Der Katechismus für die Ankerwickelei: Leitfaden für die Herstellung der Wicklungen an elektrischen Maschinen, Transformatoren und Starkstromapparaten [Reprint 2020 ed.] 9783112311684, 9783112300411

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RASKOP

/KATECHISMUS IL AUFLAGE

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

Fritz Raskop

E l f t e , vermehrte und v e r b e s s e r t e A u f l a g e Mit 356 Abbildungen und Wicklungs-Schaltbildern 3 5 . - 3 8 . Tausend

Technischer Verlag Herbert Cram, Berlin 19 5 5

Satz : Walter de Gruyter & Co., Berlin W 35 Druck: Otto von Holten, Berlin W 3 5

Inhaltsverzeichnis Seite

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Einleitung 1. Teil

Die Ausnutzung des Wickelraumes bei Gleichstromanker und Drehstromständer 4 Das aktive und passive Material der elektr. Maschinen 4 Das elektrisch und magnetisch beanspruchte Material 4 Der R a u m f ü r die Aufnahme der Wicklung 4 Die Abmessung des Wickeldrahtes 5 Die Ausnutzung des Wickelraumes bei Gleichstromanker m i t H a n d wicklung 6 Die Auswuchtung umlaufender Wicklungskörper 6 Anleitung zur richtigen Ausnutzung des Wickelraumes bei Gleichstromanker 7 Merkmale f ü r die Beurteilung der Ausführbarkeit verschiedener Handwicklungsarten 8 Die Auswertung des Wickelraumes bei Gleichstromanker mit Formspulenwicklung 9 Die Formgebung der Spulen . . . . 12 Die Ausführbarkeit der Formspulenwicklungen 13 Die Ausnutzung des Raumes f ü r die Unterbringung der Schaltdrähte 17 Anleitung zur Ausführung von Schaltarbeiten 18 Drehstrommaschinen 19 Die Raumverhältnisse zur Unterbringung der Wicklungen 19 Hilfsmittel für zweckmäßige Raumausnutzung 19-20

Ausführungsarten für 2 polige Dreiphasenwicklungen (Schaltbilder) unter Beachtung der Raumausnutzung 21 Verschiedene Ausführungsarten der Ständerwicklungen Die Form der Spulengruppen . . . Die Isolation der Hochspannungswicklungen Die Befestigung der Ständerwicklungen und Schaltverbindungen

24 25 27 28 30

II. Teil Hilfswerkzeuge und die Anwendung derselben in der Ankerwickelei 33 A. Das Bandagieren umlaufender Wicklungen 35 Die Stärke des Bandagendrahtes 35 Zuschneiden der Isolationsstreifen als Bandagenunterlage 33 35 Das Bandagieren auf der Drehbank 35 Das Bandagieren auf Böcken 36 Das Bandagieren der Läufer bei Großmaschinen . . . 37—38 B. Die wirtschaftliche Herstellung von Lötverbindungen. Lötkolbenformen 3 9 - 41 C. Die Entfernung des Glimmers (Mikanit) zwischen den Lamellen eines Kollektors 42—43 D. Die Herstellung der NutenIsolationen 44 Isolations-Knickgerät 44 Isolierstoffe f ü r Nutenisolationen 45 Wärmeleitende Nutenisolationen 45

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Feuchtigkeits- und thermische Beständigkeit 45 Isolierstoffe nach V D E (REM) Werkstoffklassen A, Ah, B und C 45 Silikonisolierlacke, Glasgewebe 45 Glimmer, Mikafolien, Samicafolien 45—46 Die Wärmeleitfähigkeit der Nutenisolationen 47 Der Wärme-Durchgangswiderwiderstand der Nutenisolationen 47 Thermisolfolien, D B P angem. 47 Hydraulisch betätigte Mikafolien-Presse 48 Nutenisolationen f ü r hohe Betriebsspannung 48 Mikafolien u m p r e ß t e AnkerFormspulen 49 E. Lackdraht-Prüfgerät nach Raskop zur Feststellung der T r ä n k mittelbeständigkeit gemäß D I N 46543 49—51 III. Teil Die praktischen Arbeitsvorgänge beim Bau elektr. Maschinen . . . Das Ausschneiden und Stanzen der Bleche Neuzeitliche Stanztechnik im Elektromaschinenbau Schnellaufende Nutenstanzmaschinen Das Bekleben bzw. Lackieren der Dynamobleche Anker und Polblech eines Gleichstrommotors Wickelei Zusammenbau (Montage) von Drehstrommotoren Die Imprägnierung und Trocknung von Wicklungen Imprägniereinrichtungen und Trockenöfen Imprägniergerät nach Raskop . . . Die fach- und sachgemäße Trocknung imprägnierter Wicklungen

VI

52 53 54 57 58 60 62 65 67 68 69 71

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Elektro-Trockenofen nach Raskop 72 Elektro-Isolierlacke und ihre Anwendung im Elektromaschinenbau 73 Elektro-Trockenofen mit SpezialGroßflächenheizung 74 Spezial-Bandheizkörper hierzu . . 75 Isolierlacke (rohstofflicher Aufbau) 74—76 Die Gütewerte der Isolierlacke . . . 76 Beispiel einer Imprägnier- und Trockeneinrichtung 78 Durchlauf-Trockenofen mit Infrarot-Beheizung 81 Die Imprägnierung von Lackdrahtwicklungen 81 Feuchtigskeits- und Säure-Schutzlacke 82 Tropenschutz-Isolierlacke 85 Slllkon-Tränklacke 86 Neue, lösungsmittelfreie Isolierlacke 89 Das „ E i n w e c k e n " von Wicklungen in Kunstharzmassen 91 Gütemäßige Leistungssteigerung durch Vakuum-Imprägnierung 92 Vakuum-Imprägnieranlage im Betrieb 93 Welchen Beitrag kann der Elektromaschinenbauer zur Lösung des Lackdrahtproblems leisten . 95 Gegenüberstellung deutscher, amerikanischer und russischer Motoren 96 Der Nutenfüllfaktor bei Lackdrahtwicklungen 97 Die Herstellung der Formspulen f ü r Träufelwicklungen 98 Die Wahl der Tränklacke f ü r Lackdrahtwicklungen 99 Die Prüfung instandgesetzter Maschinen 101 Drehstrom-Prüffeld f ü r Kleinmotorenfabriken 103 Drehzahlmessungen im Prüffeld . . 105 Prüfgerät nach R E M / V D E § 50 und Tafel V 106

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Anker-Prüfgerät „ P r ü f r e x " Tabelle für Normwerte (Wirkungsgrad und Leistungsfaktor) . . . . Der Magnetisierungs-, Leerlauf und Kurzschlußstrom bei Drehstrommotoren Tabelle über Nennströme, Leerlauf- und Kurzschlußströme bei neuzeitlichen Frehstrommotoren Bestimmung des Wirkungsgrades Gleichstrommaschinen Die {Messung des Ankerwiderstandes Drehstrommotoren Die Umdrehungszahlen der Gleichund Drehstrommotoren

109 111

Schaltbilder f ü r Dreiphasen-Einschicht-Bruchlochwicklungen 155—166

113 115 115 117 119 122

IV. Teil Wissenswerte theoretische Einzelheiten konstruktiver Natur Gleichstrommaschinen Die Funkenbildung am Kollektor Der Drahtquerschnitt der Wicklungen Tabelle über Stromverbrauch bei 110,220, 440 und 500 Volt . . . . Magnetwicklungen Die Berechnung des Wickelschrittes Paralellwicklungen Reihenwicklungen Reihenparallel-Wicklungen Die Berechnung des Kollektorschrittes Ausgleichsringe bei GleichstromAnkerwicklungen

Seit«

Tabelle über die Ausführbarkeit von Dreiphasen-Bruchlochwicklungen 154

107

125 127 127 130 132 133 135 136 138 140 141 143

V. Teil Umschalten eines Gleichstrommotors (4 polig) von 220 auf 110 Volt 148 Tabelle über Nutenzahlen und Polzahlen f ü r Drehstrommotoren 152 Dreiphasen-Bruchlochwicklungen 152

Tabelle über Polzahlen und LäuferDrehzahlen 2—3Jpolig 164 Zweiphasen-Läuferwicklungen . . 167 Berechnung der Läuferspannung . 171 Parallelschalten von DrehstromWicklungen 173 Schaltbild einer 4 poligen Zweiphasen-Läuferwicklung 176 Angaben f ü r den AEG-Zweiphasenläufer Type D 50/6 177 Anormale Drehstromläufer-Stabwicklungen 18 t Anormale Dreiphasenwicklungen und deren Anwendung beim U m b a u von Drehstrommotoren 187 Wickelschema f ü r einen Stabläufer 8 polig, 84 Nuten 191 Wickelschema f ü r einen Stabläufer 8 polig, 60 Nuten 193 Die Bedeutung der maß- und formgerechten Gestaltung von Mehrfachspulen ungleicher Weiten für Ein- und Zweischichtenwicklungen 195—213 Tabelle über Wickellöhne bei Träufelwicklungen 204 Wickelgeräte f ü r Träufelwicklungen 199—212 Die Dreiphasen-Formspulen(Träufel)-Wicklungen und ihre Bedeutung f ü r die Instandsetzungswerkstätten 213 Schaltbilder f ü r Einschicht-TräufelWicklungen 217—223 Dreiphasen-Dreietagen-Wicklungen 226 Der konstruktive Aufbau der Zweischichten-Wicklungen . . . . 231 Schaltbild einesWicklungsstranges f ü r Zweischichtenwicklung . . . . 237 Die Schaltung der Zweischichtenwicklungen 238 VII

Seit«

Vereinfachte Schaltbilder für Dreiphasen-ZweischichtenWicklung 197 u n d 268—282 Tabelle über Schaltmöglichkeiten f ü r Dreiphasen-Zweischichtenwicklung 243 Schaltbilder f ü r Zweischichtenwicklungen 245—261 Der v e r k ü r z t e (gesehnte) Wickelschritt bei Zweischichtenwicklungen 262 Tabelle über die Z u n a h m e der Leiterzahlen bei A n w e n d u n g gesehnter Wickelschritte 266 Vorteile der gesehnten Wickelschritte 267 Polumschaltbare Dahlander-Wicklungen 280—282 Drehstrommotoren mit polumschaltbaren Wicklungen 283 Prinzip-Schaltbild der DahlanderWicklungen 287 Schaltbilder f ü r p o l u m s c h a l t b a r e Wicklungen 289—318 Die S S W - W e i n e r t - S c h a l t u n g . . . 309, 311, 313 Polumschaltbare Drehstrommot o r e n mit U m s c h a l t e r 317 Die Verwendung des normalen Drehstrommotors als ElnphasenAsynchronmotor mit Hilfswicklung 309 Die Umwicklung einer größeren Gleichstrommaschine von 500 auf 220 Volt 320 Ausgleichsverbindungen an Reihenparallel-Wicklungen 324 Tabelle der D r a h t s t ä r k e n bei Verw e n d u n g mehrerer paralleler Leiter 326 Tabelle über S t r o m v e r b r a u c h der Gleich- u n d D r e h s t r o m m o t o r e n 327 Die Ursachen des schlechten Anlaufens der Kurzschlußläufer . . . 328 Vorbedingungen f ü r den einwandfreien Anlauf 329 Das N u t e n z a h l v e r h ä l t n i s S t ä n d e r Läufer 329 W a h l der S t ä n d e r u n d L ä u f e r n u t e n z a h l nach Prof. Richter . . 335

VIII

Umwicklung von Schleifringläufer in Käfigläufer Aluminium-Preßguß-Käfigläufer Die S t a b u n d R i n g q u e r s c h n i t t e . Leitwertgleichheit A l u / K u p f e r . . Mittel zur Verbesserung des L ä u fer-Anlaufes N u t e n f o r m e n f ü r Käfigläufer . . . . Sonderfälle — K ä f i g l ä u f e r motoren

336 337 337 338 339 340 341

VI. Teil Die Bedeutung des Auswuchtens umlaufender Wicklungskörper . . . . Die Begründung der Notwendigkeit des Auswuchtens Die wickeltechnischen Voraussetzungen f ü r eine möglichst vollkommene A u s w u c h t u n g . . . Die Technik des Auswuchtens . . A p p a r a t e und Maschinen f ü r die dynamischen A u s w u c h t u n g . . . Dynamische Auswuchtmaschinen .

347 347

349 350 352 354

VII. Teil Die Instandsetzung und Neu Wicklung von Klein- und Kleinstmotoren W i c k e l d a t e n a r c h i v f ü r Kleinstmotoren Ausführungsbeispiele von Kleinstmotoren Die B e d e u t u n g des L a c k d r a h t e s u n d der I m p r ä g n i e r u n g von Lackdrahtwicklungen Die G ü t e w e r t e der L a c k d r ä h t e . . . Imprägnierfeste L a c k d r ä h t e Imprägnieren von L a c k d r a h t w i c k lungen Die T r o c k n u n g der L a c k d r a h t wicklungen Blechschnitte f ü r K l e i n s t m o t o r e n Isolierlacke aus d e u t s c h e n R o h stoffen Die verschiedenen A r t e n und Schaltungen f ü r K l e i n s t m o t o r e n Die B a r k h a u s e n - S c h a l t u n g für Kleinstmotoren

356 358 359 361 361 363 363 365 366 367 368 369

Seite

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Die Verlegung der Schaltenden bei Kollektorankern 370 Umwicklung von Gleichstrommotoren in Universalmotoren . 373 Anker-Wickelmaschinen f ü r Kleinstanker 373 Die Herstellung der Ankerwickl u n g e n f ü r Kleinstmotoren . . . . 374 Das Abreißen der Schaltenden bei schnellaufenden Kleinankern . . 375 Das Blankmachen der Schaltenden bei Kollektorankern . . . . 376 E r s a t z d e r K o l l e k t o r e n b e i Kleinstanker 378 Einphasen-Wechselstrommotoren mit Käfigläufer 379 Nicht abschaltbare Anlaufwicklungen bei Wechselmotoren . . . 379 Schaltbilder f ü r Einphasen-Wechselstrommotoren 380—386 4polige Einphasen-ZweischichtenWicklung nach Schorch 382 4polige Einphasen-Wicklung 18 Nuten 383 Kondensator-Anlaufschaltungen 384—386 Magnetische Kupplungen f ü r Einphasen-Asynchronmotoren . . . . 387 Bemessung der Anlauf-Kondensatoren f ü r Einphasenmotoren . . 389 Neuerungen im Elektromaschinenbau 389 Magnetisches Schaltgerät zum Abschalten der Hilfsphase 390 Einphasen-Repulsionsmotoren . . 390 A n h a n g : Wickeldaten f ü r Kleinstmotoren 392—398 Querschnitt durch eine elektrische Handbohrmaschine 399 Vorrichtung f ü r den wirtschaftlichen Abbau beschädigterWicklungen 400

IX. Teil Auszug aus den Regeln für die Bewertung und Prüfung elektrischer Maschinen, REM 0530/ XII37 410 Besondere Vorschriften f ü r Instandsetzungsarbeiten § 50, §84 429. 437

VI». Teil Werbung im Elektromaschinenbauerh and werk 403 Werbe-Beispiele 404 Das Wunder einer richtigen Werbung 407

X. Teil Tabellen: Über Normwerte f ü r Wirkungsgrad und Leistungsfaktor offener Drehstrommotoren . . 109—110 Über Nennströme, Leerlauf- und Kurzschlußströme neuzeitlicher Drehstrommotoren 113 Über Stromverbrauch V P S der Gleichstrommotoren 132 Uber Nutenzahlen f ü r DreiphasenGanzlochwicklungen 152 Uber die Ausführbarkeit von Dreiphasen-Bruchlochwicklungen . 154 Über Polzahlen und Drehzahlen (2—30 Pole) bei 50 Hz 164 Uber Drehstromläufer-Stabwicklungen 191 Über Lohnkosten f ü r DreiphasenTräufelwicklungen 204 Über Ein- und Mehrlochwicklunlungen f ü r Drehstrommotoren . 242 Über Schaltmöglichkeiten bei Dreiphasen-Zweischichtenwicklungen 243 Über die prozentuale Erhöhung der Leiterzahlen bei der Anwendung gesehnter Wickelschritte . 266 Über Umrechnung der D r a h t s t ä r ken bei Verwendung von mehreren parallelen Leitern bei Anker- und Magnetwicklungen . . . 326 Über Stromverbrauch der Gleichund Drehstrommotoren 0,19— 130 kW, 110—500 Volt 327 Über Nutenzahlen bei Drehstrommotoren 332 Über die Größe der Anlaufkondensatoren f ü r Einphasen-Wechselstrom-Asynchronmotoren 389 Über Wickeldaten f ü r Kleinstmotoren 395

IX

Verzeichnis der Wicklungs-Schaltbilder Seite

I. 2 p o l i g e E i n - u n d Z w e i s c h i c h t e n - D r e i p h a s e n w i c k l u n g e n stellung verschiedener Wicklungsarten)

(Gegenüber-

I I . Ausgleichverbindungen bei Gleichstrom-Ankerwicklungen III. Parallelschalten maschinen

4poliger

Nebenschlußwicklungen

bei

. . . . .

Gleichstrom-

21 145 149

IV. D r ei p h a s e n - E in s c h i c h t - B r u c h l o c h W i c k l u n g e n 4 polig, 4polig, 6 polig, 8 pol ig, 4polig, 8 polig, 10 polig, 6 polig, 4 pol ig, 8 polig, 6 pol ig, 6 polig, 8 polig, 10 polig, 4poIig. 8 pol ig, lOpolig, 12 polig, 8 polig, 10 polig, 8 polig. lOpolig, V.

Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten

156 155 157 157 156 157 158 168 [59 168 160 160 160 161 161 162 162 162 163 164 165 166

Dreiphasen-Zweischichten-Bruchlochwicklungen 4 polig, 4 polig, 4 polig, 6 polig, 8 polig, 8 polig, 8 polig, 8 polig, 8 polig, 8 polig, 8 polig,

X

18 30 30 30 27 36 36 39 42 42 45 48 48 48 54 54 54 54 60 60 66 96

18 27 42 24 30 36 42 54 60 66 72

Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten

246 248 251 253 255 255 256 257 258 259 260

Seite

VI. D r e i p h a s e n - E i n s c h i c h t - G a n z l o c h w i c k l u n g e n gleicher

mit

Spulen

Weite

2po!i*, 4polig, 2 polig, 2 polig, 4 polig, 6 polig, 2 polig' 2 polig, 4 pol ig, 6 polig, 8polig, 8 polig, 8 polig, 8 polig, 8 polig,

12 12 18 24 24 24 36 36 36 36 36 48 48 72 72

Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten ( B r u c h l o c h ) Nuten Nuten Nuten . . . Nuten Nuten ( B r u c h l o c h ) Nuten Nuten Nuten Nuten (2 S t r ä n g e parallel)

217 218 218 219 219 220 220 221 222 222 223 223 223 224 224

VII. D r e i p h a s e n - Z w e i s c h i c h t e n - G a n z l o c h - W i c k l u n g e n len g l e i c h e r 2 polig, 2 polig, 2 polig, 4polig, 2 pol ig, 4 polig, 4polig, 4polig, 6 polig, 6 polig, 6 polig, 8polig, 8 polig, 8 polig,

12 18 24 24 36 36 36 48 36 54 72 36 48 72

VIII. V e r e i n f a c h t e

mitSpu-

Weite Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten (gesehnter W i c k e l s c h r i t t ) Nuten Nuten . . Nuten Nuten Nuten Nuten Nuten Wicklungs-Schaltbilder

Zweischichtenwicklungen

mit

Spulen

245 245 245 245 246 249 250 252 253 254 254 .255 256 261 für

Dreiphasen-

gleicher

oder

un-

g l e i c h e r W e i t e ( j e Phase Serien- und Parallelschaltung) 2 polig, 2polig, 4polig, 4polig, 4polig, 6polig, 6 polig, 6 polig, 6 polig, 8 polig, 8polig, 8 polig,

je je je je je je je je je je je je

Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase Phase

2 2 4 2 4 6 2 3 6 2 4 8

Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen Spulen

in Serie parallel in Serie parallel parallel in Serie parallel parallel parallel parallel parallel parallel

268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 278

XI

Seile

IX. P o l u m s c h a l t b a r e D r e i p h a s e n - W i c k l u n g e n P r i n z i p - S c h a l t b i l d der Dahlanderwicklung (Dreieck/Doppel-Sternschaltung) 4/2 polig, E i n s c h i c h t w i c k l u n g , 24 N u t e n 8/4 polig, E i n s c h i c h t w i c k l u n g , 4 8 N u t e n J 2/6 pol ig, E i n s c h i c h t w i c k l u n g , 72 N u t e n 4/2polig, Zweischichtenwicklung, 24 N u t e n , S c h r i t t 1 : 8/1/7 4/2polig, Zweischichtenwicklung, 24 N u t e n , S c h r i t t 1 : 7 . . 4/2polig, Zweischichtenwicklung, 36 N u t e n , S c h r i t t 1 : 10 . 8/4polig, Zweischichtenwicklung, 36 N u t e n , S c h r i t t 1 : 6 . . 8/4polig, Zweischichtenwicklung, 4 8 N u t e n 8/4polig, Zweischichtenwicklung, 36 N u t e n ; A/A A n l a ß s c h t g . 4/2poIig, Zweischichtenwicklung, 4 8 N u t e n 12/6 polig, Zweischichtenwicklung, 36 N u t e n 12/6 polig, Zweischichtenwicklung, 72 N u t e n 6/4polig, Zweischichtenwicklung, 36 N u t e n 8/6polig, Zweischichtenwicklung, 36 N u t e n 8/4/2polig; Zweischichtenwicklung, 4 8 N u t e n 8/6/4polig; Zweischichtenwicklung, 36 N u t e n 6/4/2poIig; Zweischichtenwicklung, 36 N u t e n D r e i e c k / D r e i e c k - S c h a l t u n g ; 12 K l e m m e n 8/6/4polig; Zweischichtenwicklung; 4 8 N u t e n P o l u m s c h a l t e r f ü r 8/6/4polig S S W / W e i n e r t P r i n z i p s c h a l t u n g e n f ü r 2 u n d 4 Drehzahlen D a h l a n d e r - W i c k l u n g mit P o l u m s c h a l t e r ; 2 D r e h z a h l e n . . . D a h l a n d e r - W i c k l u n g e n mit P o l u m s c h a l t e r ; 3 D r e h z a h l e n . . Dahlander-Wicklungen mit Polumschalter; 4 Drehzahlen. . 8/4 polige E i n s c h i c h t - D a h l a n d e r s c h a l t u n g 6/4/2polig, 54 N u t e n , D r e i e c k / D r e i e c k / D r e i e c k - S c h a l t u n g . 12/8/6/4polig, n a c h S S W - W e i n e r t , 72 N u t e n X l l . Vereinfachte Schaltbilder:

292 293 294 . 298 . 298 . 299 .300 300 . 301 302 303 304 305 306 309 310 811 312 313 314 315 .317 . 317 .318 293 .291 297

Zweischichtenwicklungen

4/2 polig, D a h l a n d e r s c h a l t u n g 8/4polig, D a h l a n d e r s c h a J t u n g 12/6polig, D a h l a n d e r s c h a l t u n g XIII.

