersetzungsverhältnis erfüllt, lediglich die unterschiedlichen KurzschlußSpannungen lassen Zweifel aufkommen. Wie würden sich die unterschiedlichen Kurzschlußspannungen auf die Lastverteilung auswirken ? Es handelt sich um folgende Transformatoren: 1. 250 kVA 5000/400 Volt Kz. = 2,6%, 2. 75 kVA 5000/400 Volt Kz. = 3,2%, 3. 25 kVA 5000/400 Volt Kz. = 4,0%. Diese Transformatoren sollen auf gemeinschaftlichen Primär- und SekundärSammelschienen parallel arbeiten. Lösung: Die Kurzschlußspannung der drei parallel geschalteten Transformatoren stellt sich bei Nennstrom auf den gleichen Wert ein. Damit keiner der Trafos überlastet wird, darf im vorliegenden Falle dieselbe nicht höher als 2,6% werden. Bei dieser Kz. ist die Lastverteilung wie folgt: a) bei dem 25 kVA = 25 •

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= 16,25 kVA,

b) bei dem 75 kVA = 75 •

ÖfU

= 60,75 kVA,

c) bei dem 250 kVA = 250 kVA. Die Trafos zu a und b sind also nicht voll belastet. Die Nennleistung der drei Trafos beträgt gleich 350 kVA, während bei der gleichen Kz = 2,6% die Summenbelastung nur 327 kVA beträgt. Will man aus dieser parallel geschalteten Gruppe die Summe der Schildleistung entnehmen, so muß der 250-kVA-Trafo überlastet werden. Die Lastverteilung würde sich in diesem Falle etwa wie folgt verhalten: CtFjß a) der 25 kVA: 16,25 • = 17,4 kVA, b) der

75 kVA:

c) der 250 kVA:

350 60,75 • — = 65,0 kVA, du I

250

350 • ^ = 267,5 kVA.

349,9 kVA Die Überlastung des 250 kVA beträgt nur etwas über 5 % . Es bestehen also keine Bedenken, die Parallelschaltung durchzuführen, selbst dann, wenn die schildmäßige Summenleistung der drei Trafos in Dauerbetrieb abgegeben werden soll.

Das Auftauen eingefrorener Wasserleitungen. Das Verfahren, mit Hilfe von speziellen Einphasen-Transformatoren eingefrorene Wasserleitungen aufzutauen, ist seit längerer Zeit bekannt und wird erfolgreich angewandt. In Betracht kommen hier luft- oder ölgekühlte Einphasen-Transformatoren, deren Primärwicklung für die üblichen Spannungen 110/220/380 Volt ausgelegt sind. Die Sekundärspannungen betragen bei Transformatoren mit kleiner Nennleistung etwa 5—-10 Volt, bei solchen mit mittlerer Leistung etwa 10—20 Volt und bei größeren Leistungen etwa 10—40 Volt. Zweckmäßig wird entweder die Sekundärwicklung umschaltbar 5—10, 10—20bzw. 10—40 Volt ausgelegt oder die Primärwicklung wird mit Anzapfungen versehen, um eine Spannungsregulierung in der Sekundärwicklung zu ermöglichen. Als praktische Nennleistungen für derartige Trafos kommen etwa 0,75, 2, 7,5 und 15 kVA in Betracht, je nach dem Querschnitt der Wasserrohre und der Rohrlänge z. B . : 0,75 kVA, 220/ 5—10 Volt, etwa 75 Amp. 2,00 „ 220/ 5—10 „ „ 150 „ 7,5 „ 220/11—20 „ „ 350 „ 15,0 „ 220/10—40 „ „ 500 „

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Um den Spannungsabfall auf der Sekundärseite möglichst gering zu halten, sind die Querschnitte der Kupfer-Verbindungsleitung zwischen Trafo und Rohrleitung so stark wie möglich zu wählen. Zum Schmelzen von 1 kg Eis sind etwa 8 0 0 0 0 Wärmekalorien notwendig. Eine Wattsekunde ist etwa gleich 0,24 Kalorien. Um ein eingefrorenes Wasserrohr von etwa 10 m Länge und etwa 25 mm lichte Weite in etwa 20 Minuten elektrisch aufzutauen, ist eine Leistung von etwa 1,5—1,75 kW erforderlich.

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GLEICHSTROM. Künstlich geschlossene Reihenwicklungen. Die künstlich geschlossenen Reihenwicklungen kommen im allgemeinen nur als 4polige Wicklungen vor. Der Unterschied zwischen der normalen, eingängigen Reihenwicklung und der künstlich geschlossenen Reihenwicklung liegt in der Spulen- und Lamellenzahl. Normale Reihenwicklungen 4polig, lassen sich nur mit ungerader Spulen- und Lamellenzahl herstellen. Die Spulenzahl ist auch dann als ungerade anzusehen, wenn eine Spule „blind" in der Wicklung liegen bleibt, Anfang und Ende derselben also abgeschnitten und eingehandelt wird. Die künstlich geschlossene 4polige Reihenwicklung hat immer gerade Spulenzahl, in den meisten Fällen auch gerade Lamellenzahl. Ist die Lamellenzahl jedoch ungerade, so ist die Zahl um 1 größer als die Spulenzahl. Diese überzählige Lamelle ist in diesen Fällen nur deshalb eingefügt, um die Ver bindung, die den künstlichen Schluß der Wicklung herbeiführt, zweckmäßig hinter dem Kollektor anordnen zu können. Der Kollektorschritt der 4poligen künstlich geschlossenen Reihenwicklung errechnet sich aus: , . Lamellenzahl — 2 , , TIT . , , ^ ,.ri „ „ , Kollektorschritt = — 7 — , : — — = - = — ( u n g e k r e u z t e Wicklung). (15) halbe Polzahl Beispiel: S S W . Anker GM 104, 110 Volt, 1600 n • 4polig. 39 Nuten 78 Lamellen 78 Teilspulen

Anfang Spule 1 liegt demnach in Lamelle 1 und das Ende dieser Spule in Lamelle 39. Die Lamellenzahl ist gleich der Spulenzahl. Bezeichnet man die nach links zeigenden Schaltdrähte als Anfänge und die nach rechts zeigenden als Enden, so werden zunächst alle Anfänge in die vorhandenen 78 Lamellen eingestemmt. Alsdann wird das Ende der letzten (der 78.) Spule mit Farbstift gezeichnet und zurückgebogen. Dieses Ende wird nicht in den Kollektor eingestemmt. Das Ende der Spule 1 wird nunmehr, nach Abzählen des Schrittes, in Lamelle 39 untergebracht und die folgenden Enden der Reihe nach geschaltet. Zum Schlüsse bleibt dann die Lamelle 77 über. In dieser Lamelle

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liegt nur der Anfang der 77. Spule, während in den übrigen Lamellen 2 Schaltenden untergebracht sind. Die Wicklung ist in diesem Zustande „offen". Der künstliche Schluß wird durch die Bandage herbeigeführt, und zwar derart, daß das farbig gezeichnete Spulenende der Spule 78 mit der Bandage verlötet, in Lamelle 77

Bandage Abb. 16. ein Verbindungsdraht eingelegt und dieser ebenfalls mit der Bandage kontaktsicher verbunden wird.

Bei ungerader Lamellenzahl. Dieselbe Wicklung kann auch mit 79 Lamellen künstlich geschlossen werden. Denkt man sich im Schaltbild Abb. 16 zwischen der 38. und 39. Lamelle eingefügt und bezeichnet man diese Lamelle mit der Zahl 0, so kann der farbig gezeichnete Schaltdraht der Spule 78 in dieser Lamelle untergebracht werden. Der künstliche Schluß der Wicklung wird alsdann durch einen gut isolierten Draht hergestellt, der von Lamelle 0 bis 77 reicht. Kommen in der Praxis andere Lamellenzahlen in Frage, so verfährt man zweckmäßig in der vorbeschriebenen Weise. Die Lamellen werden fortlaufend, beziffert und der Kollektorschritt von Spule 1 abgezählt. Bei ungerader Lamellenzahl, d. h. wenn eine Lamelle mehr als Teilspulen vorhanden, wird die Lamelle vor dem Kollektorschritt mit 0 bezeichnet und bei der fortlaufenden Bezifferung nicht mitgezählt. Reicht der Kollektorschritt z. B . von Lamelle 1 bis 39, so wird beim Abzählen die 39. Lamelle

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mit 0 bezeichnet und erst die 40. Lamelle erhält die Zahl 39. Durch diese Maßnahme werden Schaltfehler vermieden und vor allen Dingen auch die Schaltung schnell fertiggestellt. In Lamelle 0 und in der vorletzten Lamelle liegt immer je ein Schaltdraht und der Verbindungsdraht. In allen übrigen Lamellen liegen 2 Schaltdrähte der Wicklung. Das Schaltbild Abb. 16 ist in der Praxis immer zu verwenden, wenn die in Frage kommenden Zahlen eingetragen werden. Wird gelegentlich einer Neuwicklung nicht berücksichtigt, daß der Anker eine künstlich geschlossene Reihenwicklung erhalten muß, so entsteht in dem Falle, wo der Kollektorschritt beibehalten und sämtliche Schaltdrähte in die Lamellen untergebracht werden, eine Reihenparallelwicklung. Unter Beibehalt des ersten Beispiels entsteht eine solche mit 4 parallelen Stromzweigen und die Folge hiervon ist, daß der Anker bei gleichbleibenden Spannungsverhältnissen die doppelte Drehzahl hat. Hieraus ist auch zu ersehen, daß eine Reihenparallelwicklung in eine künstlich geschlossene Reihenwicklung umgeändert werden kann, wenn die Verhältnisse entsprechend liegen. Nach dieser Umänderung würde der Anker für eine doppelt so hohe als die ursprüngliche Spannung verwendbar sein bzw. der Anker würde bei gleicher Spannung J / 2 der ursprünglichen Drehzahl machen.

Ausgleichverbindungen. Zeigen sich bei mehrpoligen Gleichstrommaschinen Funkenbildungen unter den Bürsten, so kann diese Erscheinung auch auf das Auftreten ungleicher Polflüsse innerhalb der Wicklungszweige des Ankers zurückzuführen sein. Diese Möglichkeit kommt indessen nur bei Maschinen in Frage, die mehr als 2 Pole besitzen und deren Ankerwicklung in Parallel- oder Reihenparallelschaltung ausgeführt ist. Über den praktischen Wert und über den Zweck der Ausgleich Verbindungen hat Verfasser in der 5. Auflage seines Buches: Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen usw., an Hand mehrerer Beispiele einen Überblick gegeben. Nachstehend sollen in Anlehnung an diese Ausführungen, die Vorbedingungen für die Anwendung der Ausgleichverbindungen und die Berechnung des Ausgleichschrittes (Potentialschritt) behandelt werden. Ganz besonders für den Instandsetzungsfachmann ist es wichtig zu wissen, daß Ausgleichverbindungen nicht an jeder Gleichstrommaschine angebracht werden können. Untersucht man die jeweils vorliegenden Wicklungsverhältnisse nicht auf die Ausführbarkeit der Ausgleichverbindungen, so kann leicht der Fall eintreten, daß nach Herstellung der Verbindungen nicht nur der funkenfreie Lauf ausbleibt, sondern auch einzelne Wicklungselemente beim Betriebe heiß werden. Man ist in solchen Fällen gezwungen, die Verbindungen wieder abzunehmen, um den alten Zustand

89

der Maschine zu erreichen. Die Erzielung des funkenfreien Laufes durch Anbringung von Ausgleichsverbindungen ist vielfach erst dann möglich, wenn die seitens des Erbauers gewählte Wicklung so geändert wird, daß die Voraussetzungen für die Anbringung der Verbindungen hergestellt sind. (Siehe Raskop, Die Instandsetzungen usw., 5. Auflage, S. 80, Beispiel Nr. 4.) In den Instandsetzungswerken elektrischer Maschinen, wo auch veraltete Maschinenausführungen vorkommen, wird man häufiger die Frage zu prüfen haben, ob der seitens des Kunden verlangte funkenfreie Lauf nicht durch Anbringung von Ausgleichverbindungen erreicht werden kann. Hier ist alsdann zu berücksichtigen:

Bei mehrpoligen Parallelwicklungen können nur dann Ausgleichverbindungen angebracht werden, wenn Lamellenzahl „ ., = ganze Zahl Zahl der Teilspulen in einer Nute • halbe Polzahl ergibt. Beispiel:

dann ist:

Nutenzahl Polzahl Zahl der Teilspulen in einer Nute nebeneinander Lamellenzahl 4 1° = 26

(16)

= 52 = 4 == 2 = 104

2 •2

also eine ganze Zahl. Hieraus geht hervor, daß Ausgleichverbindungen angebracht werden können. Beispiel: Zahl der nebeneinander liegenden Teilspulen dann ist:

106 2.2

Nutenzahl 53 Polzahl 4 je Nute = 2 Lamellenzahl = 106

= 26,5

eine gebrochene Zahl und es geht hieraus hervor, daß keine Ausgleichverbindungen angebracht werden können. Ist durch die vorstehende Probe festgestellt, daß die Vorbedingungen für die Ausführbarkeit der Ausgleichleitungen gegeben sind, so berechnet man den Ausgleichschritt (Potentialschritt) nach: Ausgleichschntt =

Lamellenzahl halbe Polzahl

(1?)

Unter Beibehalt des ersten Beispiels ergibt sich der Ausgleichschritt zu 90

104 d. h. Lamelle 1 muß mit der 52 Lamellen weiterliegenden Lamelle also 1 + 52 = 53 verbunden werden.

Die Anzahl der Ausgleichverbindungen. E s ist nicht erforderlich, daß alle Lamellen durch Ausgleich Verbindungen miteinander verbunden werden. Der Zweck wird im allgemeinen schon erreicht, wenn ein gewisser Teil der vorhandenen Lamellen mit Ausgleichverbindungeri versehen wird. Wenn die Raumverhältnisse es gestatten, so spricht indessen nichts dagegen, wenn sämtliche Lamellen im vorerwähnten Sinne verbunden werden. In der Regel verbindet man jedoch nur einen Teil der vorhandenen Lamellen, etwa jede 2., 4. usw. Der Querschnitt der Verbindungsdrähte kann geringer gewählt werden, als der Querschnitt eines Ankerleiters, weil nicht der Ankerstrom, sondern nur Ausgleichströme, die ein Bruchteil desselben ausmachen, durch die Verbindungen fließen. Unter Beibehalt des ersten Beispiels mit 104 Lamellen, würden folgende Lamellen verbunden werden: Lamelle 1 mit 53 4 mit 56 7 mit 59 usw. bis Lamellen 49 mit 101. Bei der Herstellung der Verbindung ist ganz besonders bei den letzten Drähten der Schritt genau abzuzählen. E s kommt vor, daß bei dem letzten Draht mehr Lamellen freibleiben müssen als bei den vorhergehenden. Hier wird häufig ein Fehler begangen. Die Folge hiervon ist, daß beim Probelauf der Maschine einige Spulen heiß werden, weil durch den Schrittfehler Spulen kurzgeschlossen sind. Die praktische Ausführung der Ausgleichverbindungen ist in Raskop, Der Katechismus für die Ankerwickelei, 7. Auflage, S. 104—108, beschrieben und veranschaulicht.

Bei Reihenparallel-Wicklungen. Bei Reihenparallelwicklungen werden verschiedene Wicklungsgänge durch die Bürsten parallel geschaltet. Bei diesen Wicklungen ist der funkenfreie Lauf nur unter Anwendung von Ausgleichverbindungen zu erzielen. Gleichstrommaschinen, die mit Reihenparallelwicklung im Anker hergestellt sind, jedoch keine Ausgleichverbindungen besitzen, zeigen nach längerer oder kürzerer Zeit des Betriebes immer Funkenbildungen, die nur durch Anbringung von Ausgleichverbindungen oder durch Änderung der Wicklungsart im Anker beseitigt werden können (siehe Raskop, Die Instandsetzungen usw., 5. Auflage, S. 79).

91

Da die Möglichkeit für die Anbringung der Ausgleichverbindungen bei solchen Wicklungen, die nicht von vornherein entsprechend entworfen sind, sehr gering ist, so wird man in vielen Fällen nur dann den gewünschten funkenfreien Lauf erzielen, wenn die vorgefundene Reihenparallelwicklung in eine Parallelwicklung mit Ausgleichverbindungen umgeändert wird.

Um an Reihenparallelwicklungen Ausgleichleitungen anbringen zu können, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein: 1. halbe Polzahl = ganze Zahl (18) halbe Zahl der parallel geschalteten Stromzweige 2

L

-

S •a

M = ganze yZahl

worin L = Lamellenzahl S = , Anzahl der Teilspulen nebeneinander in einer Nute a = halbe Zahl der parallelen Stromzweige im Anker bedeutet. Beispiel: Polzahl = 4 Lamellenzahl = 146 a =2 S =1 Dann ist: 2

= .1 ganze Zahl (Bedingung Ziff. 1)

und 146 = 73 ganze Zahl (Bedingung Ziff. 2). "ITI"

92

Es handelt sich um eine Stabwicklung mit 146 Stäben, 146 Lamellen und 146 Nuten im Anker. Der Ausgleichschritt errechnet sich aus: Ausgleichschritt =

Lamellenzahl a

(19)

Unter Beibehalt des letzten Beispieles ist der 146 Ausgleichschritt = — - — = 73 Lamelle 1 wird demnach mit Lamelle 74 verbunden usw. Aus Abb. 17 ist zu ersehen, daß die Ausgleichverbindungen zwei verschiedene Wicklungsgänge verbinden, wodurch der Ausgleich stattfindet.

