Berechnungsbuch des Elektromaschinenbauer-Handwerkers (Ankerwicklers): Anleitung und Tabellen für die Berechnung der Wickeldaten bei Instandsetzungen, Neu- und Umwicklungen von elektrischen Maschinen und Apparaten [7., verm. und. verb. Aufl. Reprint 2020] 9783112300176, 9783112300077

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Raskop, Berechnungsbuch 7. Auflage

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 7. vermehrte und verbesserte Auflage Mit 45 Textabbildungen und 56 Tabellen

Technischer Verlag Herbert Gram, Berlin W 35 195 3

Druck von Walter de Gruyter & Co., Berlin W 3 5 Printed in Germany

Vorwort zur 7. Auflage Wie in dem Vorwort zur 6. Auflage bereits angekündigt, wurde die jetzt vorliegende 7. Auflage erweitert und ergänzt. Insbesondere wurde der Abschnitt „Die Rekonstruktion der Wickeldaten" bezogen auf die beruflichen Belange der Instandsetzungsfachleute neu bearbeitet. Ergänzend hierzu sei darauf hingewiesen, daß der Zentralverband der elektrotechnischen Industrie, Fachabteilung I, „Elektrische Maschinen" auf Anregung des Verfassers seinen Mitgliedern empfohlen hat (Fachzeitschrift EMA, Die elektrische Maschine, Heft 8/52, Seite 233), Ursprungs-Wickeldaten von elektrischen Maschinen auf Anfrage an die berufenen Instandsetzungswerkstätten bekannt zu geben. Das „Berechnungsbuch" ist inzwischen ein fester Bestandteil der Fachbücherei im Elektromaschinenbauer-Handwerk geworden. Der Verfasser hofft, daß die vorliegende Neubearbeitung zu einer Erweiterung des Freundeskreises seiner Fachbücher beitragen wird. Krefeld, im August 1952 Der Verfasser

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 sogarEnttäuschungen 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, im November 1942. Der Verfasser

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 1-—2 1947 und 1—2 48 bearbeitete Thema „Verkürzte Wickelschritte bei Dreiphasenwicklungen" aufmerksam gemacht. Zum Zwecke der Uberbrückung des in den Jahren 1945—1948 auf dem Fachbüchermarkt entstandenen Vakuums hat der Verfasser die Broschüre „Die 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 Technischer Verlag Herbert Cram, Berlin, W 3 5 .

Inhaltsverzeichnis I. A b s c h n i t t Seite E r k e n n u n g s z e i c h e n zur 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 z a h l und 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 ohne L e i s t u n g s s c h i l d . . . . 1 Die Bedeutung der Typenbezeichnungen 2 Die Ermittelung der Drehzahl eines Drehstrommotors an Hand der Periodenund Polzahl 3 Beispiel an einem 6poligen Motor 4 Tabelle über normale Nutenzahlen für Ständer und Läufer bei 4-, 6- und 8 poligen Motoren 5 Die Ermittelung der Leistung an Hand der Abmessungen des aktiven Eisens 5 Der M a g n e t i s i e r u n g s - , L e e r l a u f - und K u r z s c h l u ß s t r o m b e i D r e h strommotoren 6 Erhöhter Leerlaufstrom 7 Kippmoment, Drehmoment . 7 Leistungscharakteristik 7 Tabelle über Nenn-, Leerlauf- und Kurzschlußströme 2 polig 8 Desgl. 4 polig 9 Desgl. 6 polig 10 Leerlaufströme in Proz. der Nennströme 11 Gewichtseinheit/Leistungseinheit 11 Heylanddiagramm 11 Die Ermittelung der Betriebsspannung, für welche ein Drehstrommotor ohne Leistungsschild gewickelt ist 13 Beispiel hierfür 5-PS-Motor 380/220 Volt, 1450 n 13 Beispiel 10-PS-Motor 14 Tabelle über gebräuchliche Stromdichten bei Ständer- und Läuferwicklungen für offene und geschlossene Motoren 14 Die Größe des Magnetisierungsstromes bei Drehstrommotoren 16 Tabelle über die Größe normaler Luftspalte bei Drehstrommotoren 16 Die Ermittelung der Leistung und der Wickeldaten an Hand der aktiven Eisenmasse bei normalen Drehstrommotoren 4-, 6- und 8polig, 0,25—75 PS, 50 Hertz 17 Anwendung der Tabellen Nr. 25 bis 29 29 Anwendungsbeispiele 31 II. A b s c h n i t t D i e W a h l des 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 b e s t m ö g l i c h e n A u s n u t z u n g d e r N u t e . . III. A b s c h n i t t D i e B e r e c h n u n g der L e i t e r z a h l und des L e i t e r q u e r s c h n i t t e s bei Umwicklungen von 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 VIII

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Seite

Berechnung von Läuferspannung und Läuferstrom Berechnung der Leiterzahlen für die Ständerwicklung, wenn die Läuferspannung und die Leiterzahl im Läufer gegeben ist Die Ermittelung der Wickeldaten für die Läuferwicklung

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IV. A b s c h n i t t Die B e r e c h n u n g der W i c k e l d a t e n u n t e r V e r w e n d u n g vorgefundener Merkmale R e k o n s t r u k t i o n der W i c k e l d a t e n unter Anwendung der F a k t o r e n N u t e n q u e r s c h n i t t , F ü l l f a k t o r und D r a h t q u e r s c h n i t t Tabelle über Nutenfüllfaktoren Berechnungsbeispiel 6,6 k W SSW-Motor Berechnungsbeispiel 2,2 kW SSW-Motor Rekonstruktion der Ständer-Wickeldaten unter Zugrundelegung der LäuferWickeldaten und der Läuferspannung Berechnungsbeispiel 6,6 kW, SSW-Motor Wickeldaten und Abmessungen des aktiven Eisens ausgeführter Drehstrommotoren Ermittelung des Baujahres normaler, offener Drehstrommotoren für D B Betrieb Tabelle über die ungefähre DB-Leistung normaler Drehstrommotoren der Baujahre bis 1930, 1 9 3 1 - 1 9 4 0 , 1 9 4 1 - 1 9 5 1 Desgl. 6 polig Intermittierende Leistungsabgabe bei Drehstrommotoren V. A b s c h n i t t 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 Entwurf einer 6poligen Zweiphasen-Bruchlochwicklung v e r t e i l t auf 28 N u t e n Die E r m i t t e l u n g der L ä u f e r s p a n n u n g bei D r e h s t r o m - S c h l e i f r i n g l ä u f e r mit Zweiphasenwicklung Beispiel: 22 kW-Motor 4 polig Rekonstruktion der Wickeldaten an einem Zweiphasenläufer D r e h s t r o m m o t o r e n mit p o l u m s c h a l t b a r e n W i c k l u n g e n Umwicklung normaler Drehstrommotoren in polumschaltbare Motoren . . . Die Dahlander-Prinzipschaltung Die Leistungsverhältnisse der Dahlander-Motoren Die mechanischen Verhältnisse bei der Umwicklung Drehstrommotoren/ polumsch. Motoren Beispiel: 4 kW-Motor Blechabmessungen bei polumsch. Motoren Überschlägliche Wickeldaten für einen 8/4poligen Dahlander-Motor . . . . Polumschalter für Dahlander-Motoren Die Umwicklung polumschaltbarer Motoren in Normalmotoren VI. A b s c h n i t t Die A u f s t e l l u n g der W i c k e l t a b e l l e n f ü r D r e h s t r o m l ä u f e r m i t Stabwicklungen Die Berechnung der Wickelschritte hierfür Die Errechnung der Tabelle für einen Drehstromläufer mit 72 Nuten, 144 Stäben 6polig 1000 n . . Entwurf einer 2poligen Drehstrom lauf er- Stabwicklung 12 Niiten, 48 Stäbe . 2, 4, 6 und 8 Stäbe/Nute . .

43 44 45 46 47 48 48 49 52 53 54 56

56 58 62 63 64 66 66 67 68 69 69 70 70 72 73

74 76 77 81 81 IX

Schaltbild 2polig, 18 Nuten, 48 Stäbe Wickeltabelle 2polig, 18 Nuten, 48 Stäbe Werkstattangaben zur Herstellung von Stabwicklungen Gewichtstabelle normaler, offener und spritzwassergesch. Drehstrommotoren 2, 4, 6 und 8polig T a b e l l e n ü b e r die p r o z e n t u a l e Z u n a h m e der L e i t e r z a h l e n bei gesehnten Wickelschritten Desgl. 6 und 8polig Tabellen über die Wirkungsgrade bei Teillast Desgl. Leistungsfaktoren bei Teillast

Seite

80 82 83

84 85 86 87 88

VII. A b s c h n i t t 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 Prüfprotokolls Das ausgefüllte Prüfprotokoll Die Auswertung des Prüfprotokolls Die Berechnung der Leistung, des Leistungsfaktors und Wirkungsgrades . .

89 89 90 91 94 98 99 99 101 102 103 103

VIII. A b s c h n i t t Die Ermittelung der Wicklungstemperatur nach der Widerstandszunahme

104

.

IX. Abschnitt Die Berechnung der Wickeldaten bei Transformatoren Drei Transformatoren sollen parallel arbeiten Das Auftauen eingefrorener Wasserleitungen Entwurf eines D r e h s t r o m - P r ü f f e l d - T r a n s f o r m a t o r s Kernform, Kernquerschnitt und Spulenformen Raumaufteilung und Anordnung der 26 Scheibenspulen/Schenkel Schematische Darstellung der Primär- und Sekundärwicklung Serie/Sternsclialtung der Sekundärwicklung Schaltung 2 Stränge parallel Schaltung 4 Stränge parallel Schaltung 6 Stränge parallel Schaltung 12 Stränge parallel Schaltung 12 Stränge parallel Dreieckschaltung Primärspannungen 500/380/330/220/190/125/110 Volt Sekundärspannungen 100/90/83/75/66/58/50/42/33/25/17/8/4,7 Volt X. Abschnitt Gleichstrom Künstlich geschlossene Reihenwicklungen Beispiel: SSW Anker Type GM 104, 110 Volt, 1600 n, 4 polig Ausgleichverbindungen bei Gleichstromanker Beispiele aus der Praxis über den Erfolg mit Ausgleichverbindungen . . . . Die Berechnung eines Spannungsteilers für Gleichstrom-Dreileitermaschinen X

105 109 110 111 111 112 113 113 114 114 115 115 116

118 118 120 126 130

XI. A b s c h n i t t Seite Die Berechnung der Wickeldaten bei Umwicklungen von Gleichstrommaschinen 133 Der Bürstenquerschnitt, Tabellen hierfür 134 Der Lamellenquerschnitt 136 Die Lamellenspannung 135 Die Lamellenspannung, Berechnung derselben 136 Die Berechnung des Ankerdrahtquerschnittes 136 Die Berechnung der Leiterzahl im Anker 138 Die Berechnung der Daten für die Magnetwicklung 138 Die Berechnung der Windungszahlen für die Magnetspulen 139 Die Berechnung des Ohmschen Widerstandes der Magnetspulen 141 Die Berechnung des Nebenschlußmagnetstromes 141 Welche Windungszahl hat die Spule ? 143 Ein Gleichstrom-Hauptschlußmotor soll Nebenschlußwicklung erhalten . . . 143 XII.

Abschnitt Anlasser Gleichstrom-Anlasser, Berechnung der Widerstände, Querschnitte und Drahtlängen : . . . Beispiel: Anlasser 5 P S 220 Volt Drehstrom-Anlasser Beispiel: Anlasser für einen Drehstrommotor 5 P S Frequenz-Umformer XIII. Abschnitt Tabellen Tabelle Nr. 1 Nutenzahlen für Ständer und Läufer Tabelle Nr. 2 Abmessungen des aktiven Eisens bei Drehstrommotoren 5 P S Tabelle Nr. 3 Nenn-, Leerlauf- und Kurzschlußströme bei Drehstrommotoren 2polig, 3000 n, 50 Hz Tabelle Nr. 4 Desgl. 4 polig Tabelle Nr. 5 Desgl. 6polig Tabelle Nr. 6 Über spezifische Stromdichten Ständer und Läufer . . . . Tabelle Nr. 7 Über Luftspalte bei Drehstrommotoren Tabelle Nr. 8 Über Gewichte 5 P S Drehstrommotor Baujahr 1 8 9 3 - 1 9 3 0 Tabelle Nr. 9 Polflächen bei Drehstrommotoren 4, 6, 8polig Tabelle Nr. 10 Über die Leiterzahlen bei 4, 6 und 8poligen Drehstrommotoren Tabelle Nr. 11 Über Nutenfüllfaktoren bei Drehstrommotoren Tabelle Nr. 12 Über die ungefähre DB-Leistung der 4poligen Drehstrommotoren, bezogen auf die Baujahre 1930—1951 Tabelle Nr. 13 Desgl. für 6 polige Motoren Tabelle Nr. 14 Über symmetrische Zweiphasen-Bruchlochwicklungen . . . Tabelle Nr. 15 Gewichte normaler Drehstrommotoren 2, 4, 6 und 8polig . . Tabelle Nr. 16 Über gesehnte (verkürzte) Wickelschritte bei Drehstrommotoren 2 und 4 polig Tabelle Nr. 16a Desgl. 6 und 8polig Tabelle Nr. 17 Über Wirkungsgrade bei Teillast Tabelle Nr. 18 Über Leistungsfaktoren bei Teillast Tabelle Nr. 19 Über Wirkungsgrade und Leistung'faktoren 2 —8 polig . . . Tabelle Nr. 20 Über Kohlebürsten/Querschnitte Tabelle Nr. 21 Desgl Tabelle Nr. 22 Desgl

147 148 151 152 154

5 6 8 9 10 14 16 17 20 24 45 53 54 59 84 85 86 87 88 90 134 134 134 XI

Seite

Tabelle Nr. 23 Tabelle Nr. 24 Tabelle Nr. 25

Über Widerstandsdrähte 156 Desgl 157 Über Querschnitte, Drahtdurchmesser und Gewichte bei Kupferleiter 161 Tabelle Nr. 25a Desgl : 162 Tabelle Nr. 26 Über Durchmesser der Kupferdrähte bei Drehstrom-Ständerwicklungen 163 Tabelle Nr. 27 Desgl. gekapselter Motoren 164 Tabelle Nr. 28 Desgl. offener Motoren 165 Tabelle Nr. 29 ü b e r Stromdichten und Drahtquerschnitte 166 Tabelle Nr. 20 Über Eisenabmessungen bei 4, 6, 8polige Drehstrommotoren 167 Tabelle Nr. 31 Über Kupfergewichte bei normalen Drehstrommotoren 2—12 polig 168 Tabelle Nr. 32 Kupfergewichte bei Gleichstrommotoren 169 Tabelle Nr. 33 Über Stromstärken bezogen auf kVA und Spannungen 110 — 15000 Volt . 170/71 Tabelle Nr. 34 Für Drehstrom-Läuf er-Stabwicklungen, 2polig, 18 Nuten, 48 Stäbe 172 Tabelle Nr. 35 Desgl. 36 Nuten, 72 Stäbe, 4polig 173 Tabelle Nr. 36 „ 48 „ 96 „ 4 „ 174 Tabelle Nr. 37 „ 60 „ 4polig 175 Tabelle Nr. 38 ,, 72 ,, 4 176 Tabelle Nr. 39 „ 36 „ 6„ 177 Tabelle Nr. 40 ,, 54 ,, 6 178 Tabelle Nr. 41 „ 72 „ 6 179 Tabelle Nr. 42 „ 90 „ 6 „ 180 Tabelle Nr. 43 ,, 108 ,, 6 181 Tabelle Nr. 44 ,, 48 ,, 8 182 Tabelle Nr. 45 „ 72 „ 8 183 Tabelle Nr. 46 „ 96 ,, 8 184 Tabelle Nr. 47 „ 120 „ 8 185 Tabelle Nr. 48 „ 120 „ 10 186 Tabelle Nr. 49 Gewichts-Tabelle für Drehstrommotoren 187 Tabelle Nr. 50 Desgl. 6 polig 188 Tabelle Nr. 51 „ 8 189 Tabelle Nr. 52 ,, Gleichstrommotoren 190 Tabelle Nr. 53 ,, ,, 191 Tabelle Nr. 54 Stromverbrauch der Gleich- und Drehstrommotoren . . . . 192 Tabelle Nr. 55 Tabelle über Transformatoren, Gewichte, Ölgewiclite usw. . 193 Tabelle Nr. 56 Zahlentabelle 1 - 5 0 0 194

XII

Abschnitt I

Gesichtspunkte und Merkmale bei der Rekonstruktion der Wickeldaten für Drehstrommotoren 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 Leistungsmessung 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. 1

Raskop, Bereclmungsbueh. 7-Aufl.

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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 Einzelheiten sind 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 PS 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 AEG 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 2

Bezeichnung für Drehstrommotoren, die Zahl 1000 gibt die Drehzahl bei Leerlauf und 50 Per. und die Zahl 30 hinter dem Querstrich nennt die Leistung des Motors in PS. Es handelt sich um eine Maschine, die listeniräßig als Kupfermotor geführt wird. Der kleine Buchstabe a besagt aber, daß die Wicklung der Maschine aus Aluminium besteht. Bei einiger Kenntnis der Typenbezeichnungen für AEG-Motoren ist also schon die Leistung und Drehzahl durch die obigen Zeichen, die immer auf der Läuferwelle zu finden sind, wenn dieselben nicht schon anderweitig beseitigt wurden, zu erkennen. Weiter ist festzustellen, daß der Motor von der Lieferfirma als Aluminiummotor hergestellt wurde. Hat ein derartig bezeichneter Motor Kupferwicklung, so ist diese Wicklung später als Ersatz für die ursprüngliche Aluminiumwicklung hergestellt worden. Die Leistungsangabe hinter dem Querstrich bezieht sich, da es sich um ein Kupfermodell handelt, nur auf die listenmäßige Leistung, welche der Motor mit friedensmäßig hergestellter Wicklung besitzt. Für einen 30-PS-Drehstrommotor dieser Type, welcher eine Drehzahl von 1500 p. Min. besitzt, lautet die Bezeichnung D 1500/30. Der 50-PS-Drehstrommotor mit einer Drehzahl von 750 p. Min. trägt demnach die Typenbezeichnung D 750/50. Die Motoren dieser Type mit Leistungen bis ca. 6 P S , tragen eine andere Bezeichnung, aus welcher aber auch Leistung und Drehzahl zu ermitteln ist. Der 5-PS-Motor mit einer Drehzahl von 1500 p. Min. trägt z. B. die Bezeichnung D 50/4. Die Zahl 50 läßt auf eine Leistung von 5 P S schließen und die Zahl hinter dem Querstrich gibt die Polzahl der Maschine an. Da eine Maschine mit vier Polen bei 50 Perioden 1500 Umdrehungen in der Minute hat, so ist an der Zahl 4 die Drehzahl zu erkennen. Für alle anderen Fälle ergibt sich die minutliche Drehzahl aus der Formel q U e p D V 6 " Drehzahl i . d . Min. = ^halbe Polzahl

d>

Die Leistung der so bezeichneten Maschinen ist jedoch nicht immer an der Zahl hinter dem Buchstaben D zu erkennen. Z. B . leistet der mit D 50/6 bezeichnete Drehstrommotor nur 2,45 PS. Es ist daher zweckmäßig, in ähnlichen Fällen immer die Preisliste zur Hand zu nehmen. Die Typenbezeichnung läßt aber erkennen, daß es sich um das Modell des 5-PS-Motors mit einer Drehzahl von 1500 handelt. Dieser Motor ist, wie aus der Bezeichnung hervorgeht, 6 polig für 1000 Umdrehungen gewickelt und hat demnach eine geringere Leistung, als wenn derselbe für 1500 gewickelt worden wäre. Weniger praktisch sind die Bezeichnungen für Drehstrommotoren von den Firmen Bergmann El.-A.-Ges., Sachsenwerke usw. gewählt. In den meisten Fällen ist ohne Zuhilfenahme der Preisliste nicht die Leistung der Motoren zu erkennen. Nicht so einfach liegen die Verhältnisse, wenn der Hersteller des jeweiligen Motors nicht ermittelt werden kann, oder eine Preisliste nicht I

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vorhanden ist. Es genügen aber auch die an Hand der Preisliste festgestellten Daten für Leistung und Drehzahl nicht, um mit der Leistungsmessung beginnen zu können. Für diese allgemeinen Fälle soll nun nachstehend durch Erteilung praktischer Winke eine Anleitung gegeben werden.

Die Ermittelung der Drehzahl Es wurde bereits erwähnt, daß die Drehzahl eines Drehstrommotors abhängig ist von der Frequenz und Polzahl. Da die Zahl der Wicldungselemente im Ständer wiederum mit der Polzahl der Maschine zusammenhängt, so ist die Drehzahl der Maschine in der Regel auch durch die Zahl der Wicklungselemente im Ständer festzustellen, wenn die Frequenz der Betriebsspannung, für welche der Motor gebaut ist oder mit welcher derselbe betrieben werden soll, bekannt ist. Im allgemeinen kommen 50 Perioden, selten 40 oder 25 in Frage. Teilt man die Anzahl der Wicklungselemente (Gruppen) durch 1,5, so erhält man die Polzahl der Maschine. Mit Hilfe der bereits genannten Formel ist alsdann die Umdrehungszahl je Minute leicht auszurechnen. Beispiel: Eine Ständerwicklung ist mit 9 Wicklungselementen hergestellt. Die Polzahl der Maschine ist demnach: 9 : 1 , 5 = 6.

(2)

Hiernach ist die minutliche Drehzahl der Maschine bei 50 Hertz: 50.60 — - — = 1000 (siehe Formel Nr. 1). ü Handelt es sich um eine Formspulen- oder Stabwicklung, so ist an dem Wickelschritt eines Wicklungselementes die Polzahl zu ermitteln. Der Wickelschritt entspricht in solchen Fällen genau, oder annähernd der Polteilung. Beispiel: Ein Ständer mit 36 Nuten ist in Formspulenwicklung gewickelt. Der Wickelschritt eines Wicklungelementes (Spule) reicht von Nute 1 nach Nute 9. Teilt man die Nutenzahl 36 durch die gefundene Schrittzahl, so erhält man die Polzahl der Maschine mit: 36 : 9 = 4. Bei Stabwicklung wird mit der Feststellung der Polzahl entsprechend verfahren. Es sei hier noch erwähnt, daß die Nutenzahl derjenigen Ständer, die 4 polig gewickelt werden, mit 24, 36, 48 und 60 festgelegt sind. Bei Maschinen mit kleineren Leistungen, etwa bis 5 P S , verwendet man aber auch den Ständer mit 36 Nuten häufiger für die 6 polige Wicklung. Da bei 6 poligen Wicklungen 9 Wicklungselemente (Gruppen) in Frage kommen, so sind die Nutenzahlen 24, 48 und 60 nicht für die Herstellung dieser Wicklung geeignet, weil die Zahlen nicht in 9 teilbar sind und eine symmetrische Ganzloch4

wicklung daher nicht herstellbar ist. Es lassen sich allerdings auch Bruchlochwicklungen herstellen, die aber seitens der Herstellerfirmen nur selten ausgeführt werden. Im allgemeinen kann man voraussetzen, daß die Nutenzahlen im Ständer für 4 polige Maschinen mit 24, 36, 48 und 60 gewählt werden. Bei 6 poligen Maschinen findet man die Ständernutenzahlen mit 36, 54, 72 und 90, weil diese Nutenzahlen durch die Anzahl der erforderlichen Gruppen (9) restlos teilbar sind. Da die Voraussetzungen bezüglich Nutenzahl auch bei dem Läufer ähnlich sind, wie bei dem Ständer, so kann bei unbewickelten Motoren an Hand der nachstehenden Tabelle festgestellt werden, für welche Polzahl die jeweilig vorliegende Nutenzahl in Frage kommt. Tabelle der Nutenzahlen 4 polig (Nutenzahl)

6 polig ( Nutenzahl )

Ständer

Läufer

Ständer

Läufer

24 36 48 60

36 48 36 48

36 54 72 90

72 72 54 72

1

8 polig (Nutenzahl ) Ständer

48 72 96 108

Läufer

72 48 72 96

1 f

Gebräuchliche Nutenzahlen

J

Die Anzahl der Nuten im Ständer und Läufer kann auch anders gewählt werden, als in der Tabelle aufgeführt. Wesentlich ist die Nutenzahl des Ständers, die allerdings auch nur einen Anhalt bietet. Aus Gründen der Übersicht soll auch an dieser Stelle nur kurz darauf hingewiesen werden, daß Läuferwicklungen für Drehstrommotoren auch in Zweiphasenwicklung ausführbar sind. (Siehe Seite 57.)

Die Ermittelung der Leistung Es ist bereits erwähnt worden, daß die wirkliche Leistung einer Maschine nur auf Grund einer einwandfreien Leistungsmessung festgestellt werden kann. Wenn hier von Ermittlung der Leistung gesprochen wird, so ist natürlich nur die annähernde Leistung gemeint. Ist an der Gruppenzahl der Ständerwicklung oder an der Typenbezeichnung die Drehzahl des Motors festgestellt, was nach den vorstehenden Ausführungen keine Schwierigkeiten bereiten dürfte, so ist die Leistung der Maschine in P S oder kW an Hand der Abmessungen, die das aktive Eisenmaterial aufweist, zu schätzen, oder durch Vergleich mit den Abmessungen anderer Maschinen zu ermitteln. Hierzu sei erwähnt, daß insbesondere der Durchmesser und die achsiaie Länge des Läufers bei Maschinen gleicher Leistung und Drehzahl, sehr verschieden sein kann. Einige Firmen wählen den Läuferdurchmesser gleich der Länge, andere hingegen wählen den Durchmesser größer als die Länge, in wenigen Fällen findet man auch die Länge des Läufers größer als den Durchmesser. Die nachstehende Gegenüberstellung der Abmessungen des aktiven Materials eines o

Drehstrommotors 5 PS, 1500 Umdrehungen, offene Ausführung, mögen hier ein Beispiel geben.

2

j Abmessungen n mm (Läufer)

Fabrikat ( T y p e )

A E G D 50/4 BBC M 3 Garb. Lahm. HD 30 c

1 Durchmesser

|

170 190 165

Bemerkung

Länge

144 100 130

1 J

Drehzahl 1500

An den vorstehenden Zahlen ist zu ersehen, daß bei zunehmendem Läuferdurchmesser die axiale Länge desselben abnimmt. Es bedarf mithin keines besonderen Schätzvermögens, um an Hand gegebener Abmessungen durch Schätzung und Vergleich die annähernde Leistung des in Frage stehenden Motors festzustellen, wenn die Drehzahl bekannt ist. Die Tabelle Nr. 9 enthält eine Anzahl Abmessungen für Drehstrom motoren-Läufer verschiedener Drehzahlen. An Hand dieser Tabelle ist also durch Vergleich und Schätzung die angenäherte Nennleistung der jeweils in Frage stehenden Maschine zu ermitteln. E s muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß die in der Tabelle angegebenen Abmessungen sich auf normale offene Ausführungen beziehen. Für ventiliert und vollständig gekapselte Motoren, die nur verhältnismäßig selten vorkommen, sind entsprechend größere Abmessungen maßgebend. Motoren für aussetzenden Betrieb (Kran- und Aufzugmotoren usw.) haben geringere Abmessungen des aktiven Materials, als Motoren gleicher Leistung für Dauerbetrieb. Ob es sich um einen solchen Motor handelt, geht aus der Leistungsmessung hervor. Die Hebezeugmotoren haben einen verhältnismäßig hohen Leerlaufstrom, weil von diesen Motoren ein hohes Drehmoment verlangt wird. Bei Ermittlung der Leistung auf die vorgeschriebene Art kommt es nicht darauf an, ob die Ergebnisse etwas unter oder über den tatsächlichen Werten liegen. In Verbindung mit den Resultaten, die nach Maßgabe des nächsten Abschnittes festgestellt werden, kommt man der tatsächlichen Leistung so nahe, daß die alsdann noch in Frage kommenden Differenzen nur noch unerheblich sind. Die endgültige Kontrolle bietet zum Schluß immer die Leistungsmessung.