Einphasen-Wicklungen 4 p o l i g e E i n p h a s e n - S t ä n d e r w i c k l u n g , 24 N u t e n mit kurzgeschl. Anlaufwicklung Abschaltung der Hilfsphase durch Zentrifugalschalter . . . . 4polige E i n p h a s e n - S t ä n d e r w i c k l u n g m i t k o m b i n i e r t e r A r b e i t s und Hilfsphase nach Neumann 4 p o l i g e E i n p h a s e n - S t ä n d e r w i c k l u n g mit Spulen gleicher W e i t e in Z w e i s c h i c h t e n a n o r d n u n g , 36 N u t e n 4polige E i n p h a s e n - S t ä n d e r w i c k l u n g , 18 N u t e n , mit g e s t a f f e l t e r Verteilung der Leiter 4 p o l i g e E i n p h a s e n - S t ä n d e r w i c k l u n g m i t g e s t a f f e l t e r Leitervert e i l u n g d e r A r b e i t s - u n d Hilfswicklung Anlaufschaltungen und Anlauf-Hilfsmittel Kondensatorschaltungen

XII

280 281 282

380 380 381 382 383 383 384 385

Vorwort zur 11. Auflage Bei der Bearbeitung der vorliegenden 11. Auflage hat der Verfasser versucht, die ihm bekanntgewordenen Wünsche der Katechismusfreunde und die Anregungen der Fachbuchkritiker weitgehendst zu berücksichtigen. Die Wertschätzung, die der Katechismus in den Kreisen der Instandsetzungsfachleute gefunden hat, beruht — wie aus vielen Äußerungen hervorgeht —• in erster Linie auf der praktischen Verwendbarkeit der Wicklungs-Schaltbilder gelegentlich der zur Neuwicklung anstehenden Maschinen. Die Aufnahme eines Wicklungsschaltbildes erfordert immer einen erheblichen Zeitaufwand und belastet die Gestehungskosten. Außerdem kann hierbei leicht ein Fehler unterlaufen, und aus diesen und anderen Gründen besteht der verständliche Wunsch, das jeweils benötigte Wicklungs-Schaltbild ohne Zeitverluste der Fachbücherei entnehmen zu können. Aus diesem Grunde wurde die bisherige Schaltbildersammlung ergänzt und erweitert. Der Fachtext wurde durch Einordnung neuer Erkenntnisse auf dem Gebiete der Wickelei, der Werkstofforschung und der Fertigungstechnik dem derzeitigen Stande der Technik angeglichen und im Zuge der Neubearbeitung wurden eine größere Anzahl Abbildungen ausgewechselt. Das Gesamtbild des Katechismus wurde hierdurch nach fortschrittlichen Gesichtspunkten umgestaltet und der Einsatzwert des Buches erhöht. Der Verfasser dankt an dieser Stelle den Firmen, welche für die Bebilderung des Fachtextes Werkfotos zur Verfügung stellten. Seinen Dank richtet der Verfasser auch an die Katechismusfreunde, die ihn durch Anregungen und sonstige Mitarbeit bei der Neugestaltung unterstützten. Besonderer Dank gebührt dem Verlag, der auf alle Wünsche bereitwilligst einging und der vorliegenden 11. Auflage einen soliden, ansprechenden Rahmen verlieh. Der „Katechismus für die Ankerwickelei" hat sich nicht nur in den heimatlichen Instandsetzungswerkstätten und einschlägigen Fachschulen, sondern weit über die Grenzen hinaus auch im europäischen und überseeischen Ausland in den Kreisen der Elektromaschinenbauer und Instandsetzungsfachleute im Ablauf der Jahrzehnte einen festen Platz erobert. Der Verfasser hofft, daß die vorliegende Neubearbeitung dazu beitragen wird, den Freundeskreis dieses Fachbuches zu festigen und zu erweitern. Krefeld, im Oktober 1952.

Der Verfasser XIII

Vorwort zur 10. Auflage Wenn ein Fachbuch — zumal ein solches für eine eng umgrenzte Sparte wie das Elektromaschinenbauerhandwerk •— seine 10. Auflage (31. bis 34. Tausend) erlebt, dann bedeutet dieses einen selten großen Erfolg für das Werk selbst, aber auch eine erhöhte Verpflichtung für den Verfasser und für den Verlag, das dem Werke bisher entgegengebrachte Vertrauen durch sichtbare Leistungen zu würdigen und weiterhin zu rechtfertigen. Der Verfasser hat versucht, durch eine sorgfältige Überarbeitung und Ergänzung des Fachtextes seiner Verpflichtung nachzukommen und gleichzeitig seinem Dank an den großen Kreis der Katechismusfreunde Ausdruck zu verleihen. Der Verlag hat keine Mühe und keine Kosten gescheut, der 10. Auflage eine würdige Ausstattung mit auf den Weg zu geben. Seit 30 Jahren befindet sich der „Katechismus" in den Händen vieler tausend Fachleute im In- und Auslande und seit dieser langen Zeit bestehen geistige und persönliche Beziehungen zwischen der großen Gemeinschaft der Elektromaschinenbauer und dem Verfasser, der den Wunsch hegt, daß diese Beziehungen durch die 10. Auflage erweitert und vertieft werden mögen. (22a)

Krefeld, Westparkstraße 17.

Im November 1949.

XLV

Der Verfasser

Vorwort zur 6.—9. Auflage Der „Katechismus" war ursprünglich lediglich als eine Ergänzung des vom Verfasser herausgegebenen Fachbuches: „Die Instandsetzungen an elektrischen Maschinen und Transformatoren, insbesondere die Herstellung von Wicklungen, Kollektorenbau, Fehlerbestimmung und Prüfung instandgesetzter elektrischer Maschinen" neuer Titel: „Das Elektromaschinenbauer-Handwerk"

gedacht.

Mit den steigenden Anforderungen, die im Rahmen der Wirtschaft an die Instandsetzungswerkstätten elektrischer Maschinen gestellt werden, erwies sich eine ständige Erweiterung und Ergänzung der einzelnen Stoffgebiete als notwendig. Der „Katechismus" hat hierdurch als Fachbuch eine gewisse Selbständigkeit erlangt, aber an seiner ursprünglichen Bestimmung hat sich nichts geändert. Gelegentlich des Erscheinens der 6.—9. Auflage wurden umfassende Neubearbeitungen wichtiger Abschnitte vorgenommen und neue Abschnitte ergänzend hinzugefügt. Der „Katechismus für die Ankerwickelei" hat in den Händen vieler tausend Fachleute sowohl in Deutschland, als auch im Ausland an der Aufwärtsentwicklung des Elektromaschinenbauei-Handwerkes mitgeholfen. Dieses Bewußtsein veranlaßt den Verfasser, dem großen Kreis der Freunde des vorliegenden Fachbuches für das entgegengebrachte Vertrauen und Interesse zu danken. Der außergewöhnlich große Erfolg des „Katechismus", der sinnfällig durch das Erscheinen der 9. Auflage erneut unter Beweis gestellt wird^ ist dem Verfasser eine Verpflichtung, an der weiteren Ausgestaltung und Verbesserung des Werkes zum Nutzen und zum Wohle des gesamten Elektromaschinenbauer-Handwerkes unentwegt zu arbeiten. Leipzig, 1940—44.

6 . - 8 . Auflage.

Friesenried/Allgäu, 1947. 9. Auflage.

Der Verfasser

XV

Vorwort zur 1.—5. Auflage Das vorliegende Fachbuch enthält eine Sammlung praktischer Erfahrungen und Winke für den Elektromaschinenbauer-Beruf. Es wendet sich daher insbesondere an die in der Praxis stehenden Handwerker, die sich mit der Instandsetzung und Neuwicklung elektrischer Maschinen befassen, um Meister, Geselle und Lehrling Berater und Wegweiser zu sein. Bei der Bearbeitung des Lehrstoffes hielt der Verfasser es für zweckmäßig, neben den rein praktischen Ausführungen auch theoretische Einzelheiten zu bringen, die unmittelbar mit den praktischen Arbeitsvorgängen im Zusammenhang stehen. Um hierbei dem Grundsatz „Aus der Praxis — für die Praxis" entsprechen zu können, wurden die in dem Text eingeschlossenen Berechnungsformeln vereinfacht und so angeschrieben, daß der Handwerker ohne Schwierigkeiten folgen kann. Die vorliegende 5. Auflage wurde durch Einfügung wichtiger Abschnitte über die Instandsetzung und Neuwicklung von Kleinmotoren, über das dynamische Auswuchten umlaufender Wicklungskörper und über die Werbung im Elektromaschinenbauer-Handwerk erweitert. Der übrige Text wurde neubearbeitet und ergänzt. Damit entspricht die 5. Auflage des „Katechismus" den Bestrebungen nach Leistungssteigerung im Elektromaschinenbauer-Handwerk und den Belangen der Praxis, die sich aus den) entwicklungsmäßigen Fortschritt im Elektromaschinenbau und aus den Leistungswettbewerben für Lehrlinge, Gesellen und Meister zwangsläufig ergeben. Durch die Neubearbeitung, welche die 5. Auflage erfuhr, bietet der „Katechismus" auch für die Besitzer älterer Auflagen viel Neues und Wissenswertes. Der Verlag verlieh dem Fachbuch eiiie vorzügliche Ausstattung, so daß sich der „Katechismus" viele neue Freunde erwerben wird. Leipzig, im März 1937.

XVI

Der Verfasser

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

R a s k o p , Katechismus. 11. Aufl.

1

A b b . 1. D a s Einlegen der F o r m s p u l e n in den S t ä n d e r eines G r o ß g e n e r a t o r s ( W e r k b i l d : Elin, Weiz) -7

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

A b b . 2. Blick in d i e W i c k e l e i e i n e s n e u z e i t l i c h e n I n s t a n d s e t z u n g s w e r k e s f ü r e l e k t r i s c h e M a s c h i n e n ( W e r k b i l d : A. P r o f i t l i c h ,

Siegburg)

3

I.Teil

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

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

4

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

Abb. 3. Vorbildliche Raumausnutzung bei der Gestaltung der Wickelköpfe an einem Gleichstromanker (Werkbild: H. Schümann Lübeck)

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

Stäbchen oder Stemmern zusammengedrückt werden. Außerhalb der Nuten sind die Drahtbündel der einzelnen Wicklungselemente unter bestmöglichster Ausnutzung des vorhandenen Wickelraumes anzuordnen. Es kommt hierbei vielfach auf bestimmte Knicke und Biegungen an, um die gesamte Form der Wicklung den Raumverhältnissen entsprechend fertigstellen zu können. Während man die Raumverhältnisse der Nuten durch Einpassen der erforderlichen Drahtzahl (Spulen) leicht untersuchen kann, treten die entsprechenden Verhältnisse des Wickelraumes außerhalb der Nuten, gewöhnlich erst nach Herstellung eines Teiles der Wicklung in Erscheinung. So kommt es z. B. beim Gleichstromanker mit Handwicklung vor, daß der Raum R in Abb. 4 nicht ausreicht, um die Wicklung sachgemäß anzuordnen, während bei der Ursprungswicklung diese Erscheinung nicht zu bemerken war. Der Wickler kommt in solchen Fällen mit dem vorhandenen Platz für die Wicklung nicht aus und würde bei Fertigstellung mit dem Wickelkopf bis auf die Abb. 4. Qleichstromanker für Lagerstelle geraten. Auch kann der Fall Handwicklung eintreten, daß infolge unsachgemäßer Anordnung der einzelnen Wicklungselemente auf der Stirnfläche des Ankers eine Wulst entsteht, die sich etwa über die Hälfte einer Stirnfläche erhebt, während die andere Hälfte merklich hiergegen abfällt. Der Wickelkopf erhält hierdurch einen Schwerpunkt, der durch Auswuchten des Ankers (ausbalanzieren) wieder ausgeglichen werden muß. In den meisten Fällen wird ein Auswuchten aber gar nicht möglich sein, weil die Befestigung eines ausgleichenden Gegengewichtes bei dieser Ausführung ausgeschlossen ist. Nimmt man nun den Anker mit der nicht ausgewuchteten Wicklung in Betrieb, so können Störungen eintreten, die sich durch Vibration der ganzen Maschine und Feuern der Bürsten bemerkbar machen. Da in Instandsetzungswerken auch vielfach schon von anderer Hand ausgebesserte oder neugewickelte Anker bearbeitet werden müssen, so ist dem Handwerker in solchen Fällen nicht die Möglichkeit gegeben, die Ursprungswicklung in ihren Einzelheiten als Muster zu verwenden. Es ist daher zweckmäßig, einige Gesichtspunkte, deren Beachtung für die sachgemäße Herstellung solcher Wicklungen von ausschlaggebender Bedeutung ist, näher zu erörtern. 6

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

7 A b b 5.

Gleichstromanker

für

Handwicklung,

m i t 2 eingewickelten

Spulen

die bereits eingewickelte Spule angedrückt werden muß, während der Teil E lockerer liegen bleibt. Die Wickelarbeit schreitet entgegen des Uhrzeigers Nute 1, 2 , 3 usw. vorwärts, bis in Nute 12 die erste Nute vollgewickelt ist. Während das in Abb. 4 angedeutete Maß R mit dem Einwickeln jeder Spule zunimmt, darf das bei Nute 12 erreichte Höchstmaß im weiteren Verlauf der Wickelarbeit nicht mehr überschritten, sondern dieses Maß muß bis zur Vollendung der Wicklung beibehalten werden. Um die obere von der unteren Spulenlage in geeigneter Weise voneinander zu isolieren, legt man nach Einwickeln der halben Spulenzahl eine kreisrunde Scheibe aus starkem Leinen, die eine dem Durchmesser des isolierten Wellenansatzes entsprechende Lochung 7

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

Abb. 6.

Abb. 7.

Anker mit halbgeschlossenen Nuten

Anker mit halbgeschlossenen Nuten

und einer eingewickelten Spule

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

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

Abb. 8.

Gleichstromanker

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

9

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

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

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

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

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

S

Abb. 12.

Formspule

E s ist in solchen Fällen ratsam, die Spulen auf einer Metallschablone herzustellen, die vermöge ihrer sinnreichen Ausführung ohne weitere B e handlung ein gebrauchsfertiges Formen jeder Spule ermöglicht, so daß

A b b . 13.

Spulenform mit verstellbarer Anordnung der Formteile

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

12

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

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

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

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

Abb. 15. Spulen-Wickelei. H e r s t e l l u n g von F o r m s p u l e n f ü r eine größere Leistungseinheit ( W e r k b i l d : H . S c h ü m a n n , Lübeck)

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

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

Abb. 16.

Unbewickelter Oleichstromanker mit Wickelträger

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

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

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

Abb. 19.

H i l f s m i t t e l f ü r die A u s n u t z u n g des

Wickelraumes

weise Anordnung der Drahtwindungen erforderlich. Schon bei den ersten Lagen innerhalb' der Nuten müssen die Drähte durch geeignete Holzkeile (Abb. 19 und 20) und Stemmer angedrückt werden. Geschieht dies erst bei den letzten Lagen, so können Beschädigungen der Umspinnung eintreten, ohne daß der gewünschte Zweck erreicht wird. Vor Beginn der Wickelarbeit empfieht es sich, die erforderliche Anzahl Drähte für eine Nute einzupassen, um ein Urteil über die bestehenden Platzverhältnisse zu erhalten. Außerhalb der Nuten erhalten die einzelnen Gruppen eine Form, die der Ausbuchtung der Lagerschilde entsprechend sein muß. Abb. 31 zeigt einen vierpoligen Drehstromständer. Die unteren und oberen Gruppen sind nach dem äußeren Durchmesser des Gehäuses zu, stark gekröpft. Um die Werkstoffkosten niedrig zu halten und gleichzeitig eine gute Kühlung der Wicklung zu gewährleisten, können die einzelnen Gruppen nur mit je 2 Bandagen aus Kordel zusammengehalten werden. Es ist bei derartigen Ausführungen selbstverständlich, daß der Abstand der Wicklung von Lagerschild und Gehäuse sorgfältig gewahrt werden muß (Abb. 21).

Abb. 20. Hilfsmitte f ü r die A u s n u t z u n g des Wickelraumes

Als Hilfsmittel für die sachgemäße Fertigstellung dieser Wicklungen kann die Vorrichtung Abb. 22 empfohlen werden. Diese besteht aus zwei bearbeiteten Holzklötzen, die dem Durchmesser des Gehäuses und dem Wickelschritt entsprechend geformt sind und mittels einer Schraube zu beiden Seiten des Blechpaketes festgeklemmt werden. Bei der Anfertigung dieser Hilfsmittel ist darauf zu achten, daß an den mit Pfeil bezeichneten Stellen die Formhölzer mit den Nuten ab-

19

Abb. 21. D r e i p h a s e n - E i n s c h i c h t - Z w e i e t a g e n w i c k l u n g mit S p u l e n ungleicher W e i t e (Dreifachspulen) i m T r ä u f e l v e r f a h r e n hergestellt ( W e r k b i l d : H . S c h ü m a n n , L ü b e c k )

20

A b b . 22.

Hilfsmittel bei der H e r s t e l l u n g von

Ständerwicklungen

A u s f ü h r u n g s a r t e n für 2 p o l i g e

Dreiphasenwicklungen

Gegenüberstellung verschiedener Wicklungsarten 2poliger Ausführung zum Zwecke bestmöglichster Raumausnutzung.

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Abb. 23. Einschicht-Wicklung in 3-Etagen-Anordnung

insgesamt 3 Spulen

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Überlappter Einbau der Anfangsspulen

Ü b e r l a p p t e r E i n b a u der Anfangsspulen

23

I.Etage

M.Etage

Abb. 30. Zweischichtenwicklung in 3-Etagen-Anordnung aus Mehrfachspulen ungleicher Weite (günstigste Raumausnutzung)

24

schneiden. E s wird hierdurch erreicht, daß die vorstehende Nutenisolation beim Anziehen des Wickeldrahtes nicht einreißt. Weiter ist darauf zu achten, daß die untere Wölbung dieser Hölzer etwas tiefer liegt als der Nutengrund, damit ein Abstand zwischen den unteren und oberen Gruppen gewahrt bleibt. Die Formhölzer können nach kleiner Abänderung auch bei der Herstellung der oberen Gruppen benutzt werden.

Abb. 31. 4 polige Einschicht-Durchzugswicklung Werkbild: H. Schümann, Lübeck

In allen Fällen muß darauf geachtet werden, daß für die Drahtwindungen der praktisch mögliche kürzeste Weg gewählt wird. Große Bogen müssen tunlichst vermieden und jede Windung muß möglichst fest angezogen werden. Da die Form der Gruppen bei den verschiedenen Erzeugnissen der baulichen Ausführung des Gehäuses und der Lagerschilde jeweils angepaßt werden muß, so wickle man stets erst eine Gruppe fertig und prüfe hierauf durch Anpassen der Lagerschilde den Abstand zwischen Wicklung und 25

Eisen. Vorzugsweise bei den Motoren von 0,5 bis etwa 50 PS ist diese Probe erforderlich. Bei größeren Maschinen liegen die Platzverhältnisse im allgemeinen günstiger. Während für die ersteren heute fast ausschließlich die halbgeschlossene Nutenart angewandt wird und die einzelnen Drähte von oben durch den Nutenschlitz in die Nute eingelegt werden, besitzen die zuletzt genannten

Abb. 33. Drehstromständer f ü r einen 240 PS-Motor 5000 Volt Drehzahl = 250

nahezu geschlossene Nuten. Die Windungen werden durch geschlossene Isolationsröhren einzeln durchgezogen, wie dies in Abb. 33 zu ersehen ist. Es handelt sich hier um einen Drehstromständer für einen 240-PS-Motor, 5000 Volt, 250 Umdrehungen, der Sachsenwerke Niedersedlitz. Diese Wicklungsart unterscheidet sich von den bisher abgebildeten dadurch, daß die einzelnen Gruppen zur Hälfte als obere und zur Hälfte als untere Gruppen nacheinander eingewickelt werden. Es ist selbstverständlich, daß auch die Anordnung der einzelnen Gruppen entsprechend der Dar27

Stellung in Abb. 35 gewählt werden kann, ohne die Wirkungsweise der Wicklung zu ändern. Die Wicklungsart Abb. 33 gewährleistet vorzügliche Kühlung, weil die Luft alle Wicklungselemente gleichmäßig bestreicht.

Abb. 34.

Drehstromständer eines 10000 Volt-Motors der Firma Sachsenwerke

Der rechte Teil jeder Gruppe wird ohne Formholz gewickelt, für den linken Teil ist jedoch ein Hilfsmittel eingebaut. Bei Hochspannungsmaschinen werden die einzelnen Drahtlagen innerhalb der Nuten durch Preßspanstreifen voneinander isoliert. Auch außerhalb der Nuten pflegt man in gleichem Sinne zu verfahren. Die Drahtbündel einer Nute werden außerdem mit Ölleinen und Leinenband be28

wickelt, wie auch aus Abb. 34 zu ersehen ist. Die Abbildung zeigt den Ständer eines 10000-Volt-Motors der Sachsenwerke. Bei Motoren solch bedeutender Abmessungen sind die Ständer geteilt.

A b b . 35. N e u w i c k l u n g eines D r e h s t r o m m o t o r s S S W , 250 k W , 146 n, 2000 Volt (Werkblid: Hermann Wunderlich, Weidenau)

Die Schlußgruppen werden erst nach beendetem A u f b a u und nach Einbauen des Läufers eingewickelt. Die AEG. bereitet diese Schlußgruppen vielfach derart vor, daß dieselben als halbe Gruppe in die Nuten gesteckt werden.

29

Die einzelnen Windungen werden auf der einen Seite des Ständers durch Profilmuffen verbunden, verlötet und voneinander mit Ölleinen isoliert.

A b b . 37.

S t ä n d e r eines T u r b o - G e n e r a t o r s , 2polig, Drehzahl 3000

Eine recht sauber ausgeführte Drehstromwicklung zeigt die Abb. 32. Der Ständer gehört zu einem Drehstrommotor der Firma Brown, Boveri & Co., Mannheim. Die oberen Spulengruppen sind derart geformt, daß die Drahtbündel beim Austritt aus den Nuten

Abb. 38. Neuwicklung des Ständers eines Drehstrom-Turbogenerators 2200 kVA 10000 Volt, 1500 n. Werkbild: J. Siebmanns, Dresden

mit kurzem Knick parallel mit der Rundung des Ständers laufen. Der zwischen jedem Drahtbündel vorhandene Luftraum bezweckt gute Isolation und Kühlung. Die Schaltverbindungen zwischen den einzelnen Gruppen müssen der Betriebsspannung entsprechend isoliert und möglichst mit Abstand von der Wicklung und dem Gehäuse angeordnet werden. 31

Um die ganze Schaltung festliegend anzuordnen, sind die in Abb. 36 abgebildeten zweiteiligen Holzklammern zu empfehlen. Dieselben werden nach Aufnahme der Schaltdrähte durch eine Kordelbandage zusammengehalten und erfüllen ihren Zweck in durchaus geeigneter Weise. Bei Maschinen mit hohen Umlaufzahlen ist besonderer Wert auf eine dauerhafte Befestigung der einzelnen Gruppen zu legen. Die durch Bolzen und Laschen bewirkten Versteifungen haben den Zweck, die von den einzelnen Leitern aufeinander ausgeübten mechanischen Kräfte, deren Größe von dem Maschinenstrom usw. abhängt, auszugleichen. Abb. 37 zeigt einen Turboständer der Firma Poege, Chemnitz. Die einzelnen Gruppen haben eine besonders große Ausladung, weil die Maschine zweipolig (3000 Touren bei 50 Perioden) ausgeführt ist. Da die vom Strom durchflossene Wicklung das Bestreben hat, ihre Flächen zu vergrößern, so können bei einem etwaigen Kurzschluß im Netz Auf bauchungen der außerhalb der Nuten liegenden Wicklungselemente entstehen, die durch die erwähnten Versteifungen begrenzt werden. Die Drahtbündel der einzelnen Nuten sind auch hier wieder durch Einfügen von Abstandsstücken voneinander getrennt, um Kühlung und Isolation zu verbessern. Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß der Erbauer mit großer Sorgfalt auf die Form, Ausführungsart und Befestigung der einzelnen Gruppen usw. achtet. Bei einer Instandsetzung muß in Erkenntnis der angestrebten Vorteile unter allen Umständen vermieden werden, daß etwa durch oberflächliche Arbeit die baulichen Vorzüge zerstört werden. Es kommt nicht allein darauf an, daß die richtige Windungszahl und der richtige Drahtquerschnitt usw. gewählt wird. Auch die scheinbar unwesentlichen Kleinigkeiten müssen als wichtige Bedingungen und Vorzüge erkannt und beibehalten werden. Da aus Raummangel auf eine Besprechung sämtlicher Fabrikate nicht eingegangen werden kann, so sei dem mit der Neuwicklung oder Instandsetzung beauftragten Fachmann für alle Fälle empfohlen, stets die Eigenart der Ursprungswicklung vor dem Abbau eingehend zu untersuchen. Niemals sollte man ein Wicklungselement entfernen, ohne die Form und die Ausführungsart vorher geprüft zu haben.

