Wicklungen von Gleichstrommaschinen – Windings of d. c. machines

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Wicklungen von Gleichstrommaschinen – Windings of d. c. machines
Elektrische
Maschinen
Ständerwicklung
• Feld- und Wendepolwicklung als Zylinderspulen
ausgeführt.
• Feldwicklung so anschließen, dass eine wechselnde Polfolge entsteht.
• Wendepolwicklung in Reihe mit der Ankerwicklung schalten, dabei auf die richtige Polfolge
achten.
• Kompensationswicklung in Reihe mit der Ankerwicklung schalten.
L+
L–
Läuferwicklungen
Einschichtwicklung
In jeder Nut liegt nur eine Spulenseite.
Zweischichtwicklung
In jeder Nut liegen zwei Spulenseiten verschiedener
Spulen.
Formelzeichen
Bedeutung
Formelzeichen
Bedeutung
N
u
τp
p
a
k
s
z
m
Anzahl der Nuten
Anzahl der Spulenseiten je Nut
Polteilung
Anzahl der Polpaare
Anzahl der parallelen Zweige
Anzahl der Stromwenderstege
Anzahl der Spulen
Leiterzahl
Gangzahl
y
Hauptschritt (Gesamtschritt), Wicklungsschritt von der ersten Spulenseite zur ersten Spulenseite der nachfolgenden Spule.
Nutenschritt, Wicklungsschritt gemessen in Nutenzahlen
Wicklungsschritt, gemessen von
Spulenseite zu Spulenseite
Schaltschritt, Wicklungsschritt von der
zweiten zur ersten Spulenseite der nachfolgenden Spule.
yN
y1
y2
Schleifenwicklung
Wellenwicklung
y = y 1 + y2
y = y 1 – y2
y
yN = u1
y
yN = u1
y1
y2
1
2
y1
4
5
6
yK
y1 =
k
2p
y1 ≈
k
2p
Wickelkopf
WirksameLeiterlänge
Wickelkopf
Fahne
Stromwendersteg
98
y2
y
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Wicklungen von Gleichstrommaschinen – Windings of d. c. machines
Schleifenwicklungen
Spulenstrom =
2·a=2·m·p
Ia
2·a
N ; s ; k müssen ganzzahlig sein
p p p
Beispiele
Größen
Zeichnung der Wicklungen
N =
2p =
y =
y1 =
y2 =
yN =
u =
k =
6
2
1
3
2
3
1
s=6
Elektrische
Maschinen
Trommelankerwicklung mit 6 Spulen für einen Generator
2τp
2a
2i
1a
1i
6
5
6i
1
4
3a
5i
6a
3i
- 2
+3
1a 1i
2a 2i
3a 3i
4a 4i
5a 5i
6
1
2
3
4
6a 6i
1a 1i
5
6
ω
4a
4i
Stromwender
5a
Kohlebürste
–
Rg
+
ω
IA
Generatorankerwicklung, ungekreuzt, y > 0; yN ganze Zahl
N =
2p =
y =
y1 =
y2 =
yN =
u =
k =
m =
20
4
2
5
3
5
1
s = 20
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
+
–
+
–
Motorankerwicklung, gekreuzt, y < 0; yN ganze Zahl
N =
2p =
y =
y1 =
y2 =
yN =
u =
k =
20
4
–1
5
6
5
1
s = 20
1
–
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
+
–
+
–
Treppenwicklung, ungekreuzt, y > 0, yN rationale Zahl
N =
2p =
y =
y1 =
y2 =
yN =
u =
k =
14
4
1
7
6
3; 4
2
s = 28
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
26 27 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
+
–
+
–
99
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Wicklungen von Gleichstrommaschinen – Windings of d. c. machines
Wellenwicklungen
Spulenstrom IS =
Ia
2·a
Gekreuzte Wicklungen:
k=p·y–m
k+m
y=
p
Ungekreuzte Wicklungen:
k=p·y+m
k–m
y=
p
Elektrische
Maschinen
Beispiele
Größen
Zeichnung der Wicklung
Eingängige Motorwicklung, ungekreuzt
N =
2p =
y =
y1 =
y2 =
yN =
u =
k =
19
4
10
5
5
5
1
s = 19
S
18 19
2
1
3
2
4
N
3