Der Magnetisierungs-, Leerlauf - und Kurzschlußstrom bei Drehstrommotoren Der Leerlaufstrom bei Drehstrommotoren setzt sich im wesentlichen aus dem Magnetisierungsstrom und aus den Lager-Reibungsverlusten zusammen. Bei gut eingelaufenen Lagern sind die Lager-Reibungsverluste gering. Der wesentliche Faktor ist also der Magnetisierungsstrom. Die Größe des Magnetisierungsstromes ergibt sich für einen gegebenen Fall im wesentlichen aus:

6

a) der effektiven Leiterzahl und dem Leiterquerschnitt in der Ständerwicklung, b) ans der Größe des einseitigen Luftspaltes zwischen Ständer und Läufer, c) aus der gestreckten Drahtlänge einer Wicklungsphase im Ständer. Die übrigen Einflüsse sollen hier nicht erwähnt werden. Wird gelegentlich einer Instandsetzung oder Neuwicklung eine der unter Absatz a bis c genannten Faktoren geändert, dann tritt auch eine Veränderung des Magnetisierungsstromes und somit auch des Leerlaufstromes in Erscheinung. Der Leerlaufstrom wird entgegen des Ursprungswertes g e r i n g e r , wenn: a) die Leiterzahl im Ständer gegenüber der ursprünglichen erh ö h t , oder b) die gestreckte Länge einer Wicklungsphase entgegen der ursprünglichen erhöht wird. Der Leerlaufström wird h ö h e r , wenn: a) die ursprüngliche Leiterzahl, b) die ursprüngliche gestreckte Drahtlänge einer Wicklungsphase h e r a b g e s e t z t oder c) der einseitige Luftspalt zwischen Ständer und Läufer vergrößert wird. vor.

Derartige Fälle kommen in der Instandsetzungspraxis leider häufig

Wird der ursprüngliche Leerlaufstrom erhöht oder herabgesetzt, dann ändert sich auch der Kurzschluß ström entsprechend. Der Kurzschlußstrom ist bekanntlich der Stromwert, der bei festgehaltenem Läufer und geschlossenem Läuferstromkreis in der Ständerwicklung fließt, wenn der Ständerwicklung die schildmäßige Netzspannung und Netzfrequenz zugeführt wird. Leerlauf- und Kurzschlußstrom sind zwei wichtige Merkmale für Drehstrommotoren. Diese beiden Größen verleihen dem Motor die sogenannte Leistungscharakteristik (Drehmoment, Kippmoment, Leistungsfaktor, Wirkungsgrad, Nennleistung usw.). Wird gelegentlich einer Instandsetzung oder Neuwicklung der ursprüngliche, vom Hersteller festgelegte Leerlaufstrom geändert, dann ändert sich auch folgerichtig die gesamte Leistungscharakteristik des Motors. Da nun der Hersteller neuzeitlicher Drehstrommotoren die von ihm entwickelten und auf den Markt gebrachten Typen so auslegt, daß aus 7

Nennströme Leerlaufströme Kurzschlußströme

2 polig, 50 Hz

Tabelle 3 über Nenn-, Leerlauf- und Kurzschlußströme normaler, offener bzw. ventiliert gesch. Drehstrommotoren für DB-Betrieb ( B a u j a h r etwa 1944)

Lfd. Mr.

Nennleistung

S t r ö m e bei 380 Volt

kW

PS

Nennstrom

Leerlauf-

Kurzschluß-

1

2

3

4

5

0

1 2 3 4 5 6 7

0,22 0,40 0,65

0,3 0,55 0,9 1,35 1,75 2,3 3,3 4,5 6,0 8,5 11,5 16,5 22,5 31,0

0,63 1,12 1,53 2,2 2,8 3,6 5,0 6,8 9,0 12,75 17,0 24,0 33,0 45,0

0,3 0,65 0,7 0,9 1,1 1,3 1,65 2,2 3,3 4,1 6,0 9,3 11,0 12,5

4,2 6,0 6,8 11,0 14,8 17,2 25,5 37,0 47,5 68,0 88,5 148,0 173,0 275,0

8

9

10 11 12 13 14

1,0

1,3 1,7 2,4 3,3 44 6,3 8,5 12,0 16,5 23,0

Bemerkg. 7

Anmerkung: Die W e r t e der S p a l t e n 4 — 6 fallen bei den verschiedenen F a b r i k a t e n unterschiedlich aus. Die Tabellenwerte bieten jedoch brauchbare Vergleichswerte. D e r Kurzschlußstrom b e t r ä g t bei 2 poligen Motoren etwa das 5 — 6 — 7 fache des schildmäßigen Nennstromes (Spalte 6).

8

Nennströme Leerlaufströme Kurzschlußströme

4 poüg» 5°

H z

Tabelle 4 über Nenn-, Leerlauf- und Kurzschlußströme normaler, offener bzw. ventiliert gesch. Drehstrommotoren für DB-Betrieb ( B a u j a h r etwa 1944)

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

Nennleistung kW 2 0,15 0,25 0,4 0.6 0,8 1,1

1,5

1,85 2,2 3,0 4,0 6,3 8,0 12,0 15,0

' 1

Sröme bei 380 Volt

PS 3

Nennstrom

0,2 0,34 0,54 0,82 1,09 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,45 8,55 10,9 16,5 20,5

0,5 0,8 1,1 1,54 2,05 2,65 3,5 4,4 4,8 6,3 8,5 12,8 16,-0 24,0 30,0

4

Leerlauf- Kurzsehluß5 6 0,4 0,55 0,75 0,95 1,35 1,47 2,0 2,6 2,7 2,8 3,4 4,8 6,8 9,5 10,0

Bemerkg. 7

1,3 2,2 4,6 6,7 9,2 10,8 15,5 21,5 21,8 32,0 44,5 62,0 93 126 168

Anmerkung: Der Kurzschlußstrom beträgt bei 4 poligen Motoren etwa das 3—6 fache des Nennstromes.

9

Nennströme Leerlaufströme Kurzschlußströme

6 polig, 50 Hz

Tabelle 5 über Nenn-, Leerlauf- und Kurzschlußströme normaler, offener bzw. ventiliert gesch. Drehstrommotoren für DB-Betrieb (Baujahr etwa 1944) Lfd. Nr.

Nennleistung

Ströme bei 380 Volt

PS

Nennstrom

1

kW 2

3

4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0,2 0,33 0,5 0,8 1,1 1,5 2,2 3,3 4,4 5,5 7,5 11,0

0,27 0,45 0,68 1,09 1,5 2,0 3,0 4,5 6,0 7,5 10,2 15,0

0,68 1,02 1,45 2,2 2,9 3,7 5,2 6,83 8,8 12,0 15,5 22,5

Leerlauf- |Kurzschluß6 6 0,54 0,8 1,2 1,5 1,9 1,95 2,8 3,0 4,75 5,4 6,5 9,5

Bemerkg. 7

2,45 3,65 5,7 9,0 12,5 14,0 23,5 30,0 43,0 59 71 115

Anmerkung: Der Kurzschlußstrom beträgt bei 6 poligen Motoren etwa das 3,5—5fache des Nennstromes.

10

dem jeweiligen Modell die bestmöglichen Leistungswerte erzielt werden, so wirkt sich eine Veränderung des Leerlauf- und Kurzschlußstromes im Regelfalle nachteilig auf die Leistungscharakteristik des Motors aus. Es wird nun öfter der spezifische Wert eines Drehstrommotores mit der Größe des Leerlaufstromes in Verbindung gebracht und angenommen, daß ein möglichst geringer Leerlaufstrom vorteilhaft sei. Diese Ansicht ist nicht vertretbar. Bezogen auf den jeweils vorliegenden Motorentyp muß der Leerlaufstrom einen bestimmten Wert aufweisen, wenn die schildmäßigen bzw. listenmäßigen Leistungs- und Gütewerte erreicht werden sollen. Betrachtet man die Leerlaufströme der Drehstrommotoren aus den Baujahren etwa 1920 bis 1948, dann findet man, daß bei gleicher Bauart, Drehzahl und Schildleistung der Wert des Leerlaufstromes bei den neuesten Typen wesentlich höher liegt als bei den Motoren älterer Baujahre. Die neuzeitlichen Motoren weisen vielfach Leerlaufströme auf, die etwa bis 70% des schildmäßigen Nennstromes betragen. Bei den älteren Ausführungen betragen die Leerlauf ströme etwa 25 bis 40% des schildmäßigen Nennstromes. Die Unterschiede sind also recht erheblich. Sie sind das Ergebnis des entwicklungsmäßigen Fortschrittes im Elektromaschinenbau und stehen im wesentlichen mit der höheren Ausnutzung des aktiven Eisens (Blechpakete), d. h. mit der höheren magnetischen Sättigung (Kraftliniendichte) des aktiven Eisens im ursächlichen Zusammenhang. Das Verhältnis: Gewichtseinheit/Leistungseinheit ist bei den neuzeitlichen Drehstrommotoren günstiger geworden, d. h. mit dem gleichen Aufwand an aktiven Baustoffen werden höhere Leistungswerte erzielt. Die neuzeitlichen Drehstrommotoren sind gewichtsmäßig leichter und in den Ausmaßen geringer als diejenigen älterer Baujahre. Trotzdem entsprechen die neuzeitlichen Drehstrommotoren den Regeln für Bewertung und Prüfung elektrischer Maschinen (REM-VDE) und den Normwerten. Sie sind also keineswegs minderwertige Erzeugnisse, wie vereinzelt angenommen oder behauptet wird. Die Stromwerte beziehen sich auf 380 Volt Netzspannung. Die Daten der Tabellen beziehen sich auf normale Drehstrommotoren für Dauerleistung (DB) in spritzwassergeschützter bzw. oberflächengekühlter Ausführung. Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die Werte der Leerlaufströme bis etwa 70% des schildmäßigen Nennstromes betragen können und daß die relativen Werte bei den Motoren geringer Leistung höher liegen als bei den größeren Leistungseinheiten. Mit Hilfe des Leerlauf- und Kurzschlußstromes kann man bekanntlich das Heylanddiagramm aufzeichnen und hieran deutlich erkennen, daß die Leistungscharakteristik des Motors sich um so wesentlicher 11

ändert, je mehr der Leerlauf- und Kurzschlußstrom von den Optimal T werten (Tabellenwerten) abweicht. Wird beispielsweise der Leerlauf- und Kurzschlußstrom gelegentlich einer Instandsetzung oder Neuwicklung et wa a). durch eine Erhöhung der Leiterzahl im Ständer oder b) durch Anwendung eines geringeren Leiterquerschnittes oder c) durch Änderung der Wicklungsart (Erhöhung der gestreckten Länge einer Wicklungsphase) herabgesetzt, dann fällt auch u. a. das Dreh- und Kippmoment des Motors. Ist der Motor beispielsweise für Schweranlauf (Kompressor, Pumpe usw.) bestimmt, dann besteht die Möglichkeit, daß derselbe nicht mehr bei betriebsmäßiger Nennlast anläuft. Es muß daher gelegentlich einer Instandsetzung oder Neuwicklung darauf geachtet werden, daß der ursprüngliche, vom Hersteller festgelegte Leerlauf- und Kurzschlußstrom unverändert beibehalten wird. Ausnahmen sind in gegebenen Fällen natürlich möglich und zulässig. Aber es muß in jedem Einzelfalle die Auswirkung sorgfältig erwogen werden, und geprüft ob der Motor noch den betrieblichen Anforderungen entspricht. Zusammenfassung: Die Magnetisierungs-, Leerlauf- und Kurzschlußströme der Drehstrommotoren stehen im ursächlichen Z u s a m m e n h a n g mit der Leistungscharakteristik des jeweils vorliegenden Typs. Durch eine Erhöhung oder Herabsetzung dieser Ursprungswerte ändert. sich auch die gesamte Leistungscharakteristik des Motors und zwar im Regelfalle im nachteiligen Sinne. Die Ursprungswerte ändern sich, wenn gelegentlich einer Instandsetzung oder Neuwicklung die Ursprungswickeldaten, die Wicklungsart, der Wickelschritt oder der Luftspalt zwischen Ständer und Läufer geändert wird: Der relative Wert des Ursprungs-Leerlaufstromes ist allein kein Maßstab für die Güte des Motors. Die Annahme, daß ein Motor mit relativ hohem Ursprungs-Leerlaufstrom minderwertig und eine Herabsetzung desselben gelegentlich einer Neuwicklung zweckdienlich bzw. vorteilhaft sei, entbehrt der sachlichen Grundlage. Bei der Instandsetzung und Neuwicklung von Drehstrommotoren sollen die Ursprungswerte des Leerlauf- und Kurzschlußstromes grundsätzlich beibehalten werden. Ausnahmen sind zulässig z. B. dann, wenn ein Motor älteren Baujahres durch Umwicklung für eine höhere als listenmäßige Nennleistung zum Einsatz gebracht werden soll und die Voraussetzungen hierfür in allen Teilen gegeben sind. 12

Die Ermittelung der Betriebsspannung Nach Ermittelung der Drehzahl und Leistung kommt es darauf an, die Betriebsspannung zu ermitteln, für welche der vorliegende Motor, ohne Leistungsschild, gewickelt ist. Hier bietet zunächst der Durchmesser des verwendeten Wickeldrahtes der Ständerwicklung eine Handhabe, wenn folgendes berücksichtigt wird. Der Durchmesser des Wickeldrahtes für die Ständerwicklung eines Drehstrommotors ist in erster Linie abhängig von dem Strom, der bei voller Belastung der Maschine durch die wirksamen Leiter des Ständers fließt. Bei Feststellung des Querschnittes eines wirksamen Leiters ist zu beachten, daß ein Leiter auch aus mehreren parallel geschalteten Drähten bestehen kann. Auch die jeweilig vorliegende Schaltung der Wicklung, ob Stern-, Dreieck- oder Parallelschaltung mehrerer Gruppen vorliegt, muß bei Feststellung des Leiterquerschnittes berücksichtigt werden. Es genügt also keineswegs, wenn der Querschnitt des Leiters an Hand des vorgefundenen Drahtdurchmessers errechnet, oder aus der Tabelle Nr. 25 und 25a entnommen wird. Beispiel: Die Ständerwicklung des Drehstrommotors D 50/4, 220/380 Volt n = 1500 Fab. AEG ist von dem Hersteller mit Runddraht von 1,4 mm •©•, (nackt) 2 • Bw. 1,7 mm •©•, hergestellt. Wenn man nun ohne Berücksichtigung der Schaltung den Querschnitt ermitteln wollte, so würde man zu einem falschen Resultat kommen. Der Draht von 1,4 mm O hat nach der Tabelle Nr. 25 und 25 a einen Querschnitt von rund 1,54 qmm. Da die Ständerwicklung aber in zwei Gruppen parallel geschaltet ist, so kommt in Wirklichkeit der doppelte Querschnitt = 3,08 qmm in Frage. Die Wicklung ist für 380 Volt im Stern, für 220 Volt in Dreieck zu schalten. Maschinen mit einer Drehzahl von 1000 p . Min. (9 Gruppen) sind häufig in der Ständerwicklung so geschaltet, daß die drei zu einer Phase gehörenden Gruppen parallel liegen. In diesem Falle kommt also der dreifache Querschnitt eines Drahtes in Frage. Der Einfachheit halber stellt man den Leiterquerschnitt für diejenige Stromstärke fest, die bei der ermittelten Leistung und Drehzahl in Sternschaltung der Ständerwicklung auftritt. Will man den Querschnitt alsdann für Dreieckschaltung der Wicklung feststellen, so ist das gefundene Resultat mit 1,73 zu multiplizieren. Die Querschnitte bei Stern- und Dreieckschaltungen verhalten sich ähnlich wie die Spannungen und Stromstärken zueinander. Bei Dreieckschaltung ist also die Spannung um: 1,73 kleiner als bei Sternschaltung, der Strom hingegen 1,73 mal größer. Beispiel: Eine Wicklung ist im Stern für 380 Volt geschaltet, dann ist dieselbe in Dreieckschaltung für eine Spannung verwendbar, die den l,73ten Teil kleiner ist. 380 : 1,73 = 219,6 rund 220 Volt. 13

Ein 10-PS-Drehstrommotor 380 Volt Sternschaltung nimmt bei voller Last einen Strom von ca. 15 Ampere auf. Bei Dreieckschaltung und 220 Volt Betriebsspannung beträgt die Stromaufnahme: 1,73 15 25,95 oder rund 26 Ampere. Ist der wirkliche Querschnitt bei Sternschaltung ermittelt, so ist folgende Betrachtung für die richtige Lösung der Aufgabe von Wichtigkeit. Die Bemessung eines Leiterquerschnittes erfolgt auch im wesentlichen nach der Kühlung der Wicklung durch Zufuhr frischer Luft. Die Belastung eines mm 2 des Kupferleiters ist daher bei den verschiedenen Ausführungsarten der Maschinen offen, ventiliert gekapselt, vollständig geschlossen, oder bei aussetzendem Betrieb, den jeweiligen Kühlverhältnissen anzupassen. Wird daher die Wicklung von einem starken Frischluftstrom umspült, so kann die Belastung des Leiters je mm 2 höher und der Querschnitt geringer gewählt werden, als wenn der Luftzug geringer, oder die Lufttemperatur höher ist. Der Querschnitt des Leiters ist demnach unter Berücksichtigung der Kühlung bei einem offenen Motor geringer, als bei einem gekapselten Motor gleicher Leistung. Es ist weiter erklärlich, daß eine fliegende Wicklung (Läuferwicklung) besser gekühlt wird, als eine ruhende Wicklung (Ständerwicklung). Hieraus ergibt sich auch, daß die Stromdichte je mm 2 in dem Leiter einer Läuferwicklung höher gewählt werden kann, als bei der Ständerwicklung. Für alle Fälle muß der Querschnitt eines Leiters so bemessen sein, daß die Übertemperatur in den Wicklungen (siehe Raskop, Katechismus, Seite 426,11. Auflage) die aufgestellten Grenzwerte des V. D. E. nicht überschreiten. Die Stromdichte in den Ständer- und Läuferwicklungen kann, wie in nachstehender Tabelle angegeben, gewählt werden. Tabelle über Stromdichten Drehzahl 1500 p. Min. (Näherungswerte) Leistung PS

bis ca. 3 4—100

Auslührung offen Ständer

3,5—4 3—3,5

i

Ausführung geschlossen Ständer Läufer

! |

1,8—3 1,5—3

Läufer

5—6 4—5

£

3—5 pro qmm 3 5 ,, tt

Bei höherer Drehzahl und gleicher Bauart des Motors ist im allgemeinen die Stromdichte je mm 2 größer gewählt, bei niedriger Drehzahl geringer. Der ermittelte Drahtdurchmesser bzw. Querschnitt eines Leiters der jeweilig vorliegenden Ständerwicklung, kann nun an Hand der Tabellen Nr. 23—27 entsprechend der festgestellten Leistung verglichen werden. 14

Beispiel: Ein Drehstrommotor ohne Leistungsschild trägt auf einer Stirnseite der Läuferwelle die Bezeichnung D 1500/7,5. Der Motor ist an der Bezeichnung und an der baulichen Ausführung als Erzeugnis der A. E. G. erkannt und die Liste gibt au, daß der Motor 7,5 P S leistet. Da die Ausführung des Motors offen und der Drahtdurchmesser bei Sternschaltung mit 2,0 mm •©• gemessen ist, so ist die Wicklung nach der in Frage kommenden Tabelle sehr wahrscheinlich für 380 Volt. Die Tabelle gibt einen Drahtdurchmesser von 2,1 mm an. Die Tabellen weisen der Einfachheit halber den in Frage kommenden Durchmesser des Drahtes auf. Beispiel: Ein Drehstrommotor ohne jegliche Erkennungszeichen ist nach der Tabelle Nr. 28 für eine Leistung von 2 P S geschätzt, die Wicklung ist 4polig, die Drehzahl daher bei 50 Perioden = 1500 bei Leerlauf. Die Ausführung des Motors ist offen. Die Wicklung ist mit 1,2 mm Runddraht hergestellt, die Gruppen sind in Reihe und Stern geschaltet. Nach der Tabelle Nr. 26 wird die Wicklung sehr wahrscheinlich für 380/220 Volt bestimmt sein, da der Drahtdurchmesser hier mit 1,1 mm •©• für diesen Fall eingesetzt ist. Ob das so gefundene Ergebnis richtig ist, erweist sich nunmehr durch Anschluß des Motors an die in Frage kommende Stromquelle, wobei unter Zwischenschaltung eines Amperemeters für Wechselstrom der Magnetisierungs- oder Leerlaufstrom gemessen wird. Sind die Wicklungen fehlerfrei, was immer vorausgesetzt werden muß, so soll der Magnetisierungsstrom nicht mehr wie ca. 35—40% des Vollaststromes betragen. Im allgemeinen ist der Magnetisierungs- und Leerlaufstrom bei normalen Maschinen aber geringer, etwa 25—30% des Vollaststromes. Bei' Maschinen für Kran und Aufzugsbetrieb liegen diese Werte möglicherweise noch etwas höher als 40%. Ist nun die Wicklung tatsächlich nicht für die geschätzte, sondern für eine höhere Spannung bestimmt, so ist der aufgenommene Magnetisierungsstrom bedeutend geringer, als nach den vorstehenden Angaben gemessen werden mußte. Ist die Wicklung hingegen für eine niedere Spannung bestimmt, so ist der Magnetisierungsstrom und Leerlaufstrom bedeutend höher. Beispiel: Ein Drehstrommotor ist für 5 P S = 3,7 k W Leistung geschätzt, die Drehzahl ist mit 1500 ermittelt und die Spannung für 380 Volt geschätzt. Nach Anschluß an 380 Volt wird ein Leerlaufstrom von 8 Ampere gemessen. Da dieser Wert viel zu hoch ist (der Motor darf bei 380 Volt Vollast etwa 8 Ampere aufnehmen), so ist die Wicklung bei gleichbleibender Schaltung an 220 Volt anzuschließen. Bei 220 Volt darf die Stromaufnahme bei Leerlauf etwa 3,5 Ampere betragen. Nach diesem Verfahren wird man nun sehr schnell in der Lage sein, eine Leistungsmessung vorzunehmen, auf Grund derer die endgültigen Werte einwandfrei ermittelt werden können. Bei der Beurteilung der Höhe des Leerlaufstromes ist zu beachten, daß der Luftspalt zwischen Ständer und Läufer einen wesentlichen Einfluß 15

auf die Größe des Leerlaufstromes hat. Ist also der Läufer bereits von unkundiger Hand abgedreht worden (ein Fachmann muß wissen, daß dies nicht geschehen darf), so ist der Leerlauf ström u . U . gewaltig höher, als bei normalem Luftabstand zwischen Ständer und Läufer. Die Auswertung des Prüfprotokolles an Hand der durch die Leistungsmessung gefundenen Werte wird in polchen Fällen immer Aufklärung bringen. Um für die Beurteilung der Größe des einseitigen Luftspaltes zwischen Ständer und Läufer einen Anhalt zu haben, sei nachstehend eine Tabelle aufgeführt, die Mittelwerte hierüber enthält. Tabelle über die Größe des einseitigen Luftspaltes (Mittelwerte)

7

Normale D r e h s t r o m m o t o r e n 1600n Leistung In P S

0,25— 0,5 0,75— 1 1,5 - 2 3 — 8 10 — 15 — 20 — 25 — 35 — 50 75 — 1 0 0

einseitiger Luftspalt in mm

0,25—0,3 0,3 —0,35 0,35—0,4 0,45—0,5 0,5 —0,6 0,65—0,75 0,8 —1,0 1 —1,25

An Hand der vorstehenden Tabelle ist sehr schnell Klarheit darüber geschaffen, ob der jeweils vorgefundene Luftspalt noch der ursprüngliche ist, oder ob derselbe aus irgendeinem Grunde vergrößert wurde. Liegen die vorgefundenen Werte höher, so ist festzustellen, ob der Motor zum Antrieb von Hebezeugen usw. bestimmt ist. Ist diese Frage zu bejahen, so ist der größere Luftraum, vorausgesetzt, daß derselbe nicht greifbar anormale Werte aufweist, als richtig anzusehen. Bei normalen Motoren hingegen ist ein etwa vorgefundener größerer Luftabstand zwischen Ständer und Läufer, als für die betr. Leistung in der Tabelle angegeben, immer ein Fehler, bzw. eine mangelhafte Ausführung. Der Motor mit möglichst kleinem Luftabstand zwischen Ständer und Läufer hat einen besseren Leistungsfaktor und Wirkungsgrad, als derjenige mit größerem. In den Fällen, wo der Läufer etwa auf der Drehbank abgedreht wurde, ist der ursprüngliche elektrische Wert des Motors nur durch vollständigen Ersatz des Läuferblechpaketes herzustellen. Bei der Festlegung des neuen Luftabstandes bietet die Tabelle wieder einen Anhaltspunkt. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß ein Motor, dessen Läufer auf der Drehbank abgedreht und der Luftspalt somit vergrößert wurde, auch eine wesentlich geringere Leistung bei der ursprünglichen Ständerwicklung hat. Der Schlupf ist schon bei verhältnismäßig geringer Belastung groß und in den meisten Fällen fällt die Drehzahl bei geringer Bremsung bis auf 0 herab. 16

Die Ermittelung der Leistung und der Wickeldaten an Hand der aktiven Eisenmaße bei normalen Drehstrommotoren 4-, 6- u. 8polig, 0,25—75 PS, 50 Hertz Welche Leistung kann ein Drehstrommotor abgeben und für welche Spannung ist derselbe gewickelt ? Es wird an Hand von Tabellen und Beispielen dargelegt, wie man die Leistung eines Drehstrommotors nach Maßgabe der aktiven Eisenmaße schätzen und die Wickeldaten hierzu überschläglich zur Kontrolle ermitteln kann.

Die in der Übersicht gestellten Fragen werden fast täglich an den Instandsetzungsfachmann gestellt. Die schnelle und möglichst genaue. Beantwortung derselben ist deswegen schwierig,. weil in den Instandsetzungswerkstätten sowohl Maschinen ältester und älterer, als auch solche neuzeitlichster Bauart instandgesetzt, neu oder umgewickelt werden müssen. Häufig fehlen an den eingelieferten Maschinen die Leistungsschilder oder die Kennzahlen derselben sind überstempelt, unleserlich oder aus anderen Gründen als zweifelhaft zu betrachten. In allen diesen und ähnlich gelagerten Fällen ist die richtige Beantwortung der eingangs aufgeworfenen Fragen schwierig, aber sehr wichtig und für das Ansehen des Elektromaschinenbauer-Handwerkes oftmals von entscheidender Bedeutung. Wie zweifelhaft beispielsweise die Leistungsschätzung allein auf Grund des Totalgewichtes eines Drehstrommotors ist, zeigt die nachstehende Gegenüberstellung eines normalen 5 PS Drehstrommotors 1500 n, offene Ausführung aus den Baujahren 1893—1930.

8

Baujahr:

1893

Gewicht:

250 kg

•

1899 215 kg

1901

j 155 kg

1924

1930

85 kg

42 kg

Bemerkungen

In dem betrachteten Zeitraum von 37 Jahren ist das Totalgewicht dieses Motors von 250 kg auf weniger als den 5. Teil gesunken. Aus diesem Beispiel geht zunächst hervor, daß die Schätzung der sogenannten „listenmäßigen Leistung" im Zusammenhang mit dem Baujahr der jeweils in Frage stehenden Maschine gebracht werden muß, wenn das Ergebnis der Leistungsschätzung brauchbar sein soll. Es ist selbstverständlich, daß im Regelfalle aus den ältesten und älteren Typen durch Umbau oder Umwicklung eine höhere, als die ursprüngliche, listenmäßige Leistung herausgeholt werden kann. Die hiermit zusammenhängerden Fragen fallen jedoch in das Aufgabengebiet des Berechnungsingenieurs R a s k o p , Bercchnungsbuch. 7 Aufl.