32

II. T e i l

Hilfswerkzeuge und die Anwendung derselben in der Ankerwickelei A. Bandagieren Die technisch richtige Befestigung der Läuferwicklung kann für den betriebssicheren Lauf einer Maschine von ausschlaggebender Bedeutung sein. Soweit Bandagen aus verzinntem Stahldraht usw. hierfür in Frage kommen, ist zu beachten, daß der Durchmesser des Stahldrahtes, die Festigkeit des Materials, die Breite und Anzahl der Bandagen von der Größe der Zentrifugalkraft abhängt, die bei dem umlaufenden Ankerkörper an dem Umfang desselben a u f t r i t t . Im allgemeinen ist die Anzahl dieser Bandagen durch die bauliche Ausführung des Ankers gegeben. Auch die Breite derselben, die notwendige Drahtstärke sowie die Festigkeit des Materials können bei normalen Maschinen ohne sonderliche Schwierigkeiten an Hand der Ursprungsausführung leicht festgestellt werden. Fehlen die Angaben vollständig, so ist in Zweifelsfällen stets zu empfehlen, die Stärke des Drahtes besser zu stark als evtl. zu schwach zu wählen. Selbstverständlich soll der Außendurchmesser der Bandagen nicht größer als der Ankerdurchmesser sein. Allerdings tritt bei glatten Gleichstromankern eine Ausnahme ein. Hier bietet aber der lichte Durchmesser des Magnetgestelles im allgemeinen einen Anhaltspunkt über die höchstzulässige Drahtstärke der Bandagen. Es ist darauf zu achten, daß stets der notwendige Luftabstand zwischen Anker und Magnetgestell gewahrt bleibt. In besonders schwierigen Fällen kann man mäßige Aussparungen an den Magnetkernen in der Breite der Bandagen vornehmen. Eine allgemeine Vergrößerung des Luftabstandes zwischen Anker und Polschuhen dadurch, daß die Polbohrung durch Ausdrehen vergrößert wird, ist nicht zu empfehlen, weil das Magnetfeld hierdurch geschwächt wird. Der Anker würde eine höhere Umdrehungszahl machen, und die Streuung würde größer werden. F ü r Bandagen verwende man nur verzinnte Stahldrähte, die ausdrücklich als Bandagendrähte von leistungsfähigen Firmen angeboten werden. Diese Drähte besitzen die geforderten Eigenschaften (Festigkeit usw.). Bei Ankern mit hohen Umdrehungszahlen (Turbogeneratoren usw.) wird die Wicklung in den Nuten durch Keile festgehalten. Außerhalb der Raskop,

K a t e c h i s m u s . 11. A u f i .

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Nuten werden die Wickelköpfe durch Buchsen aus Spezialbronze, evtl. außerdem durch doppelte Stahlbandagen zusammengehalten. Abb. 39 zeigt eine Vorrichtung, die erfolgreich beim Aufziehen der B a n d a g e n zum E i n s a t z gelangen k a n n . Mit Hilfe von Spannbändern werden die Wickelköpfe zusammengeschnürt, b e v o r m i t der Bandagierarbeit begonnen wird. Die als Isolation zwischen Bandage und Wicklung zur Verwendung kommenden Preßspanstreifen müssen an den Ansatzstellen so abgeschrägt (verjüngt) werden, daß die Überlappung die Stärke der Isolation nicht überschreitet (Abb. 40). E s ist empfehlenswert, an diesen Stellen ein Stück Glimmer unterzulegen. Die Preßspanstreifen werden nach dieser Vorbereitung um die Wicklung gelegt, mit einem Kupferdraht oder Bindfaden befestigt und parallel zu dem Ankerkörper ausgerichtet. Um ein richtiges Auflaufen des Bandagendrahtes zu erreichen, können mit einem Spitzzirkel parallele Linien auf den Preßspanstreifen angerissen werden. Der gleichmäßige Abstand der Bandage von der Außenkante des Preßspanstreifens und somit die parallele Anordnung der Bandage zum Ankerkörper wird durch diese Maßnahme erleichtert. Geschieht das Bandagieren auf der Drehbank, so kann die parallele Anordnung der Preßspanstreifen durch beschleunigte Umdrehung des Ankers nachgesehen und evtl. verbessert werden. Bei dieser Gelegenheit können auch die einzelnen Ankerspulen, falls erforderlich, nachgerichtet werden. Im allgemeinen wird man jedoch den Anker in Böcke etwa nach Abb. 41 lagern und auf der Achse ein Drehkreuz oder einen Hebel aufschrauben. Die parallele Anordnung der Preßspanstreifen muß in diesem Falle gewöhnlich durch Abmessen der einzelnen Zwischenräume von der Stirnfläche des Ankers aus erreicht werden. Zur Kontrolle genügen gewöhnlich einige beschleunigte Umdrehungen des Ankers. Der Bandagendraht soll stets auf einer geeigneten Haspel befestigt werden. Das Ablassen der einzelnen Drahtwindung von Hand bringt den großen Nachteil mit sich, daß sich die Drahtlagen sehr leicht ineinander verschlingen. Der ordnungsmäßige Verlauf des Arbeitsvorganges wird hierdurch gestört und viel nutzlose Zeit verschwendet. Das Anspannen des Bandagendrahtes wird in geeigneter Weise wie folgt erreicht. Ein starker Strick wird am Boden befestigt und mehrmals um den auflaufenden Bandagendraht geschlungen. Die Spannung des Drahtes kann auf diese Weise wie erforderlich reguliert werden. Bevor man den Bandagendraht auf den Preßspanstreifen auflaufen läßt, legt man zunächst etwa 2 Windungen direkt über die Wicklung, um diese möglichst fest zusammenzuziehen. Gibt die Wicklung hierbei noch wesentlich nach, so wird man den Preßspanstreifen erneut befestigen müssen. Hierauf wird der Draht auf den Preßspanstreifen geleitet. *3

35

Bei der zweiten Drahtwindung sorgt man durch sorgfältiges Klopfen mit einem Holzhammer dafür, daß die Wicklung sich nachsetzt. Unterläßt man diese Maßnahme, so kann es vorkommen, daß die ersten Drahtwindungen während des weiteren Verlaufes der Arbeit sich merklich lockern. Das Ablöten der Bandage geschieht stets an der Ausgangsstelle. Die vor Beginn der Bandagierarbeit unterlegten Streifen aus Messing- oder Kupferblech sind auf dem Umfang der Wicklung gleichmäßig verteilt. Nach Fertigstellung einer Bandage werden die Streifen abgeschnitten, umgeklappt und verlötet. Vor Beginn der gänzlichen Verlötung der einzelnen Drahtlagen ist es empfehlenswert, jede Bandage erst an etwa 4—6 Stellen behelfsmäßig mit Lötzinn zu heften. Größere Anker von etwa 200-PS-Leistung ab wird man bei einer Instandsetzung im Gehäuse liegen lassen und nur den oberen Gehäuseteil entfernen. Dies wird in den meisten Fällen schon deshalb zweckmäßig sein, weil die Ankerwelle vielfach mit der angetriebenen Maschine durch eine Kupplung verbunden oder aber mit einer schweren Schwungscheibe befestigt ist. Das Bewegen des Ankers beim Bandagieren kann durch Friktionsantrieb nach Abb. 42 oder falls ein Kran vorhanden, nach Abb. 43 geschehen.

38

Nach Abb. 42 würde man einen mit Holzscheibe ausgerüsteten Elektromotor an die Schwungscheibe oder Kupplung der Maschine setzen und das Anlassen des Motors mittels Kontroller bewerkstelligen. Nach Abb. 43 verfährt man in der Weise, daß ein kräftiges Seil mehrere Male um die Kupplung oder Schwungscheibe gelegt und der Anfang hieran befestigt wird. Das Ende des Seiles wird mit dem Kranhaken befestigt und durch Betätigung des Hubmotors dann die gewünschte Bewegung des Arbeitsstückes ausgeführt.

B. Die wirtschaftliche Herstellung von Lötverbindungen Die sachgemäße Betrachtung des Lötvorganges zeigt, daß die zur Verlötung zusammengebrachten Metallteile bis zur Schmelztemperatur des Zinnes erhitzt werden müssen, und zwar dadurch, daß die von dem Lötkolben entwickelte Hitze durch Berührung auf die Metallteile übertragen wird. Diese notwendige Erhitzung der Metallteile wird um so schneller erreicht, je größer die Auflagefläche des Lötkolbens auf das Arbeitsstück und je inniger die Verbindung der zu verlötenden Metallteile unter sich ist. Da in der Ankerwickelei mit der Reihenherstellung einer großen Anzahl Lötstellen gerechnet werden muß und kontaktsichere Lötstellen hier von ganz außerordentlicher Wichtigkeit sind, so erscheint es angebracht, einige praktische Winke für die wirtschaftliche Herstellung der Lötverbindungen an dieser Stelle anzuführen. Um zwei Metallteile so miteinander durch Verlötung zu verbinden, daß die Berührungsstellen eine Kontaktsicherheit gewährleisten, die der in den Leitern fließenden Stromstärke entspricht, ist es Grundbedingung, daß die Metallteile frei von Niederschlägen sind. Die Anlageflächen müssen also nicht allein frei von Zunder und Schmutz, sondern auch praktisch frei von Niederschlägen sein, die sich während der Lagerung des Metalles an dessen Außenflächen bilden. Um dieser Bedingung zu entsprechen, müssen die Metallteile, bevor dieselben zur Verlötung zusammengebracht werden, blankgescheuert oder besser mit einem Zinnüberzug versehen werden. Die Schaltenden einer Gleichstromankerwicklung sowohl, als auch die Schlitze der Kollektorlamellen, werden daher zweckmäßig in einem Zinnbad verzinnt. Um Zeit- und Materialersparnis zu erzielen, nimmt man gerne von dieser Maßnahme Abstand. Berücksichtigt man jedoch, daß die Herstellung der Lötverbindungen zwischen verzinnten Metallteilen bedeutend schneller und vor allen Dingen kontaktsicherer vor sich geht, so treten die eben erwähnten scheinbaren Vorteile nach sachlicher Erwägung in den Hintergrund. Das für Gleichstromanker Erwähnte gilt natürlich auch für Drehstromstabläufer, kurzum für alle Lötstellen, die an den Wicklungen elektrischer Maschinen usw. hergestellt werden müssen. 39

Die verzinnten Metallteile müssen zwecks Verlötung möglichst fest untereinander verbunden sein, damit die von dem Lötkolben entströmende Hitze gut fortgeleitet wird. Um eine möglichst große Auflagefläche des Kupferkolbens zu erhalten, ist dem letzteren eine geeignete Form zu geben. Abb. 45 zeigt eine ungeeignete Kolbenform und eine unsachgemäße Befestigung der Schaltdrähte mit der Kollektorlamelle.

Abb. 45. Abb. 46. Falsche und richtige Lötkolbenform

Abb. 47. Abb. 48. Falsche und richtige Lotkolbenform

Die geringe Auflagefläche des Kolbens und die lockere Lage der Schaltdrähte stellen die wirtschaftliche Herstellung kontaktsicherer Lötstellen in Frage. Die Kolbenhitze wird nicht in geeigneter Weise auf die zu verlötenden Metallteile übertragen, auch wird die Hitze zwischen den Metallteilen wegen der lockeren Lage der Drähte nicht gut weitergeleitet. Die auf diese Art hergestellten Lötverbindungen haben den Nachteil, daß die Herstellung derselben bedeutend mehr Zeit in Anspruch nimmt als notwendig, und daß die KontaktAbb. 49. sicherheit in Frage gestellt ist. Abb. 46 zeigt die zweckLötverbindung mäßige Anordnung der Schaltdrähte in der Kollektoran einem Drehlamelle und die richtige Kolbenform. Ähnlich liegen die stromläufer mit Verhältnisse bei der Abb. 47 und 48. Es handelt sich hier Stabwicklung um Lötverbindungen an einem Kollektor mit Fahnen. Bei Drehstromstabläufern ist darauf zu achten, daß die Zwischeniage zwischen dem oberen und unteren Stab in der Hülse eingefügt wird (Abb. 49).

41

Die Zwischenlage stellt die metallische Verbindung zwischen den Stäben und der Hülse her und beschleunigt somit die Übertragung der Kolbenhitze auf die einzelnen Metallteile. Während die Lötverbindungen nach Abb. 45 in senkrechter Stellung der Lamelle hergestellt werden, wird man diejenigen nach Abb. 47 und 48 in waagerechter Lage der Lamelle herstellen.

C. Die Entfernung des vorstehenden Glimmers zwischen den Lamellen eines Kollektors Nach längerer Betriebszeit einer Gleichstrommaschine kann man häufig die Wahrnehmung machen, daß die Glimmersegmente über der Lauffläche

Abb. 50. Kollektorsäge (Werkbild: Bosch-Stuttgart)

hervorragen. Diese Erscheinung hat ihre Ursache in der ungleichen Härte des Glimmermaterials gegenüber der des Lamellenkupfers. Das Kupfer wird schneller abgeschliffen als der Glimmer, so daß durch die vorstehenden Glimmersegmente die Kontaktverhältnisse zwischen den Bürsten und den Kollektorlamellen unsicher werden. Es tritt dann starke Funkenbildung am Kollektor auf, durch die das Kupfer sehr schnell angegriffen wird. 42

43

Der Kollektor muß in solchen Fällen abgedreht werden, und der Glimmer wird nunmehr einige Millimeter mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung ausgekratzt. Die Abbildung 51 zeigt ein Werkzeug, mit dessen Hilfe den Erfordernissen entsprochen werden kann. Bei Anfertigung dieses Werkzeuges ist darauf zu achten, daß die Breite der Säge der Stärke der Glimmerlamellen entspricht und der Rücken nach oben zu schmaler wird. Die Bergmann-Elektr.-Werke A.-G., Berlin, benutzen zu diesem Zweck eine elektrisch betriebene Fräsvorrichtung, die in Abb. 52 dargestellt ist. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem gegossenen Metallrahmen und zwei Handgriffen. In dem U-förmigen Ausschnitt ist ein Schlitzfräser gelagert, der durch einen kleinen Elektromotor mittels Gelenkwelle angetrieben wird. Der durch Schrauben verstellbare Sockel des Metallrahmens kann dem jeweiligen Kollektordurchmesser angepaßt werden. Ein konisch gehaltenes Backenstück an dem Sockel des Rahmens sorgt für die Fülirung des Fräsers.

D. Die Herstellung der Nuten-Isolation Bei dem Aufbau der Wicklungsisolation steht die Nutenauskleidung im Vordergrunde. Unter Bezugnahme auf die VDE-Werkstoffklassen A, B und C (neue Werkstoffklasse — H — in Vorbereitung) verlangt man im neuzeitlichen Elektromaschinenbau von den in Betracht kommenden Isolierstoffen etwa folgende Eigenschaften: 1. Schmiegsamkeit, Knickfestigkeit, Reißfestigkeit, Druckfestigkeit. 2. Feuchtigkeitsbeständigkeit gem. Wasserlagerung VDE, 03 CO. 3. Hoher Wärme-Durchgangswiderstand gemäß VDE, 0360. 4. Hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit. 5. Möglichst gute Wärmedurchlässigkeit und Wärmeleitfähigkeit. 6. Beständigkeit gegen tropische und subtropische Einflüsse (Infektionen durch Spaltpilze, Mikroben und gegen Termitenfraß). 44

7. Möglichst dünnwandige Schichtisolation bei ausreichenden dielektrischen Eigenschaften. 8. Kriechstromfestigkeit. Maßgebend f ü r die jeweils in Betracht k o m m e n d e n W a n d s t ä r k e n ist die Betriebsspannung, die Frequenz, die Kurzschlußbeanspruchung der Wicklungen (mechanische Drucke infolge des A u f t r e t e n s hoher Ströme u n d Belastungsschwankungen usw.) u n d bei u m l a u f e n d e n Wicklungen (Anker-/Läuferwicklungen) die Größe der jeweils auft r e t e n d e n Fliehkräfte. I n jedem Falle ist die mehrschichtige Nutenisolation vorzuziehen. Die Isolierstoffhersteller bieten f ü r den A u f b a u der Nutenisolationen etwa folgende Isolierstoffe a n : a) Preßspan, Edelpreßspan, imprägnierten Preßspan, imprägnierte Papiere, b) imprägnierte Textilgewebe (Ölleinen, Ölseide, Perlongewebe) f ü r die Werkstoffklassen A u n d Ah, c) Glasgewebe, Asbestgewebe, Glimmer (Mikafolien u n d Samikafolien) f ü r Werkstoffklasse B u. C (und H), d) Mehrschichtstoffe bestehend aus Preßspan/Kunststoffolien, Preßspan/Ölleinen (gerade u n d diagonal gewebt), Mikanit (Falzmikanit/Papier), Glasgewebe/Mikanit (Glasmikanit) u. ä. Kombinationen, e) In der Ausarbeitung begriffen: Eloxierte bzw. lackierte Aluminiumfolien und K o m b i n a t i o n e n : Alufolien/Kunststoffolien, Alufolien/Samikafolien als wärmeleitende, hochhitzebeständige, feuchtigkeitsbeständige u n d tropenbeständie Nutenisolationen. Feuchtigkeitsbeständigkeit: Thermische Beständigkeit Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der Nutenisolationen h ä n g t im wesentlichen von den m e h r oder weniger hygroskopischen Eigenschaften der jeweils in B e t r a c h t k o m m e n d e n Stoffe ab. Alle organischen Stoffe (Baumwolle, Zellwolle, Seide, Preßspan, Öl-Isolierlacke usw.) neigen m e h r oder weniger zur Feuchtigkeitsaufnahme. Die auf dem Markt befindlichen Kunststoffolien (z. B. Triazetatfolien, Genothermfolien u. a. m.) zeichnen sich durch eine sehr geringe W a s s e r a u f n a h m e aus u n d sind bis Werkstoffklasse A h — B verwendbar. Die neuerdings zur Verfügung stehenden Silikon-Isolierlacke u n d kunststoffmodifizierten Tränklacke auf Ölbasis, desgl. auch die K o m binationen ,,Glasgewebe/Silikonlacke" können bevorzugt f ü r diejenigen Fälle empfohlen werden, wenn besonders hohe Ansprüche hinsichtlich der Feuchtigkeitsbeständigkeit gestellt werden.

45

A b b . 57.

A b b . 56.

Abb. 54:

Naturglimmer

A b b . 5 5 : Herstellung von Mikafolien Abb. 56:

Isolierbänder

Abb. 57:

Glimmer-Isolier-Formteile

Abb. 58:

Isoliergewebe (Werkbilder:

W . Carstens, H a m b u r g - W i l h e l m s b u r g )

A b b . 58.

46

Für tropische und subtropische Beanspruchungen eignen sich anorganische Isolierstoffe besser als organische (Glasgewebe/Silikonlacke, Glimmererzeugnisse — Samikaerzeugnisse). Dasselbe trifft bei Wicklungen nach Werkstoffklasse C (Werkstoffklasse H) zu. Wärmeleitfähigkeit

Der Gütewert „Wärmeleitfähigkeit" der Isolierstoffe hat erst in jüngerer Zeit eine besondere Bedeutung erhalten. In dem Bestreben, die Wicklungsstromwärme und die Eisenwärme (Verlustwärme) möglichst beschleunigt an das Kühlmedium (Kühlluft, Wasserstoffgas, Heliumgas, Kühlöl) abzuführen und hierdurch die Maße, Gewichte und den Werkstoffaufwand herabzusetzen, zwingt den Berechner und Gestalter elektrischer Maschinen, Transformatoren und Apparate auf Isolierstoffe zu achten, die eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit besitzen. Leider ist die Wärmeleitfähigkeit der organischen Isolierstoffe verhältnismäßig schlecht. Die Wärmeleitfähigkeit der anorganischen Isolierstoffe ist besser. Ein weiterer Fortschritt ist durch die Kombination „Aluminiumfolien/Kunststoffolien" 1 ) denkbar. Die an sich isolierende Eigenschaft der Aluminium-Eloxalschicht (entsteht bereits bei Zutritt von Luftsauerstoff und Licht an den Oberflächen der Aluminiumfolien) kann durch Anwendung spezieller Eloxierverfahren verbessert werden. Gleichzeitig kann man den Oberflächen eine dunkle (schwarze) Tönung verleihen. Zusätzlich können auch die Oberflächen der Folien einen IsolierlackÜberzug erhalten. Die aus den Nuten hinausragenden Teile werden zweckmäßig umgefalzt. Die Stabilität der Folien wird hierdurch erhöht und die Isolierfestigkeit an diesen Stellen verbessert. Für die Umbandelung von Wicklungselementen kommen Bänder aus Aluminuimfolie/Kunststoffolie in Betracht. Wärme-Durchgangswiderstand der Nutenisolationen

Die dielektrische Stabilität der Isolierstoffe wird von der Temperatur und von dem Grad der relativen Luftfeuchtigkeit beeinflußt. Es ist bekannt, daß beispielsweise die elektrische Durchschlagsfestigkeit und der Durchgangswiderstand aller organischen Isolierstoffe und Isolierlacke ganz erheblich abfällt, wenn die Betriebstemperatur an den Wicklungen eintritt bzw. wenn die relative Luftfeuchtigkeit höhere Werte annimmt. Ausschlaggebend für die Gütewertbestimmung der Isolierstoffe ist demnach nicht der Durchschlagswert bei 20 Grad C und trockener Raumluft, wie dies oft irrtümlich angenommen wird, sondern der DurchgangsThermisolfolien D . B . P . angemeldet.