Bei zweigängigen Parallelwicklungen. (Siehe Raskop, Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen.) Die zweigängigen, mehrpoligen Parallelwicklungen kommen in der Praxis nur selten vor. Gewöhnlich handelt es sich um Niedervoltmaschinen, wie solche für Vernickelungszwecke benötigt werden. Elektromotorenfabriken, die derartige Maschinen nicht listenmäßig führen, also keine besonderen Modelle hierfür zur Verfügung haben, benutzen zur gelegentlichen Herstellung das Modell einer listenmäßigen Maschine ähnlicher Leistung. Die Erfahrung hat aber gezeigt, daß der B a u von Niedervoltmaschinen größerer Leistung nicht so einfach ist, wie vielfach irrtümlich angenommen wird. Da es sich bei derartigen Maschinen immer um verhältnismäßig hohe Stromstärken handelt, so ist der Erbauer bzw. Berechner in den meisten Fällen gezwungen, die mehrgängige Parallelwicklung anzuwenden, um den erforderlichen Leiterquerschnitt in geeigneter Weise als Wicklungselement formen und in die Nuten unterbringen zu können. E s liegt sehr nahe, daß hierbei nur Wicklungselemente (Spulen) mit je einer Windung in Frage kommen (Stabkupfer oder dicker Runddraht). Bei Anwendung dieser Wicklungsart wird leider nicht immer von dem Hersteller beachtet, daß die funkenfreie Stromabgabe nur dann gewährleistet ist, wenn geeignete Ausgleichverbindungen angebracht werden. Man findet bei näherer n tersuchung der Verhältnisse auch sehr oft, daß die Voraussetzungen für die Anbringung der Verbindungen nicht gegeben sind, weil die Zahl der Nuten im Anker und die Lamellenzahl für normale Wicklungsarten (Parallel- oder Reihenwicklung) verwendet und auf die Sonderausführung keine Rücksicht genommen wurde. Die Ausgleichverbindungen bei mehrgängigen Pai allelwicklungen haben einen zweifachen Zweck zu erfüllen, und zwar:

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1. sollen die bei mehrpoligen Parallelwicklungen auftretenden Ungleichheiten der Polflüsse ausgeglichen; 2. sollen die beiden, voneinander getrennt liegenden Wicklungsgänge dauernd parallel geschaltet werden. Der Kollektorschritt dieser Wicklungen ist Lamelle 1 in 3 (siehe Raskop, Die Instandsetzungen usw., 5. Auflage, S. 79—82). Damit durch die Verbindungen verschiedene Wicklungsgänge verbunden werden, muß der , . , , . halbe Polzahl Ausgleichschritt = — = ungerade Zahl Lamellenzahl

(20)

sein. Wenn bei diesen Wicklungen der Ausgleichschritt gerade ist, so werden nur solche Spulen miteinander verbunden, die zu einem Wicklungsgang gehören. Vorausgesetzt ist also, daß der Ausgleichschritt ungerade ist. Beispiel: Anker 54 Nuten, 4polig Kollektor 54 Lamellen, dann ist der Ausgleichschritt: 54 Da bei dieser Wicklung die Anfänge und Enden eines Wicklungsganges an den geraden Lamellen, diejenigen des anderen Wicklungsganges an den ungeraden Lamellen liegen, so werden durch den Ausgleichschritt beide Wicklungsgänge miteinander verbunden, und zwar: Lamelle 5 mit 28 2 mit 29 3 mit 30 usw. H a t der Anker hingegen z. B. 56 Nuten und 56 Lamellen, so kann diese Wicklung nicht mit den Ausgleichverbindungen versehen werden, weil der 56 Ausgleichschritt = — - — = 28 (gerade Zahl) U

ist. Diese Wicklung kann nur dann mit Ausgleichverbindungen versehen werden, wenn die Verbindungen auf beiden Ankerseiten untergebracht und diese wiederum durch besondere Leitungen, die in achsialer Richtung durch den kraftlinienfreien Teil des Ankers angeordnet, miteinander verbunden werden. Nur in sehr seltenen Fällen ist diese Anordnung möglich, weil im allgemeinen Anker dieser Größen nicht mit Luftkanälen im Blechpaket hergestellt sind, wo die Verbindungsdrähte durchgeführt werden könnten.

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Beispiele aus der Praxis. Der Verfasser hat in seinem B u c h e : Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen, 5. Auflage, S 79, eine Anzahl Beispiele über den Erfolg mit Ausgleichverbindungen angeführt. Ein besonders interessanter Fall soll zur Ergänzung nachstehend hinzugefügt werden. 1. Einanker-Umformer, Gleichstrom/Einphasenstrom 440/300 Volt, 25 PS, 50 Ampere, n = 1550, Fabr. Lahmeyer Aachen (50 Per.). Anker: 52 Nuten, 24 • 7 mm, je Nute 16 Leiter, 2,4 • 1,(3 mm Profildraht, Parallelwicklung, Wickelschritt: Nute 1 in 14, Kollektorschritt; Lamelle 1 in 2, 104 Teilspulen, 1 Teilspule liegt blind, Kollektor 103 Lamellen. Anzapfungen für Wechsel-Strom: Lamelle 1 und 37. 2. Fehlererscheinung und Gründe zur Instandsetzung. Der Umformer hat entgegen der Angabe des Leistungsschildes nicht 1550, sondern 1700 n p. Min. Schon bei halber Belastung tritt sehr starke Funkenbildung unter den Bürsten auf, die Maschine nimmt zu hohe Temperatur an. Während des Betriebes -— es werden 2 Einphasen-Schweißtransformatoren mit 300 Volt Wechselstrom gespeist —• ist bereits mehrere Male die Wicklung durch Funkenüberschlag beschädigt worden, wobei jedesmal einige Fahnen des Kollektors vernichtet wurden. Die Maschine hat nie einwandfrei gearbeitet. 3. Untersuchung und Feststellung des Fehlers. Der Anker hat eine 4polige Parallelwicklung. E s fällt bei Betrachtung der Daten zu Ziffer 1 sofort auf, daß die Ankerwicklung mit 104 Teilspulen hergestellt ist, wovon eine Spule blind liegt. Allerdings hat der Kollektor nur 103 Lamellen, aber diese Tatsache beweist auch schon, daß die Wicklung ursprünglich nicht als Parallelwicklung hergestellt wurde, denn in diesem Falle lag kein Grund vor, eine Teilspule blind zu legen und den Kollektor mit 103 Lamellen herzustellen. Wahrscheinlich war die ursprüngliche Wicklung eine Reihenwicklung für 12,5 P S bei ca. 750 n. In diesem Falle mußte eine Spule blind liegen und der Kollektor 103 Lamellen haben, um die 4polige Reihenwicklung herstellen zu können. Da es sich aber um eine Parallelwicklung handelt, liegt hier offenbar ein wickeltechnischer Fehler vor. Diese Annahme wird bestätigt, nachdem die Wicklung ausgelötet und der Kollektor abgebaut ist. Der Kollektor hat keine Ausgleichverbindungen, die bei einer 4poligen Parallelwicklung zur Erzielung eines funkenfreien Laufes unbedingt vorhanden sein müßten.

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E s ist weiter ersichtlich, daß die Anbringung dieser Verbindungen bei 103 Lamellen nicht möglich ist, da der Bedingung: — — = ganze Zahl u • p nicht entsprochen ist. 1 0 3 : 4 = 25,75 hingegen 1 0 4 : 4 = 26. Bei 104 Lamellen können also Ausgleichverbindungen angebracht werden. Die Untersuchung der Nebenschlußwicklung ergibt einen erheblichen Lagenschluß in einer Magnetspule. Die Anzapfung der Wicklung für die Abnahme des Einphasen-Wechselstromes liegen an Lamelle 1 und 37. D i e s e A n z a p f u n g e n l i e g e n n i c h t richtig. Um Einphasenwechselstrom zu erhalten, muß die Wicklung in einem Winkelabstande von 180° p

180° _ „ , = — - — = 90 Grad angezapft werden. 2

Hiernach kommen die Lamellen 1 und 26 in Frage. (104: 4 = 26.) Die Maschine hat nur Nebenschlußwicklung. Da dieselbe aber stoßweise belastet wird, so empfiehlt es sich, eine Compoundwicklung anzubringen. 4. Abhilfe der vorgefundenen Fehler. Die erhöhte Drehzahl ist offenbar auf eine Schwächung des Magnetfeldes, infolge starken Lagenschlusses einer Magnetspule, zurückzuführen. Da die Frequenz 50 nach Mitteilung des Auftraggebers nicht genau eingehalten werden braucht, also eine etwas höhere oder niedere Drehzahl als 1500 gestattet ist, so wird von einer Umwicklung des Ankers bzw. des Magnetfeldes abgesehen, nur die schadhafte Spule ersetzt und eine Doppelschlußwicklung angebracht. Die Ankerwicklung wird als Parallelwicklung mit 104 Teilspulen hergestellt, im Kollektor wird die 104. Lamelle eingefügt und jede 4. Lamelle durch Ausgleichverbindungen mit Schritt 1 0 4 : 2 = 52 verbunden. Die Anzapfung für die Abnahme des Wechselstromes werden an Lamellen 1 und 26 gelegt und die diametral liegenden Lamellen, soweit diese noch nicht durch" die Ausgleich Verbindungen verbunden sind, durch eine besondere Verbindung miteinander verbunden. 5. Erfolg der Instandsetzung. Die Maschine arbeitet mit voller Belastung vollkommen funkenfrei, gibt 300 Volt Wechselstrom bei voller Belastung ab und hat sich seit längerer Zeit als betriebstüchtig erwiesen.

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Prinzip-Schaltbild einer Gleichstrom-Dreileiter-Dynamo mit Spannungsteiler. Anker: Reihenwicklung, 4polig.

3 phasige DROSSELSPULE

zu den 5 Schleifringen R.

s.

T.

Die Anschlußpunkte für die 3phasige Drosselspule liegen u m 60 Winkelgrade voneinander am Umfang des Stromwenders verteilt. Das Schaltbild gilt auch für die Herstellung eines Einanker-Umformers: Gleichstrom/Dreiphasen-Wechselstrom (Drehstrom), 4polig, 1500 n, 50 Hertz. Die Drosselspule kommt hierbei in Fortfall bzw. wird durch einen Transformator ersetzt.

Abb. 18. 7

R a s k o p , Borechnungsbuch. 6. Aufl.

97

P r i n z i p - S c h a l t b i l d e i n e r 4 poligen G l e i c h s t r o m - D r e i l e i t e r - D y n a m o mit S p a n n u n g s t e i l e r . A n k e r :

(J« TL

Stromwender (Kollektor) ^

Eisenhern DßOSSEL- ( SPULE \ (einphasig)

O Das Schaltbild

Reihenwicklung.

Die Anzapfpunkte für den Anschluß der Drosselspule liegen um 90 Winielgrade voneinander am Umfang des Stromwenders verteilt.

T

Leifer(MiHelleiter) gilt auch für die Herstellung

eines .Einanker-Umformers

Gleichstrom/Einphasen-Wechselstrom, 4 polig, 1500 n, 50 Hertz. Die Drosselspule kommt hierbei in Fortfall bzw. wird durch einen Transformator ersetzt.

98

Abb. 19.

Die Berechnung eines Spannungsteilers für Gleichstrom' Dreileitermaschinen. Beim Umbau einer vorhandenen, normalen Gleichstrommaschine in eine Dreileitermaschine sind zwei wichtige Fragen zu klären und zwar: 1. an welchen Stellen der Ankerwicklung sind die Anzapfungen für die Spannungsteilung anzuordnen ? 2. wie wird das aktive Eisen des Spannungsteilers ausgelegt und mit welcher Wicklung wird das Eisen ausgerüstet ? Zu Punkt 1 ist zunächst festzustellen, welche Wicklungsart der Anker besitzt. Bei Reihenwicklungen liegen die Verhältnisse anders, als bei Parallel(S chleifen -) Wicklungen. Es ist weiter zu klären, ob der Spannungsteiler ein- oder dreiphasig ausgelegt werden soll. Bei Maschinen bis etwa 30 kW Nennleistung wählt man in der Regel die einphasige, bei höheren Leistungen die dreiphasige Ausführung. Bei der. einphasigen Ausführung werden die Anzapfungen um: 180 Grad Polpaarzahl =

Wlnkel

grade

voneinander am Anfang des Ankers (Kollektors) angeordnet. Bei der dreiphasigen Ausführung beträgt der Abstand 120 Grad— = Winkelgrade. — Polpaarzahl Beispiel: Ein 4 poliger Gleichstromanker mit Reihenwicklung hat einen Kollektor mit 129 Lamellen. Bei einphasiger Auslegung des Spannungsteilers beträgt der Abstand der Anzapfpunkte 180: 2 = 90 Grad. Wir finden die beiden Anzapfpunkte an den Lamellen 1 und 129: 4 = 32, denn ein Kreis hat 360 Grade und 90 Grad ist der vierte Teil hiervon. In Abb. 19 ist ein solcher Fall schematisch dargestellt. Soll der Spannungsteiler dreiphasig ausgelegt werden, dann würden unter Beibehalt des Beispieles die drei Anzapfpunkte um 120: 2 = 60 Grad voneinander entfernt am Umfang des Kollektors (Lamelle 129: 6 = 21, also an Lamelle 1, 22 und 43) anzuordnen sein. Bei den ungeraden Lamellen• zahlen, die bei 4 poligen Reihenwicklungen üblich sind, fallen die Teile nicht genau gleichmäßig aus. Diese kleinen Differenzen können vernachlässigt werden. In Abb. 18 ist eine dreiphasig angezapfte 4polige Reihenwicklung, Kollektor 30 Lamellen dargestellt. Sofern der Anker Reihenwicklung besitzt, genügt es, wenn 2 (einphasig) bzw. 3 (dreiphasig) Lamellen angezapft und mit 2 bzw. 3 Schleifringen verbunden werden. i•

99

Bei Parallel-(Schleifen-)Wicklung im Anker müssen noch die genau gegenüberliegenden Lamellen mit den Anzapfpunkten verbunden werden. Beispiel: Ein 4poliger Anker mit Parallel-(Schleifen-) Wicklung hat einen Kollektor mit 124 Lamellen. Bei einphasiger Anzapfung müßten die Lamellen 1 mit Lamelle 63, die Lamelle 32 mit 94 verbunden werden. Die Schleifringe werden dann mit Lamelle 1 und 32 verbunden. Bei dreiphasiger Anzapfung würden die Lamellen 1 mit 63, 22 mit 84, 43 mit 105 zu verbinden sein. Sofern hinter dem Kollektor in jeder Lamelle eine Ausgleichverbindung angebracht ist, erübrigt sich die Herstellung der vorgenannten Verbindungen. Bei 4poligen Schleifenwicklungen sind in der Regel AusgleichVerbindungen hinter dem Kollektor angeordnet. In jedem Falle ist aber zu prüfen, ob die angezapften Lamellen in das Ausgleichsystem einbezogen sind. E s ist ja der Regelfall, daß nicht alle, sondern nur die 2., 4. usw. Lamelle eine Ausgleichverbindung erhalten. Die an den Anzapfpunkten auftretende Spannung ist eine Wechselspannung und beträgt: a) bei einphasiger Anzapfung etwa 7 5 % , b) bei dreiphasiger Anzapfung etwa 6 5 % der Gleichspannung, die zwischen den + - und — B ü r s t e n des Kollektors herrscht. Beispiel: Die Gleichspannung beträgt 440 Volt. Dann tritt an den Schleifringen bei einphasiger Anzapfung eine Spannung von 440 • 0,75 = 330 Volt, bei dreiphasiger Anzapfung 440 • 0,65 = 286 V o l t auf. Die Frequenz der an den Schleifringen herrschenden Wechselspannung ergibt sich aus der Polpaarzahl und Drehzahl des Ankers. Beispiel: Anker 4polig, Drehzahl 1500 n in der Minute. Dann ist die Frequenz: Polpaarzahl • Drehzahl 2 • 1500 „„ T T F

=

—

60

= - B ö " = '50

HertZ

"

Die Polpaarzahl ist bei 4polig = 2, 6polig = 3, 8polig = 4 usw. Das aktive Eisen des Spannungsteilers. Die Form des aktiven Eisens gleicht bei einphasiger Anzapfung einem Einphasentransformator, bei dreiphasiger Anzapfung einem Drehstromtransformator. An diese Form ist man indessen nicht gebunden. Man kann das aktive Eisen auch ringförmig auslegen und z. B . auch das Ständerblechpaket eines Drehstrommotors verwenden. Die Abmessungen des aktiven Eisens für den Spannungsteiler kann man schätzen und hierbei davon ausgehen, daß die zulässigen Ungleichheiten in den Dreileiter-Netzhälften in der Regel 1 5 % der Nennleitung des Generators nicht überschreiten dürfen. Man wählt die Abmessungen des aktiven Eisens etwa so, daß diese den Abmessungen eines Trafos entsprechen, der etwa 1 j s der Nennleistung des Gleichstrom-Generators abgeben kann.