17

und sollen an dieser Stelle nicht behandelt werden, weil sie über den Rahmen der rein handwerklichen Aufgaben hinausgehen. Bei der Leistungsschätzung eines Drehstrommotors wird man zunächst grundsätzlich versuchen, an Zahlen und Buchstaben die vielfach unter der Transportöse, auf dem Lagerschildrand oder auf dem Wellenstumpf vorgefunden werden, die listenmäßige Typenbezeichnung des Motors festzustellen. Gelingt dies, und steht das Listenmaterial zur Verfügung, so ist es nicht schwer, die Leistung und die übrigen Zahlenwerte für das ErsatzLeistungsschild festzulegen. In den Ständer-Blechpaket weitaus meisten Fällen kann dieser sicherc Weg infolge Fehlens der Merk[ ! male nicht begangen werden. Man muß sich vielmehr darauf beschränken, 1 j an Hand der baulichen Ausführung (ob offen oder geschlossen), an der Pol0 uicny zahl der Wicklung, an den Abmessungen des aktiven Eisens, an den vorgefundenen Wickeldaten und an | dem vermutlichen Alter (Baujahr) der Maschine die Schätzung durchzufüh1 1 ren. Von Bedeutung ist hier noch der Verwendungszweck (z. B. als HebePaddange Linonzeugmotor), der in der Regel an der Abb. 1. Errechnung der totalen Stänbaulichen Ausführung der Maschine der-Polfläche nach Di und L in cm erkannt werden kann.

L

Es soll nun in den nachstehenden Darlegungen gezeigt werden, daß mit einiger Erfahrung die Leistung eines normalen, offenen Drehstrommotors an Hand der Polzahl (Drehzahl bei 50 Hertz) und der aktiven Eisenmaße mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden kann. Der Berechner und Erbauer beginnt bekanntlich bei dem Entwurf eines Drehstrommotors in der Regel mit der Festlegung der aktiven Eisenmaße. Hierbei geht er grundsätzlich von der Leistung und Drehzahl (Polzahl und Frequenz) aus, für die der Motor bestimmt ist. Aus der Festlegung des lichten Ständerdurchmessers und der Packlänge ergibt sich die gesamte Polfläche und hiervon kann bei der Rekonstruktion der Leistung ausgegangen werden. Die totale Poliläche eines Drehstrommotors errechnet sich überschläglich aus: D¡ • pi • L

(3)

und die Fläche eines Poles aus: Dj • pi • L 2p~~ (4). 18

In diesen D; = pi = L = 2p =

Formeln bedeuten: lichter Durchmesser des Ständerblechpaketes in cm konstante Zahl 3,14 aktive Packlänge in cm (einschl. Luftschlitze) Polzahl.

In der Tabelle Nr. 9 ist die totale Polfläche und die Fläche eines Poles für eine Anzahl in den Jahren 1910 bis etwa 1923 erbauten, offenen Drehstrommotoren namhafter Hersteller 4-, 6- und 8pjlig zusammengestellt. Die Zusammenfassung der verschiedenen Leistungen im Rahmen eines bestimmten Blechschnittes (z.B. 1 und 1,5PS, 2 und 3 P S usw.) ist nicht einheitlich und eine ganze Anzahl anderer, vom Erbauer zu beachtenden Gesichtspunkte verhindern, daß die Polquerschnitte bezogen auf die gleiche Leistung, Drehzahl, Ausführung und Baujahr gleiche Werte aufweisen. Indessen sind die Abweichungen, immer bezogen auf das Baujahr usw. nicht wesentlich, wie an einigen Beispielen gezeigt werden soll. 1. Beispiel Drehstrommotor AEG Typ NWD 10/6, 910 n (6polig) Ständer innen = 1 2 , 5 cm Packlänge = 6,7 cm Dann ist die totale Polfläche = 12,5 • 3,14 • 6,7 = 262,64 cm 2 und die Fläche eines Poles = 262,64: 6 = 43,6 cm 4 . Nach der Tabelle Nr. 9 Spalte 5 und 6 müßte der Motor eine listenmäßige Leistung von 0,5 PS haben. Dieser Wert stimmt mit den Angaben des Original-Leistungsschildes überein. 2. Beispiel Drehstrommotor Sachsenwerk, Typ AND 13/260, 970 n (6polig) Ständer innen = 43 cm Packlänge = 26 cm einschl. 3 Luftschlitze von je 10 mm Dann ist die totale Polfläche = 43 • 3,14 • 26 - 3510 cm* und die Fläche eines Poles = 3510: 6 • 5 = 585 cm 2 . Nach der Tabelle Nr. 9 Spalte 5 und 6 müßte der Motor eine Leistung von etwa 55 kW = 75 PS abgeben können. Das Leistungsschild lautet aber nur auf 43 kW. Nach näherer Betrachtung der Wicklung ist festzustellen, daß der Motor eine Aluminiumwicklung besitzt. Die listenmäßige Kupferleistung wird daher etwa 25% höher, bei etwa 53,7 kW liegen. Setzt man in der obigen Rechnung die ideelle Packlänge (Berücksichtigung der drei Luftschlitze) ein, so ergibt sich eine fast genaue Übereinstimmung des Leistungswertes. 8*

19

Tabelle 9 über die ungefähre Größe der Polfläche in cm 2 belogen auf normale, offene Drehstrommotoren, B a u j a h r bis 1930 (Näherungswerte) 4polig

6 polig

PS

kW

Totale Polfläche in cm2

Fläche eines Poles in cm 2

1

2

3

4

0,251 0,5 ' 0,75 1 1,5 2 3 4 5 7,5 10 15 20 25 30 40 50 60 75

0,19 0,37 0,55 0,74 1,1 1,45 2,2 3 3,7 5,5 7,4 11 14,5 18,5 22 29,5 37 44 55

113 169,6 186,6 242 250 335 415 544 674 760 890 1000 1400 1602 2000 2260 2510 2785 2900

28,2 43 47 61 64 84 107 136 168 190 223 250 350 400 500 565 627 696 725

8 polig

Fläche Totale eines Polfläche Poles in 2 in cm cm2 5

6

180 264 273 282 370 452 593 656 734 1000 1480 1700 2100 2300 2430 2550 2660 2750 3440

30 44 46 47 62 76 99 110 122 167 247 284 350 383 405 425 444 460 573

Totale Polfläche in cm

Fläche eines Poles in cm 2

7

8

966 1300 1510 1728 1800 2370 2580 2700 3200 3750

120 163 189 216 225 257 325 337 400 470

B e m e r k u n g e n : 1. Die Angaben in den Spalten 3—8 beziehen sich a u s schließlich auf Motoren aus dem Baujahr bis 1930. 2. Bei Motoren mit zusätzlicher Kühlung ergeben sich höhere Leistungswerte. 3. Bei Motoren nach den neuesten REM liegen die Leistungswerte bei gleichen Abmessungen höher. 4. Bei Motoren mit Blechen mit weniger als 3,6 Watt/kg liegen die Leistungswerte höher. 5. Die Malte in den Spalten 3—8 verstehen sich ohne Luftschlitze im Ständer und sind als Näherungswerte zu betrachten. A n m e r k u n g : Motoren älterer und neuerer Ausführung! 1. Die listenmäßigen Leistungen der AEG-Drehstrommotoren Type D Ziegen etwa 50% niedriger. 2. Die listenmäßigen Leistungen der SSW-Drehstrommotoren Type R liegen etwa 1,5 mal höher als die Vergleichswerte der Tabelle Nr. 9. E s ist erklärlich, d a ß die totale Polfläche bei den verschiedenen F a b r i katen gleichen B a u j a h r e s u n d A u s f ü h r u n g nicht genau gleich sein kann

20

3. Beispiel Drehstrommotor DEW Aachen, Typ HD 50a, 1460 n (4polig) Ständer innen = 24 cm Packlänge = 20 cm Dann ist die totale Polfläche = 24 • 3,14 • 20 = 1507 cm 2 und die Fläche eines Poles = 1507: 4 = 377 cm2. Nach der Tabelle Nr. 9 Spalten 3 und 4 würde die Leistungsabgabe dieses Motors zwischen 20 und 25 PS liegen. In der Tat leistet der DEWMotor Typ HD 50a 4polig listenmäßig = 22 PS, 16 kW. 4. Beispiel Drehstrommotor SSW Typ MD 94, 1450 n (4 polig) Ständer innen = 16,6 cm Packlänge = 8,2 cm Dann ist die totale Polfläche = 16,6 • 3,14 • 8,2 = ca. 419 cm2 und die Fläche eines Poles = 419: 4 = 104,7 cm2. Nach der Tabelle Nr. 9 Spalte 3 und 4 müßte die Leistung zwischen 3 und 4 PS liegen. Die tatsächliche listenmäßige Leistung des Motors beträgt 4 PS. 5. Beispiel Drehstrommotor Bergmann EW Typ DM 60/750, 750 n (8 polig) Ständer innen = 46 cm Packlänge — 27 cm Dann ist die totale Polfläche = 46 • 3,14 • 27 = ca. 3900 cm2 und die Fläche eines Poles = 3900: 8 = ca. 487 cm2. Nach der Tabelle Nr. 9 Spalten 7 und 8 müßte der Motor etwa öUFS leisten. Diese Leistung entspricht genau der listenmäßigen Leistung, die 60 PS beträgt. 6. Beispiel Drehstrommotor BBC Typ S, 725 n (8polig) Ständer innen = 31,8 cm Packlänge = 14 cm Dann ist die totale Polfläche = 31,8 • 3,14 • 14 = ca. 1397 cm 2 und die Fläche eines Poles = 13979: 8 = ca. 174,7 cm 2 . Nach der Tabelle Nr. 9 Spalte 7 und 8 käme für diesen Motor eine Leistung von etwa 10 PS in Betracht. Das Ursprungsleistungsschild enthält als Leistungsangabe: 1 0 P S . Handelt es sich in einem gegebenen Falle um einen normalen, offenen Drehstrommotor, der n a c h den REM des Jahres 1923 entworfen und 21

gebaut worden ist, dann liegen die Leistungswerte höher als die Werte der Tabelle Nr. 9. Die Unterschiede werden noch größer, wenn es sich um einen Motor handelt, der nach den REM vom 1. Januar 1930 oder nach dem 1. Januar 1938 (Lackdraht Werkstoffklasse B) gebaut worden ist. Die Regeln für Bewertung und Prüfung elektrischer Maschinen (REM) des V D E spielen hier eine bedeutende Rolle. Auch andere Unterschiede, die beispielsweise in der zusätzlichen Kühlung (Ventilator), in einer die Wärmeabgabe fördernde Formgebung der Gehäuse und Lagerschilder usw. liegen können, sind jeweils sorgfältig in Betracht zu ziehen. Die Leistungswerte liegen bei gegebenen Voraussetzungen höher, als die Werte der Tabelle Nr. 9. Andererseits können die listenmäßigen Leistungen bei älteren Typen (Entwurf und Erstausführung) um das Jahr 1900 unter den Werten der Tabelle 9 liegen. 7. Beispiel Drehstrommotor AEG Typ D 1000/30, 950 n (6pollg) Ständer innen = 33,5 cm Packlänge = 28,5 cm Dann ist die totale Polfläche = 33,5 • 3,14 • 28,5 = 2992 cm 2 und die Fläche eines Poles = 2992: 6 = 498 cm«. Die Leistung dieses Motors könnte nach der Tabelle Nr. 9 zwischen 60 und 75 PS geschätzt werden. Die listenmäßige Leistung beträgt aber nur 30 PS. 8. Beispiel Drehstrommotor AEG Typ D 1500/7,5, 1450 n (4polig) Ständer innen = Packlänge = Dann ist die totale Polfläche = und die Fläche eines Poles = Dieser Motor würde nach 15 P S leisten. Die ursprüngliche, 7,5 PS.

16,3 cm 20 cm 16,3 • 3,14 • 20 = 1020 cm« 1020: 4 = 255 cm2. der Tabelle Nr. 9 Spalte 3 und 4 etwa listenmäßige Leistung beträgt aber nur

A n m e r k u n g : Die l i s t e n m ä ß i g e n L e i s t u n g e n d e r A E G - D r e h s t r o m m o t o r e n der T y p e n r e i h e D liegen also e t w a 50% n i e d r i g e r als die W e r t e d e r T a b e l l e N r . 9 . Die AEG-Motoren der Type D werden schon seit vielen Jahren nicht mehr gebaut, kommen aber noch sehr häufig zur Instandsetzung und Neuwicklung und befinden sich noch zeitweise im Altmaschinenhandel. Umgekehrt liegen die Verhältnisse beispielsweise bei den SSW-Drehstrommotoren der bekannten und beliebten Type R. Die listenmäßigen Leistungen dieser Motoren liegen höher, als diejenigen der Tabelle Nr. 9.

22

9. Beispiel Drehstrommotor SSW, Typ R 224 h—750, 750 n (8polig) Ständer innen = 40 cm Packlänge = 22 cm Die totale Polfläche . = 40 • 3,14 • 22 = 2763 cm2 Die Fläche eines Poles = 2763: 8 = 345 cm». Dieser Motor würde nach der Tabelle Nr. 9, Spalte 7 und 8 nur 40 PS leisten. Nach der SSW-Liste beträgt die Leistung jedoch 59,8 PS. 10. Beispiel Drehstrommotor SSW, Typ R 184g—1000, 960 n (6polig) Ständer innen = 30 cm Packlänge = 19 cm Die totale Polfläche = 30 • 3,14 • 19 = 1790 cm2 Die Fläche eines Poles = 1790: 6 = 298 cm2. Dieser Motor würde nach der Tabelle Nr. 9, Spalte 5 u. 6 zwischen 15 und 20 PS liegen. Gemäß SSW-Liste leistet derselbe jedoch 40,8 PS. 11. Beispiel Drehstrommotor SSW Typ R 81 n—1500, 1460 n (4polig) Ständer innen = 16,5 cm Packlänge = 11 cm Die totale Polfläche = 16,5 • 3,14 • 11 = 569,8 cm2 Die Fläche eines Poles = 569,8 : 4 = 142,4 cm2. Die Leistung dieses Motors würde nach der Tabelle Nr. 9, Spalte 3 u. 4 zwischen 4 und 5 PS liegen. Nach der SSW-Liste kommt jedoch eine Leistung von 7,48 PS in Betracht. A n m e r k u n g : D i e l i s t e n m ä ß i g e n L e i s t u n g e n der o f f e n e n S S W D r e h s t r o m m o t o r e n der T y p e R l i e g e n e t w a 1,5 m a l h ö h e r a l s d i e W e r t e der T a b e l l e Nr. 9.

Es soll nun noch zum Vergleich einer der neuesten Typen der SSW herangezogen werden. 12. Beispiel Drehstrommotor SSW Typ OR 47,5/4, 1410 n (4polig) Ständer innen = 12 cm Packlänge = 11 cm Die totale Polfläche = 12 • 3,14 • 11 = 414,48 cm2 Die Fläche eines Poles = 414,48: 4 = 101 cm 2 . Dieser Motor wäre nach der Tabelle Nr. 9 Spalte 3 und 4 für eine Leistung zwischen 2 und 3 PS zu schätzen. Gemäß Ursprungsleistungsschild beträgt die Nennleistungsabgabe jedoch 3 kW oder 4,08 PS. Der 23

betrachtete Motor hat im Ständer eine Zweischichtenwickluug, die mit einer Spezialisolation (Feuchtigkeitsschutz) versehen ist. Der Motor dient zum Antrieb einer Kreiselpumpe. An den vorstehenden zwölf Beispielen wurde aufgezeigt, daß unter Beachtung der wichtigsten Merkmale die Leistung eines normalen, offenen Drehstrommotors an Hand der Abmessungen des aktiven Eisens durch Vergleiche mit der Tabelle Nr. 9 näherungsweise festgestellt werden kann. Man wird sich aber mit dieser Vergleichsschätzung nicht allein begnügen, sondern auch die jeweils vorgefundenen Wickeldaten zur Kontrolle heranziehen. Tabelle 10 über die ungefähre, totale Leiterzahl der Ständerwicklungen bei normalen, offenen Drehstrommotoren, Baujahr etwa b i s 1930 Spannung: 380/220 Volt. Näherungswerte

PS 1 0,25 0,5 0,75 1 1,5 2 3 4 5 7,5 8,5 10 15 20 25 30 40 50 75

4 polig totale Leiterzahl

6 polig totale Leiterzahl

8 polig totale Leiterzahl

2

3

4

5

0,18 0,37 0,55 0,74 1,1 1,45 2,2 2,95 3,7 5,5 6,3 7,4 11 14,5 18,5 22 29,5 37 55

5400 3528 3240 2496 2340 1800 1656 1296 1008 936 828 756 576 540 396 360 306 270 240

5850 3600 3400 3240 2512 2300 1728 1458 1332 1080 1025 756 648 586 475 432 425 378 308

kW

2450 2200 1566 1480 1270 1080 900 780 610 590 468

B e m e r k u n g e n : 1. Die Zahlen in den Spalten 3, 4 und 5 beziehen sich auf die totale Leiterzahl. Bei mehreren parallelen Drähten, parallel geschalteten Gruppen oder Strängen usw. ist dies zu berücksichtigen. 2. Die Angaben beziehen sich nijr auf Motoren aus den Baujahren etwa 1910—1923 und sind als Näherungswerte zu betrachten. A n m e r k u n g : Die Zahlen in den Spalten 3, 4 und 5 sind durch die Nutenzahl im Ständer zu teilen.

24

In der Tabelle Nr. 10 sind in den Spalten 3 — 5 die annähernden totalen Leiterzahlen zu den Motoren der Tabelle 9 angegeben. Diese Werte beziehen sich ausschließlich auf normale, offene Drehstrommotoren, Entwurf etwa bis 1930 und zwar für die Spannungen 380/220 Volt. Hierauf ist besonders zu achten. 13. Beispiel Der AEG-Drehstrommotor Typ NWD 10/6 (Beispiel Ständer 36 Nuten. Bei 380/220 Volt liegen in jeder Nute 98 0,9 mm •©•, Serie-Sternschaltung. Die totale Leiterzahl beträgt daher 36 • 98 = 3528. Nr. 10 Spalte 4 ist für einen 0,5 P S Drehstrommotor 6polig angegeben. Die Differenz ist 2 % , also unwesentlich.

Nr. 1) hat im Drähte, Draht In der Tabelle die Zahl 3600

14. Beispiel Der Sachsenwerk-Drehstrommotor Typ AND 13/260, 970 n (Beispiel 2) ist nach der Tabelle Nr. 9 für die Kupferleistung von etwa 75 P S geschätzt worden. Hiernach würde die totale Leiterzahl für 380/220 Volt im Ständer gemäß Tabelle Nr. 10 Spalte 6 = etwa 308 betragen. Der Ständer hat 72 Nuten, in jeder Nute liegen vier Leiter (Aluminiumdraht 4,4 mm -©• 2 parallel), so daß eine totale Leiterzahl von 72 • 4 = 288 vorhanden ist. In Kupfer würde die totale Leiterzahl etwa 8 — 1 0 % höher auszulegen sein. Geschätzte Leiterzahl 308, vorhandene Leiterzahl 288, Differenz etwa 7 % . 15. Beispiel Der DEW-Drehstrommotor Typ HD 50 a, 1460 n (Beispiel 3) ist nach der Tabelle Nr. 9 für eine Leistung von 22 P S geschätzt worden. Nach Tabelle Nr. 10, Spalte 3 würde die totale Leiterzahl etwa im Mittel zwischen 540 und 396 = 518 Leiter liegen. Der Ständer dieses Motors hat 36 Nuten. Bei 380/220 Volt liegen in jeder Nute 2 • 15 Drähte, Draht 2,6 mm •©•, Serie-Stern geschaltet. Die totale Ursprungc-Leiterzahl beträgt also 36 • 15 = 540. Die Differenz beträgt etwa 5 % . 16. Beispiel Drehstrommotor Sachsenwerk; Typ AD 4 5 — 4 ; Drehzahl: 1420 (4polig) 3 8 0 / 2 2 0 Volt Ständer innen Packlänge Dann ist die totale Polfläche und die Fläche eines Poles

= = = =

14,3 cm 10,7 cm 14,3. 3,14. 10,7 = 482 cm 2 482 : 4 = 120,5 cm 2 .

25

Die hierfür in der Tabelle abgelesene Leistung ist etwa 2,8 kW; die tatsächliche Leistung ist 4,4 kW. 17. Beispiel Drehstrommotor AEG; Typ AVDN 5 / 6 ; Drehzahl: 930 (6polig) 380/220 Volt Ständer innen = 10 cm Packlänge = 7,3 cm Totale Polfläche = 10. 3 , 1 4 7,3 = 230 cm2 Fläche eines Poles = 2 3 0 : 6 = 38 cm2 Abgelesene Leistung = aus der Tabelle 4 a ca. 0,35 kW Tatsächliche Schildleistung = 0,37 kW. Der Ständer hat 36 Nuten. Nach Tabelle 10 müßte die totale Leiterzahl 3600, und die Windungszahl je Nut somit 3600 : 36 = 100 betragen. Die tatsächliche Windungszahl beträgt 102 je Nut. 18. Beispiel Drehstrommotor SSW; Typ R 35 s—4; Drehzahl: 1420 (4pollg) 380/220 Volt Ständer innen Packlänge Totale Polfläche Fläche eines Poles Abgelesene Tabellen-Leistung Tatsächliche Schild-Leistung

= = = = = =

10 cm 5,5 cm 10. 3,14. 5,5 = 173 cm 2 173 : 4 = 43,25 cm2 0,37 kW 0,8 kW.

Nuten: 36; abgelesene Windungszahl aus der Tabelle 10 : 3528 je Nut: 3 5 2 8 : 3 6 = 98; tatsächliche Leiterzahl je Nut: 92*). 19. Beispiel Drehstrommotor AEG; Typ WML 25/4; Drehzahl: 1450 (4polig) Ständer innen Packlänge Totale Polfläche Fläche eines Poles Abgelesene Tabellen-Leistung Tatsächliche Schild-Leistung

= = = = = =

9,0 cm 7,7 cm 9. 3,14. 7,7 = 218 cm2 218: 4 = 54,5 cm 2 ca. 0,6 kW 0,7 kW.

Nuten: 24; abgelesene Tabellen-Windungszahl: ca. 2490, je 2 4 9 0 : 2 4 = 104; tatsächliche Leiterzahl je Nut: 105. * ) Das Mittel aus 0 , 3 7 3 6 = 9 4 L e i t e r je Nute.

26

und

0,55 kW

ergibt

nach

Nut:

Tabelle 10 3 3 8 4 :

20. Beispiel Drehstrommotor Garbe—Lahmeyer; Typ FD 1500/30 r ; 380/220 Volt

Drehzahl:

Ständer innen = 15 cm Packlänge = 11,3 cm Totale Polfläche = 15 • 3,14 • 11,3 = 533 cm* Fläche eines Poles = 5 3 3 : 4 = 133,25 cm Abgelesene Tabellen-Leistung = ca. 3 kW Tatsächliche Schild-Leistung = 4 kW. Nuten: 36; abgelesene Windungszahl: ca. 1000, je Nut: 1000 : 36 = 28; tatsächliche Leiterzahl je Nut: 30.

1420

27,8

21. Beispiel Drehstrommotor AEG; Typ: DB 22/7; Drehzahl: 1420 (4pollg). 380/220 Volt Ständer innen = 12,6 cm Packlänge = 9,2 cm Totale Polfläche = 12.6 • 3,14 • 9,2 = 364 cm2 Fläche eines Poles = 3 6 4 : 4 = 91 cm2 Abgelesene Tabellen-Leistung = ca. 2,0 kW Tatsächliche Schild-Leistung = 2,9 kW. Nuten: 36; abgelesene Tabellen-Windungszahl: 1296; je Nut: 1296: 36 = 36; tatsächliche Windungszahl je Nut: 38. 22. Beispiel Drehstrommotor AEG; Typ DB 8 / 4 ; Drehzahl: 1420(4polig). 380/220 Volt Ständer innen = 10 cm Packlänge = 7,5 cm Totale Polfläche = 10 • 3,14 • 7,5 = 236 cm2 Fläche eines Poles = 236: 4 = 59 cm2 Abgelesene Tabellen-Leistung = 0,74 kW Tatsächliche Schild-Leistung = 1 , 1 kW. Nuten: 36; abgelesene Tabellen-Windungszahl: 2340; je Nut: 2340: 36 = 65; tatsächliche Leiterzahl: 65 je Nut. 23. Beispiel Drehstrommotor SSW; Typ R 35 n/4; Drehzahl: 1420 (4polig). 380/220 Volt Ständer innen Packlänge Totale Polfläche Fläche eines Poles Abgelesene Tabellen-Leistung Tatsächliche Schild-Leistung

= 10,0 cm = 6,7 cm = 10 • 3,14 • 6,7 = 210 cm2 = 2 1 0 : 4 = 52,5 cm 2 = ca. 0,7 kW = 1 , 1 kW. 27

Nuten: 36; abgelesene Tabellen-Windungszahl: 2340; je Nut: 2340: 36 == 65; tatsächliche Windungen: 67 je Nut. 24. Beispiel Drehstrommotor AEG; Typ DB 15/4; Drehzahl: 1420 (4polig). 380/220 Volt Ständer innen = 11,1 cm Packlänge = 8,3 cm Totale Polfläche = 11,1 • 3,14 • 8,3 = 290 cm2 Fläche eines Poles = 290: 4 = 72,5 cm2 Abgelesene Tabellen-Leistung = ca. 1,3 kW Tatsächliche Schild-Leistung = 2,2 kW. Nuten: 36; abgelesene Tabellen-Windungszahl 1656; je Nut: 1656: 36 = 46; tatsächliche Windungszahl: 44 je Nut. 25. Beispiel Drehstrommotor Sachsenwerk; Typ: AD 56/4; Drehzahl: 1420 (4polig) 380/220 Volt Ständer innen = 17,9 cm Packlänge = 16 cm Totale Polfläche = 17,9 • 3,14 • 16 = 900 cm2 Fläche eines Poles = 900 cm 2 : 4 = 225 cm2 Abgelesene Tabellen-Leistung = 7,4 kW Tatsächliche Schild-Leistung = 10,7 kW. Nuten: 36; abgelesene Tabellen-Windungszahl: 676; je Nut: 676:36 = 19; tatsächliche Windungszahl je Nut: 17. 26. Beispiel Drehstrommotor Kaiser; Typ D 22/4. Drehzahl: 1420 (4polig). 380/220 Volt Ständer innen = 9,2 cm Packlänge — 5,7 cm Totale Polfläche = 9,2 • 3,14 • 5,7 = 165 cm2 Fläche eines Poles = 165 : 4 = 41,25 cm2 Abgelesene Tabellen-Leistung = 0,37 kW Tatsächliche Schild-Leistung = 0,55 kW. Nuten: 24; abgelesene Tabellen-Windungszahl 3240; je Nut: 3240: 24 = 135; tatsächliche Windungszahl je Nut: 137. A n m e r k u n g . Da diese Maschinen zum größten Teil Erzeugnisse der letzten Jahre, also nach 1923 gebaut sind, liegen die nach den Polflächen in der Tabelle 9 abgelesenen Leistungswerte alle tiefer als die tatsächlichen Leistungen. Sie müssen daher gemäß Fußnote Tabelle 9 etwa 1,3—1,7 mal höher bewertet werden, als die Vergleichswerte in der Tabelle 9. Betrachten wir jedoch die Ergebnisse, die sich an Hand der totalen Leiterzahlen ergeben, dann sind sie zuverlässig und die Differenz verschwindend klein.

28

Für welche Betriebsspannung ist ein Drehstrommotor gewickelt? Diese Frage ist in den vorstehenden Beispielen an Hand der Vergleiche zwischen den vorgefundenen Leiterzahlen und den Leiterzahlen der Tabelle Nr. 10 durch brauchbare Näherungswerte beantwortet. Man kann nun noch die Größe des sogenannten Magnetisierungsstromes in der Ständerwicklung zur Gegenkontrolle heranziehen und davon ausgehen, daß derselbe bei den normalen, offenen Motoren der Tabelle Nr. 9 und 10 etwa 20—30% des Nennstromes beträgt. Ist die Ständerwicklung nicht mehr vorhanden, so können die Werte der Tabelle Nr. 9 als erste Grundlage für die Berechnung der Wickeldaten verwendet werden.