5
–
4
6
5
7
6
8
7
9
8
S
9
10
11
12
N
13
14
15
16
17
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
+
–
+
18
1
Zweigängige Generatorwicklung, ungekreuzt
N =
2p =
y =
y1 =
y2 =
yN =
u =
k =
20
4
9
5
4
5
1
s = 20
1
2
3
4
5
3
4
5
6
7 8
+
–
6
7
8
9
10 11 12
13
14
15
16 17 18
19
20
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1
–
+
2
–
Eingängige Treppenwicklung, gekreuzt
N = 15; 2p = 4; y = 22; y1 = 11; y2 = 11; yN = 3; 4; 4; u = 3; k = s = 45
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
7 8 9 10 1112 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 1 2 3 4 5 6
+
100
–
+
–
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Ständerwicklungen von Drehstrommaschinen
Stator windings of three phase current machines
N
2·p·m
N:
m:
v :
w:
Ganzlochwicklung: q ist ganze Zahl
Bruchlochwicklung: q ist rationale Zahl
Nutenzahl
Zahl der Wicklungsstränge
Schrittverkürzung
Spulenweite
Polteilung τp =
N
2·p
Wickelschritt: yN =
N
= τp
2·p
Nutteilung τN =
π·d
N
bei Sehnung: yN = τp – ν = w
Elektrische
Maschinen
Lochzahl q =
Beispiele
Zweietagenwicklung, Spulen ungleicher Form
Dreietagenwicklung, Spulen gleicher Form
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 1213 141516 17 18192021 22 23 24
p =2
q =2
N = 24
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 13 1415 16171819 2021 22 23 24
p =2
q =2
N = 24
U1 W2 V1
W1
4
3
2
1
24
23
22
5
U2
V2
U1 W2 V1
W1
U2
6 7 8 9
2120
19
10
11
12
13
14
15
16
18 17
4
3
2
1
24
23
22
5
V2
6 7 8 9
2120
19
10
11
12
13
14
15
16
18 17
Wicklungsköpfe in
2 Etagen
Wicklungsköpfe in
3 Etagen
Schleifenwicklung mit Zweischichtspulen
p = 2, q = 2, yN = 1 : 7, ungesehnt, 24 Nuten
Wellenwicklung mit Zweischichtspulen
p = 2, q = 2, yN = 1 : 7, ungesehnt, 24 Nuten
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 1516 17 1819 20 21 22 23 24
U1 W2 V1
L1
L2
W1
L3
U2
V2
Gesehnte Bruchlochwicklungen mit Zweischichtspulen, p = 2, q = 2 1/2, v = 1, Schleifenwicklung,
30 Nuten
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 1516 171819 20 21 22 23 24
W2
W1 V2
L3
V1
L2
U2 W1
L3
V2
W2
U2
U1
L1
Zweietagen-Einschichtwicklung in Dahlanderschaltung, p = 2, q = 2, 24 Nuten
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2U1 1U2
U1
L1
V1
L2
2W1 1V2
2V1 1W2
1U1 2V2
1V1 2U2
1W1 2W2
L1
L2
L3
101
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Läuferwicklungen von Drehstrommaschinen
Rotor windings of three phase current machines
Beispiele
Kurzschlusswicklung
p =2
N = 30
Kurzschlussring
Elektrische
Maschinen
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Kurzschlussring
Läuferstab
Schleifringläuferwicklung
p=1
q = 2 · 3,
Wickelschritt
1 : 18/16/14.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 2425 262728 29 30 31 32 33 34 3536
K
L
M
Läufer und Ständer haben unterschiedliche Nutenzahlen, um bessere Anlaufeigenschaften zu erhalten.
Auswahlkriterien für Motoren – Selection criteria for motors
Vorgabe
Ausführungsmöglichkeiten
Vorgabe
Ausführungsmöglichkeiten
Energieversorgungsnetz
Drehstromnetz
z. B.