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widerstand bei Betriebstemperatur u n d der W e r t n a c h A u f n a h m e der betriebsmäßigen relativen Luftfeuchtigkeit. Bezogen auf die W ä r m e s t a u u n g e n innerhalb der Wicklungen z. B. bei Käfigläufermotoren mit hoher Schalthäufigkeit, Drehrichtungswechsel u n d elektr. Bremsung, können im I n n e r n der Wicklungen zeitweise (bei schwierigen Anlaßvorgängen) T e m p e r a t u r e n von etwa 130 bis 150 Grad auftreten. J e stabiler also die Isolierstoffe hinsichtlich des W ä r m e durchgangswiderstandes sind, je wertvoller sind dieselben in bezug auf die Betriebssicherheit der Maschinen. Das gleiche t r i f f t auf die Feuchtigkeitsbeständig) keit zu. Als interessantes Beispiel möge hier eingeschaltet werden, daß der Wärmedurchgangswiders t a n d der Silikon-Isolierlacke selbst bei sehr hohen BetriebsAbb. 59. Hydraulisch betätigte MikafolienPresse(Werkbild: H. Schümann, Lübeck)

temperaturen nahezu unveränderlich ist. Infolge der außerordentlich hohen Feuchtigkeitsbeständigkeit dieser Lacke ist auch der Durchgangswiderstandswert fast unabhängig von der relativen Luftfeuchtigkeit. Nutenisolationen für hohe Betriebssicherheit und Hochspannungen Bei besonders schwierigen Betriebsverhältnissen z. B. in den Straßenbahnbetrieben, Chemischen Fabriken, Nebenproduktengewinnungsanlagen in Bergbaubetrieben u. ä. ist eine besonders sorgfältige Auswahl der Nutenisolationen ausreichend begründet. Die Aufmerksamkeit ist hier auf die thermische Stabilität und auf die Feuchtigkeitsbeständigkeit der Isolierstoffe hinzulenken. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, daß eine Überdimensionier u n g der W a n d s t ä r k e n folgerichtig zu einer erschwerten Abgabe der Strom- u n d Eisenwärme führen kann. Eine überdimensionierte W a n d stärke der Nutenisolationen k a n n also zu erhöhten Betriebstemperaturen an den Wicklungen führen. Hier sind demnach gewisse Grenzen gesetzt. Hochspannungsisolationen wurden ursprünglich u n d vorwiegend auch heute noch aus mehrschichtigen Mikafolien hergestellt. Hier handelt 48

es sich in der Regel um geschlossene, röhrenartige Isolationen, die unter Druck und Hitze maßhaltig hergestellt werden (Einfädelwicklungen). Bekanntlich werden in den letzten Jahren auch Hochspannungsmotoren mit Käfigläufer in Leistungen bis 1000 kW und höher hergestellt. Die Ständerwicklungen dieser Motoren erhalten in der Regel Formspulenwicklungen in zweischichtiger Ausführung mit gesehntem Wickelschritt. In solchen Fällen wird die Nutenisolation direkt auf diejenigen Teile aufgebracht, die in den Nuten des aktiven Eisens zu liegen kommen. Diese Formspulenteile werden A b b . 60. E i n b a u f e r t i g isolierte A n k e r mehrfach mit Mikafolien um- spule. Die beiden Spulenschenkel sind bandelt bzw. umwickelt und an- mit Mikafolie mehrfach umwickelt und schließend in einer beheizten Me- anschließend -maßgerecht verbacken ( W e r k b i l d : Gehlen & Co., Krefeld) tallform unter (hydraulischem) Druck maßhaltig geformt. Zu diesem Zweck werden spezielle Maschinen und Geräte hergestellt, wie beispielsweise aus der Abb. 59 ersichtlich ist. Wenn es sich um Betriebsspannungen bis etwa 3000 Volt 50 Hz handelt, dann können die eben erwähnten Formspulenteile auch eine mehrfache Umbandelung mit Ölleinen, Kunststoffolienbänder und außerdem darüber noch einen Kunststoffmantel (Mischpolymerisate) erhalten. Liegt eine zweischichtige Ständerwicklung vor, dann sind die Ständernuten offen und werden nach Einbau der Spulen mit Hilfe eines Spezial-Keiles geschlossen.

E. Lackdraht-Prüfgerät nach Raskop. Feststellung der Tränkmittelbeständigkeit gemäß DIN 464 53 Bekanntlich enthält das D I N - B l a t t 46453 ein Verfahren zur Feststellung der Tränkmittelbeständigkeit bei Lackdrähten für den Elektromaschinen-, Transformatoren- und Starkstrom-Apparatebau. E s handelt sich hier im wesentlichen um die Feststellung der Lackdraht-Oberflächenhärte mit Hilfe keilförmig angeschärfter KOH-I-NOOR Bleistifte der Härtegrade 6 B — 8 H. Mit dem Bleistift 6 B beginnend wird im Ablauf der Prüfung versucht, die Oberfläche des Drahtlackfilmes zu durchstoßen. Die Härte des Bleistiftes, mit dem es zum ersten Male gelingt, einen Span der Lack4

Raskop

Katechismus, 11. Aufl.

49

Schicht von der Drahtoberfläche abzuheben, gilt als die Härte der vom Tränklack-Lösungsmittel beeinflußten Lackschicht. Der tiefere Sinn dieses Prüfverfahrens ist der, Anlösungserscheinungen im Ablauf der Imprägnierung von Lackdrahtwicklungen und damit Fertigungsverluste zu vermeiden. Das kurz beschriebene Prüfverfahren ist sowohl als laufende Fertigungskontrolle in den Lackdrahtfabriken als auch für die obligate Werkstoff-Eingangskontrolle der Verbraucherschaft entwickelt worden. Das sogenannte ,,BleistiftPrüfverfahren gemäß DIN 46453" hat weder in der Lackdrahtherstellung, noch bei der dem Gros der Lackdrahtverbraucherschaft die erhoffte Resonanz gefunden. Einerseits deswegen, weil die kontinuierliche Anwendung (Fertigungskontrolle) einen erheblichen Zeitaufwand und geübte Fachkräfteerfordert. Darüberhinaus ist das Verfahren aber auch mit subjektiven FehlermöglichAbb. 61. Lackdraht-Prüfgerät nach keiten behaftet, weil DifferenRaskop (Werkbild: Phys. Techn. Labor, Bamberg) zen in dem Bleistift-Aufsatzwinkel (60 Grad) und in dem vom Prüfer ausgeübten Schabedruck die Duplizierbarkeit der Prüfvorgänge und damit der Meßergebnisse nachteilig beeinflussen können. Die Fa. Phys. Techn. Labor, Obering. G. Müller, Bamberg hat nun nach Ideen des Ingenieurs Fritz Raskop, Krefeld ein Lackdraht-Prüfgerät entwickelt, welches die vorerwähnten Nachteile des Bleistift-Prüfverfahrens gemäß DIN 46453 in fortschrittlicher Weise ausschaltet. Dieses Gerät wurde in der Ausführung gemäß Abb. 61 erstmalig auf der Hannoverschen Messe 1952 praktisch vorgeführt. Inzwischen ist dasselbe weiter verbessert und ergänzt worden. Nach Abb. 61 besteht das Gerät im wesentlichen aus einer mechanischen Schabeeinrichtung, an welcher die keilförmig angeschärften Bleistifte gemäß DIN 46453 durch eine Stahlschneide ersetzt sind. Diese Stahlschneide ist mit einem feststehenden Belastungsgewicht gekoppelt, welches den Schabedruck durch die Verlängerung des Hebelarmes beim Vorschub automatisch erhöht. In dem Augenblick, wo der Lackfilm des Lackdrahtprüflings durchstoßen wird, kann in Übereinstimmung mit den Bleistifthärten gemäß DIN 46453 die Oberflächenhärte des Lackfilmes (und damit die Tränkmittelbeständigkeit) von der Skala abgelesen werden. 50

Das Gerät wird neuerdings auch mit einer optischen Anzeigevorrichtung (Glühlampe) und mit einer Gewinde-Vorschubeinrichtung hergestellt. Im Augenblick, wo die Stahlschneide die Lackschicht des Prüflings durchstößt, leuchtet die Kontrollampe auf. Der Vorschub erfolgt mittels einer Handkurbel. Die Vorteile dieses Lackdraht-Prüfgerätes gegenüber dem Bleistiftverfahren gemäß DIN 46453 sind offensichtlich. Das Gerät ermöglicht erhebliche Zeiteinsparungen, ist frei von subjektiven Fehlermöglichkeiten, gewährleistet vergleichbare Meßergebnisse und kann von angelernten Hilfskräften zum aussichtsreichen Einsatz gebracht werden. Die Voraussetzungen für die obligate Anwendung in der kontinuierlichen Fertigungskontrolle im Rahmen der Lackdrahtherstellung und in der Eingangskontrolle der Lackdraht-Verbraucherschaft werden von dem Gerät erfüllt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu erblicken, daß die an der Geräteskala ablesbaren Lackschicht-Härtegrade mit der jeweiligen Bleistifthärte gemäß DIN 46453 übereinstimmen. Nach dem DIN-Prüfverfahren sollen die Lackdrahtprüflinge vor der Schabeprobe in einem Isolierlack-Lösungsmittel vorbehandelt werden. Zu diesem Zweck wird das links auf der Abb. 61 erkennbare, mit Netzanschluß versehene Zusatzgerät hergestellt. Erfahrungsgemäß ist die relative Oberflächenhärte der Lackschicht mit der Tränkmittelfestigkeit der Lackdrähte identisch. Mit Rücksicht darauf, daß im Rahmen des entwicklungsmäßigen Fortschrittes in der Lackrohstoffchemie von den Isolierlackfabriken Kunststoff-Drahtlacke hergestellt werden, die Härtegrade bis etwa 8 H und höher ermöglichen, kann mit Rücksicht auf die erheblichen Zeitersparnisse von einer Vorbehandlung der Lackdraht-Prüflinge abgesehen werden. Man erhält auch bei unbehandelten Prüflingen eine zuverlässige Übersicht über die jeweilige Einsatzfähigkeit der Lackdrähte, indem von den Lackdrahtrollen kleine Drahtabschnitte entnommen und mit Hilfe des LackdrahtPrüfgerätes die mittlere Oberflächenhärte in wenigen Sekunden festgestellt wird. Das in der Abb. 61 dargestellte Gerät ist transportabel und kann daher überall da zum Einsatz gelangen, wo es in gegebenen Fällen gebraucht wird. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß eine Tränkmittelbeständigkeit von etwa 3 H — 6 H für die Normalfälle als ausreichend bezeichnet werden kann. Kommen beispielsweise härtbare KunstharzTränklacke mit Anteilen aggressiver Lösungsmittel zur Anwendung, dann sind Härtegrade von etwa 6—8 H der Sicherheit halber vorzuziehen.

i
8 3 „ ,, 6 ,, = 12 ,, 2 ,, Gesamtleiterzahl d. Ph. I 90 Leiter = 180 Drähte, 2 parallel b) obere Lage = 6 Gruppen in Reihe geschaltet. Nute

1. Gruppe: 7— 9 rechts herum 3 Leiter = 6 Drähte, 2 parallel 6—10 „ „ 12 „ =24 „ 2 „

Nute 14—12 links herum „ 15-11 „ „

2. Gruppe: 3 Leiter = 6 Drähte, 2 parallel 12 „ =24 „ 2 „

3. Gruppe: Nute 17—19 rechts herum 3 Leiter = 6 Drähte, 2 parallel „ 16—20 „ „ 12 „ =24 „ 2 „ Nute 24—22 links herum „ 25—21 „ „

4. Gruppe: 3 Leiter = 6 Drähte, 2 parallel 12 „ =24 „ 2 „

Nute 27—29 rechts herum „ 26-30 „ „

5. Gruppe: 3 Leiter = 6 Drähte, 2 parallel 12 „ = 24 „ 2 „

Nute 4—2 links herum „ 5—1 „ „ Gesamtleiterzahl d. Ph. II

6. Gruppe: 3 Leiter = 6 Drähte, 2 parallel 12 „ =24 „ 2 „ 90 Leiter = 180 Drähte, 2 parallel

Bei dieser Verteilung entfallen auf jede Nute 12 Leiter, auf jede Phase 90 Leiter. Jeder Leiter besteht aus 2 parallelen Drähten, von 1,6 mm Durchmesser. Die Schaltung der beiden Wicklungsstränge sowie die Verbindung der Wicklung mit den Schleifringen und dem Anlasser geschieht nach Schaltbild 138. 178

Die bisher genannten Wicklungen werden von Hand in die Nuten eingewickelt, eine Wicklungsart, die in den meisten Fällen zur Anwendung kommt. Diese Wicklungsart hat neben dem Vorzug der Einfachheit aber auch den Nachteil, daß bei nicht exakter Ausführung und unsymmetrischer Anordnung der Wicklungselemente ein Schwerpunkt (Unbalanc) in der Wicklung entsteht, der nur in wenigen Fällen erkannt, beachtet und durch Auswuchten beseitigt wird. Dieser Nachteil hat neben anderen herstellungstechnischen Gesichtspunkten eine Anzahl Erzeugerfirmen veranlaßt, die sogenannte FormspulenTräufelwicklung (in der Werkstattsprache auch Korb- oder Kranzwicklung genannt) anzuwenden. Die D. E. W. in Aachen, Schorch & Co. in Rheydt, Lloyd-Werke in Bremen und viele andere Firmen bedienen sich beim Bau von Drehstrommotoren vielfach dieser Wicklungsart. Da die einzelnen Spulen auf Formen vorgewickelt werden und somit jedes Wicklungselement dieselbe Form, Drahtlänge und dasselbe Gewicht aufweist, ist eine symmetrische und schwerpunktfreie Anordnung der Wicklung wesentlich erleichert. Der Nutenfüllfaktor, d. h. das Verhältnis des Nutenvolumens, zu dem effektiven Kupferquerschnitt der in der Nute eingebetteten Leiter ist schlechter als derjenige der zuerst erwähnten Handwicklung. Wird beispielsweise gelegentlich einer Neuwicklung die Formspulenwicklung durch eine normale Handwicklung ersetzt (was sehr häufg geschieht), so tritt der bessere Nutenfüllfaktor deutlich hervor. Die Nute wird nicht ganz erfüllt. Der freie Raum muß durch Preßspanstreifen, oder dgl. ausgefüllt werden. Die Herstellung der Formspulen-Träufelwicklung erfordert immerhin eine gewisse Übung. Trotzdem die einzelnen Spulen lagenweise in der Form gewickelt sind, kann es leicht vorkommen, daß beim Einträufeln der einzelnen Windungen Kreuzungen entstehen. Die Windungsspannungen der gekreuzten Leiter können so erheblich sein, daß ein Durchschlag von Windung zu Windung nicht ausgeschlossen ist. Ganz besonders tritt diese Gefahr bei geringer Nutenzah] und relativ hoher Läuferspannung auf. Eine 4polige Zweiphasen-Läuferwicklung für einen Läufer mit 16 Nuten ist in Schaltbild 139 dargestellt. Das Schema entspricht der Läuferwicklung des Drehstrommotors Fabr. Lloyd, Type A. S. 16/14, 3,7 kW., 1450 n, 380/220 Volt. Der Motor hat folgende Wickeldaten: Ständer: 24 Nuten, 12 Spulen, je Nute 34 Leiter, Draht 1,8 mm Durchmesser, Dreiphasen-Formspulen wicklung; Läufer:

16 Nuten, 8 Spulen, je Nute 24 Leiter, Draht 2,5 mm Durchmesser, Zweiphasen-Formspulenwicklung.

Die Schaltung der Wicklung entspricht derjenigen einer normalen Zweiphasenwicklung. J e 4 Spulen sind zu einem Wicklungsstrang in Serie geschaltet und beide Stränge sind miteinander verkettet. 12*

179

180

Auch eine Stabwicklung kann als Zweiphasen-Läuferwicklung ausgeführt werden. Der praktische Fall kommt allerdings sehr selten vor. Gelegentlich der Umwicklung eines größeren Drehstrommotors, und zwar dann, wenn die Wicklung für eine andere Polzahl ausgeführt werden soll, tritt die Anwendung einer Zweiphasenwicklung in den Bereich der Möglichkeit. E s sei beispielsweise die Aufgabe gestellt, einen 4poIigen DreiphasenStabläufer (Schleifringläufer) mit 48 Nuten, mit einer 6poligen Wicklung zu versehen. Mit 48 Nuten — 96 Stäben ist eine 6 polige Dreiphasen-Stabwicklung nicht ausführbar. Die Wicklung kann aber als Zweiphasen-Stabwicklung ausgeführt werden. Wenn nicht besondere Gründe dagegen sprechen, wird man unter Beibehalt des Beispiels 48 Nuten jedoch in der Praxis stets aus Gründen der Einfachheit zur Herstellung einer Zweiphasen-Handwicklung neigen. Bei 48 Nuten ist nämlich auch eine 6 polige Zweiphasen-Ganzlochwicklung ausführbar. Bei einer derartigen Umwicklung ist zu beachten, daß der Nutenfüllfaktor bei Stabwicklungen besser ist als bei Runddraht-Handwicklungen. Die Stromdichte je Quadratmillimeter Kupferleiter wird somit bei Anwendung der Handwicklung stets höher. Es ist daher von Fall zu Fall zu prüfen, ob die Umwicklung auch von diesem Gesichtspunkte aus durchführbar ist.

Anormale Drehstromläufer-Stabwicklungen Die Aufstellung einer Wickeltabelle für 90 Nuten, 180 Stäbe 12 polig Die Durchführbarkeit einer Umwicklung für eine andere als die ursprüngliche Drehzahl ist bei Drehstrommotoren mit Stabläufer nicht zuletzt abhängig von der Nuten- und Stabzahl des Läufers. Eine normale Dreiphasen-Stabwicklung ist dann immer durchführbar, wenn folgende Vorbedingungen erfüllt sind: 1. 2. 3. 4.

Die Die Die Die bar

Stabzahl muß durch 3 ohne Rest teilbar sein. Stabzahl muß durch die Polzahl ohne Rest teilbar sein. Stabzahl je Phase muß durch die Polzahl ohne Rest teilbar sein. halbe Stabzahl je Phase muß durch die Polzahl ohne Rest teilsein. Beispiel: Läufer 72 Nuten, 144 Stäbe, 4 polig, 144 (Stäbe) : 3 (Phasen) = 48 (ganze Zahl) 144 „ : 4 (Pole) = 36 48 „ : 4 „ = 12 „ 24 „ : 4 „ = 6

181

Die Proben für 6- und 8 polige Wicklungen ergeben, daß mit der obigen Nuten- und Stabzahl auch diese Wicklungen ausgeführt werden können. Sind die genannten Bedingungen nicht oder nur teilweise erfüllt, so scheidet die Herstellung der normalen Dreiphasen-Stabwicklung aus. In solchen Fällen sind Untersuchungen darüber anzustellen, ob eine anormale Dreiphasen-Stabwicklung mit der jeweils gegebenen Nuten-, Stab- und Polzahl ausführbar ist. E s sei die Aufgabe gestellt, für einen Drehstromläufer 90 Nuten, 180 Stäbe, 12polig eine Wickeltabelle für Dreiphasen-Stabwicklung aufzustellen. Die Probe zeigt folgendes Ergebnis: 180 (Stäbe) : 3 (Phasen) = 60 (ganze Zahl) 180 „ : 12 (Pole) = 15 60 „ : 12 „ = 5 30 „ : 12 „ = 2,5 (gebroch. Zahl). Da die halbe Stabzahl je Phase nicht durch die Polzahl teilbar ist, so kommt eine normale Dreiphasen-Stabwicklung nicht in Frage. Bei einer normalen Dreiphasen-Stabwicklung sind in jeder Phase Vs der gesamten Stäbe in Serie geschaltet, und zwar eine Hälfte im fortschreitenden Sinne des Wickelschrittes, die andere Hälfte im rückschreitenden Sinne. Beide Hälften sind durch die Umkehrverbindungen miteinander verbunden. (Siehe auch Raskop, Berechnungsbuch für Ankerwickler.) Die vorstehende Probe ergibt aber, daß diese Ausführung nicht möglich ist. Bei einem Umgang sind nämlich 12 Stäbe (d. i. der Polzahl entsprechend) in Serie geschaltet, und da bei einer normalen Stabwicklung V2 der Stäbe je Phase im fortschreitenden, V2 im rückschreitenden Sinne durchlaufen werden, so müßten nicht 60 Stäbe für eine Wicklungsphase, sondern 6 • 12 = 72 Stäbe vorhanden sein, um eine normale Dreiphasen-Stabwicklung ausführen zu können. E s fehlen also 12 Stäbe und so helfen wir uns dadurch, daß je Phase im rückschreitenden Sinne nur 2 • 12 = 24 Stäbe in Serie geschaltet werden. Bei dieser Wicklung sind auch je Phase % der gesamten Stäbe in Serie geschaltet. Im Gegensatz zu der normalen Wicklung sind aber im fortschreitenden Sinne 12 Stäbe mehr in Serie geschaltet als im rückschreitenden Sinne. Die Hauptsache ist, daß die Stabzahl in den 3 Phasen gleich ist, denn sonst würde ja die Läuferspannung in den 3 Phasen verschieden sein und der Motor würde nicht einwandfrei arbeiten. Die Errechnung der Wickeltabelle für das vorstehende Beispiel ist durchaus nicht so schwierig, wie vielfach angenommen wird. Zu beachten ist stets, daß die Zahlen in der Tabelle sich auf die Stäbe, nicht auf die Nuten beziehen. Eine große Zahl von Fachleuten ist gewohnt, die Schemata 182

für Läuferstab Wicklungen nach der vorhandenen Nutenzahl aufzuzeichnen. Dieses Verfahren ist für normale Wicklungen nicht einwandfrei und außerdem sehr zeitraubend und umständlich. Im übrigen ist die Lage eines Stabes in der Nute auch an Hand der nachstehenden Tabelle sehr leicht festzustellen, wenn die ungeraden Zahlen um 1 erhöht und alsdann durch 2 geteilt werden. Die geraden Stabzahlen können ohne weiteres durch 2 geteilt werden, um die Nutenzahl, in welcher der jeweilige Stab liegt, festzustellen. Wir denken uns die 180 Stäbe von der Schleifringseite aus betrachtet nach rechts fortlaufend so beziffert, daß die ungeraden Stabzahlen oben, die geraden Zahlen unten in der Nute zu liegen kommen. Der Wickelschritt ergibt sich aus: Stabzahl: Polzahl = 180 : 1 2 = 15, d. h. Stab 1 wird mit Stab 1 + 15 = 16, Stab 16 mit 31 usw. verbunden. Nach jedem Teilschritt, der = der Polteilung ist, sind demnach 15 Stäbe hinzuzuzählen. Der Wickelschritt an der Schleifring- und Riemenscheibenseite ist = 15. Da es sich im vorliegenden Falle um eine 12 polige Wicklung handelt, so werden bei einem Umgang auch 12 Stäbe durchlaufen. In der senkrechten Reihe der Tabelle stehen mithin 12 Zahlen untereinander, und zwar: 1. Umgang 2. Umgang 3. Umgang Anfang Phase 1 an Stab 1 3 5 ( + 15 = ) 16 18 20 ( + 15 = ) 31 33 35 46 48 50 61 63 65 76 78 80 91 93 95 106 108 110 121 123 125 136 138 140 151 153 155 166 168 170 Der zweite Umgang im fortschreitenden Sinne beginnt mit Stab 166 + 17 = 183. Da nur 180 Stäbe vorhanden sind, so kommt der Stab 183 —180 = 3 in Frage. Wir schreiben die einzelnen Umgänge nebeneinander und erhalten somit das obige Zahlenbild. Der dritte Umgang im fortschreitenden Sinne beginnt mit Stab 168 + 17 = 185 — 180 = 5. Insgesamt werden nach den bereits gemachten Ausführungen 3 • 12 Stäbe im fortschreitenden Sinne in Serie geschaltet, so daß die für eine Phase jetzt noch fehlenden 24 Stäbe im rückschreitenden Sinne durchlaufen werden müssen. 183

Der Stab 170 wird daher um den Umkehrschritt, der um 1 kleiner ist als der Wickelschritt, erhöht: 170 + 14 = 184. Da aber nur 180 Stäbe vorhanden sind, so kommt der Stab 184—180 = 4 in Frage. Im rückschreitenden Sinne wird der Wickelschritt = — 1 5 von der so erhaltenen Stabzahl abgezogen, bis 12 Stäbe durchlaufen sind. Hierbei ist wieder zu beachten, daß nur 180 Stäbe vorhanden sind. 4 — 1 5 = 180 — (15 — 4) = 169 169 — 1 5 = 154 usw. Der erste Umgang im rückschreitenden Sinne ergibt folgende Stabzahlen: 1. Umgang 4 169 154 139 124 109 94 79 64 49 34 19

2. Umgang 2 167 152 137 122 107 92 77 62 47 32 17 zum Sternpunkt.

Von Stab 19 des ersten Umganges sind jetzt 17 Stäbe abzuziehen, um den Anfangsstab des 2. Umganges zu erhalten. Betrachtet man nun die für eine Phase errechnete Tabelle, so wird man leicht feststellen können, daß ein Teil der Rechenarbeit ganz unnötig gemacht wurde. In der ersten Hälfte der Tabelle, d. h. in dem oberen Teil des Zahlenpaketes, erhöhen sich nämlich die Zahlen nach rechts um 2. Es ist also nur erforderlich, die erste senkrechte Zahlenreihe durch Addition des Wickelschrittes 15 festzulegen. Die weiteren Zahlenreihen lassen sich alsdann einfach anschreiben, nämlich 1, 3, 5, 16, 18, 20 usw. Auch im unteren Teil des Zahlenpaketes ist nur die erste senkrechte Reihe durch Abziehen der Schrittzahl 15 zu errechnen. Die nächstfolgenden Reihen kann man wieder ohne große Rechnung anschreiben. 184

Die vorstehende Tabelle zeigt den Verlauf der Wicklung für eine Phase. Im fortschreitenden Sinne sind 3 • 12 = 36 Stäbe, im rückschreitenden Sinne 2 • 12 = 24 Stäbe, insgesamt je Phase, also 60 Stäbe durchlaufen bzw. in Serie geschaltet. Um die Tabelle für die weiteren 2 Wicklungsphasen herzustellen, bedarf es keiner besonderen Anleitung, da der Rechnungsgang genau derselbe ist wie bei der ersten Phase. Wichtig ist nur die Festlegung des Anfangsstabes für die 2. und 3. Phase. Diesen Stab findet man für die 2. Phase, wenn man den eingeklammerten Stab in der 2. Reihe von oben rechts der vorhergehenden Phase (Stab Nr. 20) um 1 erhöht. Der Anfangsstab für die 3. Phase ist demnach der Stab 41.