Anwendung der Tabellen Nr. 25—29 Die Tabellen Nr. 25 bis 29 bieten in folgenden Fällen ein ausgezeichnetes Hilfsmittel: 1. Zur Kontrolle des Drahtquerschnittes bei gegebener Leistung, Spannung und Schaltung der Ständerwicklung. 2. Zur Feststellung der Schaltung bei gegebener Leistung, Spannung und Drahtstärke bzw. Drahtquerschnitt. 3. Zur Feststellung der Leistung bei gegebener Spannung, Drahtdurchmesser und Schaltung der Ständerwicklung. 4. Bei der Preisfestsetzung einer Neuwicklung. Bei dem Gebrauch der Tabellen ist immer zu berücksichtigen, daß die Tabelle nur diejenigen Drahtdurchmesser angibt, die bei Sternschaltung der Ständerwicklung für die jeweilige Spannung und Ausführungsart der Maschine in Frage kommen. Soll der Drahtdurchmesser für Dreieckschaltung festgelegt werden, so ist an Hand der Tabellen Nr. 25—29 der jeweils in Frage kommende Drahtdurchmesser für Sternschaltung, in qmm-Querschnitt umzurechnen bzw. abzulesen und dieser Wert ist durch die Zahl 1,73 zu teilen. Beispiel: Tabelle Nr. 27 gibt für einen 10-PS- = 7,4-kW-Motor, dessen Ständerwicklung für 220 Volt in Sternschaltung hergestellt werden soll, einen Drahtdurchmesser 3,1 mm nackt an. Soll diese Wicklung für 380 Volt in Dreieckschaltung ausgeführt werden, so ist zunächst der Querschnitt des 3,1 mm •©• Drahtes an Hand von Tabelle Nr. 25 u.25a festzustellen. Alsdann ist der gefundene Wert durch die Zahl 1,73 zu teilen und für diesen Querschnitt der zugehörige Drahtdurchmesser zu suchen. 3,1 mm -Q- = 7,55 mm 2 Querschnitt. 7,55 :1,73 = 4,36 mm 2 Querschnitt = 2,35 mm © Draht. Wird dieselbe Wicklung also in Dreieckschaltung ausgeführt, so kommt ein Runddraht von 2,35 mm nacktem Durchmesser in Frage. Diese Um29

rechnung ist immer durchzuführen, wenn z. B . ein Motor für 380 Volt und Sternschaltung der Ständerwicklung, mit Sterndreieckschalter an 380 Volt Betriebsspannung angeschlossen werden soll. Für diesen Zweck muß die Wicklung im Ständer entfernt und eine Wicklung hergestellt werden, die in Sternschaltung für eine 1,73mal höhere Spannung in Frage kommt. Für Sternschaltung kommt alsdann 660 Volt und für Dreieckschaltung 380 Volt in Frage. Für Drehstrommotoren in normaler, offener Ausführung und mit normaler Drehzahl wählt man die Stromdichte je qmm Kupfer mit 3 bis 3,5 Ampere. Will man für eine derartige Maschine den Drahtdurchmesser für eine bestimmte Leistung und Spannung bei Sternschaltung der Ständerwicklung ermitteln, so bieten die Tabellen Nr. 25—29 ein außerordentliches praktisches Hilfsmittel hierzu. Handelt es sich um Motoren in offener Ausführung, deren Kühlung der Wicklungen durch Einbau eines Ventilatorflügels auf der Läuferachse künstlich erhöht ist, so findet man die Drahtdurchmesser in der Tabelle Nr. 28. Bei kleinen Maschinen dieser Ausführung ist häufig auch eine Stromdichte von 4 Ampere je mm 2 gewählt, so daß Drahtdurchmesser in Frage kommen können, die geringer sind, als in der Tabelle Nr. 28 angegeben. Bei offenen Motoren mit größeren Leistungen und bei ventiliert gekapselten Motoren bietet die Tabelle Nr. 28 einen Anhalt für die Wahl der Drahtdurchmesser. Für alle Fälle ergibt sich der Drahtquerschnitt eines Leiters aus der Formel: , . Vollaststrom in Ampere Querschnitt = —? r-; =—= 5— • Stromdichte je mm 2

(5)

Beispiel: Ein offener Drehstrommotor von 1 0 P S , 7,4 kW Dauerleistung, für eine Betriebsspannung von 380 Volt, norjnale Drehzahl, nimmt bei voller Last 15 Ampere Strom auf. Bei einer Stromdichte von 3,5 Ampere je qmm Kupferleiter ergibt sich daher der Querschnitt eines Leiters für Sternschaltung der Ständerwicklung: Querschnitt in qmm =

15 0)0

= 4,28 mm 2 .

Diesem Querschnitt entspricht nach Tabelle Nr. 5 a ein nackter Durchmesser von 2,3—2,35 mm O . Drahtdurchmesser und Drahtquerschnitt sind immer auseinanderzuhalten. Die Anwendung der vorstehenden Formel kommt immer in den Fällen in Frage, wo die Ständerwiclclung in Dreieckschaltung ausgeführt werden soll, oder wo Leiterquerschnitte in Frage kommen, die man der besseren Handlichkeit wegen in Profillitze herstellen läßt. Die Tabellen enthalten für diese Fälle keine Angaben.

30

Anwendungsbeispiele 1. Zur Kontrolle des Drahtquerschnittes bei gegebener Leistung, Spannung und Schaltung der Ständerwicklung. Beispiel: Ein offener Drehstrommotor von 7,5 PS = 5,5 kW Leistung, 380 Volt Betriebsspannung und Sternschaltung der Ständerwicklung hat in der Ständerwicklung einen Drahtdurchmesser von 1,9 mm •©• nackt. Die vorgefundene Wicklung ist nicht mehr die Ursprungswicklung. Nach Aussage des Besitzers wird der Motor bei Dauerbetrieb auffällig warm. Da der Motor offene normale Ausführung besitzt, so kommt für die Kontrolle des Drahtdurchmessers die Tabelle 28 in Frage. Die Tabelle gibt einen Durchmesser von 2,1 mm an. Der vorgefundene Drahtdurchmesser von 1,9 mm hat einen Querschnitt von 2,835 mm 2 . Der Motor nimmt bei voller Last 11,6 Ampere auf, so daß die Stromdichte je mm2 Kupferleitei Stromstärke Stromdichte je mm 2 = — ;—:— Querschnitt

(6)

11,6: 2,835 = 4,09 Ampere beträgt. Diese Stromdichte ist als reichlich hoch für einen 7,5-PS-Motor normaler Ausführung zu bezeichnen. Die Erwärmung des Motors bei Dauerleistung ist mit der zu hohen Stromdichte in Verbindung zu bringen. Bei der Neuwicklung ist daher unter Beibehalt der Leiterzahl ein Draht von 2,1 mm -0- zu verwenden. 2. Zur Feststellung der Schaltung bei gegebener Leistung, Spannung und Drahtstärke bzw. Querschnitt. Beispiel: Ein normaler offener Drehstrommotor trägt auf dem Ursprungsleistungsschild folgende Bezeichnung: 15 PS, 11 kW, 220 Volt, 39 Ampere, n = 1450. Die Ständerwicklung ist mit Runddraht von 2,4 mm •©•, 2 Drähte parallel, hergestellt. Am Klemmbrett sind 6 Schaltenden herausgeführt. Die Tabelle Nr.28 gibt für diesen Motor bei 220 Volt und Sternschaltung 2 x 2,4 mm •©• an. Es steht daher außer Frage, daß der Motor für 220/120 gewickelt und für 380 Volt z. B . nicht zu verwenden ist. Ist die Ständerwicklung dieses Motors mit einem Runddraht hergestellt, so kommt ein Drahtdurchmesser in Frage, der den doppelten Querschnitt eines 2,4-mm-Drahtes hat. Diesem Querschnitt entspricht ein Draht von 3,4 mm-©-. An der Bezeichnung des Leistungsschildes war also nicht zu erkennen, ob der Motor für 220/120 oder für 380/220 Volt gewickelt war. Ein Vergleich des Drahtdurchmessers mit der betr. Angabe der Tabelle, bzw. eine Kontrolle des Querschnittes gibt Aufschluß hierüber, daß der Motor für 220/120 Volt gewickelt ist. Die Schaltung der Ständerwicklung ist daher für 220 Volt Sternschaltung. 3. Zur Feststellung der Leistung bei gegebenem Drahtdurchmesser, Spannung und Schaltung der Ständerwicklung. 31

Beispiel: Ein normaler, offener Drehstrommotor für 330 Volt Betriebsspannung, angebliche Leistung 20 P S , Sternschaltung der Ständerwicklung und Drahtdurchmesser 2 • 2,15 mm •©• soll kontrolliert werden, ob die Leistungsangabe von 20 P S dauernd möglich ist, ohne die Temperaturgrenzwerte zu überschreiten. Ein Vergleich mit den Angaben bezüglich Drahtdurchmesser der Tabelle Nr. 26 zeigt, daß dies wahrscheinlich nicht der Fall sein wird. Bei einer Stromdichte von 3,5 Ampere kommen nach der Tabelle 2 parallele Drähte von je 2,35 mm •©• in Frage, wenn der Motor dauernd 20 P S leisten soll. Entweder handelt es sich um einen Motor für aussetzenden Betrieb (Kranmotor usw.) oder die Leistungsangabe ist durch Umstempeln zu hoch eingesetzt worden. Um völlige Klarheit hierüber zu erhalten, ist eine Dauerbelastung des Motors und eine Temperaturmessur.g der Wicklung und des aktiven Eisens unbedingt angebracht. 4. Bei der Preisfestsetzung (Vorkalkulation einer Neuwicklung). Beispiel: Ein Kunde verlangt die Preisangabe für eine Neuwicklung. Zur Ermittlung der Werkstoffkosten benötigt man den in Frage kommenden Drahtdurchmesser des Wickeldrahtes, der für die Ständerwicklung aus den Tabellen Nr.26—28 mit praktischer Genauigkeit entnommen werden kann. Die Gewichtsangaben für Ständer- und Läuferwicklungen sind aus der Tabelle Nr. 31 zu entnehmen. Die Ständerwicklung eines 20-PS-Drehstrommotors, offene Ausführung, 380/220 Volt, n = 1450 hat hiernach: a) einen Drahtdurchmesser von 2,4 mm (2 parallel), oder einen Drahtdurchmesser von 3,4 mm (einfach), b) ein Kupfergewicht von ca. 28 kg. Der jeweils in Frage kommende Preis für 1 kg Dynamodraht ist in der heutigen Zeit von Fall zu Fall bei den Lieferanten zu erfragen, da die Preise Schwankungen infolge des unstabilen Kupferpreises unterworfen sind.

Abschnit t

II

Die Wahl des Drahtdurchmessers unter Berücksichtigung der Nutenform und der bestmöglichen Ausnutzung derselben Bei einer Neuwicklung, insbesondere aber bei Umwicklungen für andere Spannungen und Drehzahlen kommt es darauf an, die erforderliche Zahl der wirksamen Leiter j e Nute so in den vorhandenen Nutenraum unterzubringen, daß der sogenannte tote Wickelraum auf das geringste Maß beschränkt bleibt. Hierzu sei folgende Betrachtung angestellt.

32

Eine rechteckige Nute, 8 mm breit und 35 mm hoch, soll mit 5 wirksamen Leitern ausgefüllt werden. Unter Berücksichtigung einer Nutenisolation von 0,75 mm Dicke wird die Breite 6,5 mm. Ist der in Aussicht genommene Runddraht 2 • mit Bw. umsponnen, so kommt ein nackter Drahtdurchmesser von 6,1 mm in Frage. Von diesem Draht sind 5 Leiter in einer Nute unterzubringen. Aus Abb. 2 ist zu ersehen, daß bei Anwendung eines Runddrahtes ein verhältnismäßig großer, toter Wickelraum entsteht. Würde man hingegen einen rechteckigen Leiter verwenden, etwa von 6 • 6 mm nackten Abmessungen, so würde der vorhandene Nutenraum bedeutend besser ausgefüllt und bei gleichbleibender Leiterzahl könnte ein Leiterquerschnitt zur Anwendung kommen, der ganz bedeutend größer ist, als derjenige des Runddrahtes von 6,1 mm •©•• 6,1 mm •©• Runddraht hat = 29,22 mm 2 Querschnitt 6 • 6 mm Profilkupfer

= 36

mm 2 Querschnitt.

Diese Betrachtung 'gibt die Aufklärung darüber, warum so viele Firmen vorzugsweise Profildrähte verwenden. Der Instandsetzungsfachmann schätzt den Profildraht nicht, weil die Beschaffung desselben große Schwierigkeiten bereitet. In besonders eiligen Fällen wird man daher den Versuch anstellen, ob die Ausführung der jeweilig vorliegenden Wicklung in Runddraht möglich ist. Nur in verhältnismäßig wenigen Fällen wird man den Runddraht so wählen können, daß derselbe Querschnitt erreicht wird, der bei Verwendung des ursprünglichen Profildrahtes zu erreichen ist. Im allgemeinen wird inan aber trotz Abb. 3 Abb. 2 sorgfältigster Raumausnutzung bei Verwendung von Runddraht die Querschnittswerte des Profildrahtes nicht erreichen. Die Folge hiervon ist, daß der Ohmsche Widerstand in einer Wicklungsphase größer und die Stromdichte je mm 2 eines Leiters höher wird, als dies ursprünglich der Fall war. 3

R a s k o p , Barechnungsbuch. 7 Aufl.

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Derartig umgewickelte Maschinen haben nicht den ursprünglichen Leistungswert. Wird die volle Nennleistung trotzdem verlangt, so nehmen die Erwärmungen in den Wicklungen und im Eisen höhere Werte an und die Folge wird sein, daß die Maschine, die ursprünglich einwandfrei arbeitete, nunmehr übermäßig warm wird und eine geringere Drehzahl bei Last aufweist. Die Verhältnisse liegen nur dann günstig, wenn der volle Leistungswert der Maschine nicht verlangt wird. Es ist sehr häufig der Fall, daß eine Maschine, die z. B. für 10 PS Dauerleistung gebaut ist, praktisch nur 8 P S

VJ

/

Abb. 4. Gebräuchliche N u t e n f o r m e n f ü r S t ä n d e r (oben) u n d L ä u f e r (unten) der D r e h s t r o m m o t o r e n

zu leisten braucht. Bevor eine vorhandene Profildrahtwicklung in eine Runddrahtwicklung umgeändert wird, ist zu erwägen, ob eine mäßige Leistungsverminderung statthaft ist. Aber auch in den günstigen Fällen sollte man nur im Notfalle zur Verwendung einer Runddrahtwicklung schreiten, weil hierdurch die ursprünglichen Wickeldaten verändert werden und die ursprüngliche Vollwertigkeit der Maschine eine Einbuße erleidet. Der tote Wickelraum in einer Nute ist um so größer, je mehr umsponnene Leiter darin untergebracht werden müssen. Liegen z. B. in einer Nute 20 Leiter von je 2,0 mm •©• und ist diese Leiterzahl gut in dem vorhandenen Raum unterzubringen, so wird die doppelte Leiterzahl mit halbem Querschnitt = 1,45 mm •©, 2 • Bw. einen größeren Raum einnehmen und die Folge wird sein, daß die Platzverhältnisse in der Nute beengt werden. Der praktische Fall tritt ein, wenn eine Maschine für 110 Volt Spannung 34

auf 500 Volt umgewickelt werden soll. Da bei der höheren Betriebsspannung auch die Nutenisolation stärker gewählt werden muß, so ist es erklärlich, daß sich der tote Wickelraum bei der hohen Betriebsspannung wesentlich vergrößert. ' Ganz besonders deutlich tritt diese Tatsache bei Hochspannungswicklungen in Erscheinung. Ist das Nutenvolumen einer Ständernute nicht so dimensioniert, daß sowohl eine Hoch- als auch Nicderspannungswicklung hergestellt werden kann, so wird der Nutenraum einer Niederspannungsmaschine nicht zur Herstellung einer Hochspannungswicklung ausreichen. Einige Firmen, z. B. SSW., wählen den Nutenraum der Drehstrommaschinen für höhere Leistung so groß, daß dieselbe Maschine für gleiche Leistung und Spannungen bis 6000 Volt gewickelt werden kann. Andere Firmen, z. B. BBC., setzen die Leistung eines bestimmten Modells wesentlich herab, wenn die Maschine mit Hochspannungswicklung ausgerüstet wird. Für den Instandsetzungsfachmann ist es nun wesentlich, von Fall zu Fall zu entscheiden, wie ein vorhandener Nutenraum am günstigsten ausgenutzt wird. Unter Beibehalt des Beispieles Abb. 2 soll die Aufgabe gestellt sein, in dem Nutenraum 35 • 8 mm die doppelte Leiterzahl mit halbem Querschnitt unterzubringen. Der ursprüngliche Leiter hat 6,1 mm •©• = 29,22 mm 2 Querschnitt 29,22 qmm : 2 = 14,61 mm 2 oder 4,35 mm •©. Mit 2 • Bw. umsponnen hat dieser Draht einen Durchmesser von 4,65 mm. Da nach Abzug der Nutenauskleidung 6,5 mm Breite der Nute vorhanden ist, so können weder 2 Drähte nebeneinander in der Nute untergebracht werden, noch ist die Anordnung der 10 Drähte übereinander in der Nute möglich. Die Lösung der Aufgabe ist indessen gefunden, wenn 2 parallele Drähte von je 3,05 mm nacktem Durchmesser 3,35 mm 2 • Bw. umsponnen, gewählt werden. Es kommen nunmehr je Nute 20 Drähte in Frage, die folgendermaßen angeordnet werden: 2 Drähte nebeneinander = 6,7 mm 10 Drähte übereinander = 33,5 mm. Verlangt war ein Leiterquerschnitt von 14,61 mm 2 . Der 3,05 mm •©• Runddraht hat einen Querschnitt von ca. 7,3 mm 2 • 2 = 14,6 mm 2 . Hieraus ist zu ersehen, daß die doppelte Leiterzahl mit halbem Querschnitt in einen bestimmten Nutenraum vielfach nur dann untergebracht werden kann, wenn durch weitere Teilung des Querschnittes ein Drahtdurchmesser gefunden wird, der die bestmöglichste Ausnutzung des Nutenraumes gewährleistet. Die Erklärung dafür, daß trotz der erhöhten Leiterzahl die Unterbringung derselben in dem Nutenraum durchaus möglich ist, beruht im wesentlichen darauf, daß bei Verwendung der ursprünglichen 5 Leiter pro Nute der tote Wickelraum außerordentlich groß war. Durch die Wahl der dünneren Leiter wurde der tote Wickelraum wesentlich vera«

35

kleinert, die Nute besser mit Kupfer ausgefüllt. Der Mehrbedarf an Nutenraum durch die Bespinnung der Leiter wurde somit aufgehoben. Ist also der jeweilig vorhandene Nutenraum mit wenig dicken Drähten schlecht ausgenutzt, so ist die Möglichkeit einer besseren Raumausnutzung durch Anwendung mehrerer parallel geschalteter Leiter geringeren Querschnittes gegeben. Ist hingegen der Nutenraum etwa mit Profildraht großen Querschnittes gut ausgenutzt, so wird man nur in seltenen Fällen die doppelte Leiterzahl mit halbem Querschnitt in demselben Nutenraum unterbringen können. Unter Beibehalt des Beispiels Abb. 3 würde bei doppelter Leiterzahl je Nute ein nackter Querschnitt von 6 • 3 mm, 2 • Bw. umsponnen 6,4 • 3,4 mm in Frage kommen. Da nunmehr 10 Drähte übereinander angeordnet werden müssen, so ist ein Raum von 10 • 3,4 mm = 34 mm in der Höhe erforderlich, während bei 5 Leitern, wie ursprünglich, 5 • 6,4 mm = 32 mm in Frage kamen. Für die Praxis bleibt außerdem zu berücksichtigen, daß 10 Drähte übereinander immer mehr Raum zur Unterbringimg benötigen, als 5 Drähte doppelten Querschnittes. Die einzelnen Drahtlagen sind trotz sorgfältigster Glättung des Drahtes praktisch nicht ohne Luftzwischenraum herzustellen. Je mehr Leiter vorhanden, je mehr Lufträume entstehen und je größer ist der tote Wickelraum. Die Rechenbeispiele zur Kontrolle der Raumausnutzung einer Nute sind natürlich nur theoretisch richtig. Da, wie schon erwähnt, die einzelnen Drahtlagen nicht ohne kleine Luftzwischenräume hergestellt werden können, der Wickeldraht selbst immer kleine Unebenheiten aufweist usw., so ist nicht der wirkliche Drahtdurchmesser, sondern ein etwas größerer Durchmesser (bzw. etwas größere Abmessungen der Leiter) in die Rechnung einzusetzen. Bei wenigen Leitern starken Querschnittes ist die Differenz unerheblich, bei vielen Leitern geringen Querschnittes hingegen sehr wesentlich. Zu berücksichtigen ist ferner, ob es sich um eine Lagen- oder Wildwicklung handelt. Liegen die einzelnen Leiter nicht sorgfältig neben- und übereinander, so ist hierfür ein besonderer Zuschlag vorzusehen. Da das Wickeln mit parallelen Drähten vielfach mehr Zeitaufwand erfordert, als wenn mit einem Draht gewickelt wird, so kann der erforderliche Querschnitt auch durch Parallelschalten mehrerer Gruppen erreicht werden. Entfallen je Phase 2 Gruppen, so ist die Möglichkeit dieser Parallelschaltung gegeben. Bei 3 Gruppen je Phase (Drehzahl 1000 bei 50 Per.) ist eine 3fache Parallelschaltung, bei 4 Gruppen (Drehzahl 750 bei 50 Per.) ist eine 2- und 4fache Parallelschaltung möglich usw. Beispiel: Ein 100-PS-, 75-kW-Drehstrommotor, 220 Volt, Stern 725 n, Nutenzahl im Ständer = 72, hat je Nute 4 Leiter, je 2 parallel geschaltet. Es kommen also 2 wirksame Leiter je Nute in Frage, die in dem vorliegenden Falle aus 4 Einzelleitern bestehen. Insgesamt sind 12 Gruppen vorhanden, so daß je Phase 12: 3 = 4 Gruppen entfallen. Die Wicklung kann durch Parallelschalten der 4 Gruppen wie folgt ausgeführt werden: 36

72 Nuten, je Nute 8 Drähte, 4 Gruppen parallel geschaltet (Sternschaltung bei 220 Volt). Nimmt der Motor bei 220 Volt Sternschaltung = 238 Ampere bei Vollast auf und beträgt die Stromdichte je mm 2 = 2,5 ¡Ampere, so kommt bei Verwendung eines Leiters ein Querschnitt von 95,2 mm 2 zweier Leiter ein Querschnitt von 47,6 mm 2 (2 parallel) von vier Leitern ein Querschnitt von 23,8 mm 2 (4 parallel) in Frage. Wenn die Drahtbeschaffung Schwierigkeiten bereitet, die Instandsetzung einer Maschine aber sehr dringend ist, so ist es immer empfehlenswert, durch Rechnung festzustellen, ob durch Parallelschalten zweier oder mehrerer Leiter den Erfordernissen Rechnung getragen werden kann. Hierdurch ist sehr häufig die Möglichkeit gegeben, einen Draht verwenden zu können, der sich am Lager befindet. Ob mit mehreren Drähten parallel gewickelt wird, oder die entsprechende Anzahl der Gruppen parallel geschaltet werden, ist an sich belanglos. Der Einfachheit halber wird man aber die Parallelschaltung der Gruppen vorziehen. Das Ergebnis einer Raumberechnung ist zweckmäßig vor Beginn der Wickelarbeit durch einen praktischen Versuch zu kontrollieren. Unter Verwendung der richtigen Nutenauskleidung ist die gewählte Drahtzahl in kurzen Drahtenden in den Nutenraum einzupassen.

Abschnitt

III

Die Berechnung der Leiterzahl und des Leiterquerschnittes bei Umwicklungen In den Instandsetzungswerken elektrischer Maschinen tritt häufig der Fall ein, daß Drehstrommotoren für eine andere Spannung umgewickelt werden müssen. Bei derartigen Umwicklungen handelt es sich um Veränderung der Wicklungsdaten, bei gleichbleibender Leistung und Drehzahl der Maschine. Da in solchen Fällen die Leistungs- und Läuferdaten dieselben bleiben, so ist eine Umwicklung des Läufers nicht erforderlich, wenn die vorgefundene Läuferwicklung technisch richtig ausgeführt und die Wicklung betriebstüchtig ist. Die Anzahl der Leiter je Nute der Ständerwicklung verändert sich im gleichen Verhältnis wie die Spannungen zueinander, während die Querschnittsverhältnisse der Leiter im umgekehrten Sinne sich verändern. Die an sich einfache Umrechnung hat indessen nur dann Anspruch auf Richtigkeit, wenn die vorgefundenen Leiterzahlen und der Leiter37

querschnitt ursprünglich richtig gewählt wurden. Handelt es sich um die Originalwicklung einer leistungsfähigen Spezialfirma, so können kaum Bedenken bestehen. Läßt hingegen die Ausführung der vorgefundenen Wicklung Zweifel bezüglich Richtigkeit der Wickeldaten aufkommen, so sind die richtigen Wickeldaten auf Grund einer vollkommenen Durchrechnung zu ermitteln. Handelt es sich bei der Umwicklung nicht allein um eine Veränderung der Leiterzahlen und des Querschnittes für die neue Betriebsspannung, sondern soll etwa eine vorhandene Ersatzmetallwicklung gleichzeitig in Kupferwicklung hergestellt werden, so ist ebenfalls die einfache Umrechnung nicht ausreichend. Unter der Voraussetzung, daß die Vorbedingungen für die Durchführung einer einfachen Umrechnung gegeben sind, ist der Gang der Umrechnung folgender: Beispiel: Ein Drehstrommotor mit Schleifringanker, 5 PS, 3,7 kW Leistung, 220 Volt, 13,6 Amp., 1450 Umdr., soll für 380 Volt umgewickelt werden. Die Wickeldaten bei 220 Volt sind folgende: a) Ständer 36 Nuten, je Nute 16 Leiter, 2,2 mm •©•, 2 • Bw. 2,5 mm •©•, 2 Gruppen in Serie, Sternschaltung bei 220 Volt; b) Läufer 48 Nuten, je Nute 10 Leiter, 2,0 mm O , 2 • Bw., 2,3 mm O , Sternschaltung. Das Verhältnis der beiden Spannungen 380: 220 Volt zueinander ist rund 1,73. Die Spannung 380 ist also 1,73 mal größer als die bisherige Spannung 220 Volt. Da die Leiterzahlen im Ständer sich im gleichen Verhältnis erhöhen müssen, so beträgt die Zahl der Leiter je Nute bei 380 Volt 16 • 1,73 = 27,68 = rund 28 Drähte je Nute. Der Leiterquerschnitt verringert sich in demselben Verhältnis wie die Leiterzahl sich erhöht. Der 2,2 mm O Draht bei 220 Volt Sternschaltung hat einen Querschnitt von 3,80 mm 2 . Für 380 Volt und Sternschaltung mnß der Querschnitt des Leiters 3,80 : 1,73 = 2,19 mm 2 betragen. Der Durchmesser des runden Leiters wird demnach 1,65—1,7 mm, 2 • Bw. 1,95 bzw. 2,0 mm. Die Läuferspannung berechnet sich mit praktischer Genauigkeit nach folgender Formel: .. , , Gesamtdrahtzahl im Läufer „ .. , Laufervolt = — —- - . Standerspannung. Gesamtdrahtzahl im Stander T

(7)

Die Werte der ursprünglichen 220 Volt Wicklung ergeben demnach eine Läuferspannung von 48 Nuten • 10 Leiter = 480 Leiter im Läufer 36 „ • 16 „ = 576 „ „ Ständer, folglich ^

38

• 220 = 182,6 rund 182 Volt.