6 kV, 3/N 50 Hz
500 V, 3 50 Hz
400 V, 3/N 50 Hz
Einphasen-Wechselstrom-Netz
z. B. 15 kV, 16 2 Hz (Bahnnetz)
3
230 V, 50 Hz
Kleinspannung, z. B. 42 V, 50 Hz
24 V, 50 Hz
Gleichspannungsnetz
z. B. 110 V, 125 V, 220 V, 250 V,
440 V, 600 V
Betriebsverhalten
Drehzahlverhalten bei Belastungsänderung
z. B. Reihenschlussverhalten
Nebenschlussverhalten
Synchronmotorverhalten
Einschaltbedingungen
Anlassverfahren, z. B. Widerstandsanlasser, Stern-DreieckAnlasser, Anlasstransformator,
Anlaufen unter Last usw.
Betriebsart
S 1 … S 10
Betriebsbedingungen
Schutzart, z. B. IP 44,
Schutzklasse,
z. B. Explosionsschutz,
Bauart, z. B. IM B 3
Zusatzgeräte
elektronische Umrichter,
Maschinenumrichter,
Motorschutzeinrichtungen,
Anlassgeräte, Anschlussleitung,
Kupplungsart, Getriebe,
Fundament, usw.
Drehzahl,
Drehzahlbereich
Bemessungsdrehzahl,
mehrere Bemessungsdrehzahlen,
Drehzahlbereich,
Drehzahlsteuerungsart
Leistung
BemessungsleistungBemessungsleistungen
Bemessungsstrom-Absicherung,
Absicherung,
Zuleitungsquerschnitt
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Fehlerarten – Failure modes
Mögliche Ursachen
Störung
Käfigläufermotoren
Motor läuft nicht an,
kein Geräusch
Schleifringläufermotoren
Gleichstrommotoren
Unterbrechung der Zuleitung,
Keine Spannung,
Leitungsschutzgeräte ausgefallen, Wicklungen defekt
Anlasser ausgefallen oder beschädigt
Lager beschädigt,
Eine Zuleitung unterbrochen z. B. eine Sicherung
ausgefallen
Motor läuft unter
Last nicht an
Zu hohes Gegendrehmoment,
Netzspannung zu niedrig
Motor läuft
ruckartig an
Motor zieht bei
Belastung nicht durch
Unterbrechung im
Anlasser,
Ankerwicklungsschluss,
Lamellenschluss
Zuleitungsdefekt, Überlastung
Läuferstäbe gebrochen,
Kurzschlussringe lose
Unterbrechungen im
Läuferkreis
Motor läuft zu schnell
und pendelt bei
Belastung
Motor ist überlastet,
Spannung ist hoch oder zu niedrig,
Motor läuft einphasig,
Läufer schleift im Ständer, Kühlung ungenügend
Motor erwärmt sich
schon im Leerlauf
Falsche Schaltung der Ständerwicklung,
zu hohe Netzspannung,
ungenügende Kühlung,
falsche Drehrichtung, wenn nur für eine geeignet
Örtliche Erwärmungen
Windungsschlüsse,
Unterbrechungen in der Wicklung
Überlastung,
Wicklungsschlüsse,
Kühlung beeinträchtigt
Bürsten liegen schlecht auf,
zu kleiner Bürstendruck,
Verschmutzungen, falsche Bürstensorte
Unrunde Schleifringe
Motor verursacht
unnormale Geräusche
Bürstenstellung falsch,
Spannung fällt ab
Bürstenstellung falsch,
Feldstromkreis unterbrochen oder Vorwiderstand zu groß,
Schaltung falsch
Motor erwärmt sich
bei Betrieb zu stark
Bürsten feuern
(Luftfeuchtigkeit
beachten)
Elektrische
Maschinen
Feldsteller ausgefallen
Motor läuft nicht an,
starkes Brummen
Unrunder, gerillter
Kommutator,
Bürsten beschädigt,
Lamellenschluss,
Überlastung,
zu hohe Drehzahl
Elektrische Ursachen (Verschwinden beim Abschalten),
Lagerschäden,
Getriebeschäden,
Schäden an der Kraftübertragung,
Unwuchten,
Fundamentveränderung,
Mängel bei Zahnradantrieb
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