Die vollständige Tabelle 90 Nuten, 180 Stäbe, 12 polig Phase I. an Stab

1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166

3 18 33 48 63 78 93 108 123 138 153 168

m 5

Umkehrstab

4 169 154 139 124 109 94 79 64 49 34 19

2 167 152 137 122 107 92 77 62 47 32 17

Umkehrstab

24 9 174 159 144 129 114 99 84 69 54 39

22 7 172 157 142 127 112 97 82 67 52 37

35 50 65 80 95 110 125 140 155 170

Phase II. an Stab

21 36 51 66 81 96 111 126 141 156 171 6

23 38 53 68 83 98 113 128 143 158 173 8

25

III

55 70 85 100 115 130 145 160 175 10

185

Phase I I I . an Stab

41 56 71 86 101 116 131 146 161 176 11 26

43 58 73 88 103 118 133 148 163 178 13 28

45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 15 30

Umkehrstab

44 29 14 179 164 149 134 119 104 89 74 59

42 27 12 177 162 147 132 117 102 87 72 57

Aus der vorstehenden Tabelle können nunmehr die Angaben für den Wickler entnommen werden. Schleifring >>

I an Stab 1 in Nute 1 oben II >> >> 21 tt ,, 11 ,, III „ „ 41 „ „ 21 „

Ende Phase ,, >> „ Umkehrstab

I = Stab 17 in Nute 9 oben Sternpunkt II ,» 37 ,, ,, 19 ,, III = „ 57 „ „ 29 „ I Stab 170—4,

Umkehrstab II Stab Umkehrstab I I I Stab

Nute Nute 10—24, Nute Nute 30—44, Nute Nute

85 2 5 12 15 22

unten unten unten unten unten unten

Wickelschritt ± 15 Umkehrschritt ± 14 Zur Kontrolle, ob die Tabelle fehlerlos ist, wird der Anfangsstab jeder Phase um die Zahl Wickelschritt + 1 = 15 + 1 = 16 erhöht. Die Zahl ergibt den Endstab einer Wicklungsphase. Phase I Anfangsstab 1 + 16 = Endstab 17 ] „ II „ 21 + 16 = „ 37 l Stern „ III .. 41 + 16 = „ 57

J

Die vorstehende Methode hat anderen gegenüber den Vorzug, daß eine Aufzeichnung des ganzen Schemas nicht erforderlich ist. Außerdem ist die Tabelle leicht auf ihre Richtigkeit zu kontrollieren. Bei einiger Übung können derartige Tabellen in wenigen Minuten aufgestellt werden.

186

Anormale Dreiphasenwicklung und deren Anwendung beim Umbau von Drehstrommotoren In den Instandsetzungswerken elektrischer Maschinen ist häufig die Aufgabe gestellt, einen vorhandenen Drehstrommotor für eine andere Drehzahl umzuwickeln. Die Durchführung derartiger Arbeiten hängt von verschiedenen Voraussetzungen ab, die auch bezüglich der Nutenzahl gegeben sein müssen. Man findet beispielsweise bei 4poligen Drehstrommotoren die Nutenzahlen 36 und 48, 48 und 60, 36 und 60 usw. Diese Nutenzahlen lassen sich nicht für normale 6 polige Dreiphasenwicklungen verwenden. Für solche und ähnliche Fälle sind die Voraussetzungen für die Ausführbarkeit anormaler Dreiphasenwicklungen zu prüfen und erst hierauf die Entscheidung zu treffen, ob die geplante Umwicklung durchgeführt werden kann oder nicht. Beispiel: Ein industrielles folgenden Daten.

Unternehmen

besitzt einen

Drehstrommotor

mit

100 PS, 975 n, 220 Volt Ständer 54 Nuten, 9 Gruppen, 6polig Läufer 90 Nuten, Stabwicklung, 6 polig. Dieser Motor wird infolge Stillegung eines Betriebes nicht mehr benötigt, hingegen liegt für die Betriebserweiterung eines Tochterbetriebes Bedarf an einem Motor mit folgenden Daten vor: ca. 75 P S , 750 n, 3000 Volt. E s wird Wert darauf gelegt, den vorhandenen 100-PS-Motor umzuwickeln. Wir wollen daher prüfen, ob die Voraussetzungen für die Umwicklung des Motors gegeben sind, es ist ja zu berücksichtigen, daß der Motor für 220 Volt 6polig gewickelt ist, während der gesuchte Motor für 3000 Volt, 8 polig, gewickelt werden muß. Zunächst stellen wir fest, daß die Spannung 3000 Volt eine stärkere Nutenisolation erfordert und eine bedeutend höhere Leiterzahl der Ständerwicklung als bei 220 Volt. Der Nutenfüllfaktor, das heißt das Verhältnis des Nutenquerschnittes einer Ständernute zum effektiven Kupferquerschnitt, wird bei 3000 Volt ungünstiger als bei 220 Volt. Die erforderliche Wandstärke der Nutenisolation wollen wir nach dem Ausdruck für Mikanitpapier usw. ermitteln und stellen fest: 187

Bei Verwendung von Mikanitpapier = 1,4 • 1,73 = 2,4 mm. Die Wandstärke von 2,4 mm bietet bei Verwendung von Mikanitpapier (Mikartafolio) eine Gewähr für die Betriebssicherheit der Ständerwicklung. Nach Durchrechnung der Verhältnisse ergibt sich, daß der Motor bei 3000 Volt 750 n die geforderte Leistung abgeben kann. Nun kommt es noch darauf an, ob die praktische Herstellung der 8poligen Ständer- und Läuferwicklung auch möglich ist. Wir beginnen mit der Ständerwicklung. Der Ständer hat 54 Nuten. Die in Frage kommende 8 polige Dreiphasenwicklung besteht aus drei Wicklungssträngen, jeder Strang aus 4 Gruppen = 12 Gruppen total. Diese 12 Gruppen lassen sich aber nicht symmetrisch auf die vorhandenen 54 Nuten verteilen, denn 54 Nuten: 12 Gruppen = 4,5 Nuten ergibt eine gebrochene Zahl und wir stellen fest, daß die Ständerwicklung nicht als normale Gruppenwicklung hergestellt werden kann. Auch bei dem Läufer, der, wie erwähnt, eine Stabwicklung besitzt, liegen die Verhältnisse gleich ungünstig. Der Läufer hat 90 Nuten. Stellen wir eine Probe auf die Ausführbarkeit einer achtpoligen Stabwicklung bei 90 Nuten = 180 Stäben nach Maßgabe Abschnitt „anormale Dreiphasenstabwicklung", Seite 187 an, so finden wir, daß auch die Läuferwicklung nicht als normale Dreiphasen-Stabwicklung ausgeführt werden kann. Es wäre nun zum Nachteil des Instandsetzungswerkes, wenn nach dieser Feststellung die geplante Umwicklung als unausführbar bezeichnet würde. Wir versuchen vielmehr weiter, die uns gestellte Aufgabe zu lösen und begeben uns in das Gebiet der anormalen Dreiphasenwicklungen. Hier finden wir, daß eine 8polige symmetrische Bruchlochwicklung mit 54 Nuten ausführbar ist. Bei dieser Wicklungsart belegen einen Teil der vorhandenen zwölf Gruppen je vier Nuten, der andere Teil je sechs Nuten, und zwar werden 9 Gruppen zu je 4 Nuten = 36 Nuten 3 Gruppen zu je 6 Nuten = 18 Nuten = 54 Nuten hergestellt. Die Verteilung und Anordnung der Gruppen ist so zu treffen, daß in jeder Phase eine Gruppe zu 6 Nuten, drei Gruppen zu 4 Nuten in Serie geschaltet werden können. In Schaltbild 140 ist das Schema der Wicklung dargestellt. Die Querstriche an den einzelnen Gruppen bedeuten die Nutenzahlen. 188

E s belegen somit die Gruppen 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10 und 11 = je 4 Nuten = 36 Nuten 4, 8 und 12 = je 6 Nuten = 18 Nuten zusammen = 54 Nuten Die Gruppen 2 , 4 , 6 , 8 , 1 0 und 12 bilden die untere, die Gruppen 1 , 3 , 5, 7, 9 und 11 die obere Lage. Geschaltet sind die Gruppen wie folgt: Phase I, Gruppen 2 — 5 — 8 — 1 1 1 „ II, „ 3 — 6 — 9—12 | Stern „ III, „ 4-7-10- 1 J Die Summe der in Serie geschalteten Leiter jeder Phase ist in den drei Phasen gleich. Hiermit ist die Aufgabe, soweit die Ständerwicklung in Frage kommt, gelöst. Wir wenden uns nunmehr der Läuferwicklung zu und versuchen, auch hier eine Lösung zu finden. Wir wollen zunächst prüfen, ob eine Zweiphasenwicklung hergestellt werden kann bzw. ob dies zweckmäßig ist. Bei einer 8 poligen Zweiphasenwicklung kommen 16 Gruppen in Frage, wenn wir die Wicklung nicht als Stab-, sondern als Drahtwicklung ausführen wollen. Da es sich jetzt um einen Hochspannungsmotor handelt, so darf die Leiterzahl im Läufer nicht zu hoch werden, damit die Läuferspannung den normalen Wert nicht überschreitet. Wir finden, daß die Anwendung der Zweiphasendrahtwicklung aus diesem Grunde nicht zweckmäßig ist. Ein weiterer Grund, von einer Drahtwicklung überhaupt abzusehen, ist wieder durch den schlechteren Nutenfüllfaktor gegeben. Die Läufernuten sind ursprünglich für Stabwicklung dimensioniert worden. Bei Anwendung einer Drahtwicklung würde also die Stromdichte je Quadratmillimeter Leiter höher als bei Stabwicklung sein. Desgleichen werden auch die Kühlungsverhältnisse bei Drahtwicklung ungünstiger und da die Drehzahl des Läufers außerdem noch durch die Umwicklung herabgesetzt wird, so ergeben auch die nach dieser Richtung angestellten Betrachtungen, daß eine Drahtwicklung nicht vorteilhaft ist. Wir müssen unsere Untersuchungen daher auf die Herstellung einer Stabwicklung beschränken. Wie bereits erwähnt, ist eine normale 8 polige Stabwicklung bei 90 Nuten nicht ausführbar. Bleiben aber bei 90 Nuten 6 Nuten unbewickelt, so ist eine 8polige Stabwicklung mit 168 Stäben ausführbar. Wir verteilen die 6 unbewickelten Nuten symmetrisch auf den Umfang des Läufers, beziffern die übrigen

189

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•O X3
, »> III ,» », 26 ,, Umkehrstab I von Nute 77— 3 unten II „ „ 21—31 „ III „ „ 7-17 „ Hiermit ist auch eine praktische Lösung für die Läuferwicklung gefunden. Die geplante Umwicklung kann nun an Hand der geschaffenen Unterlagen vorgenommen werden. Beispiel: Ein 10-PS-Drehstrommotor, 1500 n, soll umgewickelt werden für ca. 7 PS, 1000 n. Ständer: 48 Nuten, Läufer: 60 Nuten. Wir untersuchen zunächst die Ausführbarkeit der 6 poligen Ständerwicklung und finden sofort, daß eine Verteilung der neun Gruppen auf die vorhandenen 48 Nuten nicht möglich ist (48: 9 = 5,33). Es können aber auch die Ständerwicklungen als Bruchlochwicklungen mit unbewickelten Nuten ausgeführt werden und daher versuchen wir, auf diesem Wege dem Ziel näher zu kommen. Bei drei unbewickelten Nuten ist die Herstellung einer 6 poligen Ständerwicklung möglich. Wir verteilen die drei unbewickelten Nuten symmetrisch auf den Umfang des Ständers und schalten die Nuten 1, 16 und 32 von der Bewicklung aus. 192

Die neun Gruppen werden nunmehr auf die 45 Nuten verteilt. Es entsteht eine Dreiphasenbruchlochwicklung mit drei unbewickelten Nuten. Jede Gruppe belegt 2 1 / 2 Nuten beiderseits = 5 Nuten total. Der Läufer hat eine 4polige Drahtwicklung = 6 Gruppen total. Unter Beibehalt der Drahtzahl je Nute und des Drahtdurchmessers stellen wir eine 6 polige Zweiphasen-Bruchlochwicklung mit zwölf Gruppen her. Jede Gruppe belegt 2 1 / i Nuten beiderseits = 5 Nuten total. 12 • 5 = 60 Nuten. Bei Herstellung der Ständerwicklung ist darauf zu achten, daß in verschiedenen Nuten Wicklungselemente verschiedener Phasen liegen. Zwischen den Wicklungselementen besteht nahezu die volle Betriebsspannung und deshalb ist Lage gegen Lage durch entsprechende Isolation gegen Durchschlag zu schützen. Auch bei der Läuferwicklung ist hierauf Rücksicht zu nehmen. Obgleich hier die Spannungsdifferenzen nicht so groß sind als in der Ständerwicklung, muß beachtet werden, daß die Läuferwicklung als fliegende Wicklung Formveränderungen durch die Fliehkraft ausgesetzt ist. Die einzelnen Drahtlagen der Läuferwicklung werden, beim Umlauf auf Zug beansprucht und hierdurch kann leichter ein Durchschlag entstehen als bei der ruhenden Ständerwicklung. Beispiel: Ein 15-PS-Drehstrommotor soll umgewickelt werden für etwa 7 PS, 750 n. Ständer: 48 Nuten, Läufer: 60 Nuten. Der Läufer besitzt Stabwicklung, die aus bereits angeführten Gründen auch wieder beibehalten werden soll. Die 8polige Ständerwicklung wird mit 12 Gruppen als normale Zweilochwicklung hergestellt (4 • 12 = 48 Nuten). Wickelschema für Drehstrom-Stabläufer, 60 Nuten, 120 Stäbe, 8polig, 750 n Schleifring I an Stab 1 3 5 16 18 20 31 33 35 46 48 50 61 63 65 76 78 80 91 93 95 106 108 110 I 4 109 94 79 64 49 34 19 13 R a s k o p , Katechismus. 11. Aufl.

2 107 92 77 62 47 32 17

Stern. 193

Schleifring I I an Stab 21 36 51 66 81 96 111 6

23 38 53 68 83 98 113 8

25 40 55 70 85 100 115 10 1

1 24 9 114 99 84 69 54 39

22 7 112 97 82 67 52 37

41 56 71 86 101 116 11 26

43 58 73 88 103 118 13 28

Stern. 45 60 75 90 105 120 15 30 1

1 44 29 14 119 104 89 74 59

42 27 12 117 102 87 72 57 - * Stern

die Stäbe 17, 37 und 57 in den Nuten 9, 19 und 29 oben bilden den Sternpunkt. Umkehrverbindungen: Nute 5—12 unten, Nute 15—22 unten, Nute 55—2 unten. Mit diesen wenigen Beispielen sind die Möglichkeiten einer Umwicklung natürlich nicht erschöpft. Die Ausführungen lassen jedoch erkennen, daß die Umwicklungen für andere Drehzahlen auch in den weitaus meisten

194

Fällen dann ausgeführt werden können, wenn nach oberflächlicher Beurteilung die Frage verneint werden muß. Aber nicht allein die Nutenzahl in bezug auf die Ausführbarkeit der Ständer- und Läuferwicklung begrenzen die Möglichkeit einer Umwicklung auf andere Drehzahlen und Spannungen. Handelt es sich um Fälle, wo die Drehzahl des Läufers herabgesetzt, die Polpaarzahl also erhöht werden soll, so kann auch die Anzahl der Nuten in bezug auf den Leistungsfaktor des Motors für die Durchführbarkeit der geplanten Umwicklung ausschlaggebend sein. Sind beispielsweise die Nutenzahlen im Ständer und Läufer für eine 4polige Wicklung entworfen und relativ niedrig gehalten, so kann dieser Motor vielfach nicht acht- oder mehrpolig gewickelt werden, weil infolge der geringen Nutenzahlen der Leistungsfaktor des acht- und mehrpoligen Motors den nach DIN vorgeschriebenen Mindestwert unterschreiten würde. Der Motor wäre also in elektrischer Hinsicht minderwertig. Es geht über den Rahmen des Themas hinaus, die Vorbedingungen bezüglich der Abmessungen des aktiven Eisens (Jochstärke usw.) und der mechanischen Verhältnisse (Lager usw.) zu behandeln. In erster Linie sollte an Beispielen die praktische Ausführung anormaler Dreiphasenwicklungen behandelt werden, und wie gezeigt wurde, bestehen eine große Anzahl Möglichkeiten, vorhandene Maschinen durch Umwicklung für gegebene Verhältnisse her-' zustellen.

Die Bedeutung der maß- und formgerechten Gestaltung von Mehrfachspulen ungleicher Weiten für Einund Zweischichten-Wicklungen Bei der Herstellung von Formspulen-Träufelspulen für Ein- und Mehrphasen-Ständerwicklungen kommt es im wesentlichen darauf an, den einzelnen Wicklungselementen in kurzer Frist eine möglichst maßund formgerechte „einbaufähige" Form zu verleihen. Unter der Bezeichnung „einbaufähige" Form soll eine Form verstanden werden, die den Einbau der einzelnen Spulen in das aktive Eisen mit dem geringsten Aufwand an zusätzlicher Verformung — nach der Entnahme aus dem Spulen-Formgerät — ermöglicht. Sofern es sich hierbei um die laufende Herstellung sogenannter typisierter Wicklungen handelt, geschieht die Formgebung in der Regel mit Hilfe von unverstellbaren Metall- oder Hartholzschablonen, die jeweils nur für dieselbe Spulentype zur Anwendung gelangen kann. Für jede andere Spulentype muß eine besondere Schablone zum Einsatz gebracht werden. Schätzt man die Anzahl der in einem neuzeitlichen DrehstromKleinmotorenprogramm (etwa 0,2—25 kW, 2, 4, 6, 8polig) anfallenden Einheiten auf etwa 30 Grundtypen, so sind für die Herstellung der erforderlichen Spulensätze etwa 30 Spulen-Formgeräte (Metall- oder Holz13*

195

Schablonen) erforderlich. Etwaige Sonderausführungen sind hier nicht einbegriffen. Da ein solches Drehstrom-Kleinmotorenprogramm in der Regel die spritzwassergeschützte, oberflächengekühlte und geschlossene Ausführung umfaßt, so ergeben sich insgesamt etwa 100 Leistungseinheiten in Form B 3, bezogen auf die Leistungen 0,2—25 kW 2, 4, 6, 8polig. In den Instandsetzungswerkstätten elektrischer Maschinen liegen die Voraussetzungen für die form- und maßgerechte Herstellung der Träufel-Formspulen erheblich ungünstiger, weil hier eine Unzahl von Motorentypen verschiedenster Herkunft zur Neuwicklung anfallen. Dieser Situation kann nur durch den Einsatz sinnreich ausgelegter Spulen-Formgeräte entsprochen werden, die den recht vielseitigen Anforderungen genügen und somit die angestrebte wirtschaftliche, formund maßgerechte Herstellung der erforderlichen Spulensätze ermöglicht. Die wirklich vollkommene Lösung dieser Aufgabe ist nicht einfach. Sie erfordert nicht nur eine umfangreiche, persönliche, praktische Erfahrung auf dem Gebiete der Wickelei, sondern auch die Gabe, die als zweckmäßig erkannte Fertigungsidee mit dem geringsten Aufwand an Kosten und Werkstoffen zweckdienlich und formschön zu gestalten. Nehmen wir in Gedanken eine sogenannte Einlochspule aus einer betriebsfertigen Drehstrom-Ständerwicklung heraus, dann hat diese Spule etwa die Form gemäß Abb. 141. Auf den beiden Stirnseiten ist die Spule nach unten abgewinkelt (gekröpft) und der parallel zum Innendurchmesser des Ständers verlaufende Spulenteil a entspricht etwa einem Kreisbogen. Die aus den Nuten nach unten verlaufenden Spulenteile b zeigen nach dem MittelAbb. 141 punkt des lichten Ständerdurchmessers. Bezeichnet man diese endgültige Spulenform als erstrebenswerte „Idealform", dann wäre die Frage zu beantworten, ob diese Spulenform überhaupt auf einem Formgerät hergestellt werden kann. An sich ist dies durchaus möglich und von dieser Möglichkeit wird auch bei der Herstellung von Spulen für größere Leistungseinheiten gelegentlich Gebrauch gemacht. Es handelt sich dann aber um starke Leiterquerschnitte, die eine nachträgliche Verformung der außerhalb der Nuten liegenden Spulenteile nicht zulassen. Bezogen auf die Bewicklung der normalen Drehstrom-Kleinmotoren bis etwa 25 kW bei 3000 n, 50 Hertz lassen sich die anfallenden Leiterquerschnitte so unterteilen, daß die aus dem Spulen-Formgerät ent196

nommenen Spulen durch die geschickte Hand des Wicklers bzw. Wicklerin nachgeformt werden können. Biegt man in Gedanken die beiderseits der Stirnflächen des Ständers nach außen gekröpften Spulenteile derart, daß diese Teile in einer Ebene mit den in den Nuten liegenden Teilen liegen, dann ergibt sich die Spulenform etwa gemäß Abb. 142. Die Spule liegt nunmehr in e i n e r Ebene und entspricht nicht mehr ganz der „Idealform". Obermaße für die