Bei der Umwicklung für 380 Volt Betriebsspannung ist die Läuferwicklung unverändert beibehalten worden. Die Läuferspannung beträgt demnach: 48 Nuten • 10 Leiter = 480 Leiter im Läufer 36 „ • 28 „ = 1008 „ „ Ständer, folglich 480 — - • 380 = 182,8 rund 182 Volt. 1U08 Bei der Umwicklung hat sich also die Läuferspannung nicht verändert, weil das Übersetzungsverhältnis der Leiterzahlen im Ständer und Läufer zugleich mit der Betriebsspannung Werte annahm, die in die Formel eingesetzt, dasselbe Ergebnis zeitigen mußten. Da die Läuferspannung dieselbe geblieben, muß natürlich auch der Läuferstrom derselbe geblieben sein, weil die Leistung des Motors nicht verändert, sondern nur die Wicklung für die Spannung 380 Volt umgeändert wurde. Das Produkt aus Läuferspannung • Läuferstrom muß also bei beiden Wicklungen gleich sein. Der Läuferstrom errechnet sich mit praktischer Genauigkeit aus: T .. r Betriebsspannung _ .. , Lauferstrom = .. — • Standerstrom I auferspannung

(8)

Nimmt der Motor bei voller Last und 220 Volt = 13,6 Ampere 380 Volt = 8,0 auf, so beträgt der Läuferstrom bei 220 Volt = und bei 380 Volt =

^ ^ • 13,6 = 182

16,4 Amp.

380 — • 8 = 16,6 Amp. rund. 182

Die Stromdichte je mm 2 in der Ständerwicklung bei 380 Volt =

beträgt:

8-A™Pere 9 = 3,5 Ampere 2,2o9 mm 2

n

und die Stromdichte in der Läuferwicklung: 1G,G Ampere cn

3,80

mm 2

, „ , = 4,3 Ampere.

Die zusammengefaßten Daten für die Umwicklung sind folgende: a. Leistungsschild: bj Ständer 36 2mm© 2 c) Läufer 48 2,5 mm -©-,

5 P S , 3,7 kW, 380/220 Volt, 8/13,6 Ampere, n = u ö 0 ; L ä u i e r ] 8 2 V o l t , 16,3 A m p e r e ] "

Nuten, je Nute 28 Drähte, Draht = 1,7 mm -Q-, 2 • Bw. Gruppen Serie, Sternschaltung bei 380 V o l t ; Nuten, je Nute 10 Leiter, Draht 2,2 mm e - , 2 • Bw. 2 Gruppen Serie, Sternschaltung.

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Berechnung der Leiterzahlen für die Ständerwicklung, wenn die Läuferspannung und die Leiterzahl im Läufer gegeben ist Da die Läuferspannung durch das Übersetzungsverhältnis der Leiterzahlen im Ständer und Läufer, sowie durch die Betriebsspannung der Ständerwicklung gegeben ist, so kann man selbstverständlich auch die Leiterzahl im Ständer errechnen, wenn die Läuferspannung, die Anzahl der Leiter im Läufer und die Betriebsspannung des Motors bekannt ist. Handelt es sich um einen Motor, dessen Ständerwicklungsdaten nicht vorhanden, dessen Läuferwicklung aber noch einwandfrei und in ursprünglicher Ausführung vorliegt, so kann man die Wickeldaten für den Ständer errechnen, wenn das Ursprungsleistungsschild noch vorhanden und hier die Läuferspannung angegeben ist. Beispiel: Ein SSW.-Drehstrommotor Type R 1 3 4 f — 1 0 0 0 , ohne Ständerwicklung, aber gut erhaltener Läuferwicklung, hat folgendes Leistungsschild: 17 P S , 12,ö kW, 380/220 Volt, 955 Umdr., 25/42 Ampere, Läufer 66 Volt. Der Läufer hat eine Stabwicklung, 72 Nuten, 144 Stäbe insgesamt. Der Ständer hat 54 „ Das Übersetzungsverhältnis der Läufer- und Ständerspannung ist nach den Angaben: 3 8 0 : 66 = 5,75. Um also mit 144 Stäben eine Läuferspannung von 66 Volt (bei stillstehendem Läufer) zu erhalten, muß die Leiterzahl im Ständer 5,75 mal größer sein als die Leiterzahl im Läufer: 144 • 5,75 = 828 Leiter im Ständer. Da im Ständer insgesamt 54 Nuten vorhanden sind, so entfallen je Nute 828 : 54 = 15,3 rund 15 Leiter je Nute. Auch die vorstehende Rechnung hat nur dann Anspruch auf Richtigkeit, wenn die Unterlagen hierzu nachweislich einwandfrei vorhanden sind. Der Motor muß also das Ursprungsleistungsschild und die ursprüngliche Läuferwicklung besitzen. Ist z. B . das ursprüngliche Leistungsschild vorhanden, die Läuferwicklung hingegen von Stab- in Runddrahtwicklung hergestellt worden, so können die Daten für die etwa fehlende Ständerwicklung auf die vorbeschriebene Art natürlich nicht ermittelt werden, da die Angaben des Leistungsschildes bezüglich der Läuferspannung mit der neuen Runddrahtwicklung nicht übereinstimmen. Da, wie schon an anderer Stelle erwähnt, die Preislisten der leistungsfähigen Motorenfabriken auch Angaben über Läuferstrom und Läuferspannung enthalten, so empfiehlt es sich, die etwa vorgefundenen Angaben

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des Leistungsschildes mit den Angaben der Preisliste zu vergleichen. Aui Grund der so beschafften Unterlagen kann man in vielen Fällen die Rechnung auch dann mit Erfolg durchführen, wenn es sich um eine überschlägliche Feststellung der Drahtzahl im Ständer handelt.

Die Ermittlung der Daten für die Läuferwicklung Falls an einem Drehstrommotor die Läuferdaten ermittelt werden sollen, so kann man, wenn die Ständerwicklung und das Leistungsschild noch in ursprünglicher Ausführung vorhanden, die Anzahl der Leiter für den Läufer ebenfalls auf die vorgeschriebene Art festlegen: Beispiel: Es soll die Leiterzahl je Nute für eine Läuferwicklung eines Drehstrommotors mit folgendem Leistungsschild und Daten ermittelt werden: AEG. Type D 1000/10, 380/220 Volt, 15/26 Amp., 940 Umdr. Läufer 118 Volt. Ständer: 54 Nuten,

je Nute 17 Leiter, Draht = Sternschaltung.

2,7 mm •©•, 2 • Bw

Läufer: 72 Nuten. Die gesuchte Leiterzahl je Läufernute ergibt sich hieraus wie folgt: 380 Volt: 118 Volt = 3,22. Das Übersetzungsverhältnis der Ständer- und Läuferspannung beträgt somit 3,22. Der Läufer erhält demnach eine Leiterzahl, die den 3,22ten Teil der Leiterzahl des Ständers beträgt, und zwar: Anzahl der Leiter im Ständer = 54 • 17 = 918, mithin: 9 1 8 : 3,22 = 285: 54 Nuten = rund 4 Leiter je Nute. Der Querschnitt des Leiters ergibt sich, wie bereits erwähnt, aus: Läuferstrom: Stromdichte je mm 2 , T.. , Ständerspannung „ .. , Lauferstrom = _ .. . • Standerstrom, (9) Lauferspannung mithin: 380 Läuferstrom = — - • 15 = 48,3 Ampere. 118 Bei einer Stromdichte von ca. 4,5 Amp. je mm 2 (fliegende Wicklung) ist ein Drahtquerschnitt von 48,3: 4,5 = 10,7 mm 2 = 3,7 mm 2 • Bw. = 4,0 e erforderlich. Bei der Läuferwicklung kommt es im wesentlichen auf gute Raumausnutzung der Nute an. Anderseits wird man sich auch tunlichst an die ursprüngliche Läuferspannung halten, weil der Bürstenquerschnitt, die

41

Verbindungsleitungen zwischen Schleifringe und Anlasser und der Anlasser selbst nach den ursprünglichen Läuferdaten bemessen wurden. Man kann daher nicht ohne weiteres eine vorhandene Stabwicklung in Runddraht wicklung, oder umgekehrt, ausführen. I m ersten Falle wird man bei Anwendung von Runddraht den ursprünglichen Leiterquerschnitt auch nicht durch Parallelschalten mehrerer dünner Leiter erzielen, weil der Nutenfüllfaktor bei Runddraht ungünstiger ist. I m zweiten Falle wird man die

erforderlich Nute ausnützen können, mithin eine geringere Stromdichte j e m m 2 erreichen, hingegen stimmen die Querschnittsverhältnisse der Bürsten und Verbindungsleitung nicht für die bei Stabwicklung auftretende niedere Spannung und hohe Stromstärke. Ganz besonders wichtig ist die T a t s a c h e , daß die auf diese Weise veränderten Wickeldaten natürlich nicht mehr mit den Daten des Anlassers übereinstimmen. D e r Anlasser müßte daher entsprechend der neuen Läuferdaten umgearbeitet werden und diese Arbeit wird man sich unter allen Umständen schenken, wenn nicht andere, durch die Umwicklung etwa zu erzielende Vorteile, ausschlaggebend sind. Der Nutenfüllfaktor ist das Verhältnis des gesamten, in einer Nute liegenden Leiterquerschnittes zum Nutenquerschnitt.

42

Abschnitt

IV

Die Berechnung der Wickeldaten für normale Drehstrommotoren unter Verwendung vorgefundener Merkmale an ausgeführten Maschinen Es gehört nicht zu den seltenen Fällen, daß Drehstrommotoren in Instandsetzungswerken zur Neuwicklung eingeliefert werden, wo die Ständer oder Läuferwicklung oder sogar beide Wicklungen gänzlich fehlen. Der mit der Instandsetzung beauftragte Fachmann steht in solchen Fällen vor der äußerst wichtigen Aufgabe, den nackten Motor so wiederherzustellen, daß die auf dem Leistungsschild vermerkten Werte wieder erzielt werden. Diese Aufgabe ist im Regelfall nur dann einwandfrei zu lösen, wenn die Ursprungs-Wickeldaten einem Archiv entnommen, oder an Hand des aktiven Eisens usw. berechnet werden können. Mit Sicherheit werden die ursprünglichen elektrischen Werte nur dann erreicht, wenn die Ursprungsdaten zur Verfügung stehen, denn es ist selbst dem geübtesten Berechner nicht möglich, die vom Erbauer ermittelten Standart-Wickeldaten durch den an sich bekannten Bercchnungsgang zu rekonstruieren. Mit kleinen Abweichungen ist auch hier in allen Fällen zu rechnen, wenn man den Zufall unberücksichtigt läßt. Aus dieser Feststellung geht eindeutig hervor, wie schwierig die Lösung der gestellten Aufgabe für solche Fachleute ist, die weder über die Ursprungs-Wickeldaten verfügen, noch in der Lage sind, unter Anwendung komplizierter Berechnungsformeln die benötigten Wickeldaten zu ermitteln. Erfreulicherweise kommt es heute nur noch sehr selten vor, daß in Ermangelung der Ursprungs-Wickeldaten einfach auf gut Glück und im guten Glauben, daß es nicht so genau darauf ankomme, eine roh geschätzte Leiterzahl und Drahtstärke angewandt wird. Man könnte fast sagen, es ist für einen halbwegs Fachmann — leider — ein Kunstwerk, einen normalen Drehstrommotor mit Wickeldaten so auszurüsten, daß sich der Läufer überhaupt nicht „dreht". Diese bedauerliche, aber nicht hinwegleugbare Tatsache verleitet eben vielfach zu der durchaus irrigen Annahme, daß es hinsichtlich der Wickeldaten bei Drehstrommotoren nicht so genau darauf ankomme. Daß das Gegenteil der Fall ist, braucht an dieser Stelle nicht begründet zu werden. Es soll nun Zweck der nachstehenden Ausführungen sein, in den Fällen, wo die Ursprungs-Wickeldaten fehlen, und mangels Kenntnis die vom Erbauer angewandten Berechnungsmethoden ausschalten, für den Praktikex Wege zu finden, die unter gewissen Voraussetzungen und Bedingungen in den vorerwähnten Fällen mit größter Aussicht auf Erfolg beschritten werden können. 43

Es sei vorweggenommen, daß sich die nachstehenden Ausführungen grundsätzlich nur auf erprobte Maschinen bekannter und leistungsfähiger Firmen beziehen. Erzeugnisse zweifelhafter Herkunft schalten aus der Betrachtung gänzlich aus. Überdies beziehen sich die nachstehenden BerechnungsMethoden nur auf solche Fälle, wo das Ursprungs-Leistungsschild noch vorhanden und es sich nur darum handelt, für einen einwandfreien Maschinenkörper die fehlenden Wickeldaten für den Läufer oder Ständer zu rekonstruieren.

Rekonstruktion der Wickeldaten unter Anwendung der Faktoren Nutenquerschnitt, Füllfaktor und Drahtquerschnitt Wenn der Erbauer eines Drehstrommotors an Hand der Dimensionierungsformel und Erfahrungswerte die Abmessungen des aktiven Eisens festgelegt hat, so errechnet er an Hand dieser und anderer Unterlagen die totale Leiterzahl und den Leiterquerschnitt für die Ständerwicklung. Nach Wahl der Nutenzahl bestimmt er alsdann den notwendigen Nutenraum, der erforderlich ist, um die errechnete Leiterzahl je Nute in dem ebenfalls errechneten Leiterquerschnitt bequem unterbringen zu können. Hierbei bedient er sich des sogenannten Nutenfüllfaktors, eines Erfahrungswertes, der das Verhältnis des totalen Nutenquerschnittes zu dem in einer Nute unterzubringenden totalen Kupferquerschnitt darstellt. Der Nutenfüllfaktor berücksichtigt also, daß die Nutenisolation, die Bespinnung des Wickeldrahtes und der Nutenverschlußkeil einen Teil des totalen Nutenraumes belegt und zwar ist dieser Teil um so größer, je höher die Leiterzahl (hohe Spannung) und je dünner der Drahtdurchmesser (bei kleinen Leistungen und bei hohen Betriebsspannungen) ist. Schalten wir der Einfachheit halber die Hochspannungsmaschinen aus der Betrachtung aus, so ergibt sich ohne weiteres, daß der Nutenfüllfaktor bei Maschinen geringer Leistung (hohe Leiterzahl, geringer Leiterquerschnitt) erheblich schlechter ist, als bei Maschinen größerer und größter Leistungen (geringe Leiterzahl, großer Leiterquerschnitt). Bei den kleinen Maschinenleistungen nimmt also die BaumwolleUmspinnung der Leiter den weitaus größten Teil des Nutenraumes ein, während mit dem Ansteigen der Maschinenleistung die Verhältnisse günstiger werden. Wenn es nun gelingt, die zu bestimmten Drahtdurchmessern gehörenden Nutenfüllfaktoren in einer Tabelle zusammenzustellen, so erhält man ein außerordentlich wertvolles Hilfsmittel für die einfache Rekonstruktion von Wickeldaten. 44

Es ist leider nicht möglich, eine für alle Fälle passende Tabelle aufzustellen. Eine derartige Tabelle kann sich beispielsweise nur auf eine bestimmte Wicklungsart und auf bestimmte Baujahre beschränken. Diese Tatsache ändert aber nichts an dem Wert solcher Zahlensammlungen. Verfasser hat daher versucht, die Mittelwerte der Fiillfaktoren aus verschiedenen Fabrikaten der Baujahre 1910—1930 rechnerisch zu ermitteln und in der nachstehenden Tabelle zusammenzustellen. Die in der Tabelle enthaltenen Füllfaktoren beziehen sich ausschließlich auf HandEinlegewicklungen bei halbgeschlossenen Nuten. Für Formspulen- und Träufelwicklungen sind die Tabellenwerte also nicht verwendbar. Desgleichen nicht für die neuzeitlichen hochausgenutzten DIN-Motoren.

Tabellen der Nutenfüllfaktoren für normale, offene Motoren mit halbgeschlossenen Nuten (Spannungen bis 500 Volt) Drahtdurchmesser

0,16 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,0 1,1 1,2

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

1,9 2,0

2,2

2,4 2,6

nackt

Nuten-Füllfaktor

0,14 —0,15 0,15 —0,16 0,16 —0,17 0,17 —0,18 0,184—0,19 0,198—0,20 0,20 —0,22 0,22 —0,23 0,225—0,23 0,23 —0,24 0,24 —0,25 0,25 —0,26 0,264-0,27 0,278—0,28 0,282—0,29 0,29 —0,30 0,298—0,31 0,30 —0,32 0,304—0,33 0,31 —0,34 0,32 —0,35 0,328—0,35 0,33 - 0 , 3 6

Es war erwähnt, daß man mit Ililie des Nutenfüilfaktors und des Leiterquerschnittes die Leiterzahl je Nute zurückrechnen könne. Wenn wir also zu der vorstehenden Tabelle noch die Tabellen 6, 7 u. 8 des Verfassers über nackte Kupferdrähte für Ständerwicklungen 110—500 Volt, 0,5—100 PS. zu Hilfe nehmen, so ist es sehr leicht, an einem Beispiel die Anwendbarkeit der Berechnungsmethode zu prüfen. 45

Wir wollen als erstes Beispiel den SSW-Drehstrommotor Type R 81 n1500, 5,5 kW, 7,5 PS. 380/220 Volt wählen. Nutenmasse 9/7 • 26,5 mm, Nutenzahl des Ständers = 48. Nehmen wir an, der Motor sei ohne Ständerwicklung zur Instandsetzung eingeliefert. Es sollen also die Daten für die Ständerwicklun§ zurückgebildet werden. Der Querschnitt einer Ständernute ergibt sich aus: 26,5 • 8 = 212 mm2 Aus der Tabelle Nr. 28 ergibt sich, daß für einen 7,5 PS-Drehstrommotor normaler offener Ausführung 1500 n, 380 Volt Sternschaltung ein Drahtdurchmesser vom 2,1 mm •©• in Frage kommt. Der Leiterquerschnitt beträgt also 3,4636 mm 2 . Der zu dem Drahtdurchmesser 2,1 mm gehörende Füllfaktor beträgt nach der vorstehenden Tabelle 0,33. Multiplizieren wir den totalen Nutenquerschnitt mit dem Nutenfüllfaktor (0,33), so erhalten wir den Nutenraum, der lediglich mit Kupfer ausgefüllt wird. 212 • 0,33 = 69,96 Teilen wir nun die Zahl 69,96 durch den Leiterquerschnitt 3,4636 mm-, so erhalten wir die Leiterzahl je Nute. Leiterzahl je Nute 0,33-212 „ ^ , - M ^ = 2°Drahte In Ursprungsausführung ist der Ständer in 2 Gruppen parallel, Draht 1,45 mm -©-, je Nute 42 Drähte, also mit 21 Leiter je Nute ausgeführt. Der Fehler beträgt also nur 5% und ist nicht größer, als der nach der ordentlichen Berechnungsmethode zu erwartende Fehler. Die vorstehende Berechnungsmethode hat aber den gewaltigen Vorzug, daß das Ergebnis mit Leichtigkeit in wenigen Minuten erzielt wird. Allerdings muß man bei Feststellung des Drahtdurchmessers sehr vorsichtig sein, wenn größere Fehler vermieden werden sollen. Hierbei ist vor allen Dingen das Baujahr des Motors zu berücksichtigen. Bei Motoren älteren Baujahres z. B. 1910 wird man zweckmäßig den nächst höheren Tabellenwert einsetzen, während man bei Motoren jüngeren Baujahres den nächst niedrigeren Querschnitt einsetzen kann. Auch ist die Polzahl (Drehzahl) des jeweils vorliegenden Motors zu berücksichtigen. Bei höherer Ankerdrehzahl (guter Luftkühlung) ist die spezifische Strombelastung des Wickelmetalles höher gewählt, als bei langsam laufenden Maschinen. Wohlverstanden, die Werte der Tabellen 26-28 beziehen sich nur auf die entsprechende Ausführung. Wählen wir als zweites Beispiel den AEG-Drehstrommotor Type D 1000/10, 380/220 Volt, 7,5 kW = 10 PS., so werden wir die Meinung bestätigt finden. 46

Der Motor hat folgende Daten: Nutenmasse 11 • 26 mm (halbrund) Nutenzahl — 54 Nutenquerschnitt = 282 mm 2 Drahtstärke aus Tabelle 7 = 2,5 mm -3Drahtquerschnitt = 4,9 mm 2 Nutenfüllfaktor aus der Tabelle = 0,36 Demnach: 0,36 • 282 Drahtzahl je Nute = - „ =20 4,9 In Ursprungsausführung hat der Ständer je Nute 17 Drähte, Draht 2,7 mm-©-. Der Fehler beträgt also ca. 15%. Die Type D 1000/10 ist von der AEG. schon vor 1910 herausgebracht worden, also zu einer Zeit, wo man hinsichtlich der spezifischen Strombelastung des Leiters für Ständerwicklungen noch sehr vorsichtig war, um zu vermeiden, daß die zulässigen Temperaturgrenzwerte weder erreicht, geschweige noch überschritten wurden. Später und ganz besonders heute, ist man nicht mehr so ängstlich. Der Läufer des Motors hat eine Drehzahl = 1000. Demnach kommt die Tabelle 27 in Frage. Wenn man das Alter des Motors richtig eingeschätzt und den nächst höheren Tabellenwert eingesetzt hätte, so wäre das Ergebnis fehlerlos gewesen (Drahtdurchmesser = 2,7 mm). Wir wählen als weiteres Beispiel den SSW-Drehstrommotor Type R 61 — 1500, 380/220 Volt, 2,99 PS. 2,2 kW, 1420 n. Nutenmasse 11/9 • 25 mm Nutenzahl = 36 Nutenquerschnitt = 250 mm 2 Drahtstärke aus Tabelle Nr. 28 = 1,35 mm -©• Drahtquerschnitt = 1,423 mm 2 Füllfaktor aus Tabelle = 0,27 0 27 • 250 Hiernach Drahtzahl Jje Nute: ' _ = 47 Drähte je Nute. 1,423 In Ursprungsausführung: 45 Drähte je Nute. Fehler ca. 5%. Aus Gründen der Vorsicht, die nicht genug angeraten werden kann, wird man die so errechneten Daten durch ein Kontrollverfahren auf Richtigkeit prüfen, bevor mit der Herstellung der Wicklung begonnen wird. Ist z. B. die Läuferwicklung noch in Ursprungsausführung vorhanden, oder sind die Ursprungsdaten für den Läufer bekannt, so können diese an Hand der Angaben des Leistungsschildes (Ursprungs-Leistungsschild), d. h unter Zuhilfenahme der Werte, für die Läuferspannung zur Kontrollrechnung verwendet werden. 47

Rekonstruktion der Ständerwickeldaten unter Verwendung der Läuferwickeldaten und Läuferspannung Da die Höhe der Läuferspannung bei Stillstand des Läufers von der Ständerspannung und von dem Verhältnis der Leiterzahlen im Ständer und Läufer bedingt wird (Übersetzungsverhältnis), so ist es möglich, eine der unbekannten Größen (z. B . Leiterzahl im Ständer) durch einfache Berechnung zu ermitteln. Wir wollen uns wieder eines praktischen Beispieles bedienen und wählen den SSW-Drehstrommotor Type R 81s — 1500, 4 kW, 5,5 P S . 380/220 Volt, 1440 n. Nehmen wir an, die Ständerwicklung sei überhaupt nicht mehr vorhanden, indessen sei die Läuferwicklung noch die ursprüngliche und das Ursprungsleistungsschild gebe die Läuferspannimg 120 Volt an. Dann lassen sich die Ständerwickeldaten wie folgt errechnen: Läuferdaten: 1. 60 Nuten, je Nute 7 Drähte 2. totale Leiterzahl im Läufer = 60 • 7 = 420 3. Läuferspannung = 120 Volt. Übersetzungsverhältnis: Da die Ständerspannung 380 Volt, die Läuferspannung 120 Volt beträgt, so ist das Übersetzungsverhältnis zwischen Ständer und Läufer 3 8 0 : 1 2 0 = 3,16. Betrachten wir jetzt den Motor als Transformator und die Läuferwicklung als Primärwicklung, so muß die Leiterzahl der Ständerwicklung 3,16 mal größer sein, als die Leiterzahl der Läuferwicklung, damit bei 120 Volt Primär (Läufer)—Spannung im Ständer eine Spannung von 380 Volt auftritt. Da die totale Leiterzahl gemäß Ziffer 2 = 420 beträgt, so muß die totale Leiterzahl im Ständer = 3,16 • 420 = 1327 Leiter betragen. Der Ständer des genannten Motors hat 48 Nuten, so daß je Nute 1327: 48 = 27 Drähte entfallen. In Ursprungsausführung hat der Ständer je Nute 26Drähte, Fehler ca. 3,5%. Die Drahtstärke für den Ständer entnehmen wir aus der Tabelle 28 mit 1,75 mm •©•• Auf gleiche Art läßt sich selbstverständlich auch die Läuferwicklung errechnen, wenn die Ständerdaten noch in Ursprungsausführung vorhanden und die übrigen Voraussetzungen erfüllt sind. Ein Vergleich mit der beschriebenen Methode, bzw. mit dem hiernach erzielten Ergebnis gestattet einen Rückschluß auf die praktische Richtigkeit 48

und Anwendbarkeit beider Methoden. Man könnte zur Sicherheit das arithmetische Mittel aus den beiden Ergebnissen wählen, um den Ideal- oder Standardwerten am nächsten zu kommen. Wir wollen noch ein weiteres Beispiel durchrechnen und hierzu den Bergmann-Motor Type D-20/4, 15 kW. 1450 n, 380/220 Volt wählen. 1. Läuferspannung = 76 Volt 2. Nutenzahl im Läufer = 60, je Nute 2 Stäbe 3. Nutenzahl im Ständer = 36 4. totale Leiterzahl im Läufer = 120 5. Übersetzungsverhältnis = 5. Dann ist die totale Leiterzahl im Ständer: 5 • 120 = 600 und die Leiterzahl je Nute 6 0 0 : 36 = 16,6 rund 17. Die wirkliche Leiterzahl je Nute beträgt 16. Der Fehler also ca. 5 % . Die ursprüngliche Drahtstärke ist = 3,1 mm •©•, nach der Tabelle: Nr. 28 • 2, 35 mm e . Betrachten wir einmal die Größe der Fehler, die sich bei Anwendung der beschriebenen Berechnungsmethoden ergeben, so kann leicht festgestellt werden, daß die Fehler bei Maschinen kleiner und mittlerer Leistung praktisch bedeutungslos sind. Immerhin ist es notwendig darauf hinzuweisen, daß bei Ermittlung der Unterlagen für die einfache Berechnung mit größter Sorgfalt vorgegangen werden muß. So ist z. B . bei Ermittlung der Läuferdaten darauf zu achten, ob die zu einer Phase gehörenden Spulen (bei Gruppenwicklungen) in Serie oder etwa parallel geschaltet sind. Ferner kommt es natürlich darauf an, ob die Läuferwicklung im Dreieck oder Stern geschaltet ist. In den vorstehenden Berechnungsbeispielen war angenommen, daß sowohl der Ständer, als auch der Läufer in Stern und die zu einer Phase gehörenden Gruppen in Serie geschaltet sind. Die Klärung solcher Vorfragen darf aber als selbstverständlich vorausgesetzt werden.

Wickeldaten und Abmessungen des aktiven Eisens ausgeführter, normaler, offener Drehstrommotoren 4 polig, 1500 n bei 50 Hertz, Baujahr etwa 1925 1. 0,25 PS, 0,19 k W , 1420 n, 380/220 Volt, Typ HD 15a/1500. a) S t ä n d e r : 24 Nuten, je Nute 225 Drähte, Draht 0,45 mm-©-, Serie Sternschaltung. b) L ä u f e r :

4

29 Nuten, Käfigwicklung, Stabdurchmesser 5,5 mm, Kurzschlußring = 1 1 - 6 mm.

Raskop, Berechnungsbucli. 7 Auf!