100

Beispiel: Generatorleistung = 20 kW, dann müßten die Eisenmaße des Spannungsteilers etwa einem 4—5 kVA Trafo entsprechen. E s ist hierbei jedoch zu beachten, daß der Spannungsteiler nur e i n e Wicklung erhält, während die Transformatoren in der Regel eine Primärund eine Sekundärwicklung besitzen. Der Raum für die Aufnahme der Wicklung ist bei dem Spannungsteiler daher kleiner, als bei ZweispulenTransformatoren. Das aktive Eisen des Spannungsteilers muß aus einzelnen Blechen (Dynamo- oder Trafobleche) bestehen. Die Nieten oder Preßschrauben, die das Blechpaket zusammenhalten, müssen gegen das aktive Eisen durch Einfügen geeigneter Stoffe isoliert werden, wie das bei Transformatoren ja auch Bedingung ist. Die Wickeldaten für den Spannungsteiler. Die erforderliche Windungszahl, die auf dem aktiven Eisen anzuordnen ist, errechnet man in derselben Weise, wie auch für Einphasen- und auf Seite 81 für Drehstrom-Transformatoren dargelegt ist. Beispiel für einphasige Anzapfung: Wechselspannung zwischen zwei Schleifringen Frequenz des Wechselstromes Querschnitt des Eisenschenkels

. . 330 Volt 35 Hertz 50 qcm.

Dann ist die erforderliche totale Windungszahl gemäß Formel S. 8 1 : 330-100000000 W

=

4,44 - 35 - 5 0 - 1 0 0 0 0 =

42

°

^

Beispiel für dreiphasige Anzapfung: 190 • 100000000 . = 4 , 4 4 - 3 5 - 5 0 - 1 0 0 0 0 = 2 4 4 W l n d u n S e n Je S c h e n k e L Der Leiterquerschnitt richtet sich im wesentlichen nach dem max. zulässigen Ausgleichstrom, der mit etwa 2 0 % des Nennstromes des Gleichstrom-Generators einzusetzen ist. In der Regel sind die Wicklungen der Spannungsteiler luftgekühlt. Aus diesem und anderen Gründen wählt man die Stromdichte gering und zwar etwa mit 1 Amp./qmm. Bei einphasiger Anzapfung fließt über eine Teilwicklung V2 des Ausgleichstromes, bei Drehstrom nur 1 / i desselben. Nehmen wir unter Beibehalt des Beispieles einen Ausgleichstrom von total 30 Amp. an, dann fließt durch die eine Teilwicklung des Spannungsteilers 15 Amp. Der Leiterquerschnitt müßte daher etwa 15 qmm betragen. Einanker-Umformer Gleichstrom/Wechselstrom. Bei der Herstellung eines Einanker-Umformers Gleichstrom/Ein- oder Mehrphasen-Wechselström gelten die gleichen Grundsätze, wie für Dreileitermaschinen dargelegt. An Stelle des Spannungsteilers tritt hier ein Transformator, der die erzielte Wechselspannung auf einen Normwert z. B . 220, 380, 500 Volt erhöht. Da die Spannungsunterschiede hierbei in der Regel gering sind, *

101

so werden die Transformatoren vielfach als Spartransformatoren (Einspulenwicklung) ausgelegt. Damit die Frequenz der Wechselspannung = 50 Hertz beträgt, muß die Ankerdrehzahl bei 2poligen Umformern = 3000, bei 4poligen = 1500 n, bei 6 poligen = 1000 n usw. betragen.

Die Berechnung der Wickeldaten bei Umwicklungen von Gleichstrommaschinen. Soll eine vorhandene, mit technisch richtigen Wickeldaten hergestellte Gleichstrommaschine für eine andere Betriebsspannung umgewickelt werden, so sind folgende Gesichtspunkte von wesentlicher Bedeutung: 1. Ist die Aufgabe gestellt, die Maschine für eine niedrigere Spannung als die vorhandene Betriebsspannung umzuwickeln, so muß berücksichtigt werden, daß bei abnehmender Betriebsspannung die Stromstärke etwa in demselben Verhältnis steigt, wie die Spannung geringer wird. Handelt es sich beispielsweise um eine Maschine für 440 Volt Betriebsspannung, die für 110 Volt Betriebsspannung bei gleichbleibender Leistung umgewickelt werden soll, so ist der Maschinenstrom 4mal so groß als bei 440 Volt. Um diesen Strom elektrisch zu übertragen, müssen daher alle diejenigen Teile, die von dem Strom durchflössen werden, 4mal stärkeren Querschnitt erhalten als bei 440 Volt. Unter Beibehalt der Wicklungsart des Ankers und des Kollektorschrittes erhält der zur Verwendung kommende Wickeldraht den 4fachen Querschnitt als bei 440 Volt. Beträgt z. B. der Querschnitt des Ankerdrahtes bei 440 Volt = 1 qmm, so muß der Querschnitt (nicht Durchmesser) bei 110 Volt = 4 qmm betragen. Wird die Schaltung der Magnetspulen beibehalten, so wird der Querschnitt des Magnetdrahtes ebenfalls etwa 4mal so stark als bei 440 Volt. Es genügt indessen nicht, daß nur die Querschnitte der Wicklungen erhöht werden, auch die Querschnitte der Verbindungsleitungen zwischen Bürsten und Klemmbrett, der Querschnitt der Bürsten selbst und der Lamellenquerschnitt muß der neuen Stromstärke entsprechend bemessen sein, wenn die Maschine einwandfrei arbeiten soll. 2. Der Querschnitt der Bürsten. Die Strombelastung des Bürstenmaterials ist je nach Härte und Art verschieden. In den nachstehenden Tabellen ist die jeweils in Frage kommende Strombelastung je qcm für verschiedene Bürstenarten aufgeführt. Bei Maschinen mit Betriebsspannungen 440 bis 500 Volt verwendet man harte, für 220 Volt mittelharte und für 110 Volt weiche Kohlen. Metallbürsten und gemischte Kohlenbürsten kommen nur bei Niedervoltmaschinen (2—40 Volt) in Frage. 102

Vielfach, wird bei Umwicklungen für niedrigere Spannungen übersehen, daß der Bürstenquerschnitt entsprechend der höheren Stromstärke größer bzw. ein anderes Material gewählt werden muß. Die Folge hiervon ist eine übermäßige Erhitzung der Bürsten, des Kollektors und der Wicklung. Die ganze Maschine wird heiß, der Spannungsabfall ist sehr groß, die Schaltenden löten sich aus den Kollektorlamellen aus usw., kurzum, die Maschine arbeitet nicht einwandfrei. Kohlenbürsten. Material

B e l a s t u n g je q c m

für weiche Kohlen für mittelharte Kohlen für harte Kohlen

8 bis 10 Ampere 5 bis 7 Ampere 3 bis 4 Ampere

Kupferkohlenbürsten. Material

B e l a s t u n g je q c m

Kupferkohle dsgl. stark mit Graphit

bis 20 Ampere 10 bis 15 Ampere

Metallbürsten. Material Kupfergewebe Messingblätter Endruweitbürsten

B e l a s t u n g je q c m bis 30 Ampere 20 bis 25 Ampere 20 Ampere

Bei einer Verstärkung des Bürstenquerschnittes ist darauf zu achten, daß nach Möglichkeit die Breite der Bürste beibehalten und nur die achsiale Länge vergrößert wird. Erst dann, wenn hierdurch der erforderliche Querschnitt nicht erreicht wird, ist zu erwägen, inwieweit die Breite der Bürste größer gewählt werden kann. Durch die Verbreiterung der Bürsten werden nämlich mehr Lamellen bedeckt und somit auch mehr Ankerspulen kurzgeschlossen. Hierdurch wird aber der funkenfreie Lauf beeinträchtigt. Handelt es sich z. B. um eine Umwicklung von 440 auf 220 Volt, so müßte unter Beibehalt der Bürsten qualität, der Querschnitt der Bürsten verdoppelt werden. Man wird indessen nicht so verfahren, sondern zunächst die Qualität der vorhandenen Bürste und die Strombelastung je qcm bei 440 Volt prüfen. Ist die letztere gering bzw. geringer als in der Tabelle angegeben, so wird man den neuen Bürstenquerschnjtt unter Verwendung 103

einer weicheren Kohle (mittelhart) so berechnen, daß der möglichst geringste Querschnitt für 220 Volt zur Anwendung kommt. Wählt man rein schematisch den doppelten Bürstenquerschnitt, so wird die Reibung zwischen Bürste und Kollektor verdoppelt und hierdurch, je nach Bürstendruck, die Erwärmung des Kollektors wesentlich höher als bei 440 Volt. 3. Der Lamellenquerschnitt. I m allgemeinen reicht der Lamellenquerschnitt für die bei etwa der Hälfte als die ursprüngliche Betriebsspannung auftretende höhere Stromstärke aus. Bei Umwicklungen von 440 auf 110 Volt trifft dies indessen nicht immer zu, besonders dann nicht, wenn der Kollektor durch längere Arbeitsleistung der Maschine abgenutzt ist. Durch die bei 440 Volt erforderliche hohe Unterteilung des Kollektors werden die Lamellen vielfach sehr schmal. E s muß daher in solchen Fällen der Lamellenquerschnitt daraufhin geprüft werden, ob derselbe für die bei 110 Volt auftretende 4fache Stromstärke ausreicht. Trifft die Voraussetzung nicht zu, so ist evtl. die Wicklungsart des Ankers derart zu ändern, daß eine zweigängige Wicklung entsteht. Bei dieser Wicklungsart verteilt sich der Strom einer Bürstenreihe auf 2 nebeneinanderliegende Lamellen. Wegen der Nachteile, die solchen Wicklungen, aber anhaften, wird man nur in ganz besonderen Fällen zweigängige Wicklungen anwenden (siehe auch Raskop, Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen, 5. Auflage, S. 79—82). E s wird daher ganz besonders bei Maschinen größerer Leistung vielfach nicht zu vermeiden sein, einen Kollektor mit geringerer Lamellenzahl und entsprechenden Abmessungen herzustellen. Die Strombelastung je qmm Kupfer kann mit 3—5 Ampere angenommen werden. 4. Die Lamellenspannung. Um bei Gleichstrommaschinen einen funkenfreien Lauf zu erzielen, ist es erforderlich, daß die zwischen 2 Lamellen auftretende Lamellenspannung max. nicht über 30 Volt beträgt. Bei höheren Lamellenspannungen tritt erfahrungsgemäß Rundfeuer am Kollektor auf. Praktische Versuche haben ergeben, daß bei Maschinen mit Kompensationswicklung die Lamellenspannung ca. 23 Volt, bei Maschinen ohne Kompensationswicklung ca. 16 Volt betragen darf. Handelt es sich um Umwicklungen auf niedrigere Spannungen, so wird die Lamellenspannung stets kleiner als ursprünglich, wenn die Wicklungsart des Ankers beibehalten wird. In solchen Fällen liegt daher keine Gefahr vor. Wesentlich anders liegen die Verhältnisse bei Umwicklungen von 110 auf 440 Volt. Hier kann sehr leicht der Fall eintreten, daß die Lamellenspannung zu hoch wird und die Maschine nach der Umwicklung Funkenbildung und Rundfeuer am Kollektor zeigt.

104

Da bei der Umwicklung für höhere Spannungen naturgemäß der Maschinenstrom geringer wird, wenn die Leistung und Drehzahl dieselbe bleibt, darf auch der Bürstenquerschnitt geringer werden. Die Frage des Bürstenquerschnittes ist daher schnell zu lösen. Die Größe der nach der Umwicklung auftretenden Lamellenspannung ist indessen immer vor jeder Umwicklung festzustellen. 5. Die Berechnung der Lamellenspannung. Die mittlere Lamellenspannung errechnet man nach folgender Formel. Betriebsspannung Lamellenzahl

p 0 j z a j 1 j _ Lamellenspannung.

(21)

Beispiel. Betriebsspannung 440 Volt Lamellenzahl 123 Polzahl der Maschine 4 dann beträgt die mittlere Lamellenspannung: 440 Volt , . 123 ' 4 = 1 4 ' 5 V o l t Hat die Maschine nur Nebenschlußwicklung, so darf die zulässige Lamellenspannung 16 Volt betragen. Der errechnete Wert von 14,5 Volt ist daher noch zulässig. 6. Die Berechnung des Ankerdraht-Querschnittes. Wie in der Einleitung des Abschnittes über Umwicklungen schon erwähnt, verändert sich die Stromstärke einer Maschine entgegengesetzt in demselben Verhältnis, wie sich die Betriebsspannungen verändern. Unter Beibehalt der Wicklungsart des Ankers verändert sich daher der Querschnitt des Ankerdrahtes entsprechend der Stromstärke. Beispiel.

Anker

Magnetfeld

2 PS, Gleichstrommotor, 220 Volt, 8,7 Amp. 1500 n. Nutenzahl 20 Lamellenzahl 40 Ankerdrahtstärke 1 mm •©• Kollektorschritt 1:2 Wickelschritt Nute 1:11 Wicklungsart Parallelwicklung Polzahl 2 Windungszahl je Spule 3000 mittl. Länge einer Windung . . . . 0,36 m Drahtdurchmesser 0,4 mm •©• Querschnitt 0,1256 qmm

105

Dieser Motor soll unter Beibehalt der Leistung und Drehzahl für 110 Volt Spannung umgewickelt werden. Das Verhältnis der beiden Spannungen zueinander ist 2 : 1 220 Volt: 110 Volt = 2. Da die neue Betriebsspannung nur die Hälfte der ursprünglichen ausmacht, ist der Maschinenstrom doppelt so groß als bei 220 Volt, demnach 8,7 Ampere • 2 = 17,4 Ampere bei 110 Volt. Der Querschnitt des Ankerdrahtes muß bei 110 Volt Spannung also auch 2mal so groß sein als bei 220 Volt. Querschnitt bei 220 Volt 0,7854 qmm Querschnitt bei 110 Volt 1,57 qmm In Runddraht kommt daher ein Drahtdurchmesser von 1,45 mm nackt in Frage. Soll derselbe Motor etwa für 150 Volt Betriebsspannung gewickelt werden, so wird der Maschinenstrom bei dieser Spannung: 220 Volt • 8,7 Amp. = 12,74 Ampere 150 Volt und der Drahtquerschnitt: 0,7854 qmm • 220 Volt = 1,15 qmm 150 Volt oder ein Runddraht von ca. 1,25 mm •©•• Zur Kontrolle empfiehlt sich die Feststellung der Strombelastung je qmm Kupfer des Ankerdrahtes. Der Anker hat eine 2polige Parallelwicklung. Die Zahl der parallelgeschalteten Ankerstromzweige beträgt = 2. (Siehe auch Raskop, Der Katechismus für die Ankerwickelei, Seite 102, 9. Auflage.) Die Stromstärke, die in einem Ankerleiter fließt, ist daher auch Maschinenstrom : 2 oder in dem vorliegenden Falle 8,7 : 2 = 4,35 Ampere. Die Strombelastung je qmm Ankerdraht ist bei 220 Volt 4,35 Ampere = 5,54 Ampere/qmm 0,7854 qmm Bei 150 Volt beträgt die Strombelastung mbelastung 6,365 Ampere = 5,54 Ampere/qmm rund. 1,15 qmm An Hand dieser Beispiele ist der gesuchte Drahtquerschnitt für jede beliebige Stromstärke und Spannung leicht zu errechnen. Zu beachten ist aber, daß die Beispiele sich nur auf die Fälle beziehen, wo die Wicklungsart des Ankers sowie Leistung und Drehzahl dieselbe bleibt. 106

7. Die Berechnung der" Leiterzahl im Anker. Die Anzahl der wirksamen Ankerleiter verändert sich bei Umwicklungen für andere Spannung in demselben Verhältnis, wie die beiden Betriebsspannungen zueinander, wenn die Leistung und Drehzahl der Maschine dieselbe bleibt. Unter Beibehalt des Beispiels hat der Anker je Nute bei 220 Volt 40 wirksame Ankerleiter von 1 mm •©•. Die Anzahl der Leiter je Nute bei 110 Volt Spannung beträgt 40 Leiter • 110 Volt _ . . XT 220 Volt = 20 Leiter je Nute. Für die Umwicklung des Ankers auf 150 Volt Spannung ergibt sich die Leiterzahl aus: 40Leiter-150Volt „„ T . . 22ÖVdt

=

28 Leit6r ]e NutG

m n d

und für alle anderen Fälle, wo bei der Umwicklung die Leistung und Drehzahl beibehalten wird:

in dieser einfachen Formel bedeuten die Zeichen: Li L2 Va Vb

= = = =

Leiterzahl je Nute bei der vorhandenen Spannung Leiterzahl je Nute bei der gesuchten Spannung vorhandene Betriebsspannung gesuchte Betriebsspannung.