Dieser kleine Mangel wird allgemein in Kauf genommen, weil die Formkorrektur, die sich auf das Kröpfen der außerhalb der Nuten liegenden Spulenteile bezieht, n a c h dem Einbau (Träufeln) in der Regel ohne Schwierigkeiten von der Hand durchgeführt werden kann. Grundsätzlich stellt jedoch jede nachträgliche Verformung der aus dem Formgerät entnommenen Spule eine zusätzliche, unerwünschte 197

Beanspruchung des Wickeldrahtes dar. (Bei der Verwendung von Lackdrähten und kunstseideumsponnenen Drähten besonders unerwünscht). Es läßt sich daher der Grundsatz aufstellen, daß diejenige Spulenform am zweckmäßigsten ist, welche nach der Entnahme aus dem Formgerät bei der Nachformung bis zur Einbaureife den geringsten Aufwand an nachträglichen Korrekturen erfordert. Es ist sehr wichtig an dieser Stelle hervorzuheben, daß die Isolierschicht des Wickeldrahtes bereits durch die Formgebung im SpulenFormgerät mehr oder weniger auf Zug-, Druck und Abrieb (Drahtspannung und Drahtführung) nachteilig beansprucht wird. Die mechanische Beanspruchung des Wickeldrahtes während des Wickelvorganges im Formgerät ist bei kreisrunden Spulenformen zweifel/ d Y J r / j JSp^i, los am geringsten. Aus der Abb. 144 ist jedoch ersieht'S/ | t | lieh, daß die anschließende, \ j zusätzliche Verformung bis zur ;f

v,

dieser Spulen-Grundform den höchsten Aufwand an Arbeit und die höchste mechanische

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Ähnlich ungünstig liegen die Verhältnisse bei der Formung nach Abb. 145. Hier wird der jeweils erforderliche Spulenumfang lediglich durch 2 Formteile erreicht, die je für Abb. 143 sich nur nach 2 Richtungen verstellt werden können. Teilt man diese Formteile etwa gemäß der Abb. 146, so erhält die Spulenform 4 sektorförmige, je für sich nach 4 Richtungen verstellbare Formteile. Diese Methode ermöglicht, der angestrebten, einbaufertigen Form näher zu kommen wie aus der Darstellung Abb. 147 hervorgeht. Die punktierten Linien zeigen die tatsächliche Form, die in einem solchen Formgerät zwangsläufig entsteht. Bei der späteren Nachformung dieser Spulen (von Hand) werden die an den Rundungen beim Wickeln unter Druck stehenden Windungslagen automatisch entlastet. Die Anforderungen, die an eine einbaufertige Spulenform gestellt werden müssen, sind jedoch damit keineswegs erfüllt. Hier beginnen 198

erst die eigentlichen Schwierigkeiten, die bei der konstruktiven Auslegung eines wirklich brauchbaren Wickelgerätes zu überwinden sind. Bezogen auf Mehrfachspulen ungleicher Weite muß die 2., 3., 4. Teilspule jeweils von der vorhergehenden einen allseitig gleichmäßigen Abstand erhalten, der sowohl der vorliegenden Zahnstegbreite, als auch den übrigen, wickeltechnischen Gesichtspunkten in allen Teilen A r„™,.a entspricht. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die Spulenform den g jeweils vorliegenden Nutenmaßen und den Spulenhöhen sowohl bei Einschicht-, als auch bei Zweischichtenwicklungen entsprechen muß. Man erhält hierüber Klarheit, wenn man die Nutenmaße und Zahnstegbreiten, die in einem Abb. 144 Drehstrommotorenprogramm in den Leistungseinheiten etwa 0,2—25 kW anfallen, einer Betrachtung unterzieht und berücksichtigt, daß sowohl Einschicht-, als auch Zweischichtenwicklungen hergestellt werden müssen. In der Abb. 148 ist die kleinste und die größte Nute, in der Abb. 149 die kleinste und größte Zahnstegbreite maßstäblich dargestellt und die Maße vermerkt. Die geringste Nutenhöhe (bezogen auf die erwähnten Leistungseinheiten) ist = 12 mm, die größte Höhe = 26 mm. Die \ F„™,.i„ mittlere Nutenbreite (sackförmige Nuten) schwankt zwischen etwa ^ b . 145 6,6 und 13,6 mm. Die geringste Zahnstegbreite beträgt etwa 2,5 mm und die größte Zahnstegbreite (bei geringer Nutenzahl oder höherer Leistung) etwa 9 mm. Die Nutenzahlen bewegen sich zwischen den Zahlen 24—54. Entsprechend der Nutenzahlen und Leistungseinheiten variieren die Zahnstegbreiten. In der Abb. 150 ist eine eingebaute Zweifachspule ungleicher Weite für eine Zweischichtenwicklung dargestellt. Die Seitenansicht hiervon entspricht etwa der Abb. 151. 199

Aus der Abb. 148 ist zunächst ersichtlich, daß die Spulenhöhe und die Spulenbreite den jeweils vorliegenden Nutenmaßen entsprechen muß. Die Spulenhöhen variieren etwa zwischen 12 und 26 mm bei EinschichtWicklungen bzw. 6 und 13 mm bei Zweischichtwicklungen (Abb. 150) und die mittlere Spulenbreite schwankt zwischen 6,6 und etwa 13,6 mm. Etwa in diesen Maßbereichen muß das Spulenformgerät verstellbar sein, d. h. die jeweils vorliegende Nutenbreite und Spulenhöhe muß an dem Spulen-Formgerät eingeAbb. 146 stellt werden können. Diese Forderungen werden beispielsweise nach dem in Abb. 154 dargestellten Prinzip durch sogenannte „zusätzliche Formteile" erfüllt (Konstruktionsidee des Verfassers). Das Spulen-Formgerät muß demnach nach 6 verschiedenen Richtungen verstellbar sein, wenn alle Anforderungen, die man an eine „einbaufähige" Spulenform stellt, erfüllt werden sollen. Bei dem Gerät nach Abb. 146 sind die Formteile nur nach 2 Richtungen, nach Abb. 154 nach 4 Richtungen verstellbar. Abb. 147 Bezogen auf den jeweils vorliegenden Wickelschritt und die erforderlichen Maße für die Spulenumfänge (bei Mehrfachspulen ungleicher Weite) ist die zweckmäßige Spulenform aus den Abb. 150 und 155 ersichtlich.

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p

Abb. 148

Abb. 149

Die Zunahme der Spulenumfänge bei Mehrfachspulen ungleicher Weite (Abstände der Teilspulen voneinander) ist bei niedriger Pol- und Nutenzahl größer, als bei hoher Nutenzahl und den Polzahlen 4, 6, 8 usw. 200

Die sogenannten Übermaße für die Abwinkelung der Spulenköpfe auf den Stirnseiten sind aus Abb. 142 ersichtlich. Die Spulenabstände außerhalb der Nuten verschwinden bei der zusätzlichen Handformung etwa gemäß Abb. 150. Der Wickelraum ist hier in der Regel beengt und muß daher wohlüberlegt von Fall zu Fall ausgenutzt werden, damit die

fertigen Wickelköpfe nicht die Lagerschilde berühren. Die Entnahme der Spulenmaße ist in der EMA Heft 5—6/1948, Seiten 80—82 näher beschrieben. Ob nun die Mehrfachspulen ungleicher Weite im Formgerät Überoder nebeneinander gewickelt werden, ist eine Ansichtssache. Entscheidend wichtig ist allein, daß die Spulen nach allen Richtungen eine gleichmäßig anwachsende Form erhalten. Das Abbinden der Einzelspulen im Formgerät unter Verwendung von Bindfäden oder Bindedrähten ist in beiden Fällen zeitraubend und kompliziert. Anstelle der Bindfäden oder Bindedrähte empfiehlt der Verfasser sogenannte Halteklammern, die aus Bleiblech von etwa 1,5—2 mm 201

Stärke in etwa 5—7 mm Breite und ausreichender Länge hergestellt werden können. Die beim Schneiden entstehenden scharfen Kanten werden gebrochen, die Blechstreifen mit Hohlschlauch aus Glanzgarn überzogen, in elastischen Tränklack getaucht und im Ofen getrocknet. Man kann die Blechstreifen auch mit Mipolamschlauch (Kunststoffschlauch) überziehen (Abb. 153). Diese Klammern sind recht lange Zeit verwendbar, erleichtern das Abfangen der Einzelspulen und ersparen viel Arbeitszeit. Es ist hierbei ohne Bedeutung, ob die Mehrfachspulen über- oder nebeneinander gewickelt werden. Bei der Gestaltung der Spuganze N u t e n h ö h e lenformen handelt es sich weniger o b e r e Spulenseite darum, den fertigen Wickelköpfen ein gleichmäßiges und „schönes" Aussehen zu verleihen, sondern untere Spulenseite vielmehr darum, wichtige Voraussetzungen für die Betriebstüchtigkeit und Lebensdauer der Wicklungen durch technisch einwandfreie, kluge und weitsichtige Dispositionen zu schaffen. Seitenansicht J e geringer die mechanische Beanspruchung des WickelAbb. 151 drahtes : a) bei der Formgebung im Wickelgerät b) bei der zusätzlichen Verformung während des Einbauens der Spulen in das aktive Eisen c) je geringer der Anlagedruck der einzelnen Windungen gegeneinander, innerhalb und außerhalb des aktiven Eisens (auch durch Umbandelung) je geringer ist die Gefahr eines Fehlschlages und je höher ist die Betriebstüchtigkeit und Lebensdauer der Wicklungen, wenn sonst alle anderen Voraussetzungen (Eigenschaften und Gütewerte der Tränklackc, Imprägnier- und Trockenverfahren usw.) erfüllt sind. Da aber auch der Arbeitszeitaufwand eine überaus wichtige Rolle spielt und die Wickelzeiten um so kürzer ausfallen, je einbaufertiger die Spulenform dem Wickler zur Verfügung gestellt wird, so wird die Bedeutung der ,,einbaufähigen Spulenform" hierdurch noch unterstrichen. Die maß- und formgerechte Gestaltung der Spulen im Formgerät ist daher ein entscheidender Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit der Instandsetzungswerkstätten und für die Qualität der von diesen gelieferten Arbeiten. 202

Spulenabstand Zahnbreite auswechselbare Formteile.

Ubergang

A b b . 152

Von berufener Seite werden folgende Lohnkosten (Stücklohn) bezogen auf Instandsetzungswerkstätten elektrischer Maschinen genannt, die unter Einsatz des Träufel-Verfahrens mit neuzeitlichen SpulenFormgeräten erzielt werden. 203

1.) L o h n k o s t e n für das Wickeln eines kompletten Spulensatzes, unabhängig von Pol- und Nutenzahl, bis etwa 10 kW Schildleistung = DM 1,10. 2.) L o h n k o s t e n für den Einbau eines Spulensatzes, einschließlich Herstellung der Schaltung, gemäß der nachstehenden Tabelle: NutenZahl

1 kW DM

24 36 48 54

5,50 6,50 7,50

bis 2,2 kW 3—4 kW DM DM 6,00 7,00 8,00 8,50

5—6 k W DM

6,50 7,50 8,50 9,00

7,00 8,00 9,00 9,50

7—9 k W 10—12kW 13—15kW DM DM DM 8,00 9,50 10,50 11,50

9,00 11,50 12,00 12,50

10,50 13 — 14,00 —

Anmerkungen: a) Die Preise der Tabelle gelten für 4polige Motoren normaler, offener Ausführung. b) Bei 2 und 6poligen Maschinen + 1 0 % Aufschlag. c) Bei Zweischichtenwicklungen + 2 0 % Aufschlag. d) Die Preise beziehen sich auf männliche Fachkräfte. Es sei aus dieser Aufstellung das Beispiel eines normalen, 4poligen Drehstromständers inZweischichtenwicklung herausgegriffen und angenommen, daß der Stundenlohn etwa 1,20 DM beträgt. Bei 36 Ständernuten ergibt sich dann ein Zeitaufwand für das Wickeln des Spulensatzes und für den betriebsfertigen Einbau dieses Satzes von A b b . 153 7,50 DM + 2 0 % + 1,10 DM = 10,10 DM = etwa 8 Stunden == etwa eine Tagesleistung. Das Abreißen der beschädigten Wicklung ist hierin nicht einbegriffen. Die Kosten hierfür werden wie folgt angegeben: A b r e i ß e n der W i c k l u n g e n : bis 0,8 kW Drehstromständer bis 2,2 kW Drehstromständer bis 5,0 kW Drehstromständer bis 10 kW Drehstromständer bis 20 kW Drehstromständer

= = = = =

1,80 DM 1,10 DM 1,50 DM 2,20 DM 3,60 DM.

Anmerkung: Besonders schwierig gelagerte Fälle werden als Ausnahmen behandelt und bewertet. 204

Betrachtet man diese konkreten Zahlen, dann tritt der große Wert und die Bedeutung eines möglichst vollkommenen Spulen-Formgerätes für jeden Fachmann verständlich und greifbar in Erscheinung. Dieser Realwert erhöht sich weiter, wenn man die Höhe der Ausschußziffer (unproduktive Feldarbeiten) und die geschäftlichen Vorteile hinsichtlich e n t s p r i c h t der N u t e n b r e i t e

Diese W a n g e n t e l l e müssen nach ^ v e r s t e l l b a r s e i n , damit d i e Spulenhöhe " h " e i n g e s t e l l t werden kann Die F o r r a t e i l e - 2 - und - 3 müssen nach A I \ v e r s t e l l b a r s e i n

ooo ooo ooo ooo noo

r

m hVs m

damit d e r S p u l e n a b s t a n d d e r E i n z e l s p u l e n b e i Mehrfachspulen u n g l . Weite ma6sgerecht e i n g e s t e l l t werden kann.

litt: Abb. 154

a = entspricht dem Spulenabstand = Zahnstegbreite und muß einstellbar sein

h = entspricht der Nutenhöhe und muß einstellbar sein

der kürzeren Lieferzeiten, insbesondere aber die Wettbewerbsfähigkeit des Träufelverfahrens in Verbindung mit einem vollkommenen Formgerät gebührend in Ansatz bringt. Diese Erkenntnisse sind allerdings nicht von heute auf morgen Allgemeingut aller Instandsetzungsfachleute geworden, und über die 205

zweckdienliche Formgebung der Mehrfachspulen, besonders hinsichtlich der erstrebenswerten „einbaufertigen" Spulenform bestehen auch z. Zt. noch keine einheitlichen Erkenntnisse und Auffassungen.

Abb. 165.

Konstruktionsidee des Verfassers

Die Einführung der Formspulen-Träufelwicklung in den Instandsetzungswerkstätten elektrischer Maschinen erstreckt sich über einen Zeitraum von etwa 20 Jahren. Es ist erstaunlich, welche Widerstände, Hindernisse und Schwierigkeiten überbrückt werden mußten, um diesem 206

Herstellungsverfahren den Weg in die Instandsetzungswerkstätten frei zu machen. Im ursächlichen Zusammenhang hiermit steht die konstruktive Entwicklung und praktische Ausführung der universell verstellbaren Wickelgeräte, die etwa im Jahre 1927—28 begann und auch z. Zt. wohl noch nicht ihren endgültigen Abschluß gefunden hat. Es ist jedoch bereits klar ersichtlich, daß die Wettbewerbsfähigkeit eines Instandsetzungsbetriebes im hohen Maße von der obligaten Einführung des Formspulen-Träufelverfahrens beeinflußt wird und es ist fast mit Sicherheit vorauszusagen, daß die endgültige, allgemeine AnRändelmutter

Wendung dieses Fertigungsverfahrens in relativ kurzer Zeit zwangsläufig vollzogen sein wird. In dem derzeitigen Entwicklungsstadium gewinnen die wirklich zeitgemäß konstruierten und mechanisch einwandfrei ausgeführten Spulen-Formgeräte ein erhöhtes Interesse des gesamten Elektromaschinenbauerhandwerkes. Die vorstehenden Darlegungen verfolgen in erster Linie den Zweck, etwa noch vorhandene Zweifel über die praktische Brauchbarkeit des Formspulen-Träufelverfahrens zu überbrücken und hinsichtlich der erstrebenswerten, maß- und formgerechten Herstellung der Wicklungselemente eine einheitliche, klare Linie zu schaffen. 207

Wickelgerätnad, Raskop für Mehrfachspulen ungleicherWeite.

Abb. 157

208

Die konstruktive Entwicklung und Gestaltung eines wirklich einsatzfähigen Spulen-Formgerätes ist gleichbedeutend mit einer mühseligen, kostspieligen, zeitraubenden und an Enttäuschungen reichen Forschungsarbeit. Es ist erklärlich, daß die Geräte um so teurer, aber

Abb. 158. Wickelgerät der Fa. H. Schümann, Lübeck

auch um so wertvoller werden, je mehr sich die hiermit hergestellten Spulen der „Idealform" nähern. Es sind letzten Endes aber nicht die Anschaffungskosten eines solchen Gerätes entscheidend, sondern der nachweisbar wirtschaftliche 14

Raskop,

K a t e c h i s m u s , 11. A u f l .

209

Erfolg, der mit dem Gerät erzielt werden kann und durch den praktischen Einsatz des Gerätes gewährleistet wird. Die Anschaffungskosten müssen in einem gesunden Verhältnis zu dem Gewinn stehen, der durch Einsparung von Arbeitszeit, Herabsetzung der Ausschußziffer und kürzere Lieferzeiten erzielt wird.

Abb. 169. Teilansicht des Wickelgerätes der F a . H. Schümann,

Lübeck

Es soll versucht werden, die Wirtschaftlichkeit eines zeitgemäßen Spulen-Formgerätes in Zahlen auszudrücken. Wird angenommen, daß im Vergleich zur Handwicklung durch Einsatz eines Gerätes und Schulung der Wickler durch die Anwendung 210

des Formspulen-Träufelverfahrens 50% an Wickelzeit eingespart wird, dann würden gemäß des Beispieles Seite 204 an einem 4 poligen 3 kWDrehstromständer 4,00 DM eingespart. Werden täglich 5 solcher Motoren neugewickelt, dann werden im Monat (23 Tage) 460 DM und im Jahre 5520 DM allein an Arbeitslöhnen eingespart.

Abb. 160.

Formteile zum Wickelgerät der Fa. H. Schümann, Lübeck

Die Möglichkeit, daß die Kapazität der Werkstatt bei gleicher Belegschaft um etwa 50% gesteigert werden kann, ist hierbei nicht berücksichtigt. Liegen die Voraussetzungen in der Werkstatt, so daß ein neuzeitliches Gerät voll ausgenutzt werden kann (man kann mit einem Gerät je Arbeitstag etwa 8 komplette Spulensätze herstellen), dann liegen die Verhältnisse bezüglich der Amortisation des Anlagekapitals noch wesentlich günstiger. Die Renditen steigen also mit dem Grad der Ausnutzung des Gerätes. 211

M

A b b . 161—163. Verstellbares F o r m g e r ä t f ü r M e h r f a c h s p u l e n gleicher W e i t e ( W e r k b i l d : H . S c h ü m a n n , Lübeck)

A b b . 163

212

Dieser Darstellung gegenüber kann der Einwand erhoben werden, daß das vollkommenste Wickelgerät bedeutungslos ist, wenn: a) das erforderliche Kapital für die Anschaffung eines kompletten Gerätes nicht zur Verfügung steht, b) das Gerät infolge Mangels an Arbeitsanfall nur zu einem geringen Teil ausgenutzt werden kann oder c) die Belegschaft nicht über die ausreichende Übung im Träufelverfahren verfügt. Zu a) wäre zu erwähnen, daß bei Inanspruchnahme eines Kredites für die Anschaffung des Gerätes sowohl die Verzinsung, als auch die Amortisation (Rückzahlung aus dem Ertrag) immer gewährleistet ist, wenn die Voraussetzungen gemäß b) und c) einigermaßen erfüllt sind. Hier handelt es sich daher lediglich um ein Finanzierungsproblem. Zu b) liegen die Voraussetzungen für die Anschaffung ungünstig und zu c) bedarf es der richtigen, zielstrebigen Anleitung auf die Dauer einer tragbaren Übergangszeit, bis die erzielbaren Standardzeiten von den Wicklern erreicht werden. Es ist sehr zu bedauern, daß z. Zt. die praktische Vorführung solcher fortschritt-

liehen Hilfsgeräte nicht vor einem großen Forum von interessierten Fachleuten erfolgen kann, wie das alljährlich bis zum Jahre 1933 im Rahmen der Mitgliederversammlungen des damaligen Relma-Verbandes möglich war und durchgeführt wurde. Die an solche praktischen Vorführungen anschließenden Fachaussprachen bieten Gelegenheit zum gegenseitigen Erfahrungsaustausch auf allen Fachgebieten und dienen daher der Gesamtheit des Berufsstandes, wie es kein anderes Mittel zu bieten vermag. Es ist wichtig, sich stets vor Augen zu führen, daß die Technik keinen absoluten Stillstand kennt, daß aber der Existenzkampf von unbegrenzter Dauer und das „Bessere" des „Guten" Feind ist.