49

c) Maße des a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 160 mm O , Ständer innen = 9 0 m m ö , akt. Packlänge = 40 mm. 2. 0,5 PS, 0,37 kW, 380/220 Volt, 1420 n, Typ HD 15b/1500. a) S t ä n d e r : 24 Nuten, je Nute 147 Drähte, Draht 0,55 mm Sternschaltung. b) L ä u f e r : 29 Nuten wie vor. c) Maße des a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 160 mm ©-, Ständer innen = 90 mm -0-, akt. Packlänge = 60 mm.

Serie-

3. 0,75 PS, 0,55 kW, 380/220 Volt, 1420 n, Typ HD 20a/1500. a) S t ä n d e r : 24 Nuten, je Nute 137 Drähte, Draht 0,6 mm-0-, SerieSternschaltung. b) L ä u f e r : 29 Nuten, Stabdurchmesser 6,2 mm ö , Kurzschlußring = 1 0 - 8 mm. c) Maße des a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 190 mm •©, Ständer innen = 110 mm-©-, akt. Packlänge = 54 mm. 4. 1 PS, 0,74 kW, 380/220 Volt, 1420 n, Typ HD 20b/1500. a) S t ä n d e r : 24 Nuten, je Nute 136 Drähte, Draht 0,7 mm-©, SerieSternschaltung. b) L ä u f e r : wie vor, lfd. Nr. 3. c) M a ß e des a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 190 mm ö , Ständer innen = 110 mm •©, akt. Packlänge = 70 mm. 5. 1,5 PS, 1,1 kW, 380/220 Volt, 1420 n, Typ HD 25a/1500. a) S t ä n d e r : 36 Nuten, je Nute 85 Drähte, Draht 0,8 mm-©-, SerieSternschaltung. b) L ä u f e r : 29 Nuten, Käfigwicklung, Stabdurchmesser 7,2 mm, Kurzschlußring = 1 3 - 8 mm. c) Maße des a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 240 mm -©, Ständer innen = 140 mm •©, akt. Packlänge = 58 mm.

50

Wickeldaten und Abmessungen des aktiven Eisens ausgeführter, normaler, offener Drehstrommotoren 2polig, 3000 n bei 50 Hertz, Baujahr etwa 1925 1. 0,33 PS, 0,243 kW, 380/220 Volt, ca. 2800 n. a) S t ä n d e r : 18 Nuten, je Nute 210 Drähte, Draht 0,5 mm-©-. Sternschaltung. b) L ä u f e r :

Serie-

23 Nuten, Käfigwicklung, Stabdurchmesser 5 mm.

c) M a ß e des a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 140 mm -0-, Ständer innen = 70,4 mm -0-, akt. Packlänge = 40 mm. 2. 0,5 PS, 0,37 kW, 383/220 Volt, ca. 2830 n. a) S t ä n d e r : 18 Nuten, je Nute 135 Drähte, Draht 0,65mm © , Sternschaltung. b) L ä u f e r :

Serie-

wie vor, lfd. Nr. 1.

c) M a ß e d e s a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 140 mm O , Ständer innen = 70,4 mm •©•, akt. Packlänge = 60 mm. 3. 0,75 PS, 0,55 kW, 380/220 Volt, ca. 2800 n. a) S t ä n d e r : 24 Nuten, je Nute 85 Drähte, Draht 0 , 7 m m - & . Sternschaltung. b) L ä u f e r :

Serie-

26 Nuten, Käfigwicklung, Stab 5 mm -©,

c) M a ß e d e s a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 160 mm ©-, Ständer innen = 85,6 mm ©-, akt. Packlänge = 50 mm. 4. 1,1 PS, 0,81 k W , 383/220 Volt, ca. 2800 n. a) S t ä n d e r : 24 Nuten, je Nute 75 Drähte, Draht 0,8 mm-©-. Sternschaltung. b) L ä u f e r :

Serie-

26 Nuten, Käfigwicklung, Stab 5 m m •©-.

c) M a ß e des a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen - 160 mm ©-, Ständer innen = 85,6 mm ©-, akt. Packlänge = 65 mm. 5. 1,5 PS, 1,1 kW, 383/220 Volt, ca. 2830 n. a) S t ä n d e r : 24 Nuten, je Nute 54 Drähte, Draht Sternschaltung. 4*

1,0 m m © .

Serie-

51

b) L ä u f e r : Käfigwicklung wie lfd. Nr. 4. c) Maße des a k t i v e n E i s e n s : Ständer außen = 160 mm -©-. Ständer innen = 85,6 mm •©•, akt. Packlänge = 90 mm.

Die Ermittelung des Baujahres normaler, offener oder spritzwassergeschützter Drehstrommotoren für DB-Betrieb Für die Rekonstruktion verlorengegangener Wickeldaten ist es sehr wichtig, daß ungefähre Baujahr des jeweils in Betracht stehenden Motors zu ermitteln, sofern diese Angaben nicht auf dem Leistungsschild vermerkt sind. Aus der tabellarischen Zusammenstellhing der Totalgewichte eines 4 poligen 5 PS-Drehstrommotoren aus den Baujahren 1893—1930 (S. 17) ist ersichtlich, daß die Abmessungen und Totalgewichte der normalen, offenen Drehstrommotoren ständig und zwar ganz erheblich geringer geworden sind. Das ungefähre Baujahr eines normalen, offenen Drehstrommotors für DB-Betriebe läßt sich mit praktisch ausreichender Genauigkeit im Regelfalle nach der totalen Polfläche des Ständers in cm 2 und nach der Polzahl (Drehzahl) schätzen. Beträgt beispielsweise der lichte Durchmesser des Ständer-Blechpaketes 10 cm, dann ist der Umfang bekanntlich = 10 • 3,14 = 31,4 cm. Beträgt die Packlänge des Ständ^r-Blechpiketes ebenfalls 10 cm, dann beträgt die totale Po f äche 31,4 • 10 = 314 cm 2 . In den Tabellen Nr. 12u.l3sind nun totale Polflächen (Spalte 1) und in den Spalten 2—7 die ungefähren DB-Leistungen in k W und P S — bezogen auf die Baujahre 1930—1951 — eingetragen. Beispiel für die Anwendung der Tabellen 12 u. 13. Es steht ein normaler, offener, bzw. spritzwassergesch. Drehstrommotor — ohne Ständerwicklung — zur Neuwicklung an. a) Das Ursprungs-Leistungsschild des Motors ist noch vorhanden und weist aus, daß der Motor vom Hersteller für eine DB-Leistungsabgabe = 3,5 kW, 4,75 P S bei einer Drehzahl von 1420 n (4polig) hergestellt wurde. b) Die totale Polfläche des Ständers beträgt ca. 420 cm 2 . In diesem Falle entstammt der Motor gemäß Tabelle Nr. 12 aus den Baujahren 1931—1941. Diese Feststellung ist für die Ermittlung der Ständer-Wickeldaten sehr wichtig. 52

Rekonstruktion der Nennleistung

4 polig

Tabelle 12 über die ungefähre DB-Leistung normaler, offener Drehstrommotoren gemäß des jeweiligen ungefähren Baujahres, bezogen auf die totale Polfläche des Ständers in cm 2 ungefähres Baujahr

Totale Polfläche

bis etwa 1 9 3 0

von etwa 1 9 3 1 — 1 9 4 0

Ständers

DB-Leistung

DB-Leistung

kW 1

2

PS 3

115

0,19

0,25

kW 4

PS

0,3

von etwa 1 9 4 1 — 1 9 5 1 DB-Leistung

kW

PS

6

7

0,41

0,4

0,54

170

0,37

0,50

0,57

0,78

0,78

1,06

190

0,55

0,75

0,95

1,30

1,16

1,55

240

0,74

1,0

1,15

1,55

1,57

2,2

1,70

2,30

2,33

3,16

350

1,1 1,45

1,5 2,0

2,25

3,05

3,0

4,10

420

2,2

3,0

3,5

4,75

4,86

6,57

540

3,0

4,0

4,68

6,40

6,36

8,56

650

3,7

5,0

7,75

7,85

10,62

860

6,0

8,5

930

8,1

260

11

5,70 10,6

14,5

12,75

17,4

12,6

17

17,0

23

1300

12

16

18,75

25,2

25,5

34,5

1500

16

22

25

34

34,5

46

2000

20,5

28

31,5

42,5

43,5

59

2400

33

45

50

68

70

95

2500

48

65

74

100

100

135

2900

59

80

92

125

125

170

Anmerkun g : Die Schildleistungen der Käfigläufermotoren nach Spalten 6 — 7 (1941 bis 1 9 5 1 ) liegen in manchen Fällen noch höher, wenn es sich um Motoren aus den letzten Baujahren und um größere Leistungseinheiten handelt.

53

Rekonstruktion der Nennleistung

6 polig

Tabelle 13 über die ungefähre D B - L e i s t u n g normiler, offener Drehstrommotoren gemäß des jeweilig an ungefähren Baujahres, bezogen auf die totale Polfläche des Ständers in cm 2 Totale Polflàche des Standers in c m '

ungefähres Baujahr bis etwa 1930

von etwa 1931 —1940

von etwa 1941 — 1951

DB-Leistung

DB-Leistung

DB-Leistung

kW

PS

kW

PS

kW

PS

1

2

3

4

5

6

7

205

0,24

0,33

0,34

0,46

0,44

0,60

265

0,37

0,50

0,52

0,71

0,67

0,91

0,74

1,0

1,05

1,36

1,35

1,85

370

1,1

1,5

1,50

2,05

2,0

2,7

450

1,45

2,0

2,05

2,8

2,64

3,6

570

2,2

3,0

3,1

4,2

4,0

5,45

735

3,0

4,0

4,25

5,72

5,46

7,4

800

3,7

5,0

5,2

7,10

6,75

9,15

950

4,8

6,5

6,77

9,15

8,75

11,85

1050

6,0

8,5

8,44

11,45

10,88

15

8,1

280

11,0

11,45

15,4

14,75

20,4

1725

12

16

17,0

23

22,0

30

2250

16

22

22,50

30,5

29

31,5

2450

20,5

28

29

39,5

37,5

51,4

2770

25,5

35

31,75

43,4

41

56

2850

33,0

45

46,5

62,7

60

81,5

3000

44

60

62,50

84,8

81

110

3200

55

75

79

101

135

1500

54

107

Grundsätzlich ist bei der Rekonstruktion verlorengegangener Wic.keldaten von der listenmäßigen Ursprungsleistung auszugehen, bzw. der Motor soll möglichst für die ursprüngliche listenmäßige Leistung neu gewickelt werden. Motoren älterer Baujahre weisen bekanntlich größere Abmessungen und höhere Totalgewichte auf als neuzeitliche Typen. Aus solchen Motoren kann durch eine entsprechende Umwicklung oftmals eine höhere als die listenmäßige Ursprungsleistung herausgeholt werden. Ob eine höhere DB-Leistung in einem gegebenen Fall erzielt werden kann und um welches Maß eine Leistungserhöhung möglich ist, kann nur durch eine vollständige Durchrechnung des Motors unter Beachtung des Alters, des Watt Verlustes der Bleche usw. entschieden werden. Derartige Fälle sind mit größter Zurückhaltung und Vorsicht zu behandeln, wenn Enttäuschungen und Verluste erspart bleiben sollen.

Intermittierende Leistungsabgabe von Drehstrommotoren Für die zeitlich begrenzte, vorübergehende Leistungsentnahme erhalten die Drehstrommotoren eine besondere Bewicklung und in der Regel auch einen etwas größeren Luftspalt zwischen Ständer und Läufer. Die Leistungsentnahme bei intermittierendem Betrieb beträgt gegenüber der listenmäßigen DB-Leistung der betreffenden Typen a) sprltzwassergeschiitzte Motoren

bei 40% ED (ca. Stundenleistung) = etwa 115% der Modelleistung „ 25% E D (ca. l / 2 Stundenleistung) = „ 125%,, ,, 15% E D (ca. 20-M.nutenbjtrieb) = ,, 135% ,, b) geschlossene Motoren

bei 40% ED = ;a. 93% der normilen, spriU,va;s3rgesch. Modelleistg „ 25% E D = ca. 103% „ . „ 15% E D = ca. 120% „ Im Ragelfalle sind Motoren für intermittierenden Betrieb nicht für DB-Leistungsabgabe verwendbar, d. h., man kann einen vom Herstellerwerk für intermittierende Leistungsentnahme gelieferten Motor nicht ohne weiteres für Dauerbetrieb zum Einsatz bringen. Im Regelfalle ist dann eine Änderung der Ständerwickeldaten (Neuwicklung) erforderlich, wobei die Größe des vorgefundenen einseitigen Luftspaltes unter Umständen eine ausschlaggebende Rolle spielt. Man kann auch nicht ohne weiteres in solchen Fällen die Wickeldaten des Normalmotors gleicher Type für DB-Leistung verwenden. Hierauf sei ausdrücklich hingewiesen, weil in der Praxis des Instandsetzungsfachmannes über diese offenen Fragen vielfach irrtümliche Auffassungen bestehen.

55

Abschnitt V B r uchlochwicklun gen*)

Bei Umwicklungen der Drehstrommotoren für andere Drehzahlen tritt häufig der Fall ein, daß die vorhandene Nutenzahl im Ständer oder Läufer nicht zur Herstellung einer normalen symmetrischen Dreiphasenwicklung geeignet ist. Soll z. B. ein Drehstrommotor mit 54 Nuten im Ständer von 1000 auf 1600 Umdrehungen in der Minute umgewickelt werden, so ist der praktische Fall gegeben, wo die Wicklungselemente (Gruppen) sich nicht mit ganzen Nuten auf den Umfang des Ständers verteilen lassen. Während bei 54 Nuten und 9 Gruppen (n = 1000) für die Aufnahme der wirksamen Leiter einer Gruppe 54: 9 = 6 Nuten zur Verfügung stehen, jede Gruppe also aus drei Teilspulen hergestellt werden kann, ergibt sich für 1500 Umdrehungen und 6 Gruppen: 5 4 : 6 = 9, eine Nutenzahl, die eine Ganzlochwicklung nicht ermöglicht. Diese Wicklung ist aber technisch einwandfrei ausführbar, wenn jede Gruppe 4x/2 Nuten rechts und links belegt. Bei dieser Wicklungsart werden vielfach Nuten von verschiedenen Wicklungsphasen belegt; es kommt daher für jedes Wicklungselement eine gebrochene Nutenzahl in Frage, weshalb diese Wicklungen auch Bruchlochwicklungen genannt werden. Die Bedingung, daß die vorhandene Anzahl der wirksamen Leiter symmetrisch auf dem Umfang des Ständers verteilt sein müssen, ist auch bei der Bruchlochwicklung erfüllt. Die Wicklung ist daher als technisch einwandfrei zu bezeichnen. Ob die Umwicklung für eine andere Drehzahl aus mechanischen Gründen auch angebracht ist, muß von Fall zu Fall geprüft werden. Hier können nur Bedenken eintreten, wenn die Drehzahl durch die Umwicklung erhöht werden soll. Da bei der höheren Drehzahl die Umfangsgeschwindigkeit und der Lagerdruck größer wird, sich auch die übrigen mechanischen Verhältnisse wesentlich verändern, so können große Enttäuschungen eintreten, wenn die Umwicklung ohne Berücksichtigung der hierdurch eingetretenen Veränderungen ausgeführt wird. Bei verhältnismäßig großem Läuferdurchmesser für eine bestimmte Drehzahl und Leistung, wird man eine Umwicklung für höhere Drehzahl (1000 auf 1500) nicht immer ohne Verstärkung der Lager usw. ausführen können. Auch die Befestigung der Wicklungselemente gegen die Wirkung der Fliehkraft muß bei höherer Drehzahl entsprechend der erhöhten Fliehkraft verstärkt werden. Handelt es sich um Umwicklungen f ü r niedrigere Drehzahlen, z. B. von 1500 auf 750 Umdrehungen, so spielen die veränderten mechanischen Verhältnisse stets eine untergeordnete Rolle. D a die Umfangsgeschwindigkeit des Läufers u n d der Lagerdruck geringer wird, so können dieserhalb keine Störungen eintreten. Wichtiger hingegen ist die Beantwortung *) Siehe auch Raskop: Der Katechismus, 11. Auflage, Schaltbilder für Bruchlochwicklungen. S. 162

56

der Frage, ob sich bei der vorhandenen Nutenzahl noch so viel Nuten pro Pol und Phase ergeben, daß der Leistungsfaktor, der hiervon nicht zuletzt abhängig ist, einen brauchbaren Wert nicht unterschreitet.

Läuferwicklungen Bei der Herstellung derLäuferwicklung bietet sich außer der oben erwähnten Bruchlochwicklung auch durch die Anwendung der Zweiphasenwicklung eine Möglichkeit, etwaigen Schwierigkeiten, die bei Umwicklungen für andere Drehzahlen auftreten können, zweckir äßig zu begegnen. Die Zweiphasen-Läuferwicklung (siehe auch S. 62) wird in zwei Wicklungssträngen, und zwar je einen oberen und unteren Strang, hergestellt. Die Gruppenzahl für den jeweiligen Fall ergibt sich aus der Polzahl 2. Hieraus ergeben sich: für 4polige Maschinen (bei 50 Per. 1500 n) = 8 Gruppen „ 6 „ „ „ 50 „ 1000,, = 12 „ 8 , „ „ 50 „ 750 „ = 16 „ usw. Zweiphasen-Ganzlochwicklungen sind ausführbar bei Läufer mit: 32 Nuten, 4polig, 1500 Umdrehungen 48 „ 4 ,, 1500 4 , 1500 96 ,, 48 „ 6 „ 1000 72 „ 6 „ 1000 750 96 „ 8 , Auch die Zweiphasenwicklung ist als Bruchlochwicklung herstellbar. Der praktische Fall erstreckt sich auf Umwicklungen z. B. von 1500 n und 60 Nuten, auf 1000 Umdrehungen. Bei dieser Nutenzahl belegt eine Gruppe 60: 12 = 5 : 2 = 2l/> Nute beiderseitig. (Abb. 6). Ob für eine gegebene Nutenzahl die Ganzloch- oder Bruchlochwicklung in Frage kommt, oder die Zweiphasenwicklung nicht ausführbar ist, ergibt sich aus folgender Rechnung: Nutenzahl: Gruppenzahl: 2. Ist das Ergebnis dieser Rechnung eine gerade Zahl, so ist eine Ganzlochwicklung ausführbar, z. B. 48 :12 = 4: 2 = 2, ist das Ergebnis hingegen eine Zahl mit dem Bruch 1 / i , so entsteht eine Bruchlochwicklung. (Siehe Abb. 6). Die Wicklung ist auch mit mehreren gebrochenen Nuten ausführbar, jedoch kommt die Art bei Umwicklungen praktisch selten vor. 57

Auf die Schaltung dieser Wicklungen und nähere Ausführung derselben ist in dem Werke Raskop, Die Instandsetzungen an elektr. Maschinen * ) , 5. Auflage, ausführlich eingegangen. Die Zweiphasenwicklung wird mit Erfolg auch da angewandt, wo die Ausladung (Schritt) der Gruppen einer Dreiphasenwicklung verhältnismäßig groß werden würde. Die Befestigung derartiger Gruppen gegen die Flieh-

kraftwirkung ist häufig mit großen Ausführungsschwierigkeiten verbunden, und da die Gruppen der Zweiphasenwicklung eine wesentlich geringere Ausladung haben, bietet die Anwendung dieser Wicklung auch in dieser Hinsicht Vorteile.

Entwurf einer 6 poligen Zweiphasen-Bruchlochwicklung verteilt auf 28 Nuten (Beispiel aus der Praxis) Als praktisches Beispiel sei ein 4poliger Drehstrommotor der A E G . Type D 30/4 gewählt. Dieser Motor hat bekanntlich im Ständer = 36 Nuten, im Läufer = 28 Nuten. Der Läufer besitzt eine Zweiphasenwicklung. Der Motor soll 6 polig, für eine Leerlaufdrehzahl von 1000 n gewickelt werden. Bei dem Ständer sind die Voraussetzungen für die Herstellung einer normalen 6poligen Dreiphasenwicklung gegeben. Bei dem Läufer bereitet die Umwicklung von 4 auf 6 Pole jedoch Schwierigkeiten. Die einzige Möglichkeit, den Läufer mit einer 6poligen Wicklung auszurüsten, bietet die Anwendung einer Zweiphasen-Bruchlochwicklung, wie nachstehende Tabelle zeigt. Die Spulenzahl einer Wicklungsphase ergibt sich aus: *) Neuer Titel: Das Elektromaschinenbauerhandwerk, 3. Aufl.

58

Spulenzahl =

—

= 7 . . . . (9)

Insgesamt besteht die Wicklung also aus 14 Einzelspubn. Tabelle über symmetrische Zweipliasen-Bruchlochwicklungen Totale

Nutenzahl

12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

Ausführbar für die Polzahlen

Spulenzabi

10 6 und 10 6 10 6 und 10 6, 10 und 12 10 6 und 12 6 und 10 10

14 je

Phase

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Entwurf der Wicklung Nachdem wir uns von der Ausführbarkeit der Wicklung an Hand der Tabelle überzeugt haben und die Spulenzahl für einen Wicklungsstrang nach der Formel 9 ermittelt ist, wollen wir den Entwurf der Wicklung von Grund auf durchführen. Der Übersichtlichkeit halber lassen wir die Wicklung in vier Etappen entstehen und zeichnen die 28 Nuten des Läufers gemäß Abb. 7 in vier Reihen untereinander.

Die Berechnung des Nutenschrittes Von grundlegender Bedeutung für den Entwurf der Wicklung ist der Nutenschritt, den wir nach Formel 10 wie folgt ermitteln: gN + Nutenschritt = ? — P In dieser Formel bedeuten:

1

(10)

g = eine beliebige ganze Zahl (einschl. 0), N = Nutenzahl, p

=

die halbe P o l z a h l .

Bei 28 Nuten und 6 poliger Ausführungen erhalten wir den Nutenschritt: 3 Jede Spule hat eine positive und eine negative Seite. Wir errechnen an Hand des Nutenschrittes zunächst die positiven Spulenseiten für die erste

59

Wicklungsphase, indem wir mit Nute 1 beginnen und die Schrittzahl 9 hinzuzählen. 1. positiv: 1 + 9 = 1 0 + 9 = 1 9 + 9 = 2 8 + 9 = 9 + 9 = 1 8 + 9 = 27 und erhalten so die Nutenzahlen 1, 10, 19, 28, 9, 18, 27. Hierauf errechnen wir die negativen Spulenseiten der zweiten Wicklungsphase, indem wir zu der Zahl 27 + 9 hinzuzählen usw..

1

i 6111 i 11 1i1ft i iT» i151161 117 111! Wi WI 21i » I &i 111 7 » 9 K> SSfliS?

5

fS

i I M 11 11 ; j i I I M I I I ! i j | | | i

r~

ii

lit

J i

t *

Entwarf einer Zweinhasen-B'nnhlorhwi'-klanir 6 polig 28 Kaien für den,Läufer eines von l »nf C Pole am* wickelten Drehstrommotors A £ G . Type D 50/4.

Abb. 7 2. negativ: 27 + 9 = (36 — 28) = 8 + 9 = 17 + 9 = 26 + 9 = (35 — 28) = 7 + 9 = 16 + 9 = 25 + 9 (34 — 28) = 6 und erhalten so die Nutenzahlen: 8, 17, 26, 7 , 1 6 , 25, 6. s

Die negativen Spulenseiten des 2. Wicklungsstranges erhalten wir auf gleiche Weise, indem wir fortfahren: 6 + 9 = 15 + 9 = 24 + 9 = (33 — 28) = 5 + 9 = 14 + 9 = 23 + 9 = 32 — 28 = 4 + 9 = 13. Nuten 15, 24, 5, 14, 23, 4, 13. Die positiven Spulenseiten für den 2. Wicklungsstrang: 13 + 9 = 22 + 9 = (31 — 28) = 3 + 9 = 12 + 9 = 21 + 9 = (30 — 28) = 2 + 9 = 11 + 9 = 20.

60

Wir stellen nunmehr die Zahlen zusammen und erhalten folgendes Bild: I . Wicklungsstrang: positiv: 1, 1 0 , 1 9 , 28, 9, 18, 27 negativ: 15, 24, 5 , 1 4 , 23, 4 , 1 3 ~ I I . Wicklungsstrang: positiv: 22, 3, 12, 21, 2, 11, 20 negativ: 8, 17, 26, 7 , 1 6 , 25, 6 In dem vorbereiteten Schaltbild zeichnen wir nunmehr gemäß Abb. 7 die positiven Spulenseiten durch volle, die negativen durch gestrichelte Linien ein und erhalten so das erste Stadium der Wicklung gemäß Abb. 7 Ziffer 1. Nun muß eine vollausgezogene starke Linie mit einer. gestrichelten Linie zu einer Spule verbunden werden. Wir wählen hierbei die am nächsten zusammenliegenden positiven und negativen Seiten, um möglichst Wicklungsmetall zu sparen. Nach einfacher Überlegung entsteht so das zweite Stadium der Wicklung gemäß Abb. 7 Ziffer 2. Die Abb. 7 Ziffer 2 stellt den Wicklungsstrang 1 (7 Spulen) dar. Wir kennzeichnen die positiven Spulenseiten mit nach oben gerichteten und die negativen Spulenseiten mit nach unten gerichteten Pfeilen und stellen sofort die Schaltverbindungen her.

Die Herstellung der Schaltverbindungen Die 7 Spulen eines Stranges schalten wir in Serie. Hierbei ist lediglich ¿u beachten, daß die negative Seite einer Spule mit der positiven Seite der nächstliegenden Spule verbunden wird. Ist dies geschehen, so ist der I. Wicklungsstrang fertig. Die Verteilung der 7 Spulen des I I . Wicklungsstranges geschieht nach den gleichen Grundsätzen wie vorbeschrieben. In Abb. 7 Ziffer 3 sind nach dem aufgestellten Zahlenschema nur die positiven und negativen Spulenseiten des I I . Wicklungsstranges eingezeichnet, die gemäß Ziffer 4 verbunden und geschaltet werden. Denkt man sich das Schaltbild Ziffer 4 so über das Schaltbild Ziffer 2 gelegt, daß sich die gleichbezifferten Nuten decken, so entsteht das vollständige Schaltbild der 6 poligen Zweiphasen-Bruchlochwicklung. Bei der Umwicklung des Läufers können wir ohne Bedenken die ursprüngliche D.alitzahl je Nute und den Drahtdurchmisser beibehalten. Betrachten wir nunmehr die entworfene Wicklung näher, so kann festgestellt werden, daß die Anzahl der Leiter j e Strang und somit die Spannungen gleich sind. Hingegen entfallen auf 2 Polpaare je Pol 5 Nuten und auf ein Polpaar je Pol 4 Nuten. Die Wicklung ist jedoch völlig symmetrisch und entspricht in allen Teilen den Wicklungsgesetzen für symmetrische Zweiphasen-Bruchloch Wicklungen.

61

Da das vorbeschriebene Beispiel praktisch durchgeführt wurde, so sei der Vollständigkeit halber noch erwähnt, daß die ursprünglichen Ständerwickeldaten (4polig) natürlich nicht für die 6polige Wicklung verwendet werden konnten. Die Ständerwickeldaten wurden an Hand der Abmessungen des aktiven Eisens mit 52 Leiter je Nute für 380 Volt Sternschaltung errechnet. Die Schaltung der Läuferwicklung und die Verbindungen zwischen Wicklung und Schleifiinge ist in Abb. 8 schematisch dargestellt.

7

Sclieinatische Darstellung einer ZweiphasenWicklung für den Läufer des Drehstrommotors AEO. Type D 50/4.