Die zusammengefaßten Wickeldaten des Ankers für eine Betriebsspannung von 110 Volt lauten alsdann: Anker. 20 Nuten Wickelschritt wie bei 220 Volt Kollektorschritt wie bei 220 Volt je Nute 20 Leiter Drahtstärke nackt 1,45 mm •©•. 8. Die Berechnung der Daten für die Magnetwicklung. Wenn die mittlere Länge einer Windung dieselbe bleibt, so ändert sich der Drahtquerschnitt der Magnetwicklungen bei Umwicklungen für andere Spannungen wie bei der Ankerwicklung erläutert, wenn die Leistung und Drehzahl des Ankers beibehalten wird. In der Annahme, daß die mittlere Länge einer Magnetwindung bei der Umwicklung dieselbe bleibt (in Wirklichkeit trifft dies nur sehr selten zu), errechnet sich der Drahtquerschnitt nach folgender Formel: 107

(23) In dieser Formel bedeuten die Zeichen: qu x = vorgefundener Drahtquerschnitt qu 2 = gesuchter Drahtquerschnitt Va = ursprüngliche Spannung Vb = gewünschte Spannung. Unter Beibehält des Beispieles der Umwicklung von 220 auf 110 Volt wird der Drahtquerschnitt der Magnetwicklung für 110 Volt, wenn derselbe bei 220 Volt 0,1256 qmm beträgt: 0,1256- 220 Volt = 0,25 qmm rund 110 Volt oder ein Drahtdurchmesser von 0,55 mm •©• nackt. Wird für den errechneten Querschnitt der in Frage kommende Drahtdurchmesser gesucht, so ist zu berücksichtigen, daß es insbesondere bei kleinen Maschinen auf genauen Drahtdurchmesser ankommt. Ergibt sich aus dem errechneten Querschnitt z. B. ein Drahtdurchmesser von 0,55 mm, so darf weder ein Durchmesser von 0,6 mm noch ein solcher von 0,5 mm Verwendung finden, da hierdurch bei den bedeutenden Drahtlängen eine wesentliche Veränderung des Ohmschen Widerstandes in den Magnetwicklungen und trotz richtiger Windungszahl der Spulen eine andere, als die ursprüngliche Drehzahl des Ankers eintritt. Nicht zuletzt spielt die Leitfähigkeit des Kupfers eine bedeutende Rolle bei Magnetwicklungen. Es befinden sich Dynamodrähte im Handel, deren Leitvermögen geringer ist, als bei Drähten, die aus hochwertigem Elektrolytkupfer hergestellt sind. Bei Verwendung derartigen Drahtes ist trotz richtigen Drahtquerschnittes und richtiger Windungszahl je Spule der Ohmsche Widerstand in der Magnetwicklung größer, als dies bei Verwendung hochwertigen Dynamodrahtes der Fall sein würde. Da die Größe des Nebenschlußstromes von dem Widerstand der Magnetwicklung abhängt, so wird in solchen Fällen auch der Magnetstrom kleiner sein, als bei richtiger Windungszahl benötigt. Hierdurch wird aber auch die Feldampere-Windungszahl (das Produkt aus Windungszahl • Stromstärke) geringer, so daß die Drehzahl des Ankers auch höher wird als ursprünglich. qu 2

9. Die Berechnung der Windungszahlen bei Magnetspulen. Bei Umwicklung auf andere Spannungen muß die Feldampere-Windungszahl (Windungszahl • Magnetstrom) dieselbe bleiben, wenn die Drehzahl beibehalten werden soll. In der Annahme, daß die Abmessungen einer Magnetspule nach der Umwicklung dieselben sind als vorher, ist auch die mittlere Länge einer Windung dieselbe. (Diese Voraussetzung trifft nur selten zu.) Die Windungszahlen 108

einer Spule vor und nach der Umwicklung würden sich bei gleichbleibender mittlerer Länge einer Windung wie die Größen der beiden Betriebsspannungen zueinander verhalten. i Beträgt die Windungszahl einer Magnetspule z. B . bei 220 Volt 3000, so würden bei 110 Volt 3 0 0 0

™ 0 Volt" V ° "

=

1 5 0 0

W d g

'

in Frage kommen. Wie bereits mehrfach erwähnt, trifft indessen die Voraussetzung für die Anwendung dieser Formel nicht immer oder sogar nur sehr selten zu. Die Abmessungen der Magnetspulen verändern sich bei Umwicklungen auf andere Spannung fast immer. Bei niedrigeren Spannungen werden die Ausmaße kleiner, bei höheren Spannungen größer, als ursprünglich. E s ist erklärlich, daß auch die mittleren Längen kleiner bzw. größer werden. Betrachtet man den Fall, wo die Wicklung von 110 für 440 Volt hergestellt werden soll, so findet man, daß die Abmessungen der Magnetspule größer werden, als bei 110 Volt, weil bei Verwendung der dünnen Drähte und der höheren Windungszahl bei 440 Volt der tote Wickelraum größer ist, als bei wenigeren Windungen dickeren Drahtes. Wurde außerdem bei 110 Volt nur l m a l umsponnener Draht, bei 440 Volt hingegen 2mal umsponnener Draht verwendet, wie dies in Wirklichkeit vielfach der Fall ist, so ist es verständlich, daß auch die Abmessungen der Spulen und gleichzeitig die mittleren Windungslängen größer werden. Die bei Umwicklungen in Frage kommenden mittleren Windungslängen der Magnetspulen müssen an Hand der Polschuhabmessungen, sowie unter Berücksichtigung der Drahtisolation und der voraussichtlich in Frage kommenden Windungszahl geschätzt werden. Hierbei muß vorausgesetzt werden können, daß die einzelnen Windungen sauber neben- und übereinander gewickelt und der Wickeldraht fest angezogen wird. Bei Wildwicklungen und lose gewickelten Lagen wird die mittlere Länge natürlich größer. Unter Beibehalt des Beispieles soll die mittlere Länge einer Magnetwindung bei 110 Volt Betriebsspannung mit 0,32 m geschätzt sein. Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß die mittlere Länge bei 220 Volt = 0,36 m betrug. Nach der ersten Berechnung betrug die Windungszahl einer Spule bei 110 Volt = 1500 Windungen. Hierbei war angenommen, daß die mittlere Länge einer Magnetwindung 0,36 m betragen würde. Da diese Voraussetzung aber gar nicht zutrifft, die mittlere Länge nur 0,32 m beträgt, so muß die endgültige Windungszahl wie folgt berechnet werden: 1500 Wdg. • 0.36 m ,„„„„.. , — : = 1687 Windungen. 0,32 m

109

Da die Windungszahl nach genauer Rechnung größer ist, als bei der ersten Rechnung der Fall war, so muß natürlich auch der Drahtquerschnitt der Magnetwicklung entsprechend berichtigt werden. 10. Die Berechnung des endgültigen Drahtquerschnittes. Bei gleichbleibender mittlerer Länge einer Magnetwindung wurde ein Drahtquerschnitt von 0,25 qmm bei 110 Volt Spannung errechnet. Da die wirkliche mittlere Länge einer Magnetwindung aber kleiner geworden ist als angenommen, sich auch die Windungszahl erhöht hat, so ist der endgültige Drahtquerschnitt 1500 Wdg. • 0,25 qmm = 0,222 qmm. (25) 1687 Wdg. 11. Berechnung des Ohmschen Widerstandes der Magnetspulen. Der Ohmsche Widerstand der Magnetspulen ist an Hand der vorgefundenen Windungszahlen, der mittleren Länge einer Magnetwindung und des endgültigen Drahtquerschnittes zu errechnen. Ergeben sich bei 220 Volt Windungzahl je Spule . . . 3000 mittlere Länge einer Windung 0,36 m Drahtquerschnitt 0,1256 qmm so beträgt der Ohmsche Widerstand einer Spule 0.36 m-3000 Wdg.. 0.02 = 0,126 qmm

^

und beider Spulen in Serie geschaltet = 2 • 171,9 Ohm = 343,8 Ohm. Die Zahl 0,02 in der obigen Formel ist bei Verwendung von Kupferdynamodraht immer gleich. (Leitfähigkeit.) Man kann den Ohmschen Widerstand auch aus der Spannung und dem Nebenschlußstrom errechnen, wenn diese Werte mit einem Präzisions-Meßinstrument gemessen werden. Der Ohmsche Widerstand ist alsdann: Spannung = Widerstand. Nebenschlußstrom Ist z. B. bei 220 Volt ein Nebenschlußstrom von 0,64 Ampere gemessen, so beträgt der Ohmsche Widerstand beider Spulen in Serie 220 Volt „ „/. = 343,8 Ohm. 0,64 Ampere

(27)

12. Die Berechnung des Nebenschlußstromes. Die Größe des Nebenschlußstromes läßt sich aus Widerstand und Spannung berechnen. Betragen diese Werte bei 220 Volt 110

Spannung Widerstand beider Spulen in Ohm. .

220 Volt 343,8

so beträgt der Nebenschlußstrom = 0,64 Ampere.

(28)

13. Die Berechnung der Feldampere-Windungszahl. Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, ergibt sich die Zahl der FeldAmperewindungen je Spule aus: Windungszahl je Spule • Nebenschlußstrom. (29) Beträgt die Windungszahl einer Magnetspule bei 220 Volt 3000 und der Nebenschlußstrom 0,64 Ampere, so beträgt die Amperewindungszahl je Spule 3000 Wdg. • 0,64 Amp. = 1920 je Spule. Bei 110 Volt beträgt der Ohmsche Widerstand beider Spulen 2 • 1687 • 0,02 • 0,32 m= 97,26 n„ —— Ohm. 0,222 qmm Der Nebenschlußstrom beträgt demnach: 110 Volt: 97,26 Ohm = 1,13 Ampere. Da jede Magnetspule 1687 Windungen erhält, so beträgt die AmpereWindungszahl einer Spule 1687 • 1,13 Ampere = 1908 rund 1920 AW. wie bei 220 Volt. Die Drehzahl des Ankers bleibt daher dieselbe bei 110 Volt, weil auch die AW. dieselben geblieben sind. Wäre irrtümlich die mittlere Länge einer Magnetwindung mit 0,36 m wie bei 220 Volt angenommen worden, so hätten sich folgende Daten ergeben: Ohmscher Widerstand beider Spulen . . 86,33 Magnetstrom 1,27 Ampere Amperewindungszahl je Spule . . . . . 2140 und die Drehzahl des Ankers wäre geringer gewesen, als bei 220 Volt. 14. Die zusammengefaßten Daten für die Umwicklung 220/110 Volt. Magnetwicklung, je Spule 1687 Windungen Drahtquerschnitt 0,222 qmm Widerstand beider Spulen. . 97,26 Ohm Nebenschlußstrom 1,13 Ampere mittlere Länge einer Windung 0,32 m Schaltung der Spulen . . . Serie Amperewindungszahl je Spule 1920 rund. 111

Welche Windungszahl hat die Spule? Diese Frage muß in den Elektro-Werkstätten häufig beantwortet werden. Die Windungszahl einer Spule, z. B . einer Nebenschluß-Feldspule läßt sich an Hand der Werte: 1 = mittlere Länge einer Windung in Meter q = Drahtquerschnitt L = Leitfähigkeit des Wicklungsmetalles R = Ohmscher Widerstand nach der Formel W =

R- q - L j

errechnen.

(30)

Beispiel: mittl. Windungslänge Drahtquerschnitt Leitfähigkeit Ohmscher Widerstand

= = = =

0,5 m 0,2827 (0,6 mm •©) 57 (Kupfer bei ca. 15 Grad C.) 153 Ohm.

Dann ist die gesamte Windungszahl (W) der Spule: W =

153

•° f f 0,5

• 5 7 = 4931.

Der Ohmsche Widerstand einer Spule läßt sich bekanntlich nach dem Ohmschen Gesetz aus Strom und Spannung (Gleichspannung) errechnen. Legt man die obige Spule an eine Gleichspannung von 220 Volt, dann fließt ein Strom von ( 2 2 0 : 1 5 3 ) etwa 1,438 Amp. Der Ohmsche Widerstand der Spule ist dann 2 2 0 : 1 , 4 3 8 = rund 153 Ohm.

Ein Gleichstrom-Hauptschlußmotor soll Nebenschlußwicklung erhalten. Bei der Lösung dieser Aufgabe ist vorweg festzustellen, ob der in Betracht stehende Motor vom Erbauer bereits als Hauptschlußmotor ausgelegt ist. Hauptschlußmotoren sind in der Regel für aussetzenden Betrieb bestimmt und hierauf bezieht sich auch die Nennleistungsabgabe, die auf dem Leistungsschild vermerkt ist. Soll ein derartiger Motor eine Nebenschluß-Feldwicklung erhalten, dann ist derselbe im Regelfalle für Dauerbetrieb bestimmt und es ist hier zu beachten, daß unter Beibehalt der Ankerdrehzahl die ursprüngliche Nennleistungsabgabe für Dauerbetrieb nicht erzielt werden kann. Die Raumbeanspruchung der Hauptschluß-Magnetspulen (wenig Windungen, starker Drahtquerschnitt) ist überdies bei gleicher Amper112

Windungszahl je Spule wesentlich geringer, als bei Nebenschlußspulen (hohe Windungszahl — geringer Drahtquerschnitt). In vielen Fällen ist es daher nicht möglich, Nebenschlußspulen mit gleicher AW in den zur Verfügung stehenden Wickelraum unterzubringen. Wird in diesen Fällen die gleiche Ankerdrehzahl bei Nebenschlußbetrieb zur Bedingung gestellt, dann scheitert die Umwicklung an der Raumfrage (Wickelraum). Bei der Berechnung der Windungszahl für die Nebenschlußwicklung kann man von den AW einer Hauptschlußspule ausgehen. Muß die Ankerdrehzahl beibehalten werden, dann sind die AW der Nebenschluß-Spulen vorsorglich um etwa 10% zu erhöhen. Beispiel: Ein zweipoliger Gleichstrom-Hauptschlußmotor (Normaltyp) 1 PS, 440 Volt, 1900 n, 2,3 Amp. soll eine Nebenschlußwicklung erhalten. III. Daten einer Hauptschlußspule. a) Windungszahl 700 b) Drahtdurchmesser . . . . 1,3 mm c) Drahtquerschnitt . . . . 1,32.73 qmm d) Stromdichte ca. 1,73 Am./qmm e) Spulenmaße (siehe Skizze) f) mittl. Länge einer Windung ca. 0,42 m. Die AW einer Spule ist hiernach: AW = 700 • 2,3 = 1610 (Windungszahl-Hauptstrom). Für die Nebenschlußspulen werden die AW um etwa 10%, also auf etwa 1730 AW erhöht. II. Daten einer Nebenschlußspule. 1. Die mittlere Länge einer Windung- Die Abmessungen der Nebenschlußspulen werden aus den bereits dargelegten Gründen größer, als diejenigen der Hauptstromspulen. Mithin wird auch die mittlere Windungslänge einer Nebenschlußspule größer und zwar im vorliegenden Falle um etwa 5%. Die mittlere Länge kann daher mit etwa 0,44 m geschätzt werden. 2. Der Drahtquerschnitt der Nebenschlußwicklung. Dieser kann nach der Formel: _ mittl. Länge • 2 AW • 0,02 ^ Spannung errechnet werden und beträgt 0,44 • 2 • 1730 • 0,02 q= 777; = 0,0692 qmm. 440 Diesem Querschnitt entspricht ein Durchmesser von 0,3 mm = 0,0707 qmm. 3. Die Windungszahl einer Nebenschlußspule. Nach Abb. 20 werden die geschätzten Abmessungen einer Nebenschlußspüle etwa den einge8

R a s k o p , Berechnungsbuch. 6. Aufl.

113

klammerten Zahlen entsprechen. Hiernach kommt ein Wickelraum von etwa 50 • 40 mqi in Betracht. Man .kann .nun» die Windungszahl empirisch ermitteln, indem man ausrechnet, wieviel Drähte von 0,3 mm 1 x umsponnen neben- und übereinander in den Wickelräumen untergebracht werden können. a) Die Wickelbreite beträgt 40 mm. Schätzt man den Durchmesser des umsponnenen Drahtes auf 0,4 mm, dann lassen sich 40: 0,4 = 100 Drähte nebeneinander anordnen. b) Die Wickelhöhe beträgt 50 mm. Hiernach könnte man etwa 50 : 0,43 = 115 Lagen übereinander in dem Wickelraum unterbringen.

• p45

(5o)

45

45 50) 135( J.4o)

A b b . 20. M a g n e t s p u l e . Die e i n g e k l a m m e r t e n M a ß e beziehen sich auf die N e b e n s c h l u ß - S p u l e n

(Zugabe zur Umspinnung 0,03 mm.) Es würde sich hiernach eine Windungszahl von .115 • 100 = 11500 Windungen ergeben. 4. Der Ohmsche Widerstand der Nebenschluß-Wicklung. Der Ohmsche Widerstand beider Magnetspulen ergibt sich aus: mittl. Länge • totale Windungszahl • 0,02 0,44 • 2 • 11500 • 0,02 = 2862 Ohm (32) 0,0707. 5. Der Nebenschlußstrom. Dieser ergibt sich nach Gesetz aus: 440 Volt: 2862 Ohm = 0,154 Ampere.