Die Dreiphasen-Formspulen (Träufel-) Wicklungen und ihre Bedeutung für die Instandsetzungswerke elektrischer Maschinen Die im neuzeitlichen Elektromaschinenbau bevorzugten Dreiphasen-Formspulenwicklungen (Träufelwicklungen) sind nach Überwindung mehr oder weniger großer Schwierigkeiten nunmehr auch in ^ g ^ j j ^ ^ ^ ^ / B S ^ L ^

verdn^ alsüber^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ wunden bezeichnet werden kann, D r e h ^ Q ^ c A n ^ r ' " d e r SP" len werden nunmehr vorgefundene "^W^rkbii^'ssw-Hriangenf 6 "' Emschicht-Zweietagenwicklungen öfter durch ein- oder zweischichtige Formspulenwicklungen ersetzt. 213

Der Anlaß hierzu ist verständlich. Die Erkenntnis, daß der Zeit- und Werkstoffaufwand bei den zweischichtigen Form Spulenwicklungen erheblich geringer ist als bei den früher allgemein üblichen EinschichtZweietagen-Handwicklungen, ist heute Allgemeingut aller berufener

Abb. 165. Das Umbandeln der Wickelköpfe bei Dreiphasen-Zweischichtenwicklungen (Werkbild: SSW-Erlangen)

Instandsetzungsfachleute. Um dieser Vorteile teilhaftig zu werden, werden die Träufelwicklungen nun auch in den Instandsetzungswerkstätten bevorzugt zum Einsatz gebracht. Über die bei Träufelwicklungen anfallenden Lohnkosten gibt die Tabelle auf Seite 204 einen Überblick. Bei dem Übergang von einer Einschicht-Zweietagenwicklung auf eine zweischichtige Träufelwicklung sind jedoch eine Reihe wichtiger Faktoren zu beachten, denn im Regelfalle soll die ursprüngliche Leistungscharakteristik des Motors beibehalten werden. Man kann beispielsweise nicht unter Beibehalt der ursprünglichen Wickeldaten eine vorgefundene Einschicht-Zweietagenwicklung durch eine Zweischichtenwicklung ersetzen, ohne gleichzeitig die ursprüngliche Leistungscharakteristik zu ändern. Geschieht dies trotzdem, dann wird in der Regel der Ohmsche Widerstand in den drei Wicklungsphasen bei der Zweischichtenwicklung geringer und der Magnetisierungsstrom (Leerlaufstrom) höher. Gleich214

215

zeitig wird aber auch der Kurzschlußstrom höher und somit ändert sich auch die gesamte Leistungscharakteristik des Motors. Diese Erscheinung hat ihre Ursache darin, daß die gestreckte Drahtlänge einer Wicklungsphase bei der Zweischichtenwicklung in der Regel geringer wird, als dies bei der vorgefundenen Einschicht-Zweietagenwicklung der Fall war. Wird beim Übergang von der vorgefundenen Einschicht-Zweietagenwicklung auf eine zweischichtige Träufelwicklung gleichzeitig auch der Wickelschritt verkürzt (siehe Tabelle Seite 266), dann fallen folgerichtig

A b b . 1G7. Mehrfach-Wickelgerät für Spulen gleicher W e i t e W e r k b i l d : H . S c h ü m a n n , Lübeck

die Werte des Leerlauf- und Kurzschlußstromes noch höher aus, wenn nicht gleichzeitig die Leiterzahl Nute gemäß Tabelle Seite 266 erhöht wird. Umgekehrt liegen die Verhältnisse ähnlich, wenn eine vorgefundene Zweischichtenwicklung durch eine Einschicht-Zweietagenwicklung ersetzt wird, wie das früher öfter vorgekommen ist. Wird also eine vom Hersteller angewandte und vorgefundene Wicklungsart gelegentlich einer Neuwicklung geändert, dann muß im Regelfalle eine Korrektur der Ursprungs-Wickeldaten vorgenommen werden. Für den Normalfall gilt der Grundsatz, daß Neuwicklungen stets nach Maßgabe der vom Hersteller angewandten und vorgefundenen WTicklungsart und nach Maßgabe der Ursprungswickeldaten erfolgen sollen. Wird von diesem Grundsatz abgegangen, dann müssen auch sämtliche Voraussetzungen für die Erhaltung der ursprünglichen Leistungscharakteristik des Motors erfüllt werden. In einfach gelagerten Fällen wird eine geringfügige Änderung der Leistungscharakteristik kaum nachteilig in Erscheinung treten. Liegen

216

aber die Antriebsverhältnisse schwieriger, dann können sehr wohl kleinere oder größere Nachteile auftreten, die möglicherweise eine Verwendung des neugewickelten Motors unmöglich machen. Wird beispielsweise bei einem Käfigläufermotor das ursprüngliche Anzugsmoment durch Änderung der Wicklungsart herabgesetzt, dann kann der Fall eintreten, daß der Läufer am Betriebsort nicht mehr hochläuft. Solche Fälle sind vom Verfasser in seiner Eigenschaft als beratender Ingenieur schon öfter bearbeitet und in der Fachzeitschrift EMA — die elektrische Maschine — behandelt worden. Es ist daher ratsam, bei einer Änderung der ursprünglichen Wicklungsart mit der notwendigen Sorgfalt zu Werke zu gehen. Liegen schwierige Antriebsverhältnisse vor, dann ist es empfehlenswert, einen beratenden Ingenieur in Anspruch zu nehmen. Bei Beachtung aller Einflüsse bestehen keinerlei Bedenken, eine vorgefundene Einschicht-Zweietagenwicklung durch eine zweischichtige Träufelwicklung zu ersetzen.

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399

Vorrichtung für den wirtschaftlichen Abbau beschädigter Wicklungen bei Neuwicklungen an elektrischen Maschinen Die Entfernung der beschädigten Wicklungen aus dem Nutenraum des aktiven Eisens gelegentlich der Instandsetzung und Neuwicklung elektrischer Maschinen ist in den Instandsetzungswerkstätten eine täglich wiederkehrende Arbeit. Der Arbeitszeitaufwand hierfür ist ein beachtlicher Faktor bei der Kalkulation von Neuwicklungs- und Instandsetzungsarbeiten. Die mittleren Lohnkosten für das sogenannte Abreißen der beschädigten Wicklungen belaufen sich für Ständerwicklungen bei normalen Drehstrommotoren etwa 1—20 kW = ca. 1,80 bis 2,50 DM je Stück. (Mittelwert). Der monatliche (23 Tage) und jährliche Lohnkostenaufwand beträgt daher etwa: jährliche Lohnkosten

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In schwierig oder besonders schwierig gelagerten Fällen können die Lohnkosten für die Entfernung der Wicklungen aus den Nuten noch erheblich höher liegen. Diese Fälle sollen aus der Betrachtung ausgeschaltet werden. In dem ständigen Bestreben, täglich wiederkehrenden Arbeiten möglichst einfach und kurzfristig zu gestalten sucht man in den Instandsetzungswerkstätten elektrischer Maschinen schon seit langer Zeit nach einer wirtschaftlichen Arbeitsmethode für die Entfernung der Wicklungen aus dem aktiven Eisen. Es sind auch schon mehr oder weniger geeignete Methoden bekannt geworden die im wesentlichen alle darauf hinauslaufen, den Wickelkopf auf einer Seite des Motorengehäuses unmittelbar am Nutenaustritt mit Hilfe geeigneter Werkzeuge (Schrägmeißel von Hand betätigt, Schrägmeißel im Bosch-Elektrohammer, Rundfräser in einer Handbohrmaschine, Rundfräser in einer Tischbohrmaschine u. ä. m.) abzutrennen und den in den Nuten verbleibenden Teil in möglichst einem Arbeitsgang mit Hilfe geeigneter Werkzeuge und Vorrichtungen herauszuziehen, herauszudrücken oder mit Hilfe von Profildorne durch Hammerschläge aus den Nuten zu stoßen. Vereinzelt ist auch versucht worden, die erforderlichen Arbeitsgänge in einem universell verstellbaren Hilfsgerät zu kombinieren. Solche Geräte entstanden z. B . unter Verwendung einer ausgedienten Fräsmaschine. Die Motorengehäuse wurden hierbei auf den Tisch der Fräsmaschine festgeschraubt und der eine Wickelkopf wurde mit einem Scheibenfräser am Nutenausgang abgetrennt. Anschließend 400

wurde dann mit Hilfe einer Abziehvorrichtung der restliche Teil der Ständerwicklung aus den Nuten herausgezogen. Diese Geräte haben sich ausgezeichnet bewährt. Sie sind aber ein Geheimnis der Hersteller geblieben. Das Abtrennen der Wickelköpfe läßt sich mit Hilfe eines BoschElektrohammers unter Einsatz eines scharfgeschliffenen Schrägmeißels in wenigen Minuten störungslos und einwandfrei durchführen. Dasselbe Ergebnis ist mit Hilfe einer Tischbohrmaschine und Scheibenfräser oder auf der Drehbank zu erzielen. Schwieriger ist schon das Herauspressen der in den Nuten verbleibenden Spulenteile. Für diesen Zweck hat der Verfasser das in Abb. 349 dargestellte Gerät entwickelt (Prinzipdarstellung). Es besteht im wesentlichen aus 3 um 120 Grad versetzten, mit Führungsschlitzen versehenen Stahltraversen, die im Mittelpunkt mit Abb. 349. einem angegossenen Stahlkorb in Vorrichtung für den wirtschaftlichen Verbindung stehen. In dem Stahl- Abbau beschädigter Wicklungen an korb ist ein hydraulischer Heber elektrischen Maschinen eingeordnet. Der Wicklungskörper wird mit 3 verstellbaren Haltebolzen auf den Traversen befestigt. Unter den Spulenknöpfen wird ein ebenfalls verstellbares Stahlkreuz angeordnet, auf dessen untere Fläche mit Hilfe der hydraulischen Presse ein hoher Druck ausgeübt werden kann. Normalerweise kann die gesamte Wicklung in einem Arbeitsgang mühelos und kurzfristig aus den Nuten gedrückt werden. Dieses Gerät kann so dimensioniert werden, daß alle anfallenden Ständerdurchmesser und Breiten (bis etwa 30 k W und mehr) regelrecht aufgespannt werden können. Dasselbe Gerät kann auch zum Abdrücken von Riemenscheiben, zum Abziehen von Kollektoren, Herausdrücken von Läuferwellen, Pressen von geschichteten Blechkörpern usw. verwendet werden. Für den aussichtsreichen Einsatz eines Gerätes oder einer Vorrichtung der beschriebenen Art ist es wichtig, daß der Wicklungskörper ortsfest fixiert werden kann. Das Gerät oder die Vorrichtung muß in seiner konstruktiven Auslegung so gestaltet sein, daß möglichst alle anfallenden Motorengrößen in den Leistungen von etwa 1—30 kW bearbeitet werden können. Ferner muß das Gerät leicht transportabel sein und von angelernten Arbeitskräften bedient werden können. 26

Raskop,

Katechismus

11. A u f l .

401

Der Abbau der oftmals stark verschmutzten, beschädigten Wicklungen soll nach Möglichkeit in einem besonderen Raum vorgenommen und mit einer gründlichen Reinigung des Wicklungskörpers unter Anwendung von Preßluft eingeleitet werden. Das Ausblasen der Wicklungen mit Preßluft wird man tunlichst unter einer — mit Exhauster versehenen — Staub-Absaugvorrichtung vornehmen. Empfehlenswert ist weiter, im gleichen Räume eine SandstrahlGebläse-Anlage einzubauen, um gegebenenfalls Rost, verharzte Fette usw. von der Wicklung und vom Eisen mühe- und restlos entfernen zu können. Dieselbe Anlage kann beim Aufarbeiten gebrauchter Maschinen i. B. für das Säubern der Bürstenhalter und sonstiger Metallteile erfolgreich zum Einsatz gebracht werden. Die Anschaffung von Hilfsmitteln und Einrichtungen in Instandsetzungswerkstätten elektrischer Maschinen ist immer gerechtfertigt, wenn hierdurch nachweislich Lohnkosten eingespart, also die Selbstkosten gesenkt werden können, oder wenn die Qualität der Erzeugnisse nennenswert verbessert werden kann. Anhand der eingangs dargelegten Lohnkosten für das Abreißen der beschädigten Wicklungen läßt sich leicht feststellen, daß der Einsatz des beschriebenen Gerätes zu einer nennenswerten Selbstkostensenkung beitragen kann. Wird angenommen, daß die Lohnkosten durch Einsatz des beschriebenen Gerätes um 50% gesenkt werden können, dann läßt sich nachweisen, daß die Anschaffungskosten desselben schon in 3—5 Monaten getilgt sind und nach Abschreibung der Anschaffungskosten jährlich Einsparungen an Lohnkosten von etwa 1000 bis 3000 DM erzielt werden können. Die zwangsläufig erforderliche Angleichung der Neuwicklungspreise an die Tagespreise für fabrikneue Maschinen zwingt den Instandsetzungsfachmann zur Verbesserung und Vervollkommnung seiner Fertigungsmethoden, d. h. zur Hebung seines Leistungsniveaus. Neues vereinfachtes und verbessertes Oberteil für das Universal-Wicklungs-Abbaugerät nach Raskop

/

Abb. 350. Ansicht des kompletten Oberteiles (geschlossen)

402

Abb. 351. Darstellung der Innenkonstruktion und der Funktion des Gerätes

VIII. Teil

Werbung im Elektro-Maschinenbauer-Handwerk Der Wert einer zugkräftigen Werbung ist in den Kreisen der Elektromaschinenbauer noch nicht im vollen Umfang erkannt. Vielfach bestehen aber auch über Art und Umfang einer zweckmäßigen Werbung, sowie über die hier in Frage kommenden Werbemittel unklare Auffassungen. Durch die zweckmäßige Werbung sollen die bestehenden Geschäftsverbindungen erhalten und ausgebaut, darüber hinaus neue Verbindungen angeknüpft werden. Ob die Werbemittel „schön" sind oder nicht, ob sie uns selbst gefallen, ob die Theoretiker sie für gut halten oder nicht, ist belanglos. Die Hauptsache ist und bleibt, daß die Werbung ihren Zweck erfüllt. Für den Elektromaschinenbauer steht die Anwendung der Verbindung „Bild und Text" im Vordergrund des Interesses. Hier ist die glückliche Idee für Wort und Bild in der Regel ausschlaggebend für den Erfolg. Bei der Wahl des Bildes kommt es nicht so sehr auf die Wirklichkeitstreue der Darstellung, als auf die Gesamtwirkung an. Der Empfänger eines solchen Werbemittels soll möglichst auf den ersten Blick erkennen, daß es sich um Dinge handelt, die ihn selbst angehen. Der sogenannte „Blickfang" ist bei der Bildwerbung von hoher Bedeutung und die Wirkung desselben kann leicht durch eine „Schlagzeile" wesentlich gesteigert werden. Aber selbst dann, wenn die Notwendigkeit der Werbung erkannt und der Wille zur Durchführung derselben vorhanden ist, scheitert die Tat oft mangels einer guten Idee für Bild und Text. Für die Einleitung eines aussichtsreichen Werbefeldzuges sind Anregungen vielfach von großem Wert. Die im Rahmen dieses kleinen Abschnittes veröffentlichten Bilder und Texte sollen daher als Anregung für die Durchführung einer Postkartenwerbung dienen. In Abb. 355 ist der Augenblick dargestellt, wo der Elektromotor einen Betriebsschaden erlitten hat und der Motorenbesitzer die Hilfe eines Instandsetzungsfachmannes benötigt. Durch die lebensnahe Darstellung der sich hieraus für den Motorenbesitzer ergebenden Situation, ist die Wirkung der Werbung gewährleistet. Es ist also nicht erforderlich, zu der bildlichen Darstellung noch ergänzenden Text hinzuzufügen. 26*

403

Indessen kann die Wirkung einer solchen Bildwerbung durch Anwendung eines Mehrfarbendruckes noch nennenswert gesteigert werden. Auf der Vorderseite der Postkarte können auf der linken Hälfte außer der

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Firma, Fernruf usw. noch werbende Zusätze z . B . : Geprüfter Elektromaschinenbauermeister, gegründet im Jahre . . . , Prüffeld bis . . . Volt, Ersatzmaschinen stehen zur Verfügung, Schnellste Hilfe durch Tag- und Nachtdienst usw. angeordnet werden. An Stelle der sogenannten realistischen Zeichnung wurde für die Abb. 352, 353, 354 und 356 die Karrikatur gewählt, und somit an Stelle des Ernstes die lustige Note bevorzugt. Die Anwendung'eines bekannten Sprichwortes im Zusammenhang mit der bildlichen Darstellung trägt hier wesent404

405

lieh zu der Gesamtwirkung und zu einem blitzschnellen Erfassen des Dargebotenen bei. Ist die Aufmerksamkeit des Empfängers durch Bild und Schlagzeile erreicht, dann wird auch der erweiterte Untertext gelesen und hiermit die Wirkung der Werbung sichergestellt. Wichtig ist für den Erfolg einer solchen Postkartenwerbung die sorgfältige Auswahl der Empfänger, der Zeitpunkt des Versandes und die Wiederholung. Beispielsweise wird man die Entwürfe Abb. 353 und 354 in erster Linie an private Haushalte zum Versand bringen und bei Abb. 356 darauf achten, daß der Versand zur Zeit des üblichen Hausputzes geschieht. Der Entwurf Abb. 355 ist dagegen nur für Landwirtschaft bestimmt. Auch hier ist der Zeitpunkt des Versandes sehr wichtig. Von der Jahreszeit unabhängig ist der Versand der Entwürfe Nr. 352, 353 und 354. Jedoch wäre bei Abb. 353 zu beachten, daß der Versand nicht während der Reisezeit erfolgt. Sogenannte Schwarz-Weiß-Zeichnungen (Abb. 352—356) eignen sich für den Abdruck auf normalen Postkartenkarton. Die Wiedergabe kann mit Hilfe sogenannter Strichätzungen in jedem Farbton (Einfarbendruck) erfolgen. Der schwarze und braune Farbton ergibt hierbei die beste Wirkung. Wird bei Herstellung eines Bildstockes als Bildvorlage z. B. ein Foto verwendet, so ist an Stelle der Zinkätzung eine Autotypie anzufertigen. Der wirkungsvolle Abdruck eines solchen Bildstockes setzt indessen im Regelfall die Verwendung eines Kunstdruckpapiers voraus. Da mit der Werbung alle Kunden, bzw. Interessenten erfaßt werden sollen, so ist es ratsam, von vornherein Werbemittel vorzusehen, die unterschiedslos für alle Kunden und Interessenten in Betracht kommen. Zwischendurch erfolgt der Versand spezieller Werbemittel, die nur für einen Teil der Kunden und Interessenten bestimmt sind. Der Erfolg jeder Werbung ist sorgfältig festzustellen, denn hieraus können wichtige Rückschlüsse aller Art gezogen und die erforderliche Dauerwirkung erzielt werden.

406

Das Wunder einer „richtigen" Werbung Es soll unter Hinweis hierauf an einem praktischen Beispiel die Richtigkeit der Darlegungen unter Beweis gestellt werden. Ein Bonbonfabrikant stellte im Rahmen einer umfassenden Absatzkontrolle einen ständigen Rückgang seines Absatzes fest. In Gesprächen mit vielen seiner Abnehmer mußte er feststellen, daß das Angebot an Bonbons größer als die Nachfrage war. Die Bonbondetaillisten verfügten über überfüllte Läger und friedensmäßige Qualitäten, aber der Umsatz der Einzelhändler konnte trotz wiederholter Preissenkung nicht gehalten werden. Zu Ostern war das Geschäft noch durchaus befriedigend bis sehr gut. Nach Ostern begann der Umsatzrückgang, der sehr bedrohliche Formen anzunehmen schien. Die Bonbons wurden — wie im Frieden — in Cellophan einzeln eingewickelt, in Schaugläsern gut sichtbar ausgestellt, in 50 und 100 g Beuteln mit Mehrfarbenaufdruck verpackt. Die Preise wurden herabgesetzt — aber es half nichts, der Umsatz ging weiter zurück. Nun wurde die Tätigkeit der Vertreter genau kontrolliert. Es wurden Tagesberichte eingefordert und an Hand derselben der Versuch unternommen, der eigentlichen Ursache des Umsatzrückganges auf die Spur zu kommen. Aber auch diese Maßnahme erbrachte dasselbe Bild. Die Einzelhändler behielten ihre überfüllten Läger, die Käufer kehrten den Bonbons den Rücken. Die Vertreter konnten keine Aufträge in Empfang nehmen. Da entschloß sich der Bonbonfabrikant nach langer Hin- und HerÜberlegung zu einer Sonder-Werbeaktion

E r ließ einige hundert elektrisch betriebene, in vertikaler Richtung bewegliche „Blickfänger" von einer Spezialfabrik herstellen in der Absicht, diese beweglichen, mit entsprechendem Aufdruck versehenen ,,Blickfänger" zusammen mit den werbekräftig verpackten Bonbons in den Schaufenstern der Einzelhändler zu dekorieren und so die Aufmerksamkeit der Käuferschaft auf seine Bonbon-Erzeugnisse hinzulenken. Der Erfolg war verblüffend. Sobald der „bewegliche Blickfang" zusammen mit der Ware in dem Schaufenster des Einzelhändlers dekoriert wurde, ging der Umsatz spontan in die Höhe. In einzelnen Geschäften, wo der Bonbonumsatz sich der Nullgrenze genähert hatte, wurden am ersten Tage 12 kg, am zweiten Tage 20 kg, am dritten 30 kg abgesetzt. Dieser Umsatz blieb verhältnismäßig konstant. Derselbe war, je nach Lage des Einzeihandels-

407

geschäftes, in den ersten Wochentagen geringer, dafür aber am Freitag und Sonnabend (Zahltage) höher. Interessant war nun, daß die Käufer nur die Ware verlangten, die unter dem beweglichen Blickfänger dekoriert war und auf welche durch die hinweisende Bewegung des Blickfängers aufmerksam gemacht wurde. Im Schaufenster selbst waren eine ganze Anzahl anderer Bonbonarten ausgestellt und im Geschäftsraum selbst bot sich dasselbe Bild. Die Käufer nahmen von den übrigen Bonbonarten so gut wie keine Notiz. Interessant war weiter, daß die Bonbons, welche durch den beweglichen Blickfänger angeboten wurden, weder billiger noch besser als die anderen im Schaufenster oder im Geschäftsraum ausgestellten Bonbons waren. Der Bonbonfabrikant entschloß sich ob dieses großen Erfolges, das Beispiel auf andere Absatzgebiete zu übertragen, und in wenigen Wochen war der ursprüngliche Standardumsatz nicht nur erreicht, sondern ganz erheblich überschritten. Wo liegt nun die Ursache dieses Werbeerfolges ? Der Bonbonfabrikant hat nichts weiter getan, als die Käuferschaft in zweckentsprechender Art und Weise — eben durch die „beweglichen Blickfänger" und durch eine zugkräftige Dekoration der Ware — auf seine Erzeugnisse aufmerksam gemacht, das Interesse erweckt, das Interesse in den Kaufwunsch umgewandelt und schließlich den Kaufabschluß herbeigeführt. Diese psychologischen Momente waren also für die Umsatzsteigerung von entscheidener Bedeutung. Der Interessent geht nichts ahnend über die Straße. Plötzlich wird er durch eine „Bewegung" in einem Schaufenster aufmerksam. E r unterbricht spontan seine Bewegungsrichtung, schreitet zum Schaufenster und betrachtet den „Blickfang" und somit auch die hierunter dekorierte Ware näher. Während dieser Betrachtung entsteht der Kaufwunsch. Er tritt in das Geschäft und beschäftigt sich nur noch mit den Eindrücken, die sein Gehirn in der letzten Minute aufgenommen hat. Erst wenn der Kaufwunsch befriedigt ist, treten die gedanklichen Vorgänge der letzten Minuten allmählich zurück. Man könnte nun die Frage aufwerfen: „Was hat diese Bonbonangelegenheit mit dem Elektromaschinenbau zu t u n ? " Die Antwort hierauf kann eindeutig erteilt werden. Auch'der Elektromaschinenbauer sollte durch eine sinnfällige Werbung auf das Bestehen seiner Firma immer wieder aufmerksam machen, und zwar auch dann, wenn er mit seinem Auftragseingang durchaus zufrieden ist. E r sollte also mit der Durchführung einer zugkräftigen Werbung nicht erst dann beginnen, wenn sein Umsatz bzw. sein Auf408

tragseingang zurückgegangen ist. Erfahrungsgemäß ist es weitaus leichter, den Umsatz durch eine zweckdienliche Werbung aufrecht zu erhalten, als einen bereits erheblich zurückgegangenen Umsatz wieder auf den alten Stand zu bringen. Selbstverständlich muß sich der Elektromaschinenbauer anderer Werbemittel bedienen, als ein Bonbonfabrikant. Indessen treffen die wesentlichen Werbegrundsätze auf alle Berufssparten zu, wie bereits im einzelnen dargelegt wurde.