Abb. 8

Die Ermittelung der Läuferspannung bei DrehstromSchlei.ringläufermotoren mit 2-Phasenwicklung E s wurde bereits erwähnt, daß die Schleifringläufer der Drehstrommotoren auch mit einer verketteten Zweiphasenwicklung gemäß Abb. 8 ausgerüstet werden können. Das geschieht sowohl seitens der Motorenhersteller als Ursprungswicklung, als auch gelegentlich einer Umwicklung vorhandener Drehstrommotoren, wenn die Läufernutenzahl nicht für eine symmetrische Dreiphasenwicklung geeignet ist, oder andere Gründe vorliegen. Für die Beschaffung des erforderlichen Zweiphasen-Anlassers (mit nur 2 Widerstandsreihen) müssen dann die Läuferspannungen ermittelt werden. Grundsätzlich ergeben sich bei der verketteten Zweiphasenwicklung zwei verschiedene Spannungswerte, wovon der höhere Wert = ]/ 2 des niedrigeren Spannungswertes beträgt.

62

Die Wurzel aus der Zahl 2 ist = 1,42. Bei der Berechnung dieser Läuferspannung ist zu beachten, daß der Ständer 3phasig, der Läufer aber 2phasig bewickelt ist.

220

V

Dreiphasen - Ständerwicklung 380/220 V Abb. 9

aus:

Die Läuferspannung (Up 2 ) bei Stillstand des Läufers errechnet sich Leiterzahl im Läufer • Phasenspannung/Ständer

Zx oder

= Leiterzahl im Ständer

Uph 2 =

Zi

Z 2 • Uphj

Zi Beispiel: 22 kW, 380/220 Volt, 44/76 Ampere, 1440 n, 50 Hz Ständer: 3G Nuten, je Nute 10 Leiter = 360 Leiter total (Zj), Läufer: 48 Nuten, je Nute 4 Leiter = 192 Leiter total (Z2), dann ergibt sich die Läuferspannung zwischen dem mittleren und den beiden äußeren Schleifringen (Abb. 10) Z 2 • Uphi 96 • 220 = 176 Volt 120 Z,

63

und die Läuferspannung zwischen den beiden äußeren Schleifringen 176} 1,42 = 250 Volt. Z 2 = 192 : 2 = 96 (zweiphasig) Leiterzahl/Phase Z t = 360: 3 = 120 (dreiphasig) Leiterzahl/Phase Uph x = 380: 1,73 = 220 Volt = Phasenspannung/Ständer Berechnung des Läuferstromes: Der Paasenstrom des Läufers = Ip 2 ist: 0,9 • r a . 1 - Z x - Ip, 0,9 • 3 • 120 • 44 IPt = = 74,2 A . 1 2 • 96 2' Schtdifrfnq« Li

/""V l j Zweioha>wläufw Jj-JpjlM

y

©—

9T M 1 -L _L

250 V

o

1 11 .

—

176 U2-2SO üpa V? • 2SO ScMMfrinqipOTHtnqM Abb. 10

Der Strom in dem Mittelleiter (siehe Abb. 10) beträgt dann: 74,2 rrij = m2 = Ipj =

• 1,42 = ca. 105,4 Amp. Pxiasenzahl im Ständer Phasenzahl im Läufer Ständer-Nennstrom je Phase bei 380 Volt.

Rekonstruktion der Wickeldaten an einem ZweiphasenSchleifringläufer Beispiel: normaler, offener Drehstrommotor mit UrsprungsLeistungsschild und Zweiphasen-S;hleifringläufer. 4 kW, 5,45 PS, 333/220 Volt, 8,2/14,2 Amp., 1430 n, 50 Hz. Läufer: 120/170 Volt. Wickeldaten des Ständers: 36 Nuten, 4-polig, je Nute 29 Drähte, D . a h t 1,5 mm Q , Serie-Sternschaltung bei 380 Volt. Wickeldaten des Läufers: 48 Nuten, Z.veiphasen wicklung, Nutenmaße 20 5,5 m m . Daten sind nicht mehr vorhanden.

Die Leiterzahl je Phase im Ständer ist: 36 • 29 3

1044 = 348 3

dann ist die Leiterzahl je Phase im Läufer (Z 2 ): Up 2 • Z x 120-348 Zi = 220 Up t = Phasenspannung im Ständer Up, = Phasenspannung im Läufer (gemäß Leistungsschild 120 Volt) Zx = Leiterzahl/Phase im Ständer. Die Leiterzahl je Nute ist dann: 2-194 48~

=

Der totale Nutenquerschnitt ist 5,5 • 20 mm = 110 mm 2 . Bei einem Nutenfüllfaktor von 0,4 ergibt sich ein Leiterquerschnitt von etwa: HO • 0,4 2 = 5,5 mm 2 = 2,65 mm Q . 8 Der Phasenstrom im Läufer ergibt sich dann aus: 0,9 • 3 • 348 • 8,2

T P

2 =

2^194

=

gn Ca

"

20

A m p

'

Iph x = Phasenstrom im Ständer ist = 8,2 Amp. und der Läuferstrom im Mittelleiter 20 • 1,42 = 28,4 Amp.

Drehstrommotoren mit polumschaltbaren Wicklungen Die Dahlander-Schaltung Im Jahre 1897 erteilte das deutsche Reichspatentamt an die E r finder Dahlander und Lindström das D R P 98417 und zwar auf eine polumschaltbare Dreiphasenwicklung für das Polzahlverhältnis 2 : 1. Obgleich in den verflossenen Jahren eine große Zahl von anderen, polumschaltbaren Wicklungen in Fach- und Patentschriften beschrieben und damit der Fachwelt gekannt gegeben wurden, haben sich nur ganz wenige Schaltarten so durchsetzen können, wie es bei der DahlanderSchaltung der Fall ist. Die Dahlander-Wicklung ist inzwischen ein fester und bewährter Bestandteil der Schaltbilderarchive in den Elektromaschinenfabriken und Instandsetzungswerkstätten elektrischer Maschinen geworden. Die 5

R a s k o p , Berechnungsbuch. 7. Aufl.

65

mit dieser Wicklungiart ausgerüsteten Drehstrommotoren haben sich in der Wirtschaft, ganz besonders als Werkzeugiras chinenantrieb bestens bewährt und die Nachfrage steigt unentwegt an. E s ist daher verständlich, daß in den Instandsetzungswerkstätten in letzter Zeit öfter die Frage auftaucht, einen plötzlich auftretenden Eilbedarf an solchen polumschaltbaren Drehstrommotoren durch Umwicklung vorhandener normaler Drehstrommotoren zu decken. Die nachstehenden Ausführungen beziehen sich ausschließlich auf derartige Fälle. Der Entwurf und die Bereci nung polumsch all barer Drehstrommotoren ist und bleibt eine Angelegenheit beiufener Berechner und Gestalter elektrischer Maschinen, aber es erscheint zweckmäßig, dem Elektromaschinenbauer-Handwerker für die bereits erwäl nten Umwicklungen nornaler Drehstrommotoren in Dahlander-Motoren im Rahmen einer speziellen Fachberatung grundsätzlich wichtige Hinweise zu geben.

Umwicklung normaler Drehstrommotoren in polumschaltbare Motoren mit Dahlander-Wicklung I n der Praxis kommt es in den letzten Jahren öfter vor, daß der Bedarf an polumschaltbaren Drehstrommotoren mit dem Drehzahlverhältnis (Polzahlverhältnis) 2 : 1 durch Umwicklung vorhandener Normalmotoren gedeckt werden soll bzw. gedeckt werden muß. In solchen Fällen ist von folgender Betrachtung auszugehen: 1. Die Dahlander-Wicklung für 2 Polzahlen (2 Drehzahlen) ist stets im Dreieck/Dcppelstern geschaltet und zwar ist die Wicklung mit der höheren Polzahl im Dreieck, diejenige mit der niedrigeren Polzahl in Dcppelstern geschaltet (Abb. 11). 2. Die Ausgangsschaltung ist also immer die Dreieckschaltung, d. h. die Wicklung mit der höheren Polzahl (niedrigeren Drehzahl) muß immer für Dreieckschaltung ausgelegt werden. 3. Das Leistungsverhältnis ist bei der Dahlanderschaltung 1 : 1,5, d. h. die Leistung des Dahlander-Motors ist bei der niedrigeren Polzahl (höheren Drehzahl) l , 5 m a l höher, als die Leistung bei der höheren Polzahl (niedrigeren Drehzahl). Beispiel: Beträgt die DB-Leistung eines Drehstrommotors 8/4 Pole (750/1500n) in 8poliger Schaltung etwa 5 k W , dann beträgt die D B Leistung in 4poliger Schaltung 5 • 1,5 = 7,5 kW (also nicht etwa das doppelte = proportional der Drehzahlen zueinander).

66

4. Bei der fabrikmäß ; gen Herstellung listenmäßiger DahlanderMotoren wird das Ständerblech, insbesondere aber das Ständerjoch (Maß von Nutengrund bis Auß3nkante Ständerblech!) nacli feststehenden Grundsätzen ausgelegt und zwar wird das Nutenverhältnis zwischen Ständer und Läufer so gewählt, daß der Anlauf und die Geräuschbildung der Käfigläufer den Betriebsbedingungen entsprechen.

Das Ständerjoch wird so bemessen, daß die Kraftliniendichte bei der niedrigeren Polzahl (höhere Drehzahl) den normalerweise üblichen Werten entspricht. Die listenmäßigen Dahlander-Motoren erhalten also im Regelfalle Blechpakete, die hinsichtlich der Nutenzahlen und der Dimensionierung von denjenigen der Normalmotoren abweichen. Im Gegensatz hierzu sind die Nutenzahlen, das Nutenzahlverhältnis, ¿as Nutenvolurnen und das Maß des Ständerjoches bei einer Umwicklung voil.andener Normalmotoren gegeben und hieraus ergeben sich zwangsläufig wichtige Schlußfolgerungen. Denn 67

a) nicht jedes vorgefundene Nutenzahlverhältnis ist für die Umwicklung nach Dahlander geeignet; b) soll die ursprüngliche, schildmäßige Drehzahl durch die Dahlander-Wicklung erhöht werden — z. B. soll ein normaler 4poliger Motor 4/2polig nach Dahlander umgewickelt werden, dann ist es von vornherein fraglich, ob der Querschnitt des Ständerjoches für die zusätzliche (die niedrigere) Polzahl ausreicht; c) bei einer Umwicklung im umgekehrten Sinne, z. B. bei der Unwicklung eines vorhandenen 4 poligen Motors in einen 8/4pDÜgen Dahlander-Motor (Herabsetzung der ursprünglichen Läuferdrehzahl), liegen die Verhältnisse hinsichtlich des Jochquerschnittes günstiger. Es ist daher vorteilhaft, bei der Wahl der Normalmotoren von der höheren Drehzahl (niedrigeren Polzahl) auszugehen, d. h. man soll für einen 8/4 poligen Dahlandermotor einen vorhandenen 4poligen Normalmotor in der erforderlichen DB-Leistung wählen. Die Verhältnisse liegen wesentlich komplizierter, wenn unter Beibehalt des Beispieles ein vorhandener 4 poliger Normalmotor für 4/2 Pole nach Dahlander umgewickelt werden soll, wie bereits dargelegt. In diesem Falle ist eine Neuberechnung der Wickeldaten und eine sehr sorgfältige P.üfung aller Voraussetzungen (Anlauf, Geräuschbildung, Leistung usw.) notwendig. 5. Aus den bereits dargelegten Gründen kann im letzteren Falle nicht ohne weiteres von den vorgefundenen Wickeldaten ausgegangen werden. Geschieht dies aber — wie häufig beobachtet werden kann —•, dann muß damit gerechnet werden, daß der Ständer-Joch-Querschnitt für die zusätzliche Polzahl (im Beispiel für die 2pölige Wicklung) nicht ausreicht und eine anormale Erwärmung im Ständereisen in Erscheinung tritt. 6. Die DB-Leistung der nach Dahlander umgewickelten Normalmotoren. Wird die ursprüngliche Läuferdrehzahl des Normalmotors gelegentlich der Umwicklung nach Dahlander um ca. 50% herabgesetzt, z. B. 1500/750 n, dann fällt auch die Leistungsentna me bei der höheren Polzahl (niedrigeren Drehzahl) um etwa 50%. Batrug die schildmäßige DB-Leistung des vorhandenen Normalmotors beispielsweise 5 kW bei 1500 n, dann beträgt die (überschlägliche) DB-Leistung bei 750 n etwa 2,5 kW.

Da aber die Intensität der Luftkühlung bei 750 n erheblich geringer ist, als bei 1500 n, so beträgt die Leistung bei 750 n weniger als 2;5 k W und zwar etwa 0,8 X 2,5 k W = ca. 2,0 kW. Demnach beträgt die überschlägliche DB-Leistung des umgewickelten Dahlandermotors (siehe Absatz 3) etwa l , 5 m a l 2,0 k W = ca. 3 k W — bezogen auf die höhere Drehzahl (1500 n). Aus dieser Betrachtung ist ersichtlich, daß die ursprüngliche Schildleistung des Normalmotors bei einer Umwicklung nach Dahlander nicht ohne weiteres beibehalten werden kann, wie oft irrtümlich angenommen wird. Bei einer grundlegenden Neuberechnung lassen sich öfter günstigere Leistungsverhältnisse herausholen. Diese Berechnungsarbeiten fallen jedoch in das Gebiet des Berechnungsingenieurs. Es soll deshalb an dieser Stelle nicht näher hierauf eingegangen werden. 7. Die mechanischen Verhältnisse bei der Umwicklung normaler Drehstrommotoren in Dahlander-Motoren. a) Soll beispielsweise ein vorhandener 4 poliger Normalmotor für 4/2 Pole umgewickelt werden, dann wird die Lagerbeanspruchung bei der höheren Drehzahl (3000 n) ganz erheblich höher. Desgleichen wird auch die Läuferwelle erheblich höher auf Durchbiegung usw. beansprucht. Es ist daher durchaus nicht mit Sicherheit anzunehmen, daß der umgewickelte Motor bei der zusätzlichen — höheren Drehzahl — in allen Teilen einwandfrei arbeitet. b) Wird hingegen ein vorhandener 2poliger Motor für 4/2 Pole nach Dahlander umgewickelt, dann liegen die mechanischen Verhältnisse wesentlich günstiger. c) Die KühlungsVerhältnisse werden bei der höheren Drehzahl günstiger. 8. Es soll nun an einem praktischen Beispiel gezeigt werden, zu welchem Ergebnis die vorstehenden Betrachtungen führen: a) Schilddaten eines vorhandenen Normalmotors: 4 kW, 5,45 PS, 380/220 Volt, 50 Hz., 1430 n, 8,2/14,2 Amp. b) Maße des aktiven Eisens: Ständer: außen innen Packlänge Nutenzahl Nutenmaße

= = = = =

195 m m Q 123,2 mm Q 130 mm 36 6,5/9,5 • 20 mm 69

Läufer:

außen = 122,5 mm Q Packlänge = 130 mm Nutenzahl = 44 (Käfigläufer)

c) Wickeldaten des Ständers: 4polig, 36 Nuten, je Nute 29 Drähte, Draht 1,5 mm Q , Serie/Stern bei 380 Volt d) Weitere Daten: Leerlaufstrom = 3,3 Amp. bei 380 Volt, 50 Hz. Kurzschluß ström = 44,3 Amp.

4 Blechmaße eines normale Drehstrommotors 4 kW 4polig, 50 Hz

Blechmaß3 eines normalen 8 poligen Drehstrommotors 50Hz fürDB-Betrieb

e) Ausführung: normale, offene Ausführung bzw. spritzwassergeschützte Ausführung. Durchzugskühlung. Baujahr etwa 1940. DB-Batrieb. Dieser Motor soll nach Dahlander umgewickelt werden und zwar für 8/4 Pole, 380 Volt, 50 Hz., DB-Bstrieb. 9. Überschlägliche Wickeldaten für die 8/4 polige DahlanderWlcklung: a) Die Wickeldaten der vorgefundenen 4poligen Wicklung müssen zunächst einmal für die 8 polige Auslegung in Sternschaltung umgerechnet weiden. 70

Die Ständer-Leiterzahl kann zunächst überschläglich nach Maßgabe des Drehzahlverhältnisses — also um etwa 100% — erhöht werden. 2 • 29 Leiter/Nute = 58 Leiter/Nute. D a nun die 8polige Wicklung in Dreieckschaltung ausgelegt werden muß, so müssen die Leiter außerdem mit 1,73 multipliziert werden = 58 • 1,73 = rund 100 Leiter/Nute. b) Der vorgefundene effektive Kupferqüerschnitt/Nute beträgt 29 • 1,767 mm 2 = 51,24 mm 2 . Bei 100 Leiter/Nute würde sich daher ein Leiterquerschnit von 51,24:100 = 0,51mm 2 = etwa 0,8 mm Q Draht ergeben. Es ist nun interessant und aufschlußreich, den listenmäßigen 8 poligen Motor (dieselbe Herstellerfirma) mit dem Ergebnis zu vergleichen: c) MaSe des aktiven Eisens: Ständer: außen = 195 mm Q innen = 135 mm Q Packlänge = 130 mm Nutenzahl = 48 d) Wickeldaten dieses Motors für 380/220 Volt: Ständer: 48 Nuten, 8polig, je Nute 42 Drähte, Draht 1,1 mm Q , Serie/Stern bei 380 Volt. e) Leistungsschild: 1,5 kW, 2 PS, 380/220 Volt, 710 n, 3,90/6,75 Amp. Rechnet mein die Leiterzahl dieses Motors f ü r 380 Volt Dreieckschaltung um (48 • 42 • 1,73: 36) dann ergibt sich f ü r 36 Nuten eine Leiterzahl von 97, also praktisch dieselbe Leiterzahl, die nach der Betrachtung Absatz 9, a) und b) gefunden wurde. Die totale Polfläche des listenmäßigen 8 poligen Motors ist jedoch etwas größer, als diejenige des umgewickelten Motors. Dagegen ist der Querschnitt des Ständerjoches bei dem u m gewickelten 4poligen Motor stärker, als derjenige des listenmäßigen 8poligen Motors derselben Typenreihe. Aber auch der Leiterquerschnitt ist bei dem listenmäßigen 8poligen M^tor derselben Typsnreihe stärker als derjenige des umgewickelten Mators. Das effektive Nutenvolumen ist nämlich bei dem listenmäßigen 8 poligen Motor größer, als dasjenige des 4poligen Normalmotors. 10. Ohne auf nähere Einzelheiten weiter einzugehen soll nun die Betrachtung hinsichtlich der Leistungsabgabe des umgewickelten Dahlander-Motors fortgesetzt werden: Die voraussichtlich tliche ungefähre DB-Leistungsabgabe des umgewickelten Dahlander-Motors ergibt sich nach Absatz 6 zu 71

a) 4 k W : 2 — 2 k W • 0,8 = 1,6 kW (bei 750 n) b) urd die L e i s U r g t e i lECOn ist: 1,6 • 1,5 = 2,4 kW, während die ursprüngliche 4polige Leistung des Normalmotors gemäß Absatz 8, Unterabsatz a) = 4 k W beträgt. E s wurde bereits erwähnt, daß bei einer vollständigen Durchrechnung des Motors an Hand der aktiven Eisenmaße usw. m cglich ei weise etwas günstigere Werte herausgeholt werden können, zumal dann, wenn es sich um Normalmotoren aus älteren Baujahren handelt. Dagegen beträgt die listenmäßige Leistung des 8poligen Norrrairrotors gerriß Absatz 9 = 1,5 kW und diese Leistung stirrmt mit der vorstehend unter a) errechneten Leistung fast genau über ein. J e nach dem vorgefundenen Nutenvolumen und dem B a u jahr des umzuwickelnden Norn alrr otors bestehen oft Möglichkeiten, die für eine Erhöhurg des Leiter querschnittes ausgenutzt werden kennen, denn an Stelle urr;pernener Drähte können Lackdrähte zur Anwenc'ung k e n n e n und oftmals ist der Nutenraum bei den älteren Normalmotoren nicht wirtschaftlich ausgenutzt. In manchen Fällen gestatten die Maße des aktiven Eisens auch eine höhere Kraftliniendichte zu wählen, als dies von dem Erbauer des Motors getan wurde. 11. Zwec't der Betrachtung: Die vorstehende Betrachtung soll in erster Linie grundsätzliche Fragen klären, die bei der Umwicklung normaler Drehstrommotoren für DB-Betrieb in Dahlander-Motoren für DB-Betrieb in Erscheinung treten und beachtet werden müssen. Soweit die anfallenden Fachfragen nicht in das Gebiet des Berechnungsingenieurs fallen, wurden dieselben im Rahmen einer allgemeinen Betrachtung behandelt. 12. Polumschalter für Dahlander-Motoren: F ü r die Umschaltung der Dahlander-Wicklungen kommen nur eigens hierfür konstruierte Polumschalter in Frage, welche die Ausgangs-Dreieckschaltung in die Doppel-Sternschaltung und umgekehrt zwangsläufig schalten. E s ist wichtig darauf hinzuweisen, daß es außer DahlanderPolumsch altern noch eine ganze Reihe anderer Polumsch alter gibt, die für andere Schaltarten z. B . Stern/Stern, Drcieck/Dreieck usw. bestimmt sind und daher für Dahlanderwicklung nicht in Betracht kommen.

72

Schrifttumshinweise: 1. Drehstrommotoren mit polumschaltbaren Wicklungen und die Bedeutung derselben für das Elektromaschinenbauerhandwerk, Raskop: Der Katechismus!für die Ankerwickelei, 11. Aufl., Seiten 287—318, mit Schaltbildern für alle gängigen Polzahlen. 2. Fachzeitschrift EMA — Die elektrische Maschine, Verlag Herbert Cram, Berlin W 35: Jahrgang 1948, Heft 1 — 2, Seiten 27—30, Heft 7—8, Seiten 127—128. Jahrgang 1950, Heft 5, Seiten 130—135. Jahrgang 1951, Heft 9, Seiten 269—270.

Die Umwicklung polumschaltbarer Motoren in Normalmotoren In den Instandsetzungswerkstätten kommen auch die umgekehrten Fälle vor, wo listennäßige polumschaltbare Drehstrommotoren aus irgend einem Grunde in normale Motoren umgewickelt werden sollen. Die hierbei anzustellenden Betrachtungen decken sich im Regelfall in umgekehrter Reihenfolge mit den Darlegungen S. 66. Der einfachste Fall ist wiederum die Dahlander-Wicklung (mit einem Polzablverhältnis 2:1). Es handelt sich hier um eine sogenannte Ein Wicklungsausführung für 2 Drehzahlen. Es kommen indessen auch Fälle vor, wo der listenmäßige polumschaltbare Motor mit 2 Dahlander-Wicklungen (4 Drehzahlen) oder mit einer Dahlander-Wicklung und mit einer normalen Dreiphasenwicklung (3 Drehzahlen) ausgerüstet ist. Das Ständer-Nutenvolumen solcher Motoren ist für die Aufnahme von 2 voneinander getrennten Wicklungen dimensioniert (anormales Nutenvolumen). Außerdem gibt es noch Einwicklungsausführungen für 3—4 Drehzahlen (Zweischichten-Wicklung nach SSW-Weinert, siehe auch Raskop „Der Katechismus", 11. Aufl., S. 309). Die Ermittlung der Wicklungs- und Leistungsdaten für die Umwicklung eines listenmäßig hergestellten Dahlandermotores mit nur e i n e r Wicklung sollte unter Hinweis auf die Darlegungen S. 66 auch dem Praktiker keine Schwierigkeiten bereiten. In allen anderen Fällen ist eine Neuberechnung der Wicklungs- und Leistungsdaten erforderlich. Handelt es sich um polumschaltbare Motoren mit 2 (oder mehr) voneinander getrennten, für je sich selbständig arbeitenden Wicklungen, dann kann im Regelfalle der anormal grcße Nutenraum durch eine normale Dreiphasenwicklung (für nur eine Drehzahl) nicht voll ausgenutzt werden. Die ebenfalls anormalen Maße und Gewichte solcher Motoren verleiten vielfach zu falschen Vorstellungen hinsichtlich der Nennleistungsabgabe, die durch eine Umwicklung für nur eine Drehzahl (Normalmotor) erzielt werden kann. 73

Bei den Überlegungen, die in solchen Fällen anzustellen sind, ist mit Rücksicht auf die angestrebte maximal erzielbare Leistungsabgabe in erster Linie von dem Maß des Ständerjoches (Polzahl), von der Nutenzahl u n d von dem Querschnitt der Zahnstange auszugehen. Die Wirtschaftlichkeit solcher Umwicklungen ist im Regelfalle beschränkt u n d es m u ß schon von Fall zu Fall nach sorgfältigen E r wägungen u n d Prüfungen entschieden werden, ob sich eine solche Umwicklung lohnt. A b s c h n i t t VI

Die Aufstellung der Wickeltabellen für Drehstromläufer mit Stabwicklungen Wenn gelegentlich einer Neuwicklung die Aufzeichnungen über den Verlauf einer Stabwicklung abhanden gekommen sind, oder wenn aus anderen Gründen die Werkstattangaben für die Herstellung einer bestimmten Drehstrom-Stabwicklung gefordert werden, so ist es zweckmäßig und zeitsparend, durch Aufstellung einer Wickeltabelle diese Unterlagen zu errechnen. Das Aufzeichnen eines Wickelschemas erübrigt sich hierdurch vollständig. Sollte indessen auch ein derartiges Schema gewünscht werden, so ist dies an Hand der errechneten Tabelle leichter und sicherer herzustellen, als wenn die Aufzeichnung rein mechanisch erfolgt. Es darf an dieser Stelle nicht unerwähnt bleiben, daß die Aufzeichnung des Wicklungsverlaufes der drei Phasen einen vorzüglichen Einblick in das Wesen dieser Wicklungen gewährt. Aus diesem Grunde ist es empfehlenswert, der Übung und des Verständnisses halber, an Hand der errechneten Tabelle ein vollständiges Schaubild aufzuzeichnen. Eine Drehstrom-Stabwicklung, wie solche sowohl als Läufer- wie auch als Ständerwicklung vielfach zur Anwendung kommt, besteht aus 3 Wicklungsphasen, deren Anfänge an die 3 Schleifringe und deren Enden an einen Verkettungsstab gelegt werden. Der 3. Teil der insgesamt vorhandenen Stäbe ist hintereinander geschaltet und bildet so einen Wicklungsstrang. Betrachtet man den Verlauf eines derartigen Wicklungsstranges, so findet man, daß l/-2 der Stabzahl eines Stranges im fortschreitenden Sinne und die übrige Hälfte im rückschreitenden Sinne hintereinandergeschaltet ist. Die Verbindung dieser beiden Hälften geschieht durch Stäbe, die in der Praxis als Umkehrstäbe oder auch Rückkehrverbindungen bezeichnet werden. Die symmetrische Dreiphasenstabwicklung ist nur dann ausführbar, wenn die gesamte Stabzahl durch die Polzahl teilbar ist. Weiter muß die gesamte Stabzahl durch 3 teilbar sein, damit in jedem Wicklungsstrange eine gleich große Zahl Stäbe hintereinander geschaltet sind. Da die Hälfte Stäbe eines Wicklungsstranges im fortschreitenden, die andere Hälfte im rückschreitenden Sinne verläuft, so muß wiederum ditcA*/f*ae.

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Abb. 37. Schaltung der Sekundärwicklung: 12 Stränge parallel Spannungsentnahme an u, v, w = 8,33 Volt

Die Primärwicklung besteht gemäß Abb. 31 aus 14 Scheibenspulen je Kern, die in Serie/Stern/Sparschaltung gemäß Abb. 33 geschaltet werden. Die vorhandene Netzspannung = 3 • 380 Volt, 50 Hz liegt an Spule Nr. 3 (Abb. 31) und die Spulen 1 und 2 liegen in Additionsschaltung mit der 380-Volt-Wicklung in Serie (Abnahme für 3 • 500 Volt, 50 Hz). Die Primärwicklung erhält Anzapfungen für die Spannungen, die unter 380 Volt liegen und es ist ratsam, bei der Spannungszuführung 8'

115

380 Volt noch Anzapfungen ± 5% vorzusehen, um kleine Netzspannungsschwankungen ausgleichen zu können. Wählt man der Einfachheit halber für die Primärwicklung einen einheitlichen Leiterquerschnitt, dann fällt die Leistungsentnahme mit dem Spannungswert, der unter der zugeführten Netzspannung (380 Volt) liegt.