114

dem

Ohmschen

Die AW einer Nebenschlußspule betragen hiernach: 11500 Windungen • 0,154 Ampere = 1761 AW. 6. Zusammenstellung der Nebenschlußdaten: . 11500 a) Windungszahl je Spule . 0,3 mm •©• b) Drahtstärke . 0,0707 qmm c) Drahtquerschnitt . ca. 2,2 Amp./qmm d) Stromdichte . siehe Skizze e) Spulenmaße . 0,44 m f) mittl. Länge einer Windung R) Ohmscher Widerstand beider Spulen . . . 2862 Ohm . 0,154 Amp. h) Nebenschlußstrom . ca. 1660. i) AW einer Spule A n m e r k u n g : 1. Diese Ergebnisse werden nur unter der Voraussetzung erzielt, daß die Spulen mit ausreichender Drahtspannung und möglichst lagenweise (auf der Maschine) gewickelt werden. Bei lockerer Drahtführung und Wildwicklung werden die Abmessungen der Spulen und folgerichtig auch die mittlere Windungslänge und der Ohmsche Widerstand entsprechend größer, der Nebenschlußstrom und die AW kleiner, die Ankerdrehzahl höher als 1900 n. Die im voraus zu schätzenden Abmessungen der Nebenschlußspulen müssen daher nach Maßgabe der angewandten Wickelmethode und Raumausnutzung festgelegt werden. Kleine Schätzfehler haben keinen wesentlichen Einfluß auf das Endergebnis. 2. Ist die erzielte' Ankerdrehzahl höher als erforderlich, dann können kleine Unterschiede durch die Verkleinerung des Luftspaltes zwischen Ankerund Magnetpole (Unterlegen eines Bleches von etwa 0,2 mm Stärke zwischen Polkern und Magnetjoch) ausgeglichen werden. Es ist jedoch zu beachten, daß mit Verkleinerung des Luftspaltes die Kommutierung schlechter wird. Hier sind also die Grenzen gesetzt. Ist die erzielte Ankerdrehzahl niedriger als erforderlich, so kann der Luftspalt etwas vergrößert werden. Da im Regelfalle eine Drehzahltoleranz von etwa 5 % keine praktische Bedeutung hat, so beschränken sich die angegebenen Wege auf Ausnahmefälle. Bei Vergrößerung des Luftspaltes wird die Kommutierung besser. Indessen wird das Verhalten des Motors labil. Auch hier sind daher Grenzen gesetzt. 3. Bei schwierigen Platzverhältnissen wählt man zweckmäßig Lackdraht, weil dieser den besten Füllfaktor und die bessere Wärmeabgabe gewährleistet. Setzt man den Wickelraum f ü r zweimal mit Baumwolle umsponnene Drähte mit 100% ein, dann verhalten sich die erforderlichen Wickelräume: a) bei Drähten 2 S 40,5% b) bei Lack I S . . 38,6% c) bei Lack I S 31,8% d) bei Lackdraht 22,2%. Bei Verwendung von Lackdraht ist also nur etwa ein Fünftel des Wickelraumes erforderlich. (Siehe „Isolierlacke", Verlag Herbert Cram, Berlin W 3 5 , S. 96—110, Abschnitt: Lackdrähte.) . Es ist erklärlich, daß bei dem Übergang von zweimal mit Baumwolle u m sponnene Drähte auf Lackdrähte, die Abmessungen der Nebenschlußspulen und damit auch die mittlere Windungslänge usw. entsprechend geschätzt und in der Berechnung berücksichtigt, werden müssen. 8'

115

ANLASSER. Die Berechnung der Widerstände, Querschnitte und Drahtlängen. a) Gleichstrom-Anlasser. Die Berechnung der Daten zur Herstellung der Widerstandselemente eines normalen Gleichstromanlassers ist verhältnismäßig einfach. Als Unterlagen hierfür sind erforderlich: 1. Die Stromaufnahme des Motors bei Normallast (J) 2. Die Betriebsspannung des Motors (E) 3. Der Ankerwiderstand (wa) Wenn der Wirkungsgrad des jeweilig in Frage kommenden Motors bekannt ist oder errechnet werden kann, so ergibt sich die Stromaufnahme des Motors aus: 736 P S Stromaufnahme =• _ „ r . , (33) E • Wirkungsgrad Es ist für den praktischen Fall aber durchaus nicht notwendig, durch Anwendung der angeschriebenen Formel die Stromaufnahme für den Einzelfall zu errechnen. Berücksichtigt man, daß die Anlasser auch seitens der Großhersteller unter Zugrundelegung einer Normalstromstärke für eine bestimmte Leistung gebaut werden, so spricht nichts dagegen, wenn die Stromaufnahme für alle Fälle als Mittelwert einer geeigneten Tabelle entnommen wird. Ganz abgesehen davon, kann auch in den meisten Fällen die Stromaufnahme den Daten des Leistungsschildes entnommen werden. Der Ankerwiderstand wa Ziff. 3 kann nach folgender Formel errechnet werden 1 • Z • 0,02 In dieser Formel bedeuten die Zeichen 1 = mittlere Länge einer Ankerwindung Z = Gesamtzahl der Ankerwindungen 0,02 = eine konstante Zahl 2a = Anzahl der parallelen Stromzweige im Anker qa = Querschnitt des Ankerdrahtes in qmm.

116

Die Anwendung dieser Formel ist im allgemeinen nicht erforderlich. Wenn auch in Wirklichkeit die mittlere Länge einer Ankerwindung, der Drahtquerschnitt und die Anzahl der parallelen Stromzweige im Anker usw. bei Motoren gleicher Leistung und Spannung verschieden, also auch die Ankerwiderstände kleinen Schwankungen unterworfen sind, so zeigt jedoch die praktische Erfahrung, daß auch die Größe des Ankerwiderstandes als Mittelwert gewählt oder geschätzt werden kann, ohne daß hierdurch irgendwelche Nachteile in Erscheinung treten würden. Alle in Serien hergestellten Anlasser für Gleichstrommotoren, welche im Handel als Lagerware käuflich sind, sind auf Grund geschätzter Mittelwerte hergestellt, soweit der Ankerwiderstand in Frage kommt. Da diese Anlasser erfahrungsgemäß den gestellten Forderungen entsprechen, so ist es zwecklos, für den Einzelfall die zur Berechnung der Widerstandselemente erforderliche Größe des Ankerwiderstandes durch langwierige, komplizierte Rechenmethoden zu ermitteln. Es ist ja auch der Zweck des vorliegenden Buches, unter Ausschaltung aller unnötigen theoretischen Abhandlungen nur dasjenige zu bringen, was für den Praktiker von Bedeutung ist. Beispiel: Gleichstrom-Nebenschlußmotor, 220 Volt, 5 PS, 3,7 kW, 1500 n. Bei der Ermittlung des Ankerwiderstandes kann mit praktischer Genauigkeit angenommen werden, daß der Spannungsverlüst, durch den Ohmschen Widerstand der Ankerwicklung hervorgerufen, ca. 3 bis 7% der Betriebsspannung beträgt. Bei kleineren Motoren bis 1 P S Leistung wählt man zweckmäßig 7%, bei mittleren Motoren 4 % und bei größeren Motoren 3 bis 2,5%. Bei 4% Spannungsabfall beträgt dann die durch den Ohmschen Ankerwiderstand vernichtete Spannung: 220 • 0,04 = 8,8 Volt. Beträgt die Stromaufnahme des Motors 20 Ampere, so ergibt sich der Ankerwiderstand zu: 8 8Volt > An Ohm. u wa = ——: = nA 0,44 20 Ampere Soll der Motor mit voller Last anlaufen, so muß beim Einschalten des ersten Anlasserkontaktes der Widerstand in dem Ankerstromkreis 220 V o l t : 20 Ampere = 11 Ohm betragen. Da der Ankerwiderstand 0,44 Ohm beträgt, so muß dieser Wert von 11 Ohm abgezogen werden. Der vorzuschaltende Widerstand beträgt daher: 11—0,44 = 10,56 Ohm. Für einen Vollastanlasser müssen die in Reihe geschalteten Widerstandselemente insgesamt 10,56 Ohm Widerstand haben, damit beim Einschalten des ersten Anlasserkontaktes ein Strom von 20 Ampere durch die Ankerwicklung fließt.

117

Soll der Anlasser jedoch nur für Anlauf mit halber Last hergestellt werden, so ergibt sich die Größe des Widertandes aus: 220 Volt: 10 Ampere = 22 Ohm abzüglich des Ankerwiderstandes 22—0,44 = 21,56 Ohm. Hieraus ist zu ersehen, daß der Motor nur dann mit Vollast-Anlasser angelassen werden soll, wenn derselbe mit voller Belastung anlaufen muß. In den weitaus meisten Fällen laufen aber kleine und mittlere Motoren mit halber Belastung an, so daß auch hierfür Halblastanlasser in Frage kommen. Bei der. weiteren Durchrechnung des Beispieles soll jedoch der Vollastanlasser beibehalten werden. Erhält der Anlasser beispielsweise 8 Kontakte und 7 Widerstandsstufen, so wäre die einfachste Art der Herstellung, wenn für die 7 Stufen gleicher Widerstand und gleicher Drahtquerschnitt festgelegt würde. Es würde alsdann auf jede Stufe 10,56 : 7 = 1,508 Ohm entfallen. Praktisch ist diese Verteilung des Widerstandes nicht möglich, wei" der Anlauf des Ankers stoßweise erfolgen und beim Übergang auf den letzten Kontakt eine zu hehe Stromstärke auftreten würde. Wie später ersichtlich, wird man auch aus Sparsamkeitsgründen nicht für alle Stufen gleichen Drahtquerschnitt wählen. Die Verteilung des Widerstandes auf die Stufen. Wählt man den Widerstand zwischen den beiden letzten Kontakten etwa 1,4mal so groß als den Ankerwiderstand wa, so erhält man für die Stufe 7 einen Widerstand von 0,44 • 1,4 = 0,61 Ohm. Steigert man den Widerstand der übrigen Stufen entsprechend der Stufenzahl allmählich, so ergeben sich folgende Werte: 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1.

Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe

= = = = = = =

0,44 • 1,4 0,61 • 1,5 0,61 • 2 0,61 • 2,5 0,61 • 3 0,61 • 3,5 0,61 • 4

= 0,61 Ohm = 0,91 Ohm = 1,22 Ohm = 1,53 Ohm = 1,83 Ohm = 2,13 Ohm = 2,44 Ohm 10,67 Ohm

Die Summe der so errechneten Widerstände aller Stufen beträgt demnach 10,67 Ohm. Die Differenz zwischen dem erforderlichen und dem gefundenen Widerstand ist 10,67—10,56 = 0,11 Ohm. 118

Es müssen daher die Werte der einzelnen Stufen so verkleinert werden, daß die Endsumme 10,56 beträgt. In dem vorliegenden Falle ist dies natürlich nicht erforderlich, da Differenzen dieser Größe vernachlässigt werden können. Drahtquerschnitt und Drahtlängen. Der blanke Widerstandsdraht kann, falls es sich um hochwertiges Material handelt und der Anlasser gut ventiliert ausgeführt wird, in den Anfangsstufen mit ca. 12 Ampere je qmm max. belastet werden. Die Belastung je qmm Metall wird allmählich geringer, bis etwa 6 Ampere für die letzten Stufen gewählt. Unter Beibehalt des Beispiels würden folgende Querschnitte für die einzelnen Stufen in Frage kommen: Stufe

Stromdichte pro qm

1 2 3 4 5 6 7

12 Ampere 9 9 8 7 6 6 >i

Querschnitt in qmm

20: 20: 20: 20: 20: 20: 20:

12 = 9= 9= 8= 7= 6= 9=

1,66 2,22 2,22 2,5 2,99 3,33 3,33

Durchmesser ca.

1,45 mm 1,7 mm 1,7 mm 1,8 mm 1,9 mm 2,1 mm 2,1 mm

Wird für die Herstellung der Widerstandsspiralen Kruppscher Widerstandsdraht verwendet, so beträgt der spezifische Widerstand des Metalles 0,8513. Die Berechnung der einzelnen Drahtlängen. Die für die jeweilige Stufe in Frage kommende Drahtlänge wird nunmehr nach folgender Formel berechnet: _ Widerstand • Querschnitt spez. Widerstand Beispiel:

0,61 • 3,33 ~Ö351S~ =

7 StUfe

1 =

6St

» - T B E T - W « . * 1 22 • 2 99 1 = ' 0 , ' = 4,29 mtr usw.

'

«fe

5. Stufe

mtl

U,oolo

Die errechneten Drahtlängen werden je nach Bauart und Raum auf mehrere Spiralen verteilt. Kommen hohe Stromstärken in Frage, so schaltet man mehrere Spiralen parallel oder verwendet Widerstandsband bzw. Profildraht. 119

Ist die Schalthäufigkeit des Anlassers stündlich eine sehr hohe, soll der Anlasser also in kurzen Zeitabständen Arbeit leisten, so wählt man zweckmäßig die Stromdichten je qmm Widerstandsmetall geringer als für normale Anlasser. Anlasser für hohe Schalthäufigkeit erhalten demnach größere Abmessungen und sind daher teurer. Werden die Widerstandsspiralen in Öl gekühlt, so kann die Stromdichte je qmm höher als bei luftgekühlten Anlassern gewählt werden. Diese Anlasser werden daher leichter und billiger in der Herstellung.

b) Drehstrom-Anlasser. Zur Berechnung eines Anlaßwiderstandes für Drehstrommotoren mit Schleifringanker werden folgende Unterlagen benötigt: 1. 2. 3. 4.

Spannung zwischen 2 Schleifringen bei Stillstand. Stromstärke in einer Läuferphase bei Vollast. Ohmscher Widerstand in einer Wicklungsphase. Die Phasenspannung einer Wicklungsphase.

Läuferspannung und Läuferstrom können im allgemeinen den Daten des Motorleistungsschildes entnommen werden. Ist kein Leistungsschild vorhanden, so können diese Größen durch Vornahme einer praktischen Messung mit Volt- und Amperemeter festgestellt werden. Sind die Wickeldaten des Ständers und Läufers bekannt, so kann man Läuferspannung und Läuferstrom auch nach der Anleitung, S. 27, errechnen. Da die Läuferdaten bei Drehstrommotoren gleicher Leistung und Spannung verschieden sind, so müssen die Anlasser von Fall zu Fall nach Angaben der Läuferdaten hergestellt werden. Hieraus ergibt sich, daß z. B. ein Drehstromanlasser für einen 5 PS Motor 380/220 Volt nicht ohne weiteres für alle Motoren gleicher Leistung und Spannung verwendet werden kann, wenn die Läuferdaten nicht mit den Daten des jeweilig vorliegenden Motors übereinstimmen. Bei Gleichstromanlasser liegen die Verhältnisse günstiger. Der Drehstrom-Läuferanlasser besteht bekanntlich aus 3 Widerstandsreihen, die an 3 Kontaktreihen angeschlossen sind. Hat indessen der Läufer eines Drehstrommotors eine Zweiphasenwicklung (siehe Raskop, Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen, 4. Auflage, S. 207), so kommen nur 2 Widerstandsreihen in Frage. Beträgt bei einem Dreiphasenläufer die Spannung zwischen 2 Schleifringen bei Stillstand z. B. 220 Volt, so ist die Phasenspannung einer Wicklungsphase 220:1,73 = 120 Volt. Für die Berechnung des Widerstandes ist nicht die Spannung zwischen 2 Schleifringen, sondern die Phasenspannung maßgebend. Um diese zu finden, ist die Läuferspannung durch 1,73 zu teilen. 120

Beispiel: Für einen Drehstrommotor mit Schleifringanker 5 PS, 380/220 Volt, 1450 n Läuferspannung 120 Läuferstrom 23 Ampere soll ein luftgekühlter Anlasser für Anlauf bei voller Last hergestellt werden. Die Phasenspannung beträgt: 120:1,73 = 69 Volt. Hiemach muß der Ohmsche Widerstand für jede der drei Widerstandsphasen des Anlassers 69 Volt: 23 Ampere = 3 Ohm betragen. Hat der Anlasser drei Kontaktreihen mit je fünf Widerstandsstufen, so wird der gefundene Widerstand in fünf Teile zerlegt und die Widerstandsgroßen der einzelnen Stufen werden ähnlich wie bei Gleichstromanlasser so abgeglichen, daß ein stoßfreies Anlaufen des Läufers gewährleistet ist. Nimmt man den Spannungsverlust durch den Ohmschen Widerstand einer Wicklungsphase mit 4% der Phasenspannung an, so beträgt der Spannungsverlust 69 Volt • 0,04 = 2,76 Volt. Der Ohmsche Widerstand in einer Wicklungsphase beträgt alsdann 2,76 Volt: 23 Ampere = 0,12 Ohm. Wählt man den Widerstand der vorletzten Stufe höchstens doppelt so groß als den Phasenwiderstand, und verteilt den übrigen Widerstand der folgenden Stufen entsprechend der vorhandenen Stufenzahl allmählich ansteigend, so entfallen auf die fünf Stufen etwa folgende Werte: 5. 4. 3. 2. 1.

Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe

0,12 • 2 0,24-2,5 0,24 • 3 0,24-3,5 0,24-4

= = = = =

0,24 0,40 0,72 0,84 0,96

Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm

3,16 Ohm Der Unterschied zwischen der Summe der so gefundenen Widerstände und des erforderlichen Widerstandes ist 3,16 — 3 = 0,16 Ohm. Da der Bürstenübergangswiderstand, der Übergangswiderstand an den Kontaktreihen des Anlassers und der Leitungswiderstand zwischen Anlasser und Schleifringen in der Rechnung nicht berücksichtigt ist, so wird man, obgleich die Summe dieser Widerstände praktisch gering ist, die gefundenen Werte der Widerstandsstufen etwas verringern. Die verbesserten Werte sind alsdann: 121

5. 4. 3. 2. 1.

Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe

0,21 0,36 0,68 0,81 0,94

Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm

3,00 Ohm insgesamt. Mit einem derartig abgestuften Anlasser ist das allmähliche und stoßfreie Anlaufen des Läufers gewährleistet. Verwendet man für die Widerstandselemente wie bei dem Gleichstromanlasser Kruppschen Widerständsdraht mit spezifischem Widerstand 0,8513 und wählt man die Stromdichte je qmm Metall der einzelnen Stufen wie in dem Beispiel S. 119, so kommen für jede der 3 Widerstandsphasen folgende Längen und Drahtquerschnitte in Frage. Stufe

Widerstand in Ohm

5 4 3 2 1

0,21

0,36 0,68 0,81 0,94

Stromdichte pro qmm

6 7

8

10

12

Querschnitt in qmm

23 : 6 = 23 : 7 = 23: 8 = 23 : 10 = 23: 12 =

3,83 3,28 2,87 2,3 1,92

Länge in m

0,95 1,39 2,30 2,20 2,13

Der spezifische Widerstand des jeweilig gewählten Widerstandsmetalles wird auf Anfrage bei der Lieferfirma bekanntgegeben.

Freq uenz- Umformer. Für die Erzeugung höherer Frequenzen (Schnellfrequenzen) verwendet man u. a. auch sogenannte Frequenz-Umformer. Diese Umformer bestehen im wesentlichen aus einem Antriebsorgan (in der Regel ein DrehstromKäfigläufer, Schleifringläufer oder Drehstrom-Kollektor-, bzw. Gleichstrommotor) und einem hiermit direkt gekuppelten Generatorteil. In dem Generatorteil wird die vorhandene Netzfrequenz auf den gewünschten Frequenzwert umgewandelt (Wandler). Man kann hierzu einen normalen Drehstrom-Schleifringläufermotor verwenden, indem man die Ständerwicklung desselben an das Dreiphasen-Netz legt und den Läufer durch den Antriebsmotor e n t g e g e n der Drehrichtung (Gegenfeldbetrieb) antreibt. Beträgt hierbei die Netzfrequenz = 50 Hertz und wird der Wandler auf seine Nenndrehzahl (2 polig = 3000 n, 4 polig = 1500 n usw.) angetrieben, dann kann man an den Schleifringen des Wandlers eine Frequenz von 60 + 50 = 100 Hertz abnehmen. Die ursprüngliche Läuferspannung des als Wandler verwendeten Drehstrommotors erhöht sich hierbei um 1 0 0 % , also auf das doppelte der ursprünglichen Schleifringspannung.

122

Soll die ursprüngliche Spannung beibehalten werden, dann muß die Leiterzahl im Läufer halbiert (z. B. 2 Gruppen parallel geschaltet) werden. Der Leiterquerschnitt verdoppelt sich hierdurch und im gleichen Maße steigt auch die Leistungsabgabe des Wandlers. Die Leistung wird hierbei dem Läufer teils elektrisch — durch Induktion vom Ständer aus — teils mechanisch — vom Antriebsmotor aus — zugeführt. Die Wandlerfrequenz ergibt sich hierbei aus: Polzahl • Drehzahl _ ,, , —— b Netzfrequenz = Wandlerfrequenz. laU

Beispiel: Polzahl des Wandlers = 10 Drehzahl des Wandlers = 3000 Netzfrequenz = 50 dann beträgt die Wandlerfrequenz: LCAJ

+ 5 0 = 300 Hertz.

Für die Erzeugung einer Wandlerfrequenz von 300 Hertz kann man beispielsweise einen 10 poligen Schleifringläufermotor wählen und diesen auf eine Betriebsdrehzahl von 3 000 n antreiben. Wrählt man einen 20 poligen Motor, dann genügt eine Antriebsdrehzahl von 1500 n/Min. Auf diese einfache Weise kann man Frequenzen von 1000 und höher erzeugen. Mit einer 46 poligen Wandlerwicklung und einer Antriebsdrehzahl von 3000 n ergibt sich eine Wandlerfrequenz von 1200 Hertz. Betreibt man mit dieser Frequenz einen Drehstrommotor, dann erhält man eine Läuferdrehzahl (bei Normalschlupf) von 67000 n/Min. Für den Betrieb von elektrischen Handwerkzeugen kommt in der Regel eine Frequenz von 75, 100, 125, 150 Hertz in Betracht. Für Prüffeldarbeiten in einem neuzeitlichen Instandsetzungswerk elektrischer Maschinen wählt man in der Regel einen Frequenzwandler von 2 5 0 - 5 0 0 Hertz (z. B. Prüfungen auf Isolationsmängel innerhalb von Wicklungen usw.). Wählt man als Antrieb einen, stufenlos regelbaren Drehstrom-Nebensch'uß-Kollektormotor, dann kann man die Wandlerfrequenz auf einen Zwischenwert regeln. Für Prüffeldarbeiten genügt in der Regel eine Wandlerleistung von etwa 1—3 kW. Auf den praktischen Fall bezogen wird man beim Selbstbau eines Frequenz-Prüffeld-Umformers dergestalt vorgehen, indem man die Blechpakete eines vorhandenen Drehstrommotors gegen solche mit entsprechend hohen Nutenzahlen auswechselt. 123

Mit! eidbetrieb: Treibt man den Läufer des Wandlers m i t der Drehrichtung an, dann ist die Frequenz = 0, wenn der Läufer die Nenndrehzahl erreicht hat. Im Stillstand ist die Läuferfrequenz = Netzfrequenz. Erhöht man die Läuferdrehzahl des Wandlers über die synchrore Drehzahl, dann steigt die Wand erfrequenz wieder an. Hierbei wird die elektrische Leistung nur zu einem Teil transformatorisch auf den Läufer übertragen. Der restliche Teil wird mechanisch an der Läuferwelle abgegeben.

124

Tabellen" Raskop, Berechnungsbuch des EiektromaschinenbauerH and werkers

Tabelle Nr.

5

Kupferdraht Durchmesser, Querschnitt, Widerstand,

Durchm. mm

G e w i c h t und Strombelastungen. Querschnitt qmm

1

2

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

0,0078 0,0314 0,0706 0,1256 0,1936 0,2827 0,3848 0,5026 0,6361 0,7854 0,9503 1,1310 1,3273 1,5394 1,7672 2,0106 2,2698 2,5447 2,8353 3,1416

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1,9 2,0

Widerstand p. 100 m in Ohm 1

3 211,6 52,94 24,06 13,22 7.46 5,88 4,32 3,30 2,61 2,11 1,75 1.47 1,25 1,08 0,94 0,827 0,7334 0,6534 0,5864 0,5293

Belastung in Ampere bei einer Stromdichte .p. qmm 1 | 2 | 3 Ampere 4 | 5 | 6 0,008 0,04 0,08 0,13 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,8 3,1

0,016 0,08 0,16 0,26 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 2,2 2,6 3,0 3,6 4,0 4,4 5,0 5,6 6,2

Gewicht p. 100 m in g r .

7

0,024 0,12 0,24 0,39 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2.4 3,0 3.3 3,9 4.5 5.4 6,0 6.6 7.5 8,4 9,3

7 28 63 112,4 174.7 272 343 448 567 700 845.8 1007 1 181 1370 1573 1 2 2 2 2

790 020 264 523 696

127

Tabelle N r . 5 a

Kupferdraht Durchmesser, Querschnitt, Widerstand,

Durchm. II mm 1

Gewicht und Strombelastungen.

Querschnitt qmm

Widerstand p. 1 0 0 m in O h m

1

2

3

2,1

3,4636

0,480

3.5

7,0

10,5

3 083

2,2

3,8013

0,4373

4.0

8,0

12.0

3383

2,3

4,1548

0,400

4.1

8,2

12,3

3998

2,4

4,5239

0,367

4,5

9,0

13,5

4 026

2.5

4,9087

0,3387

5,0

10

15

4362

2,6

5.3093

0,3131

5,3

10,6

15,9

4 725

2,7

5,7256

0,2903

5,7

11,4

17,1

5095

2,8

6,1575

0,2700

6,1

12,2

18,3

5480

2,9

6,6052

0,2517

6,6

13,2

19,8

5878

3,0

7,0686

0,2352

7,0

17

21

6291 6 717

B e l a s t u n g in A m p e r e b e i e i n e r S t r o m d i c h t e p. q m m

Ge-

1

1 2 | A m p e r e

3

wicht p. 100 m in g r .

4

5

6

7

3,1

7,5477

0,2202

7,5

15

22,5

3,2

8,0425

0,2067

8,0

16

24

7 157

3,3

8,5530

0,1943

8.5

17

25,5

7 612

3.4

9,0792

0,1831

9

18

27

8080

3,5

9,6211

0,1728

9,6

19,2

28,8

8563

0,1633

10,1

20,2

30,3

9 059

3,6

10,179

3,7

10,752

0,1546

10,7

21,4

32,1

9 569

3,8

11,341

0,1466

11,3

22,6

33,9

10 0 9 0

3,9

11,946

0,1391

12

14

36

10630

4,0

12,566

0,1322

12,5

25

37,5

10 1 8 0

Nachdruck

verboten!

Tabelle Nr.

Durchmesser der nackten Kupferdrähte bei D r e h s t r o m - S t ä n d e r w i c k l u n g e n Normale offene Ausführung Stromdichte— 3 Ampere

! C pl oi ct h L U il nI fc T

PS

k W

1

2

110

Volt

220

Volt

pro

qmm.

380

Volt

500

Volt

ASchaltung ASchaltung ASchaltung ASchaltung Durchm.

Durchm.

Durchm.

Durchm.

in m m

in m m

in mm-

in m m

3

4

5

6

0.25 0.5

0,19

0.95

0,65

0,5

0,45

0.37

1,2

0,85

0,65

0.75 1

0.55

1.45

1,0

0.75

0,55 0,65

0.74

1.65

1,15

0,9

1.5

1.1

1.95

1,45

1,0

2

0,75 0,9

2.2

1,6

1,15

2.5

1.85

2.45

1,75

1,35

1,15

3

2,2

2.65

1,95

1,45

3.5

2.55

2.95

2,0

1,55

1,35 1,40

4

3

3,1

2,15

1,65

1,45

4,5

3.3

2,35 2,4

1,9

1,6

5,5

3.7 4

3.25 3.4

1,75

5

3.55

2,5

1,7

6

4,4

2,65

1,95 2,1

6.5 7

4.8

2

X

2.75

2,75

2,1

1,85

5.2

2

„

2.85

2,85

7.5

5.5

2

,.

2.95

2,95

2,15 2,2

8

5,9

2

.,

3.0

3,0

2,25

1,95 2,0

„

2,1

1.45

3

75

3.2

3,2

2,45

3.35

3,35

2,5

1,1

1,55

1,8 1,9

9

6 6

2

io li

7.4

2

8.1

2

„

3.45

3,45-50

2,7

2,35

12

8.8

2

„

3.65

3,65

2,8

2,45

1 2 5 14

9.2

3

.,

2

X

2,6

2,85

2,5

10,5

3

.,

3.1 3,2

2

„

2,8

3,0

2,6

15

11

3

„

,,

2,85

3,1

2,7

16

12

„

3.35 3.4

2

3

2

"

2,95

3,2

2,75

18

13

3

„

3.65

2

„

3,1

3,4

2,9

•)20

14.5

4

X

3.3

2

.,

3,3

2

X

2,5

25

18.5 22

4 , ,

3.7

2 „

3,7„

2 o

,. ,

2,85 3,1

3

,.

35

25.5

3

,.

4 0

29.5

3

30

2,25

3,15 2

X

-2,45 2,7

3,5

2

,'.'

3,25

2 2

„ „

3,73

2

„

3,45

2

„

2,85 3,1

2 ••

3,7

2

„

3,2

3 ••

3,15

2

„

2

„

3,65

2

,,

3,35

3

„

3,85

45

33

4

X

3,45

50

37

4

,.

3,55

90

44

4

„

4,4

75

3

,,

3,45

55

3

„

3,85

100

75

4

X

3,85

3,35

) W e g e n d e s unhandlichen Q u e r s c h n i t t e s wird man die unter dem T r e n n s t r i c h l i e g e n d e n M a s c h i n e n mit P r o t i l l i t z e b e z w . P r o f i l k u p f e r w i c k e l n o d e r D r e i e c k s c h a l t u n g ausführen. In dem l e t z t e r e n F a l l e m ü s s e n die Q u e r s c h n i t t e neu b e r e c h n e t w e r d e n .

o

R a s k o p , Berechnungsbuch. 6. Aufl.

129

«

Tabelle Nr. 7

Durchmesser der nackten Kupferdrähte bei Drehstrom-Ständerwlcklungen

Gekapselte Motoren

Stromdichte - 2 A m p e r e pro qmm. Tr C o tl cb +l U n nl logr L

110 Volt 2 2 0 Volt 380 Volt 5 0 0 Volt ASchaltung ASchaltung ASchaltung ASchaltung

PS

kW

Durchm. in mm

Durqhm. in mm

Durchm. in mm

Durchm. in mm

1

2

3

4

5

6

0,5 0,65 1 1,5 2,0 2,4 3,0 3,5 4,0 4,5 5 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 9,0 10,0 11,0

12,0 12,5 14,0 15 16 18 •)20 25 30 35 40 45 50 60 75 100

0,37 0,55 0,74 1.1

1.45 1,85 2,2 2,55 3,0 3,3 3,7 4,0 4,4 4,8 5,2 5,5 5,9 6,6 7,4 8,1 8,8 9,2 10,5 U 12 13 14,5 18,5 22 25,5 29,5 33 37 44 55 75

2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 4 4

X

„ „ „ „ „ „

„ X „ ,.

1,45 1,8 2,0 2,45 2,8 3,1 3,3 3,55 3,8 4,0 4,15 4,35 4,55 4,75 4,95 5,1 3,65 3,85 4,1 4,3 4.45 4,55 4,85 4,95 5,15 4,45 4,65 5,15 4,95 5,20

#

1,0 1,8 1,45 1,75 1,95 2,15 235 2,52,7 2,85 2,95 3,1 3,25 3,35 3,5 3,55 3,65 3,9 4,1 4,3 4,49 4,55 4,85 4,95 5.15 3.85 4.1 4.45 4.95 4,3 4,55 4,15

2x 2 2 " 3 " 3„ 4x

.

2 x 3 » 3 3 3 3 » 4 x

„„

0.8 0.95 1.1 1.3 1.45 1.65 1.8 1,95 2.1 2.15 2.2 2.35 2.45 2.40 2.65 2.75 2,8 3.0 3.1 3.3 3.4 3.45 3.65 3.85 3.9 4,15 4.35 4.85 3,75 3.25 3.45 3,65 3,85 4.2 4.1

2 2 2 2 2 3 4 4

X . „ , „ „ X

„

07 0.85 0.95 1,15 1,3 1.45 1.6 1.7 1.8 1.85 1:9 1.95 2,15 2.2 2.35 2.4 2.45 2.6 2,7 2.85 2,95 3,0 3.25 3.3 3.4 355 3.85 4.25 3.3 3.45 3.7 3.9 4.1 3.65 3,55 4,1

*) Wegen des unhandlichen Querschnittes wird man die unter dem Trennstricn liegenden Maschinen mit Profillitze bezw. Profilkupfer wickeln oder Dreieckschaltung ausführen. In dem letzteren Falle müssen die Querschnitte neu berechnet werden.

130

Tabelle N r .

8

Durchmesser der nackten Kupferdrähte

bei D r e h s t r o m - S t a n d e r w i c k l u n g e n mit guter natürlicher o d e r künstlicher Luftkühlung Stromdichte ca. 3,5 A m p e r e pro qmm.

Moloren

ÎLClälUllg pictnnor

PS 1 0.2 0.50 0.75

1

1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 9 10

II

12 12.5 14 15 16 18 20 25 •)30 35 40 45 50 60 75 100

kW

110 V o l t

Durchm.

Durchm.

Durchm.

in mm

in mm

in mm

5

6

3

II

55 75

0.6 0.8 0.9

1.1

1.35 1.5 1.85 2.1 2.3 2.35 2.45 2.85 3.0 3.15 3.3 3.45 3.55 3.75 3.8 3.9 2.9 3.1 3.25 3.4 3.45 3.65 3.00-10 3.15 3.3 3.55 3.9

2 2 2 2 2 2

X . . . . .

12 13 14.5 18.5 22 25.5 29.5 33 37 44

4 0.85

l.l

8.8 9.2 10.5

500 Volt

in mm

2

8.1

380 Volt

Durchm.

0.19 0.37 0.55 0.74 1.45 1.85 2.2 2.55 3 3.3 3.7 4 4.4 4.8 5.2 55 5.9 6.6 7.4

220 Volt

ASchaltung X Schaltung ^Schaltung X Schaltung

3.75 4.0 4.25 4.45 4.65

4 * 4 *

1

1-3 1.5

•

1 1.1

1.1

1.6

1.25 1.35 1.45

1.2 1.25 1.35 1.4 1.5 155

„ „ „ „

1.75 1.9 2.0 2.15 2.2 2.35 2.4 2.45 2.5 2.7 2.75 2.9 3.1 3.25 3.4 3.45 3.65 2.4 2.45 2.8 3.1 3.4

2 x 2 ,, 2 2 „

1.7 1.75 1.85 1.9 1.95 2.1 2.15 2.25 2.3 2.35 2.3540 2.4 2.8 2.9 2.15 2.25 2.35 2.55

3 „ 3 „ 3 „ 3 » 3„ 3,/

3.0 3.25 3.45 3.65 3.85 4.15

2 2 2 2 2 2

,, „ „ „ „

2.85 3.0 3.2 3.4 3.6 3.9

2 2 2 2 2 2

„ „ ,,

2.35 2.4 2.75 2,95 3.1 3. I S

4.0

2 » 3 „

4.25 4.1

2 3 „

3.75 3.6

x

2 2 2 2 2

4X •

0.4 0.55 0.6 0.7 0.85

0.45 0.6 0.7 0.8 1.0

•

•

•

1.55 1.6

1.6

1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 2.0 2.1 2.2 2.26 2.30 2.35 2.4 2.5 2.85 3.2

x

„

•) Wegen des unhandlichen Querschnittes wird man die unter dem Trennstrich liegenden Maschinen mit Profillitze bezw. Profilkupfer wickeln oder Dreieckschaltung ausführen. In dem letzteren Falle mUssen die Querschnitte neu berechnet werden.