409

Auszug aus

Regeln für die Bewertung und Prüfung von elektrischen Maschinen R.E.M. 0530/XU. 37 Einleitung I. Gültigkeit § 1

Geltungsbeginn Diese Regeln gelten für die in § 3 genannten Maschinen, deren Herstellung nach dem 1. Januar 1930 begonnen wird Diese Regeln können auch in englischer, französischer, spanischer und portugiesischer Sprache vom V D E bezogen werden. Angenommen durch die Jahresversammlung 1929. Veröffentlicht: ETZ 1928, S. 591 und 630; 1929 S. 829, 951 und 1135. — Änderung von §§9, 19, 22, 34, 38, 43, 44, 60, 82, und 87 genehmigt durch den Vorsitzenden des V D E im Dezember 1934 mit Gültigkeit ab 1. J a n u a r 1935. Veröffentlicht: ETZ 1934, S. 970 und 1282. Vorher haben verschiedene andere Fassungen der Maschinennormen bestanden. Über die Entwicklung gibt nachstehende Tafel Aufschluß: Fassung: Beschlossen: Gültig a b : Veröffentlicht E T Z : 28. 6. Ol 1.7.01 Ol S. 798 1. Fassung 02 S. 764 13. 6. 02 1. 7 . 0 2 1. Änderung 8. 6. 03 1.7.03 03 S. 684 2. Änderung 07 S. 826 7. 6. 07 1. 7. 07 3. Änderung 09 S. 788 4. Änderung 3. 6. 09 1. 1. 10 13 S. 1038 2. Fassung 19. 6. 13 1. 7. 14 22 S. 657, 1442 1. 1. 23 3. Fassung 17. 10. 22 1. 1 . 3 0 28 S. 591, 630; 8. 7. 29 4. Fassung 29 S. 829, 951, 1135 34 S. 970, 1282 22. 12. 34 1. 1.35 1. Änderung 1. 1 . 3 8 37 S. 1021, 1382 12. 37 2. Änderung 410

§ 2 Gültigkeit Diese Regeln gelten allgemein. Abweichungen hiervon sind ausdrücklich zu vereinbaren. Die Bestimmungen §§ 81 bis 86 über die Schildangaben müssen jedoch immer erfüllt sein. § 3 Geltungsbereich Diese Regeln gelten für die nachstehend angeführten Arten von umlaufenden Maschinen sowie von Maschinensätzen, die aus solchen bestehen, ausgenommen Maschinen, die auf Bahn- und anderen Fahrzeugen verwendet werden: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Gleichstrommaschinen, Synchronmaschinen, Einankerumformer, Asynchronmaschinen, Kaskadenumformer, Wechselstrom-Kommutatormaschinen, Blindleistungsmaschinen. II. Begriffserklärungen § 4 Bestandteile

S t ä n d e r ist der feststehende Teil, L ä u f e r der umlaufende Teil der Maschine. A n k e r ist der Teil der Maschine, in desssen Wicklungen durch Umlauf in einem magnetischen Felde oder durch Umlauf eines magnetischen Feldes elektrische Spannungen erzeugt werden. Bei Asynchronmaschinen wird zwischen P r i m ä r - und S e k u n d ä r anker unterschieden. Sofern nichts anderes angegeben ist, wird in den folgenden Bestimmungen vorausgesetzt, daß der Ständer den Primäranker, der Läufer den Sekundäranker bildet. § 5 siehe § 7 § 6 Nennbetrieb Der N e n n b e t r i e b ist gekennzeichnet durch die Werte, die auf dem Schilde genannt sind. Diese Weite und die aus ihnen abgeleiteten werden durch den Zusatz „Nenn-" gekennzeichnet (Nennleistung, Nennspannung Nennfrequenz, Nenndrehzahl, Nennleistungsfaktor usw.).

411

§ 7 S p a n n u n g und

Strom

Der Ausdruck W e c h s e l s t r o m umfaßt sowohl E i n p h a s e n - als aucli Mehrphasenstrom. Drehstrom

ist verketteter

Dreiphasenstrom.

S p a n n u n g s - und S t r o m angaben bei Wechselstrom bedeuten Effektivwerte, sofern nichts anderes angegeben ist. Spannung ist bei D r e h ström die verkettete, bei Z w e i p h a s e n s t r o m die Spannung zwischen zwei Leitern eines Stranges. L ä u f e r s p a n n u n g bei Asynchronmaschinen mit umlaufendem Sekundäranker ist die in der offenen Sekundärwicklung im Stillstand auftretende Spannung zwischen zwei Schleifringen, L ä u f e r s t r o m bei Asynchronmaschinen mit umlaufendem Sekundäranker ist der bei Nennbetrieb auftretende Schlei fringstrom. D u r c h m e s s e r Spannung bei geschlossenen Gleichstromwicklungen ist die Wechselspannung zwischen zwei um eine Polteilung entfernten Punkten der Wicklung. S t o ß k u r z s c h l u ß s t r o m ist der höchste Augenblickswert des Stromes, der bei plötzlichem Klemmenkurzschluß bei -Leerlauferregung im ungünstigsten Schaltaugenblick auftreten kann. S t o ß k u r z s c h l u ß - W e c h s e l s t r o m ist der Wechselstromanteil Stoßkurzschlußstromes. E r wird als Effektivwert angegeben.

des

D a u e r k u r z s c h l u ß s t r o m ist d e r Dauerstrom, der sich bei Klemmenkurzschluß und der dem Nennbetrieb entsprechenden Erregung einstellt. S t o ß k u r z s c h l u ß - V e r h ä l t n i s ist das Verhältnis des StoßkurzschlußWechselstromes zum Nennstrom bei Klemmenkurzschluß des Generators. Diese ist auch gleich dem Verhältnis der Nennspannung zur Stoß-Streuspannung. Der Kehrwert spannung.

dieses Verhältnisses heißt

relative

Stoß-Streu-

§ 8

Arbeitsweise G e n e r a t o r (Stromerzeuger) ist eine umlaufende Maschine, die mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt. M o t o r ist eine umlaufende Maschine, die elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandelt. U m f o r m e r ist eine umlaufende Maschine oder ein Maschinensatz zur Umwandlung elektrischer Leistung in elektrische Leistung. E i n a n k e r u m f o r m e r ist ein Umformer, in dem die Umwandlung in e i n e m Anker stattfindet.

412

K a s k a d e n u m f o r m e r ist ein Umformer, der aus Asynchron- und Gleichstrommaschine mit elektrisch und mechanisch gekuppelten Läufern besteht. M o t o r g e n e r a t o r ist ein Umformer, der aus je einem oder mehreren direkt gekuppelten Motoren und Generatoren besteht. Sofern n i c h t s a n d e r e s a n g e g e b e n ist, w i r d in den f o l g e n d e n B e s t i m m u n g e n bei U m f o r m e r n die A r b e i t s w e i s e W e c h s e l s t r o m - G l e i c h s t r o m v o r a u s g e s e t z t .

B l i n d l e i s t u n g s m a s c h i n e (Phasenschieber) ist eine Maschine, die vorwiegend Blindleistung abgibt (Magnetisierungs- und Ladestrom); hinsichtlich der Blindleistung ist sie wie ein Generator, hinsichtlich der Wirkleistung bei Abgabe als Generator, bei Aufnahme als Motor zu betrachten.

§ 11 Leistung A b g a b e ist die abgegebene Leistung an den Klemmen bei Generatoren, an der Welle bei Motoren und an den Sekundärklemmen bei Umformern. A u f n a h m e ist die aufgenommene Leistung an der Welle bei Generatoren, an den Klemmen bei Motoren und an den Primärklemmen bei Umformern. Die Einheit der Leistung ist das W a t t (W), das Kilowatt (kW) oder das Megawatt (MW7). S c h e i n l e i s t u n g ist das Produkt aus Strom und Spannung mal Phasenfaktor (bei Drehstrom gleich |/3). Die Einheit der Scheinleistung ist das Voltampere (VA), das Kilovoltampere (kVA) oder das Megavoltampere (MVA).

§ 12 Leistungsfaktor Leistungsfaktor (cos 90) ist das Verhältnis von Leistung in W, kW oder MW zu Scheinleistung in VA, kVA oder MVA.

§ 13 Wirkungsgrad Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Abgabe zur Aufnahme.

413

§ 16

Erregung Unterschieden werden, 1. S e l b s t e r r e g u n g : Erregung einer Maschine durch einen von ihr selbst erzeugten Strom, 2. E i g e n e r r e g u n g : Erregung einer Maschine durch eine mit ihr unmittelbar oder mittelbar gekuppelte Erregermaschine, die nur diesem Zwecke dient, 3. F r e m d e r r e g u n g : Erregung einer Maschine durch eine andere als die vorstehend genannten Stromquellen. Nenn-Erregerspannung bei Eigen- und Fremderregung ist die auf dem Schilde der Maschine genannte Spannung, für die die Erregerwicklung bemessen ist. § 18 Kühlungs- und L ü f t u n g s a r t e n Unterschieden werden: 1. S e l b s t k ü h l u n g : Die Kühlluft wrd durch die umlaufenden Teile der Maschinen ohne Zuhilfenahme eines besonderen Lüfters bewegt. 2. E i g e n l ü f t u n g : Die Kühlluft wird durch einen am Läufer angebrachten oder von ihm angetriebenen Lüfter bewegt. 3. F r e m d l ü f t u n g : Die Kühlluft wird durch einen Lüfter mit eigenem Antriebsmotor bewegt. 4. W a s s e r k ü h l u n g : Die Maschine wird durch fließendes Wasser gekühlt. Eine Maschine, bei der nur die Lager wassergekühlt sind, fällt nicht in diese Gruppe.

414

§ 19 Schutzarten Folgende Schutzarten werden unterschieden (siehe auch DIN VDE 50): I. A l l g e m e i n e S c h u t z a r t e n

A. S c h u t z a r t e n g e g e n B e r ü h r u n g u n d fester Fremdkörper Schutzart Ohne Berührungsschutz

Schutz gegen zufällige Berührung

Schutz gegen absichtliche Berührung

Eindringen

Erklärung

o h n e Schutz gegen feste Fremdkörper

Zufälliges oder fahrlässiges Berühren der Spannung führenden und der inneren bewegten Teile, sowie das Eindringen von Fremdkörpern jeder Art ist nicht behindert.

Schutz gegen große feste Fremdkörper

Zufälliges oder fahrlässiges Berühren der Spannung führenden und der inneren bewegten Teile, sowie das Eindringen größerer Fremdkörper ist erschwert. Das Zuströmen von Kühlluft aus dem umgebenden R a u m ist nicht wesentlich behindert. Gegen Eindringen von Staub, Feuchtigkeit und Gasen aus der umgebenden Luft ist kein Schutz vorhanden

Schutz gegen kleine feste Fremdkörper

Wie „Schutz gegen g r o ß e feste F r e m d k ö r p e r " , aber mit besonderer Schutzverkleidung; z. B. darf bei Schutzverkleidung; aus gelochtem Blech oder Drahtgeflecht die Loch- oder Maschenweite 8 mm nicht überschreiten. Belüftungsöffnungen sind in der gleichen Weise zu schützen.

Schutz gegen groben Staub

Geschlossen ohne besondere Dichtung. Die Spannung führenden und die inneren bewegten Teile sind allseitig abgeschlossen. Völlig luft- und staubdichter Abschluß wird jedoch wegen des unvermeidlichen Atmens nicht erreicht. Mit dem Inneren verbundene Rohrleitungen gelten als Abschluß, wenn sie in sich geschlossen sind (Kühlschlangen oder dgl.) oder wenn ihre Enden außerhalb der abzuschließenden Umgebung liegen. Für Maschinen mit offenen Abschlußstutzen gilt „ S c h u t z gegen z u f ä l l i g e B e r ü h r u n g " , soweit sie den dort angegebenen Bedingungen entsprechen.

415

B. S c h u t z a r t e n g e g e n E i n d r i n g e n v o n

Wasser

Erklärung

Schutzart O h n e Wasserschutz

Eindringen von Wasser ist nicht behindert.

Tropfwasserschütz

Spannung führende und innere bewegte Teile sind gegen schädigende Einwirkung senkrecht fallender Wassertropfen geschützt.

Spritzwassers c h u t z (Regenschutz)

Spannung führende und innere bewegte Teile sind gegen schädigende Einwirkung von Wassertropfen oder Wasserstrahlen ohne besonderen Druck von oben bis zur Waagerechten geschützt.

Schwallwasserschutz

Spannung führende und innere bewegte Teile sind gegen schädigende Einwirkung von Wassertropfen oder Wasserstrahlen ohne besonderen Druck aus beliebiger Richtung (also auch von unten) geschützt.

II.

Sonderschutzarten

und erweiterte

Sonderschutzarten

C. S o n d e r s c h u t z a r t e n Schutzart

Erklärung

Explosionsschutz

Ausführung entsprechend den Sonderanforderungen f ü r die Verwendung in explosionsgefährdeten Betriebsstätten und Lagerräumen (siehe V D E 0 I 6 5 „Leitsätze f ü r die Errichtung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Betriebsstätten und Lagerräumen" und V D E 0166 „Vorschriften f ü r die Errichtung elektrischer Anlagen in gefährdeten Räumen von Sprengstoffbetrieben").

Schlagwetterschutz

416

Ausführung entsprechend den Sonderanforderungen f ü r die Verwendung in schlagwettergefährdeten Betriebsstätten und Lagerräumen (siehe V D E 0170 „Vorschriften für die Ausführung schlagwettergeschützter elektrischer Maschinen, Transformatoren und Geräte V. S. S.").

D. E r w e i t e r t e

Sonderschutzarten

Nachstehende Erweiterungen gelten nur in Verbindung mit den Sonderschutzarten Explosionsschutz und Schlagwetterschutz. Schutzart

Schutz gegen inneren Überdruck

Erklärung

durch druckfeste Kapselung

siehe § 5 von V D E 0170/1933

durch Plattenschutz

siehe § 6 von D V E 0170/1933

Druckfeste Kapselung, die eine Explosion der in das Innere gelangenden Gase, Dämpfe, Staube aller Art oder deren Gemische untereinander oder mit Luft aushält und die Übertragung der Explosion an die Umgebung verhindert (siehe V D E 0165 und V D E 0166).

§ 19a Betriebsarten: Unterschieden werden: 1. D a u e r b e t r i e b (DB): Die Betriebszeit ist so lang, daß die dem Beharrungszustand entsprechende Endtemperatur erreicht wird (siehe §28). 2. K u r z z e i t i g e r B e t r i e b (KB): Die durch Vereinbarung bestimmte Betriebszeit ist so kurz, daß die Beharrungstemperatur nicht erreicht wird. Die Betriebspaufe, während der die Maschine spannungslos ist, ist lang genug, daß die Abkühlung auf die Temperatur des Kühlmittels erreicht wird (siehe § 29). 3. D a u e r b e t r i e b mit k u r z z e i t i g e r B e l a s t u n g (DKB): Die durch Vereinbarung bestimmte Belastungszeit ist so kurz, daß die Beharrungstemperatur nicht erreicht wird. Die Belastungspause, während der die Maschine leerläuft, ist lang genug, daß die Abkühlung auf die Beharrungstemperatur bei Leerlauf erreicht wird (siehe § 29). 4. A u s s e t z e n d e r B e t r i e b (AB): Einschaltzeiten wechseln mit spannungslosen Pausen ab, deren Dauer nicht genügt, daß die Abkühlung auf die Temperatur des Kühlmittels erreicht wird (siehe §30). 5. D a u e r b e t r i e b mit a u s s e t z e n d e r B e l a s t u n g (DAB): Belastungszeiten wechseln mit Leerlaufpausen ab, deren Dauer nicht genügt, daß die Abkühlung auf die Beharrungstemperatur bei Leerlauf erreicht wird (siehe § 30). n

R a s k o p . Katechismus. 11. Aufl.

417

Die gesamte Spieldauer, die sich bei AB DAB aus Belastungszeit und aus Einschaltzeit und Leerlaufpause spannungsloser Pause zusammensetzt, beträgt höchstens 10 min. Beide Betriebsarten werden durch die relative Einschaltdauer gekennzeichnet. Relative Einschaltdauer ist das Verhältnis von Einschalt- bzw. Belastungszeit zu Spieldauer. Spieldauer ist die Summe von Einschaltzeit und spannungsloser Pause bzw. von Belastungszeit und Leerlaufpause. Bei unregelmäßiger Größe der Spieldauer und ihrer Teile wird die relative Einschaltdauer aus dem Verhältnis der Summe der Einschalt- bzw. Belastungszeiten zur Summe der Spieldauern über eine genügend lange Betriebsperiode bestimmt. Der Betrieb ist meistens auch noch hinsichtilich der Belastung unregelmäßig. Bei Wahl der Maschinengrößen sind die Einflüsse der wechselnden Drehmomente, der Massenbeschleunigung, der Steuerung und etwa vorhandener Wärmebestrahlung zu berücksichtigen. Als normale Werte der relativen Einschaltdauer gelten 15, 25 und 4 0 % .

III. Genormte Werte § 9a Frequenzen Genormte Nennfrequenz ist 50 Per/s, für Einphasen-Bahnnetze 162/„ Per/s. § 9

Spannungen Genormte

1 Genormte Betriebsspannungen nach VDE0176 110 220 440 600 750 1200 1500 3000

418

Tafel I

Nennspannungen

in

Volt

2

für

Maschinen

3 Gleichstrom

über

4

Nennspannung für Generatoren

für Motoren

f ü r Bahngeneratoren

115 230 460

110 220 440

240

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

660 825 1320 1650 3300

100 V

1

4

3

2

Wechselstrom 50 Per/s

Genormte Betriebsspannung nach VDE0176

Einphasenstrom 16 /s Per/s

Nennspannung

Nennspannung

für Generatoren

für Motoren

130 230 400 525 1050 3160 (5250) 6300 10500 15750

125 220 380 500 1000 3000 (5000) 6000 10000 15000

125

220 380

500 1000 3000 (5000)

6000

10000

15000

5 2

für Generatoren

für Motoren

—.

200

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

6600

— .

— .

—

16500

Die fettgedruckten Spannungen bedeuten Vorzugsspannungen, die in erster Linie sowohl für Neuanlagen als auch für umfangreiche Erweiterungen empfohlen werden. Die eingeklammerte S p a n n u n g von 5000 V ist in der Spannungsreihe nach V D E 0 I 7 6 nicht mehr enthalten. Die Nennspannung von 220 V f ü r Einphasenstrom-Motoren von 1 6 % Per/s wurde gewählt mit Rücksicht auf die auch in den Werkstätten zur Prüfung von Lokomotiveinrichtungen vorhandene Fahrzeug-Hilfsspannung von 220 V. Blindleistungsmaschinen sind hinsichtlich ihrer Nennspannung stets als Generatoren zu bemessen (siehe § 8).

§ 10

Drehzahlen Genormte

ä7

Tafel II Drehzahlen und Synchron-Drehzahlen W e c h s e l s t r o m m a s c h i n e n v o n 50 Per/s 1

2

1

Polzahl

Drehzahl

Polzahl

Drehzahl

2 4 6 8 10 12 16 20 24

3000 1500 1000 750 600 500 375 300 250

(28) 32 (36) 40 48 (56) 64 (72) 80

(214) 188 (167) 150 125 (107) 94 (83) 75

|

in

U/min

für

2

419

Für Gleichstrommaschinen gelten, so weit als möglich, die gleichen Drehzahlen. Die eingeklammerten Werte sind, wenn möglich, zu vermeiden.

§ 20 Leistungsfaktor Als genormte Leistungsfaktoren für Generatoren gelten: 1,0 0,8 0,7 0,6 Sofern nichts anderes angegeben ist, wird vorausgesetzt, daß der Nennleistungsfaktor — bezogen auf die Nennspannung an den Klemmen der Maschine — beträgt bei Synchrongeneratoren Synchronmotoren Einankerum foimern

0,8, 1,0, 1,0.

IV. Bestimmungen § 27 Prüfungen Die Prüfungen nach diesen Regeln sind nach Möglichkeit in den Werkstätten des Herstellers an der neuen trockenen, betriebsfertig eingelaufenen Maschine vorzunehmen. Prüfungen an anderen Orten sind dann zulässig, wenn auch dort die Gewähr für die richtige Messung und Beachtung der Vorschriften gegeben ist. Maschinen sind mit ihren Lüftungsvorrichtungen zu prüfen. Die Schutzart der Maschine darf für den Probelauf nicht geändert werden. § 27a Erdung An den Gehäusen von Maschinen ist ein Erdungsanschluß vorzusehen, der ausreichend bemessen, als Erdungsanschluß gekennzeichnet und leicht zugänglich sein muß. Wellen brauchen nicht besonders geerdet zu werden, solange mindestens ein Lager geerdet ist. Für die Ausführung der Erdungen gelten V D E 0 1 4 1 „Leitsätze für Schutzerdungen in Hochspannungsanlagen" und V D E 0 1 4 0 „Leitsätze für Schutzmaßnahmen in Starkstromanlagen mit Betriebsspannungen unter 1000 V, L.E.S. 1.".

420

B. Betriebsarten § 28

Dauerbetrieb Die Nennleistung (siehe § 6) oder Dauerleistung muß beliebig lange Zeit hindurch abgegeben werden können, ohne daß die Erwärmung die in §39 angegebenen Grenzwerte überschreitet; dabei müssen alle anderen Bestimmungen erfüllt werden. § 29 und D a u e r b e t r i e b m i t kurzzeitiger Belastung Die Nennleistung (siehe § 6) oder Zeitleistung muß die vereinbarte Zeit hindurch abgegeben werden können, ohne daß die Erwärmung die in § 39 angegebenen Grenzwerte überschreitet; dabei müssen alle anderen Bestimmungen erfüllt werden. Kurzzeitiger

Betrieb

§ 30 und D a u e r b e t r i e b mit a u s s e t z e n d e r Belastung Die Nennleistung (siehe § 6) oder Aussetzleistung muß bei regelmäßigem Spiel mit der angegebenen relativen Einschaltdauer beliebig lange Zeit hindurch abgegeben werden können, ohne daß die Erwärmung die in § 39 angegebenen Grenzwerte überschreitet; dabei müssen alle anderen Bestimmungen erfüllt werden. Aussetzender

Betrieb

C. Erwärmung

§ 31 Begriffserklärung E r w ä r m u n g eines Maschinenteiles ist bei den Betriebsarten DB, AB und DAB der Unterschied zwischen seiner Temperatur und der des zutretenden Kühlmittels, bei den Betriebsarten KB und DKB der Unterschied seiner Temperaturen bei Beginn und am Ende der Prüfung. § 33 B e s t i m m u n g der W i c k l u n g s e r w ä r m u n g Als Erwärmung einer Wicklung gilt der höhere der beiden folgenden Werte: 1. Mittlere Erwärmung, errechnet aus der Widerstandszunahme während des Probelaufes. 2. örtliche Erwärmung an der vermutlich heißesten zugänglichen Stelle, gemessen mit dem Thermometer. 421

Wenn die Widerstandsmessung untunlich ist, so wird die Thermometermessung allein angewendet. § 34 Berechnung

der W i c k l u n g s e r w ä r m u n g zunahme

aus d e r

Widerstands-

Die Erwärmung 0 von Kupferwicklungen*) wird nach folgenden Formeln aus der Widerstandszunahme berechnet, in denen #kait die Temperatur der kalten Wicklung, ^Kühlmittel die Temperatur des Kühlmittels (siehe §37), i? k a it den Widerstand der kalten Wicklung, ^warm den Widerstand der warmen Wicklung bedeutet: 1. bei allen Maschinen, ausgenommen Betriebsart K K und © =

/ ? w a r

"-/?k Kkalt

a l t

(235 +

0k.it) -

(tfKühlmillel —

DKB

flkalt),

2. bei Maschinen der Betriebsart K B und D K B für Betrieb unter 1 h _

Rwarm

— /?kalt

,

0

.

(235 + = ÄfcÜt *k3lt)' wobei die Werte #i nE x: o o VI •C a> u ¿i Q Q c

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