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Abb. 38. Schaltung der Sekundärwicklung: 12 Stränge/Phase parallel, Dreieck Schaltung der Phasen, Spannungsentnahme = etwa 4,7 Volt, an u, v, w

Wird dagegen an allen Zapfstellen gleiche Leistungsentnahme gewünscht, dann müssen die Leiterquerschnitte für die Spannungswerte unter 380 Volt entsprechend stärker gewählt werden. Im letzteren Falle erhält der Eisenkern größere Abmessungen. Die Sekundärwicklung ist in dem vorliegenden Beispiel für max. ca. 3 • 100 Volt ausgelegt und die je Schenkel anfallende Windungszahl ist in 12 Einzelspulen symmetrisch aufgeteilt. Jede der 12 Sskundärspulen hat daher einen Spannungswert von ca. 100:12= ca. 8,33 Volt. Führt man sämtliche Anfänge und Enden der 12 Sekundärspulen an ein Klemmbrett mit 24 Klemmen, dann kann die Sekundärwicklung für die Abnahme folgender Spannungen geschaltet werden: 116

a) b) c) d) e)

in in in in

2 Stränge parallel = etwa 55 Volt 4 Stränge parallel = „ 25 Volt 6 Stränge parallel = „ 16,6 Volt 12 Stränge parallel = „ 8,33 Volt und bei Dreieckschaltung der Phasen = „ 4,7 Volt

(Abb. 34) (Abb. 35) (Abb. 36) (Abb. 37) (Abb. 38)

Bei der Serie/Sternschaltung der Sekundärwicklung gem. Abbildung 33 können an den 12 Stufen die Spannungswerte ca. 100/90/83/75/ 66/58/50/42/33/25/17/8,3 Volt abgegriffen werden. Es ist jedoch zu beachten, daß an den Zapfstellen der Sekundärwicklung bei Serie/Sternschaltung nur der gleiche Strom entnommen werden kann, weil der Leiterquerschnitt der Sekundärwicklung einheitlich gewählt werden muß, um die Parallelschaltung gemäß der Abb. 34, 35, 36, 37 einwandfrei durchführen zu können. Bei den Pai allelschaltungen gemäß Abb. 34 bis 38 werden die Leiterquerschnitte 2, 4, 6, 12 und 20 fach stärker und somit können auch entsprechend hohe Ströme (im Beispiel bis etwa 3500 Amp.) entnommen werden. Gemäß Abb. 31 sind je Schenkel insgesamt 26 Einzelspulen, davon 14 Primär- und 12 Sekundärspulen (schraffiert) angeordnet. Zusammengefaßt können an dem beispielsweise aufgezeigten Drehstromprüftransformator etwa folgende Spannungswerte abgegriffen werden: P r i m ä r : 500/380/330/220/190/125/110 Volt. S e k u n d ä r : 100/90/83/75/66/58/50 42/33/25/17/8,3/4,7 Volt. Für die Herstellung der Schaltverbindungen an der Sekundärseite des Transformators wird man zweckmäßig maß- und formgerechte Kupferschienen entsprechenden Querschnittes anfertigen und die einzelnen Sätze je für sich auf eine Holztafel griffbereit anordnen. Am Kopfe der Holztafeln kann das jeweils zugehörige Schaltbild — gegen Verschmutzung durch eine transparente Folie geschützt — angebracht werden. Der Transformator erhält aus Zweckmäßigkeitsgründen luftgekühlte Ausführung.

117

Abschnitt

X

GLEICHSTROM Künstlich geschlossene Reihenwicklungen Die künstlich geschlossenen Reihenwicklungen kommen im allgemeinen nur als 4 polige Wicklungen vor. Der Unterschied zwischen der normalen, eingängigen Reihenwicklung und der künstlich geschlossenen Reihenwicklung liegt in der Spulen- und Lamellenzahl. Normale Reihenwicklungen 4 polig, 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 4 polige 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 Verbindung, die den künstlichen Schluß der Wicklung herbeiführt, zweckmäßig hinter dem Kollektor anordnen zu können. Der Kollektorschritt der 4 poligen künstlich geschlossenen Reihenwicklung errechnet sich aus: Lamellenzahl — 2 Kollektorschritt = —z—^—————— (ungekreuzte Wicklung). (15) halbe Polzahl Beispiel: SSW. 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 Lair.elle 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 118

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

Bandage Abb. 39

Bei ungerader Lamellenzahl Dieselbe Wicklung kann auch mit 79 Lamellen künstlich geschlossen werden. Denkt man sich im Schaltbild Abb. 39 zwischen der 38. und 39. Lamelle eingefügt und bezeichnet man diese Lamelle mit der Zahl 0, so kann der 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 mit 0 bezeichnet und erst die 40. Lamelle erhält die Zahl 39. Durch diese 119

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. 39 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 1 / 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 AusgleichVerbindungen hat Verfasser in der 5. Auflage seines Buches: Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen*), 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 *) Neuer Titel: Das Elektromaschinenbauerhandwerk

120

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. In den Instandsetzungswerken elektrischer Maschinen, wo auch v e r altete 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 10 4 ——— = 26, 2-2

= = = =

(16)

52 4 2 104,

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: » i , u u Lamellenzahl Ausgleichschritt = h a l b e p o l z a M

(17)

Unter Beibehalt des ersten Beispiels ergibt sich der Ausgleichschritt zu 121

104 = 2 d. h. Lamelle 1 muß mit der 52 Lamellen weiterliegenden Lamelle also 1 + 52 = 53 verbunden werden.

Die Anzahl der Ausgleichverbindungen Es ist nicht erforderlich, daß alle Lamellen durch Ausgleichverbindungen miteinander verbunden werden. Der Zweck wird im allgemeinen schon erreicht, wenn ein gewisser Teil der vorhandenen Lamellen mit Ausgleichverbindungen 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. Es 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, 11. Auflage, S. 145, 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 Wickungsart im Anker beseitigt werden können. 122

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.

Abb. 40 Um an Reihenparallelwicklungen Ausgleichleitungen anbringen können, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein: 1. halbe Polzahl = ^ ^ ZaW halbe Zahl der parallel geschalteten Stromzweige Sanze 2

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L

zu

M = ganze 7Zahl

O * 3. 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 und

146 1-2

= 1 ganze Zahl (Bedingung Ziff. 1)

= 73 ganze Zahl (Bedingung Ziff. 2). 123

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

(19)

Unter Beibehalt des letzten Beispieles ist der 145 Ausgleichschritt = — - —

=

Lamelle 1 wird demnach mit Lamelle 74 verbunden usw. Aus Abb. 40 ist zu ersehen, daß die Ausgleichverbindungen zwei verschiedene Wicklungsgänge verbinden, wodurch der Ausgleich stattfindet.

Bei zweigängigen Parallelwicklungen*) 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 Bau 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. Es 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 Untersuchung 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 Parallelwicklungen haben einen zweifachen Zweck zu erfüllen, und zwar: *) Siehe auch Raskop: Das Elektromaschinenbauerhandwerk, 3.Aufl., Seite 73

124

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, Elektromaschinenbauerhandwerk 3. Aufl., S. 73—90). Damit durch die Verbindungen verschiedene Wicklungsgänge verbunden werden, muß der , • , , • Ausgleichschntt = sein.

halbe Polzahl , „ ,, — = ungerade Zahl Lamellenzahl

(20)

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, 4 polig Kollektor 54 Lamellen, dann ist der Ausgleichschritt:

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. Hat 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 axialer 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.

125

Beispiele aus der Praxis Der Verfasser hat in seinem Buche: Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen, 5. Auflage,*) eine Anzahl Beispiele über den Erfolg mit Ausgleichverbindungen angeführt. Ein besonders interessanter Fall soll zur Ergänzung nachstehend hinzugefügt werden. 1. Einanker-Umformer, Glelchstrom/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 . l,t> mm Profildraht Parallelwicklung, Wickelschritt: Nute 1 in 14, Kollektorschritt; Lamelle 1 in 2, 104 Teilspulen, 1 Teilspule liegt blind, Kollektor 103 Lamellen. Anzapfungen für Wechselstrom: 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 4 polige Parallelwicklung. Es 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 4 polige 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 4 poligen Parallelwicklung zur Erzielung eines funkenfreien Laufes unbedingt vorhanden sein müßten. *) Neuer Titel: Das Elektromaschinenbauerhandwerk

126

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° —— =

180° ——-

= 90 Grad angezapft werden.

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 Ausgleichverbindungen 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.

127

P r i n z i p - S c h a l t b i l d einer Gleichstrom-Dreileiter-Dynamo mit Spannungsteiler Anker: Reihenwicklung, 4polig o - Leiter

fffp 3 phasige DROSSELSPULE

zu den 3 R.

Schleifringen

s. r.

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

Abb. 41 128

Prinzip-Schaltbild einer 4 poligen Gleichstrom-Dreileiter-Dynamo mit Spannungsteiler. A n k e r : Reihenwicklung

« ^

DROSSELSPULE (einphasig}

Stromwender jm (Hollektor) 1«

n

O -

*

Schleifringe

Die Anzapfpunkte für den der Drosselspule liegen Winkelgrade voneinander fang des Stromwenders

Anscbiu '• um 90 am Um'erteilt

LGiter(MHteHeitcr)

Das Schaltbild 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.

Abb. 42 R a s k o p , Berechmin ©"

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19 r-20 32 7 43 68 56 55 67 44 1 8— 31

18 5

53 42 29

Schleifring 3 an Stab Nr.

35 —36 48 23 59 12 72 71 11 60 24—1 47

34 21 10 69 58 45 -+-

Schleifring 1 an Stab Nr.

->

— 3 3 46 57 70 9 22

16

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) ,, 2 ,, ,, 9 ,, 3 ,, ,, 17

66 bc G S

-0

Umkehrst. 1 Nute 32 bis ,, 4 ,, 2 3 ,, 12 ,,

2 (unten) 10 18

Ende Phase 1 in Nute 7 (oben) ,, 2 ,, ,, 15 ,, 3 ,, ,. 23 Wechselschritte:

12

H a s k o p , Berechnungsbueh. 7. Aufl.

7 2 : 6 = 12

/13

\ll

177

Nachdruck verboten!

Tabelle Nr.

4 0

Wickeltabelle für Drehstromläufer mit Stabwicklung 54 N u t e n , 108 Stäbe, iooo Umdr. (6 pol. 50 Per.)

Schleifring 1 an Stab Nr.

1 20 37 56 73 92

3 22 39 58 75 94

Schleifring 2 an Stab Nr. —•)

25 44 61 80 97 8 49 68 85 104 13 32

Schleifring 3 an Stab Nr.

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) 2 „ „ 13 3 „ ,, 25

5 r 24 41 60 77 96 J

4 93 76 57 40 21

2 91 74 55 38 19

27 46 63 82 99 10

29 r—30 28 11 48 9 65 102 100 84 83 81 64 101 66 12-1 47 45

26 7 98 79 62 43

51 70 87 106 15 34

53 r—54 52 72 35 33 89 18 16 108 10 7 105 17 90 88 36-1 71 69

50 31 14 103 86 67

6

95 78 59 42 23

178

C s

Umkehrst. 1 Nute 48 bis 3 (unten) 2 ,, 6 „ 15 3 ,, 18 „ 27

Ende Phase 1 in Nute 10 (oben) ,, 2 „ „ 22 ,, 3 ,, ,,34 ,, Wechselschritte:

60

108:6

18 18

Z19 \l7

Tabelle Nr.

Nachdruck Verboten!

41

Wickeltabelle für Drehstromläu'er mit Stabwicklung

72 Nuten, 144 Stäbe, 1000 Umdr. (6 pol. 50 Per.) Schleifring 1 an Stab Nr.

Schleifring 2 an Stab Nr. -

Schleifring 3 an Stab Nr.

1

8 7 32 r 127

6 125 102 77 54 29

123 100 75 52 27

4

2 121 98 73 50 25

40 15 136

111

16—1

88 63

38 13 134 109 86 61

36 11 132 107 84 59

34 9 130 105 82 57

71 r 96 119 144 23 48-

72 47 24 143 120 95

70 45 22 141 118 93

68 43 20 139 116 91

66 41 18 137 114 89

3 28 51 76 99 124

5 30 53 78 101 126

58 81 106 129 10

35 60 83 108 131 12

37 62 85 110 133 14

39 64 87 112 135

65 90 113 138 17 42

67 92 115 140 19 44

69 94 117 142 21 46

26 49 74 97 122

33

104 55 80 79 103 56 128—1 31

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) „ 2 „ „ 17 „ 3 „ ,, 33

r

Umkehrst. 1 Nute 64 bis 4 (unten) 2 „ 8 ,, 20 3 „ 24 ,, 36

Ende Phase 1 in Nute 13 (oben) ,, 2 ,, „ 29 „ 3 ,, ,, 45 Wechselschritte:

9d X 2 5 144:6 = 24 \23

179

Nachdruck verboten!

Tabelle Nr. 4 2

Wickeltabelle für Drehstromläufer mit Stabwicklung 90 Nuten,

180 Stäbe,

1000

Umdr.

(6 pol. 50 Per.) Schleifring 1 an Stab Nr. •

Schleifring 2 an Stab Nr. -

Schleifring 3 an Stab Nr. -

1

40 r

2 8 10 3 5 7 6 4 9 32 34 36 38 159 157 155 153 151 130 128 126 124 122 61 63 65 67 69 92 94 96 98 100 99 97 95 93 91 121 123 125 127 129 70 . 68 66 64 62 39 37 35 33 31 152 154 156 158 16C— 41 43 45 47 49 r 50 48 46 44 42 19 17 15 13 11 72 74 76 78 80 170 168 166 164 162 101 103 105 107 109 139 137 135 133 131 132 134 136 138 140 110 108 106 104 102 161 163 165 167 169 1 79 77 75 73 71 12 14 16 18

20-

81 83 8 5 87 89 r 90 88 86 84 82 59 57 5 5 53 51 112 114 116 118 120 30 28 26 24 22 141 143 145 147 149 179 177 175 173 171 172 174 176 178 180 150 148 146 144 142 21 23 25 27 29 52 54 56 58 60-1 119 117 115 113 111

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) , , 2 ,, 21 ,, 3 ,, ,, 41

Umkehrst. 1 Nute 80 bis

10

30

Ende Phase 1 in Nute 16 (oben) ,, 2 ., ,, 36 ,, 3 ,, ,, 56 Wechselschritte:

180

1 8 0 : 6 = 30

/ 3

1

\29

5 (unten) 25 45

Tabelle Nr. 4 3

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Wickeltabelle für Drehstromläufer mit Stabwicklung 108 Nuten, 216 Stäbe, 1000 Umdr. (6 pol. 50 Per.) Schleifring 1 an Stab N r . —

7 4 2 1 3 5 9 11 1 - 1 2 10 8 6 191 189 187 185 183 181 38 40 42 44 46 48 73 75 77 79 81 83 156 154 152 150 148 146 110 112 114 116 118 120 119 117 115 113 111 109 145 147 149 151 153 155 84 82 80 78 76 74 182 184 186 188 190 1 9 2 47 45 43 41 39 37

Schleifring 2 an Stab N r . —

Schleifring 3 an Stab Nr. —

49 51 53 55 57 59 r 60 58 56 54 52 50 86 88 90 92 94 96 23 21 19 17 15 13 121 123 125 127 129 131 204 202 200 198 196 194 158 160 162 164 166 168 167 165 163 161 159 157 193 195 197 199 201 203 132 130 128 126 124 122 14 16 18 20 22 24 ^ 95 93 91 89 87 85 >

97 99 101 103 134 136 138 140 169 171 173 175 206 208 210 212 25 27 29 31 62 64 66 68

105 142 177 214 33 70

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) ,, 2 „ ,, 25 ,, ,, 3 ,, ,, 49 ,,

107 - 1 0 8 106 104 144 71 69 67 179 36 34 32 215 213 211 216 35 180 178 176 7 2 J 143 141 139

102 65 30 209 174 137

CO c3

100 98 63 61 28 26 207 2 0 5 172 170 135 133

Umkehrst. 1 Nute 96 bis 6 (unten) 2 ,, 12 ,, 30 3 ., 36 ., 54

Ende Phase 1 in Nute 19 (oben) ,, 2 ., ., 43 ,, ,, 3 ,, ,, 67 ,,

Wechselschritte:

216 : 6 -= M36 /

3 T

181

Nachdruck verboten!

Tabelle Nr. 4 4

Wickeltabelle für Drehstromläufer mit Stabwicklung 48 Nuten, 96 Stäbe, 750 Umdr. (8 pol. 50 Per.) Schleifring 1 an Stab Nr.

1 14 25 38 49 62 73 86

3 r16 27 40 51 64 75 88-

4 87 76 63 52 39 28 15

2 85 74 61 50 37 26 13

Schleifring 2 an Stab Nr.

17 30 41 54 65 78 89 6

19 [—20 32 7 43 92 79 56 67 68 55 80 42 91 8 J 31

18 5 90 77 66 53 40 29

33 46 57 70 81 94 9 22

35 - 3 6 48 23 12 59 72 95 83 84 96 71 11 60 24 J 47

34 21 10 93 82 69 58 45

Schleifring 3 an Stab Nr.

Anfang Phase 1 in Nute ,, 2 ,, ,, „ 3 ,, ,,

1 (oben) 9 ,,

Ende Phase 1 in Nute 2 ,, ,. 3 ,, ,,

(oben)

Wechselschritte:

182

a» 3 (V M l* >0)

Umkehrst. 1 Nute 44 bis 2 (unten) 2 ,, 4 ,, 10 3 „ 12 ,, 18

9 6 : 8 = 12

/13 \U

Tabelle Nr. 4 5

Nachdruck verboten !

Wickeltabelle für Drehstromläufer mit Stabwicklung 7 2 N u t e n , 144 Stäbe, 750 U m d r . (8 pol. 50 Per.) 5 r 3 22 24 39 41 58 60 75 77 94 96 111 113 130 132—1

6 2 4 131 129 127 114 112 110 95 93 91 78 76 74 59 57 55 42 40 38 23 21 19

Schleifring 1 an Stab Nr.

1 20 37 56 73 92 109 128

Schleifring 2 an Stab Nr.

25 27 29 I - 30 28 26 7 11 44 46 48 9 138 136 134 61 63 65 119 117 115 80 82 84 102 100 98 97 99 101 83 81 79 116 118 120 66 64 62 133 135 137 J 47 45 43 8 10 1 2

Schleifring 3 an Stab Nr.

49 51 53 1 - 54 35 68 70 72 18 85 87 89 143 104 106 108 126 121 123 125 107 140 142 144 90 13 15 17 32 34 3671

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) ,, 2 ., ,, 13 ,, ,, 3 ,, ,, 25 ,,

52 33 16 141 124 105 88 69

50 31 14 139 122 103 86 67

bo a3 ti

Umkehrst. 1 Nute 68 bis 3 (unten) 2 ,, 6 ,, 15 ,, 3 ,, 18 ,, 27 ,,

Ende Phase 1 in Nute 10 (oben) 2 ,, ,, 22 ,, 3 ,, ,, 34 ,, Wechselschritte:

144 : 8 = 18

/L9 \l7

183

Nachdruck verboten!

Tabelle Nr. 4 6

Wickeltabelle für Drehstromläufer mit Stabwicklung 96 Nuten, 192 Stäbe, 750 Umdr. (8 pol. 50 Per.) Schleifring 1 an Stab Nr. — y

7 r l 3 5 26 28 30 32 49 51 53 55 74 76 78 80 97 99 101 103 122 124 126 128 145 147 149 151 170 172 174 176-1

Schleifring 2 an Stab Nr. —

33 58 81 106 129 154 177 10

Schleifring 3 an Stab Nr.

— > •

35 60 83 108 131 156 179 12

37 62 85 110 133 158 181 14

65 67

69 94 117 142 165 190 21 46

90 113 138 161 186 17 42

92 115 140 163 188 19 44

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) ,, 2 ,, ,, 17 ,, 3 ,, ,, 33 ,,

39

6 173 150 125 102 77 54 29

4 171 148 123 100 75 52 27

2 169 146 121 98 73 50 25

40 38

8

175 152 127 104 79 56 31

16-

15 184 159 136 111 88 63

13 182 157 134 109 86 61

36 11 180 155 132 107 84 59

34 9 178 153 130 105 82

71 r 96 119 144 167 192 23 48-

47 24 191 1«8 143 120 95

72

70 45 22 W9 166 141 118 93

68 43 20 187 164 139 116 91

66 41 18 185 162 137 114 89

64

r

87 112 135 160 183

184

t/. c

Umkehrst. 1 Nute 44 bis 4 (unten) 8 ,, 20 2 ,, 24 ,, 36 3

Ende Phase 1 in Nute 13 (oben) ,, 2 ,, ,, 29 ,, ,, 3 ,, ,, 45 ,, Wechselschritte:

57

192 : S

24

\23

Nachdruck verboten!

Tabelle Nr. 4 7

Wickeltabelle für Drehstromläufer mit Stabwicklung 120 Nuten, 240 Stäbe, 750 Umdr. (Spol. 50 Per.) Schleifring 1 an Stab Nr. —

Schleifring 2 an Stab Nr. —

Schleifring 3 an Stab Nr. —

1

3 34 63 94 123 154 183 214

5 36 65 96 125 156 185 216

7 38 67 98 127 158 187 218

41 43

45 76 105 136 165 196 225 16

47 78 107 138 167 198 227 18

85 116 145 176 205 236 25 56

87 118 147 178 207 238 27 58

32 61 92 121 152 181 212

72 101 132 161 192 221 12

74 103 134 163 194 223 14

81 83

112 141 172 201 232 21 52

114 143 174 203 234 23 54

9

69 100 129 160 189

22049

r

80

109 140 169 200 229

20 J

89 120 149 180 209 240 29

8 217 188 157 128 97 68 37

6 215 186 155 126 95 66 35

4 213 184 153 124 93 64 33

2 211 182 151 122 91 62

50 48

46 15 226 195 166 135 106 75

44 13 224 193 164 133 104 73

42 11 222 191 162 131 102

86 55 26 235 206 175 146 115

84 53 24 233 204 173 144 113

82 51 22 231 202 171 142 111

10

219 190 159 130 99 70 39 19 230 199 170 139 110 79

17 228 197 168 137 108 77

1- 90 88

60-

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) 2 ,, ,, 21 ,, ,, 3 ,, ,, 41 ,, E r d e Phase

r

40

59 30 239 210 179 150 119

57 28 237 208 177 148 117

31

71

bc

c s

Umkehrst. 1 Nute 110 bis 5 (unten) 2 ,, 15 ,, 25 3 ,, 30 ,, 45

1 in Nute 16 (oben) 2 ,, ,, 36 ,, 3 ,, ,, 56 ,, Wechselschritte:

240 : 8 =

30

/31 \29

185

Tabelle N r .

N a c h d r u c k verboten!

4 8

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

120 Nuten, 240 Stäbe, 600 Umdr. ( i a pol. 5 0 Per.)

7 r

Schleifring 1 an Stab Nr.

1 26 49 74 97 122 145 170 193 218

3 28 51 76 99 124 147 172 195 220

5 30 53 78 101 126 149 174 197 222

32 55 80 103 128 151 176 199 224- 1

223 200 175 152 127 104 79 56 31

8

6 221 198 173 150 125 102 77 54 29

4 219 196 171 148 123 100 75 52 27

2 217 194 169 146 121 98 73 50 25

Schleifring 2 an Stab Nr.

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 r 64 87 112 135 160 183 208 231 16J

40 15 232 207 184 159 136 111 88 63

38 13 230 205 182 157 134 109 86 61

36 11 228 203 180 155 132 107 84 59

34 9 226 201 178 153 130 105 82 57

Schleifring 3 an Stab Nr.

65 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 4£—

72 47 24 239 216 191 168 143 120 95

70 45 22 237 214 189 166 141 118 93

68 43 20 235 212 187 164 139 116 91

66 41 18 233 210 185 162 137 114 89

Anfang Phase 1 in Nute 1 (oben) „ 2 ,, „ 17 ,, ,, 3 ,, „ 33 ,,

Umkehrst. 1 Nute 112 bis 4 (unten) 8 ,, 20 2 24 ,, 36 3

Ende Phase 1 in Nute 13 (oben) „ 2 ,, ,, 29 ,, ,, 3 ,, ,, 45 ,, Wechselschritte:

186

240 : 10 = 24

25

Tabelle Nr. 4 9

Gewichts-Tabelle f ü r normale, offene Drehstrommotoren neuzeitlicher A u s f ü h r u n g S p a n n u n g bis 500 V o l t , 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

Bemerkungen Kurzschlußläufer

,,

Schleifringläufer

,, ,f

Anmerkung: Motoren in veralteter Ausführung haben höhere Gewichte. Für derartige Motoren kommt die Tabelle nicht in Frage. Näherungswerte ergeben die Angaben der nächst höheren Leistung. Ein 20 P S Motor älterer Ausführung wird daher etwa das Gewicht des 25 oder 30 P S neuzeitlicher Ausführung aufweisen.

187

Tabelle Nr. 5 0

Gewichts -Tabelle für normale, offene Drehstrommotoren neuzeitlicher Ausführung Spannung bis 500 Volt, Drehzahl = 1000, 50 Perioden, (Näherungswerte) Laufende Nr.

188

Leistung in P S

Gewicht kg

1

0,75

33

2

40

3

1 2

4

3

81

5

4

102

6

5

110

7

7,5

66

142

8

10

200

9

12,5

308

10

15

315

11

20

394

12

25

510

13

30

535

14

40

710

15

50

860

16

60

885

17

80

1125

18

100

1475

Bemerkungen Kurzschlußanker

,, ,,

,,

Schleifringanker

,,

,,

Tabelle Nr. 5 1

Gewichts - Tabelle für normale, offene Drehstrommotoren neuzeitlicher AusführungSpannungen bis 500 Volt, Drehzahl = 750, 50 Perioden (Näherungswerte) Laufende Nr.

Leistung in P S

Gewicht kg

1 2

0,75

33

1

42

3

2

70

4

3

84

5

4

112

6

5

140

7

7,5

300

8

10

320

9

12,5

355

10

15

11 12

20

380 520

25

645

13

30

695

14

40

840

15

50

900

16

60

1050

17

80

1400

18

100

1490

Bemerkungen Kurzschlußanker

,,

,, Schleifringanker

,, ,, ,,

189

Tabelle Nr. 5 2

Gewichts-Tabelle für notmale, offene Gleichstrommotoren, ca. 220 Volt, Nebenschlußwicklung, neuzeitliche Ausführung (Näherungswerte) Laufende Nr. •

Leistung in P S

Drehzahl ca.

Gewicht kg

1 2

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

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

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

190

Tabelle Nr.

Gewichts-Tabelle für normale, offene Gleichstrommotoren, ca. 220 Volt, Nebenschlußwicklung, neuzeitliche Ausführung (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 kg

1000 1100 1200 1000 800 700 700 700 700 700 700 700 500 500 500 500

56 72 95 125 195 315 395 500 620 710 750 950 1530 1945 1970 2050

Tabelle N r .

5 4

Stromverbrauch der Gleich- und D r e h s t r o m m o t o r e n L e i s t u n g e n in P S u n d k W Stromverbrauch in Ampere Gleichstrom Drehstrom

Leistung PS 7« Mi

v%

3U l 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

192

kW

110 Volt

0,19 2,6 0,24 3 0,37 3,7 0,55 6,7 0,74 9 13 1,1 1,45 17,3 1,85 20,5 24,6 2,2 2,55 29 32,3 3 36,4 3,3 3,7 40 4 44 4,4 48 4,8 52 55,5 5,2 5,5 58 62 5,9 6,6 70 7,4 77 85 8,1 8,8 93 9,2 96 10,5 110 11 116 12 124 13 138 14,5 155 18,5 189 22 228 25,5 264 29,5 300 33 338 37 372 44 446 55 554 75 740 130 1296

220 Volt

440 Volt

500 Volt

110 Volt

220 Volt

380 Volt

500 Volt

cos