131

Nachdruck verboten!

Tabelle Nr. 9

Durchmesser u. Länge des aktiv. Eisens bei Drehstromlfiufer für Motoren normaler, offener Ausführung, (älteren Baujahres)

Drehzahl 1500 bei 50 Per.

Drehzahl 1000 bei 50 Per.

ca. FS

Durchmesser Länge tn mm min

ca FS

0,5-1 1,25-2 2,5—4 4,5—6 7—10 12,5—15 18-30 35-50 65—80

110 80 130 80 159,8 80 190 100 220 120 250 140 275 160 310 200 350 240

0,35-0,5 0,75-1 1,25-2 2,5—4 4,5-6,5 8-10 12,5-20 25-40 50—60 70-85

Durch, messe' Länge mm 120 155 175 200 230 250 290 340 390 450

Drehzahl 750 bei 50 Per. ca. FS

Durchmesser L&nge mm

80 0,75 - 1 , 2 180 80 1,5--2,25 220 240 100 2,7 - 4 270 100 5,5-- 8 120 10--15 290 140 20--30 340 160 40--50 390 200 60--70 450 240 240

80 100 120 140 160 200 240 240

Die obige Tabelle ist an Hand der ausgeführte« Oreteirom snotorer. einer Großfirma zusammengestellt Die clagfessteten Maäe können natürlich nur als Anhalt dienen, da der Suiiira Durchmesse! des Gehäusebleches, insbesondere der Querschnitt des Btechrückens im Ständereisen, bei der Leistungaschätzswg eins wesentliche Rolle soielt Die jeweilige Leistung eittsa Drehsirorsrootora soll stets auf Grand einer Leistungsrosssuiag ermittaüt werden- Aus diesen Grands kans die Tabelle aaefe nur als HllfsmiUe! bei der ersten Ldstangsschätzuiig die»£3L

132

Nachdruck verboten!

Tatelle Ausführung:

Nr.

1 0

offen, ventiliert, tropfwassersicher geschützt und o b e r f l ä c h e n g e k ü h l t

Tabelle über ungefähre Kupfergewichte der normalen, offenen Drehstrommotoren 50 Perioden. Spannungen Leistung PS.

kW.

1

2

0,5 0,75 1 1,5 2 3 4 5,5 7,5 10 12,5 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 175 200 250 300

3000 n 2-polig

1500 n 4-poIig

1000 n 6-polig

StänLäufer der

StänLäufer der

StänLäufer der 8 7

3

4

5

1,3

1,5

1,6 1,9 2,2

2,7 3 4,5

2,9 4,5 6 9 12

6,5 7 3,5 5 7

15

8

16 17

8,5 9

8,5 11,5 12,5 15 19

6

1,5 1,5

6 7,5

1,8 5 6

8,5 9,5 13,5

8 10

14,5 18,5

10 13

20

19,5

13 14

18

10

19 25

II 18

26 28

28 40

20

32

26 30

25 28

43 47

31 34

35 40

53 59

39 42

45 47

80 90 93

50 65 75 80

45 50 55 75 80 85 100 135

50 65

Stän-, StänLäufer der der 9 10 11

1,3

21 23

22 24

4 5

1,8 2 4

7

5 6

8,5 9,5 12 15

7 8,5

17

130 147

16 17

26 28

31 34

27 31

33 35

32 34

40 48 58

36

100

13 14

28

28 31

110 140

7 9 12

8 9 9,5 12

26 30

20

90

4,5 5,5

15

23 25

108

5 6

18 22

14 16

53 62 66 84 96

3 3,5

22 24

23,5 25

45

600 n 10-polig

750 n 8-polig

1,9 3 4

39 42

66 73 89

50 55 75 80 100

98 118

115

150

133

350 400

160 190 210

110 125 135

170 200 220

110 130 145

175 205 225

130 145

180 205

156

450

230

150

240

250

160

230 255

500

240

160

250

150 160

260

175

270

bis 500

Läufer

14

6,5

10 13 17

7,5 8

7,5 13 14 16

26 28 32

22 27 31 33 36

60

61 78

91 100 125

62 78

158

18 24

18

40 48 55

160 175

Ständer L ä u f e r 13

42

115 130 145

500 n 12-polig

12

33 36

85 100

Volt

36 43 50

7

13 15 16 19 22 27 32

55 69

36 40 43

73 80 100

50 60 65

85

120 135

80 95

139 155

100 115

155 175

186 220 245

130 150 165

205 235

260

170

270 300

200

280

180

325

220

50 70 76

40 48 55

105 120 140 160 185

Erläuterungen: 1. D i e v o r s t e h e n d e n G e w i c h t e s i n d v e r s c h i e d e n e n F a b r i k a t e n entnommen. Die teilweise unterschiedlichen K u p f e r g e w i c h t e der verschiedenen Fabrikate sind b e s t m ö g l i c h s t a u s g e g l i c h e n , so d a ß die T a b e l l e b r a u c h b a r e N ä h e r u n g s w e r t e e n t h ä l t . 2. D i e K u p f e r g e w i c h t e b e z i e h e n sich auf D r e h s t r o m m o t o r e n B a u j a h r etwa 1910—1926, normale, offene oder ventiliert geschützte Ausführung. Bei modernen T y p e n ( D i n o r m ) s i n d d i e G e w i c h t e e t w a s g e r i n g e r , bei ä l t e r e n T y p e n h o h e r als d i e Tabellenwerte

133

Tabelle Nr. 1 0 a

Stromstärken der Leistungen bis Drehstromk VA 1 2 3 5 7,5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 85 100 125 150 175 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000

bei 110

190

22Q

380

500

5,3 10,5 15,8 26,3 39,4 52,6 78,8 105,1 131,4 157,7 210,2 262,7 315,3 367,9 446,7 525,5 656,9 788,2 919,6 1051 1314 1577 1839 2102 2365 2627 3153 3679 4204 4729 5255

3 6,1 9,1 15,2 22,8 30,4 45,6 60,9 76,1 91,3 121,7 152,1 182,5 213 258,6 304,2 380,3 456,3 532.4 608,5 760,6 912,7 1065 1217 1369 1521 1825 2130 2434 2738 3042

2,6 5,3 7,9 13,1 19,7 26,3 39,4 52,5 65,7 78,8 105 131,4 157,6 193,9 223,3 262,7 328,4 394,1 459,8 525,4 656,8 788 919,5 1051 1182 1314 1556 1839 2102 2365 2627

1,5 3,1 4,6 7,6 11,4 15,2 22,8 30,4 38 45,6 60,9 76 91,3 106,5 129,3 152,1 190,1 228 266,2 304,2 380 456,3 532,4 608,5 684,5 760 912,6 1065 1217 1369 1521

1,2 2,3 3,5 5,8 8,7 11,6 17,3 23,1 28,9 34,7 46,2 57,8 69,4 80,9 98,3 115,8 144,5 173,4 202,3 231,2 289 346,8 404,6 462,4 520,2 578 693,6 809,3 924,9 1041 1156

1000 0,58 1,16 1,74 2,89 4,33 5.8 8,7 11,6 14,5 17,4 23,1 28,9 34,7 40,5 49,1 57,7 72,3 86,7 101,2 115,6 144,5 173,5 202,3 231,2 260,1 289 346,8 404,7 462,4 520,3 577

IOOO k VA bei den gebräuchlichsten Spannungen Volt 1500

2000

0,4 0,8 1,2 1,9 2,9 3,9 5,8 7,7 9,6 11,6 15,4 19 23,1 27 32,7 35 48,2 58 67,4 77 96 116 134,8 154 173,4 190 231 270 308,3 346,8 390

0,29 0,58 0,83 1,45 2,2 2,9 4,3 5,8 7,2 8,7 11,5 14,5 17,3 20,1 24,5 29 36 43,5 50 58 72 87 100 115 130 145 173 201 230 260 290

3000

5000

6000

10000

15000

0,19 0,39 0,58 0,96 1,45 1,9 2,89 3,85 4,82 5,78 7,71 9,6 11,6 13,5 16,4 19,2 24,1 28,9 33,7 38,5 48,2 57,8 67,4 77,1 86,7 96 115,6 134,9 154,1 173,4 192

0,12 0,23 0,35 0,58 0,87 1,16 1,73 2,31 2,89 3,47 4,62 5,78 6,94 8,09 9,83 11,6 14,5 17,3 20,2 23,1 28,9 34,7 40,5 46,2 52 57,8 69,4 80,9 92,5 104 115,6

0,1 0,19 0,29 0,48 0,72 0,96 1,45 1,93 2,41 2,89 3,86 4,8 5,78 6,74 8,19 9,6 12 14,5 16,9 19,3 24,1 28,9 33,7 38,6 43,4 48 57,8 67,4 77 86,7 96

0,06 0,12 0,17 0,29 0,43 0,58 0,87 1,16 1,45 1,74 2,31 2,89 3,47 4,05 4,91 5,8 7,23 8,67 10,1 11,6 14,5 17,4 20,2 23,1 26 28,9 34,7 40,5 46,2 52 57,7

0,04 0,08 0,12 0,19 0,29 0,39 0,58 0,77 0,96 1,16 1,54 1,9 2,31 2,7 3,27 3,9 4,82 5,8 6,74 7,7 9,6 11,6 13,5 15,4 17,3 19 23,1 27 30,8 34,7 39

135

Tabelle Nr.

Kupfergewichte normaler, offener Gleichstrommotoren. Spannring 110 bis 220 Volt Lsbtunf PS

0.5 1.0 1.5

2,0

3.0

4.0 6.0 6.0 7.5 iO.O 12.5 15,0 20.0 25.0 30.0 40.0 60.0

n-750 5.0 7.0 8.0 9.0 ILO A2.5 15.5 17.0 18.5 21.0 235 26.0 33.0 38.0 43.0 51.0 59.0

Feldknpfer n-1000

n-1500

4.5

3.0 5.0 6.Ö 7-0

ö.O 7.0 8.0 9.5 !K5 14.5 16.5 17.5 19.5

21.0

23-0 27.0 31.0 36.0 44 0 52.0

8J0

9.0 11.5 12.6 14.0 15.5 17.0 18.6 21.5 2ä-5 26J0

3S.Ü 39.0

Ankerkupfer

n-750

5.8 2.5

2.2

4-6 6.6 6.0 7.0 8.0 9.0 11.0 12.5 14.6 17.5 19.5 22.0 25.0 29.0

3.0 4.0 5 Jd 5.5 6.0 6.5 7.5 9.5 10.5 12.5 14.6 1&.6 19.0 22.0 25.0

SS

&Jb

&0 6JQ

7.0 8.0 100 10.5 11.5 14.0 U.0 180 19.5 21.0 23.0 27.0 82,0

nG l- ÖC n-1500 n-201'0 1.5

1.2 1.S

2.2

25 ,8.6 4.5 5.0 6.6 6.0 7.5

8.0

9.5 12.0 13.5 16.0 18.0 20.0

SÄ 1.5

2.0

2.2

Mi

8S

tß

6.5 65 7.5

86

9.& llü

iao 16.0

174)

Bemerkungen Obige Gewichtsangabe» gänd ungefähre Mittelwerte, wel&e •ich auf neuzeitliche gut au»jjecaUte «nd gut geäcfiWts normal«, offene Maschinen beüshsn. 2. Bei Wendepolmotoren entspricht das Wendepol- und FiJdkupfergewicht zu*a 65 90 17 42

67 92 19 44

69 94 21 46

71 96 23 48 1

68 43 20 91

66 41 18 80

-*

& 4570

47 24 95

22 93

c/) bfl 4> L»

¿C

CD >

Anfang P h a s e 1 in Nute 1 (oben) Umkehrst. 1) N u t e 4 0 b i s 4 (unten 2 n 17 » 2) „ 8 „20 „ it n r> 11 , 3) , 2 4 „ 3 6 . n n 3 „ „ 33 „ Ende P h a s e 1 in Nute 13 (oben) t» rt 2 „ „ 29 „ n » 3 „ „ 45 y, Wechselschritte:

138

96

4 =

24

Z25 \23

Tabelle Nr.

Nachdruck verboten!

Wickeltabelle

für Drehstromläufer mit Stabwicklung

60 Nuten, 120 Stäbe, 1500 Umdr. (4 polig 50 Per.)

Schleifring 1 an Stab Nr.

Schleifring 2 an Stab Nr.

1 32 61 92 I 10 99 70 39

3 5 7 9 34 36 38 40 63 65 67 69 94 96 98 100

41 72 101 12 I 50 19 110 79

43 45 47 74 76 78 103 105 107 14 16 18

1

8 6 4 2 97 95 93 91 68 66 64 62 37 35 33 31 -«49 80 109 20 1

48 46 44 42 17 15 13 11 108 106 104 102 77 75 73 71

81 83 85 112 114 116 21 23 25 52 54 56 I 90 88 86 59 57 55 30 28 26 119 117 115 Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) Umkehrst. n » 2Ä n n 22 n n n 3 w »41 „

Schleifring 3 an Stab Nr.

87 118 27 58

89 120 29 60

4 - 3 0

o >cu

1

84 82 53 51 24 22 113 I I I 1 )Nute50bis5(unten) 2) „ 10 „25 3) „ 30.„45

Ende Phase 1 in Nute 16 (oben) t> < 2 , , 36 „ » n 3 „ „ 56 „ Wechselschritte: 120

bo

/31 \29

Nachdruck verboten.

Tabelle Nr.

Wickeltabelle

für Drehstromläufer mit S t a b w i c k l u n g

72 Nuten, 144 Stäbe, 1500 U m d r .

(4 polig 50 Per.) Schleifring 1 an Stab Nr. — • I 3 5 38 40 42 73 75 77 110 112 114 I 12 10 8 119 117 115 84 82 80 47 45 43 Schleifring 2 an Stab Nr.

1

6 4 2 IIB 111 109 78 76 74 41 39 37

• 49 51 53 55 86 88 90 92 121 123 125 127 14 16 18 20 60 23 132 95

Schleifring 3 an Stab Nr.

7 9 11 44 46 48 79 81 83 116 118 120

58 56 54 21 19 17 130 128 126 93 91 89

105 142 33 70

. 2 25 „ 2) „ 12 „30 „ . 3 49 . 3) „ 36 „54 • 97 99 101 134 136 138 25 27 29 62 64 66

103 140 31 68

57 59 94 96 129 131 22 24 1 52 50 15 13 124 122 87 85

Ende Phase 1 in Nute 19 (oben) Ä 2 n i» 43 n n n . 3 „ „ 67 3 7 Wechselschritte: 144 : 4 = 36 / \35

140

Nachdruck

verboten

Tabelle

Nr. 1 5

Wickeltabelle f ü r D r e h s t r o m l ä u f e r mit S t a b w i c k l u n g 36 Nuten, 72 Stäbe, 1000 U m d r . (6 pol. 50 P e r . ) Schleifring 1 an S t a b Nr.

1 14 25 38 49 62

3 16 27 40 51 64-

4 63 52 39 28 15

2 61 50 37 26 13

Schleifring 2 an S t a b Nr.

17 30 41 54 65 6

19 - 2 0 32 7 43 68 56 55 44 67 8 - 31

18 5 66 53 42 29

33 46 57 70 9 22

35 - 3 6 48 23 59 12 72 71 11 60 2 4 - 47

34 21 10 69 58 45

Schleifring 3 an S t a b Nr. -

S2. 0

£

>D

-0

A n f a n g Phase 1 in N u t e l ( o b e n ) Umkehrst. l ) N u t e 3 2 b i s 2 ( u n t e n ) 2 i. 9 2) . 4 . 10 . n n ti n 3 ) „ 12 . 18 „ n n 3 „ «17 i, Ende Phase l in Nute 7 ( o b e n ) 2 . „ 1 5 „ 1» n 3 „. „ 23 n W e c h s e l s c h r i t t e : 72

6 =

12

/ ' \ U

3

141

Nachdruck verboten!

Tabelle N r .

Wickeltabelle

für Drehstromläufer mit S t a b w i c k l u n g 54 Nuten, 108 Stäbe, 1000 Umdr. (6 polig 50 Per.) Schleifring 1 an Stab Nr.

1 20 37 56 73 92

Schleifring 2 an Stab Nr.

• 25 44 61 80 97 8

3 22 39 58 75 94

5 - 6 24 95 41 78 60 59 77 42 86- 1 23

4 93 76 57 40 21

2 91 74 55 38 19

27 29 • 30 28 26 11 9 7 46 48 63 65 102 100 98 83 81 79 82 84 66 64 62 99 101 10 12- 47 45 43-

0)

-0

Anfang P h a s e 1 in Nute 1 (oben) Umkehrst. 1) Nute 48 bis 3 (unten) »» 2) ,, 6 y, 15 || n 2 „ „ 13 „ » 3) „ 18 „ 2 7 „ n n 3 „ „ 25 „ Ende P h a s e 1 in Nute 10 (oben) 2** » 22 » n » 11 Ii Ii 3 „ „ 34 1! W e c h s e l s c h r i t t e : 108:6 =

142

18

/19 \17

1 6

Nachdruck verboten!

Tabelle Nr.

Wickeltabelle

für Drehstromläufer mit Stabwicklung

72 Nuten, 144 Stäbe, 1000 Umdr. (6 pol. 50 Per.)

Schleifring 1 an S t a b Nr. •

Schleifring 2 an S t a b Hr. —

Schleifring 3 an S t a b Hr. —

*

1 26 49 74 97 122

3 5 7 28 30 32 51 53 55 76 78 80 99 101 103 124 126 1 2 8 -

8 6 4 2 127 125 123 121 104 102 100 98 79 77 75 73 56 54 52 50 31 29 27 25

33 58 81 106 129 10

35 60 83 108 131 12

37 39 j - 40 38 36 34 15 13 11 9 62 64 85 87 136 134 132 130 110 112 111 109 107 105 88 86 84 82 133 135 14 1 6 - 63 61 59 57

65 90 113 138 17 42

67 92 115 140 19 44

69 71 94 96 117 119 142 144 21 23 46 48—

72 47 24 143 J20 95

70 45 22 141 118 93

68 66 43 41 20 18 139 137 116 114 91 89

c ta> V) w bo c 3

(U •S >

-0

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) Umkehrst. 1) Nute 44 biü4(unten) 2 !7 2) „ 8 „ 20 „ Ä 3) „ 24 „ 36 „ ii s» n ' 1 i» 11

11

" Ii

II ^

v

Ende Phase 1 in Nute 13 voben) O i» ii OQ Ä ii ii h H 3 | t „ 45. Wechselschritie : 162

148

8 = 24 Z 2 5 \23

Nachdruck

Tabelle Nr.

verboten!

Wickeitabeile für Drehstromläufer mit Stabwicklung 120 Nuten, 240 Stäbe, 750 Umdr. (8 polig, 40 Per.) Schleifring 1 an Stab Nr. -

1 32 61 92 121 152 181 212

Schleifring 2 an Stab Nr. - • 41 72 101 132 161 192 221 12 Schleifring 3 an Stab Nr. - • 81 112 141 172 201 232 21 52

3 34 63 94 123 154 183 214

5 36 65 96 125 156 185 216

7 38 67 98 127 158 187 218

8 6 9 • 10 40 219 217 215 190 188 186 69 159 157 155 100 130 128 126 129 99 97 95 160 70 68 66 189 39 37 35 220-

43 74 103 134 163 194 223 14

45 76 105 136 165 196 225 16

47 78 107 138 167 198 227 18

49 - 50 48 46 44 42 19 17 15 13 11 80 109 230 228 226 224 222 c/) 140 199 197 195 193 191 169 170 168 166 164 162 b0 c 200 139 137 135 133 131 e 229 110 108 106 104 102 2079 77 75 73 71 - « - 0 «

83 114 143 174 203 234 23 54

85 116 145 176 205 236 25 56

87 118 147 178 207 238 27 58

89 - 90 88 86 84 82 120 59 57 55 53 51 149 30 28 26 24 22 180 239 237 235 233 231 209 210 208 206 204 202 240 179 177 175 173 171 29 150 148 146 144 142 60- 119 117 115 113 111 < - 0

4 213 184 153 124 93 64 33

2 211 182 151 122 91 62 31

Anfang Phase 1 in Nute K o b e n ) Umkehrst 1) Nute 110—5(unten) .. 2 „ .. 21 .. 2) ,. 15—25 .. 3 ,. „ 41 „ 3) .. 30—45 „ Ende Phase 1 in Nute 16(oben) 2 .. .. 36 „ .. 3 .. .. 56 .. Wechselschritte

240

:

8 =

30

/31 \ 29

Nachdruck

verboten!

Tabelle Nr.

Wickeltabelle für D r e h s t r o m l ä u f e r

mit S t a b w i c k l u n g

120 Nuten, 240 Stäbe, 600 U m d r e h . Schleifring 1 an S t a b N r . .

Schleifring 2 an Stab Nr. -

Schleifring 3 an S t a b Nr. -

(10 polig, 50 P e r . ) 1 26 49 74 97 122 145 170 193 218

28 51 76 99 124 147 172 195 220

3 30 53 78 101 126 149 174 197 222

5 7 32 55 80 103 128 151 176 199 224"

223 200 175 152 127 104 79 56 31

33 58 81 106 129 154 177 202 225 10

35 60 83 108 131 156 179 204 227 12

37 62 85 110 133 158 181 206 229 14

39 64 87 112 135 160 183 208 131 I6-1

40 15 232 207 184 159 136 II

63 90 113 138 161 186 209 •234 17 42

67 92 115 140 163 188 211 236 19 44

69 94 117 142 165 190 213 238 21 46

71 96 119 144 167 192 215 240 23 48-*

- 72 47 24 239 216 191 168 143 120 95

8 221 198 173 150 125 102 77 54 29

38 13 230 205 182 157 134 109 88 86 63 61 70 45

22 237 214 189 166 141 118 93

6 4 2 219 217 196 194 171 169 148 146 123 121 100 98 75 73 52 50 27 25 36 11 228 203 180 155 132 107 84 59

34 9 226 201 178 153 130 105 82 57

g

68 66

43 41 20 18 235 212 187 164 139 116 91

233 210 185 162 137 114 89

.0

A n f a n g Phase 1 in N u t e 1 ( o b e n ) U m k e h r s t . 1 ) N u t e 112—4 ( u n t e n ) 8-20 „ 2 „ „ 17 „ 2) 24-36 »> n 3 ,, ,,33 ,, 3) E n d e P h a s e 1 in N u t é 1 3 ( o b e n ) „ 2 „ „ 2 9 „ m H 3 ,» „ 4 5 „

Wechselschritte:

150

240

10 = 24

/25 \23

24

Tabelle

Nr.

Gewichts-Tabelle ür normale,offene Drehstrommotoren neuzeitlicher Ausführung Spannung bis 500 Volt, Drehzahl =

1500, 50 Perioden

(Näherungswerte) Laufende Nr.

Leistung in P S

Gewicht kg

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

0,75 1 2 3 4 5 7,5 10 12,5 15 20 25 30 40 50 60 80 100

28 34 51 66 86 103 113 132 155 180 305 375 470 550 685 770 875 1380

\nmerkung:

Bemerkungen

Kurzschlußläufer Ii

Schleifringläufer Ii II 1) >» >»

II 1t >1 II II u

it II

M o t o r e n in v e r a l t e t e r A u s f ü h r u n g h a b e n h ö h e r e Gewichte. F ü r derartige M o t o r e n kommt die T a b e l l e nicht in F r a g e . N ä h e r u n g s w e r t e e r g e b e n die A n g a b e n d e r n ä c h s t h ö h e r e n L e i s t u n g . Ein 20 P S M o t o r ä l t e r e r A u s f ü h r u n g w i r d d a h e r e t w a d a s G e w i c h t d e s 25 o d e r 30 P S n e u z e i t l i c h e r Ausführung aufweisen.

Tabelle Nr. 3 6

Gewichts «Tabelle für normale, offene Drehstrommotoren

neuzeitlicher Ausführung

Spannung bis 500 Volt, Drehzahl == 1000, 50 Perioden. (Näherungswerte) Laufende Nr.

Leistung in P S

Gewicht kg

t 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13, 14 15 16 17 18

0,75 1 2 3 4 5 7,5 10 12,5 15 20 25 30 40 50 60 80 100

33 40 66 81 102 110 142 200 308 315 394 510 535 710 860 885 1125 1475

Bemerkungen Kurzschlußanker ii »i >>

Schleifringanker n

„ I» II

11 1* 1, II II 11 II

Tabelle Nr.

Gewichts-Tabelle für normale, off eneDrehstrommotoren neuzeitlicher Ausführung Spannungen bis 500 VoH, Drehzahl = 750, 50 Perioden (Näherungswerte)

Laufende Nr.

Leistung in PS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 19 14 15 16 17 18

0,75 1 2 3 4 5 7.5 10 12,6 15 20 25 80 40 50 60 80 100

Gewicht kg 33 42 70 84 112 140 300 320 355 380 620 645 695 840 900 1050 1400 1490

Bemerkungen Kurzschlußanker II

„

II

Schleifringanker

„

n

» »1

« ti

»» ii

„„ »

»» »

153

T a b e l l e Nr.

Gewichts-Tabelle für normale, offene Gleichstrommotoren, c a . 220 Volt, NebenschluBwicklnng, neuzeitliche Ausführung. (Näherungswerte) Laufende Nr.

Leistung in P S

Drehzahl ca.

Gewicht

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1 2 3 4 5 7,5 10 15 20 25 30 40 50 60 80 100 100

1700 1500 1400 1600 1300 1000 1200 1200 1200 1100 1000 900 1000 800 800 1000 700

51 62 92 92 125 193 260 315 410 500 630 750 800 1220 1530 1550 1970

kg

Anmerkung: Da Gleichstrommaschinen mit ganz verschiedenen Drehzahlen ausgeführt werden, so kann die Tabelle nur einen Anhalt bieten für Maschinen mit normalen Drehzahlen.

2 8

Tabelle Nr.

2 9

Gewichts-Tabelle für

normale, offene G l e i c h s t r o m m o t o r e n , ca. 220 Volt, Nebenschlußwicklung,

neuzeitliche A u s f ü h r u n g .

(Näherungswerte)

Laufende Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Leistung in P S 1 2 3 4 5 7,5 10 15 20 25 30 40 50 60 80 100

Drehzahl ca.

Gewicht

1000 1100 1200 1000 800 700 700 700 700

56 72 95 125 195 315 395 500 620 710 750

700 700 700 500 500 500 500

kg

950 1530 1945 1970 2050

155

Tabelle Nr.

Stromverbrauch der Gleich- und Drehstrommotoren. Leistungen in P S . und k W , Leistung PS V4 /s

l

V,

s

u 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 9 10 11 12 12,5 14 15 16 18 20 25 30 35 40 45 50 60 75 100 175

156

kW 0,19 0,24 0,37 0,55 0,74 1,1 1,45 1,85 2,2 2,55 3 3,3 3,7 4 4,4 4,8 5,2 5,5 5,9 6,6 7,4 8,1 8,8 9,2 10,5 11 12 13 14,5 18,5 22 25,5 29,5 33 37 44 45 75 130

Stromverbrauch in Ampere Drehstrom Gleichstrom 380 500 COS ^ 500 220 110 220 440 110 Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt Volt 0,6 3 3,7 6,7 9 13 17,3 20,5 24,6 '¿9 32,3 36,4 40 44 48 52 55,5 58 62 70 77 85 93 96 110 116 124 138 155 189 228 264 300 338 372 446 554 740 1296

1,3 1,5 2,4 3,4 4,5 6,4 8,7 10,3 12,3 14,6 16.2 18,2 20 22 24 26 28 29 31 35 39 42 47

0,7

114

0,8 1,2 1,7 2,2 3,2 4,3 5,1 6,2 7,3 8,i 8,1 10 11 12 13 14 14,6 15,5 17,5 19,4 21,5 23,2 24 27,5 29,1 31 34,6 38,7 47,3 57,3

132

66

150 169

75

48

55 68 62 69

77 95

186 223 277

370 648

85

93 112 133 185

324

0,6 0,7 1 1,5 1,9

2„8

3,8 4,3 5,4 6,4 7,1 8

8,8

9,6 10,6 11,4 12,2 12,8 13,6 15,4 17 18,6 20,4 21,5 24 28,6

21 30

84 42 51 58 66 75 82 98

2 2,3 3,3 5 6,3 9,3 12

14,6 17 20 22,5 26

27,2 30 33 35 38

40 42 43

52 57 63 65 73,4 77 82 92 103

126 152 174 195 220 240

122

236 353

163 284

476 830

1 1,2

1,7 2,5

0,6 0,5 1 1,4

3,2

4,6 6 7,3 8,5 10 11,3 12,5 13,6 15 16,5 17,5 19 20 21 24 26 29 81 32 37 39 41 43 52

63 76 87 98 110 120 143 178 238 415

2,7

3,2 4,2 5 5,8 6,5 7,2 8 8,7 9,5 10 11 11,6 12,2 14 15 17 18 19 21 23 24 27 30 37 44

50 56,5

64 70 83 103

138 240

0,45 0,75 0,5 0,75 0,8 0,8 1,1 0,8 1,4 0,8 2,1 0,8 2,7 0'83 3,2 0,83 4 0,84 4,4 0,84 5 0,84 5,5 0,84 6,1 0,85 6,6 0,85 7,3 0,85 7,7 0,85 8,4 0,85 8,8 0,85 9,3 0,85 10,6 0,85 11,5 0,86 12,6 0,86 13,8 0,86 14,3 0,86 16,2 0,86 17 0,87 18 0,87 20 0,87 2 3 0,87 28 0,87 34 0,87 3 8 0,88 4 3 0,89 4 8 0,89 5 3 0,9 63 0,9 78 0,9 0,9 105 185 0,9

3 0

Tabelle

Nr.

*) Kupfer- u. Oelgewichte für Drehstrom-Transformatoren 5 - 1 0 0

k

VA.

Oberspannung: bis 6000 Volt Unterspannung: bis 500 Volt Leistung k V A Hauptreihe

OberSonder- s p a n n , in k g reihe ca. 2

1 5 10 20 30 50 75

5 10 15 25 37,5 50

too

Kupfergewichte

3 12 18 24 30 39 51 69

Unterspann, in kg ca.

Totalgew, in k g ca.

4

5

9 15 18 24 33 45 54

21 33 42 54 72 96 125

Preis der Neuwicklung RM

Oelgew. in kg ca.

Bemerkungen

6

7

8

295.365.430.490.— 575.—

665.-

845.—

45 50 60 95 130 170 200

Ober Spannung: 10000 Volt Unterspannung: bis 500 Volt Leistung K V A Hauptreihe 1 5 10 20 30 50 75 100

Kupfergewichte

OberSonder- spann, in k g reihe ca. 2

5 10 15 25 37,5 50

Unterspann, in k g ca.

Totalgew, in kg ca.

3

4

5

12 18 24 30 39 51 69

9 15 18 24 33 45 54

21 33 42 54 72 96 125

Preis der Neuwicklg. in RM

Oelgew. in kg ca.

Bemerkungen

6

7

8

335.— 400.— 465.— 510.— 650.— 780.— 915.—

50 55 70 100 135 170 220

*) Aus R a s k o p : Preisliste mit K u p f e r g e w i c h t e n für N e u w i c k l u n g e n an D r e h s t r o m - , E l n p h a s e n - u. p o l u m s c h a l t b a r e n D r e h s t r o m m o t o r e n 0 , 5 - 1 0 0 P S , Gleichstrommotoren 0,5—75 PS, Drehstrom-Transformatoren. Neubelegen von Kollektoren, Lagerersatz.

Tabelle für den Gebrauch bei Herstellung von Kollektoren, Feststellung des Drahtquerschnlttes in qmm usw. 1 Zahl, (n)

1

2 Quadratzahl (n 2 )

n

3

4

n

Quadratwurzel

il

(n 3 ) (tfT)

1

5 Kreisumfang (n

n)

6 Querschnitt in q m m ( • * )

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 4 9 16 25 36 49 64 81 100

1 8 27 64 125 216 343 512 729 1000

1,0000 1,4142 1,7321 2,0000 2,2361 2,4495 2,6458 2,8284 3,0000 3,1623

3,1416 6,2832 9,4248 12,566 15,708 18,850 21,991 25,133 28,274 31,416

0,78540 3,14159 7,06858 12,5664 19,6350 28,2743 38,4845 50,2655 63,6173 78,5398

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

121 144 169 196 225 256 289 324 361 400 441 484 529 576 625 667 729 784 841 900

1331 1728 2197 2744 3375 4096 4913 5832 6859 8000

3,3166 3,4641 3,6056 3,7417 3,8730 4,0000 4,1231 4,2426 4,3589 4,4721

34,558 37,699 40,841 43,982 47,124 50,265 53,407 56,549 59,690 62,832

95,0332 113,097 132,723 153,938 176,715 201,062 226,980 254,469 283,529 314.159

9261 10648 12167 13824 15625 17576 19683 21952 24389 27000

4,5826 4,6,904 4,7958 4,8990 5,0000 5,0990 5,1962 5,2915 5,3852 5,4772

65,973 69,115 72,257 75,398 78,540 81,681 84,823 87,965 91,106 94,248

346,361 380,133 415,476 452,389 490,874 530,929 572,555 615,752 660,520 706,858

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

S o l l z. B . d e r Q u e r s c h n i t t e i n e s D r a h t e s v o n 1,7 m m Durchmesser festgestellt werden, so g e h e man von Spalte 1 h i n u n t e r b i s z u d e r Z a h l 17. V o n h i e r a u s in w a g e r e c h t e r R i c h t u n g n a c h S p a l t e 6. D a s K o m m a d e r d o r t s t e h e n d e n Z a h l 226,980 m u s s um zwei Stellen nach links g e s e t z t werden, um die richtige Zahl 2,269 zu erhalten.

158

3

4

5

Quadratzahl (n a )

n . n . n

Quadratwurzel

Kreisumfang

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

961 1024 1089 1156 1225 1296 1369 1444 1521 1600

29791 32768 35937 89304 42875 46656 50663 54872 59319 64000

41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

1681 1764 1849 1936 2025 2116 2209 2304 2401 2500

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

1 Zahl (n)

1

2

I

(II')

(IQ