Schaltungsschemata für zwei- und dreiphasige Stabrotore: Entwurf und Rekonstruktion 9783486754148, 9783486754131

Table of contents :
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
I. Normale Schaltungen
II. Anormale Schaltungen
III. Bruchlochwicklungen
IV. Zweiphasenwicklungen

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SCHALTUNGSSCHEMATA FÜR

ZWEI- UND D R E I P H A S I G E

STABROTORE ENTWURF UND REKONSTRUKTION MIT 7 TABELLEN UND 16 ABBILDUNGEN

VON

INGENIEUR DR. J. BOJKO

MÜNCHEN UND BERLIN 1924 DRUCK UND VERLAG VON R. OLDENBOURG

Alle Rechte einschließlich des Übersetzungsrechtes vorbehalten Copyright 1924 by R . Oldenbourg, München und Berlin

Vorwort. Während über Gleichstromwicklungen eine umfangreiche und — dem heutigen Stand der Technik entsprechend — wohl auch erschöpfende Literatur vorhanden ist, fehlt es an Werken, die S t a b w i c k l u n g e n für Zwei- und Dreiphasenrotore ausführlich behandeln. Für den Ankerwickler und den Betriebsingenieur, der bei der Fabrikation von neuen Motoren und insbesondere in Ausbesserungswerkstätten, wo normale und anormale Wicklungen sowie Umwicklungen von Rotoren auf andere Drehzahlen vorkommen, dürfte indessen ein diesbezüglicher Wegweiser erwünscht sein. Im vorliegenden Buch sind die Stabwicklungen — die einfacheren wie die komplizierteren — s y m b o l i s c h durch Zahlen und Indizes dargestellt. Mit Hilfe der Regeln über normale Schaltungen ist jeder in der Lage, ein Schaltungsschema zu entwerfen; es wird ferner gezeigt, wie man aus den gegebenen Wickeldaten eines b e l i e b i g e n Stabrotors nach Aufstellung eines in diesem Buche näher erläuterten H i l f s s c h e m a s das Schaltungsschema rekonstruieren und auf dessen Brauchbarkeit nachprüfen kann. Wenn man sich an die an zahlreichen Beispielen erläuterte symbolische Darstellungsweise gewöhnt hat, so kann man jedes Schaltungsschema innerhalb ganz kurzer Zeit entwerfen bzw. rekonstruieren. Es sei hier bemerkt, daß die erwähnte Darstellungsweise nicht in rein theoretischen Erwägungen ihren Ursprung hat, sondern in der Praxis des Verfassers nach und nach entstanden ist, da es ihm infolge Zeitmangels sonst nicht möglich gewesen wäre, manche Schaltungsschemata zu rekonstruieren und sich über deren Verlauf zu orientieren. In den Tabellen I bis VII sind die W i c k l u n g s d a t e n e i n e r s e h r g r o ß e n A n z a h l v o n S t a b r o t o r e n zusammengestellt; sie dürften den Lesern im allgemeinen und insbesondere denjenigen unter ihnen die sich wegen Zeitmangels od. dgl. in die Einzelheiten dieses Buches nicht vertiefen wollen, oder, weil sie nur praktisch geschult sind, den Ausführungen nicht überall folgen können, gute Dienste leisten. K ö n i g s h ü t t e , P.-O.-S., Juli 1924.

J. Bojko.

Inhaltsverzeichnis. Seite

I. Normale Schaltungen a) Fortschreitende Wellenwicklung b) Rückschreitende Wellenwicklung II. Anormale Schaltungen

1 3 .16 26

III. Bruchlochwlcklungen

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IV. Z welphasen Wicklungen

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I. Normale Schaltungen. P r o b l e m s t e l l u n g . Von einem Dreiphasen-Stabanker seien gegeben Nutenzahl und Polzahl. Es ist das Wicklungsschema zu entwerfen. Der Einfachheit halber sei Sternschaltung vorausgesetzt. In der "egel befinden sich in einer Nut 2 Stäbe (Abb. 1). Die Stäbe a be*. -chnen wir als u n t e r e , die Stäbe b als obere Lage. Sind

W///MM A b b . 1. Rotornut mit e i n e m oberen und e i n e m unteren S t a b .

A b b . 2. Rotornut mit z w e i oberen und z w e i unteren S t ä b e n .

in einer Nut vier voneinander isolierte Stäbe (Abb. 2), so zählen wir die Nuten doppelt: z. B. einen Anker mit 48 Nuten betrachten wir so, als ob er 96 Nuten hätte. Nebeneinanderliegende parallel geschaltete Stäbe zählen wir als einen einzelnen Stab. Wir können uns also, ohne die Allgemeinheit zu beeinträchtigen, auf die Fälle beschränken, wo zwei voneinander isolierte Stäbe pro Nut vorhanden sind.

A.

/

Abb. 3.

v

Aw

/ \

Wellenwicklung.

Abb. 4.

Schleifenwicklung.

Man unterscheidet bekanntlich Wellen- (Abb. 3) und Schleifenwicklung (Abb. 4), wobei erstere die verbreitetste ist. Die Schleifringseite des Rotors, auf welcher sich fast immer die Schaltung befindet (auch „Schaltseite" genannt), bezeichnen wir kurz „vorn" und die entgegengesetzte Seite „hinten".

2

I. Normale Schaltungen.

Beginnen wir mit einem beliebigen Stab der O b e r l a g e und bezeichnen diesen mit 1, so wird derselbe auf der R ü c k s e i t e des Rotors (hinten) mit dem Stab y1 + 1 verbunden; y1 ist alsdann der S c h r i t t (hinten) oder der erste Teilschritt. Wenn in jeder Nut nur 2 Stäbe vorhanden sind, so liegt der Stab 1 in der Nut 1 und der Stab y1 + 1 in der Nut y1 + 1, indem wir jedem Stab der Ober- und der Unterlage die Nummer der Nut, in welcher sich diese Stäbe befinden, zuordnen. In den Abbildungen wollen wir die Stäbe der U n t e r l a g e durch g e s t r i c h e l t e und diejenigen der O b e r l a g e durch a u s g e z o g e n e Linien andeuten. In den tabellarischen Schemen soll der Index ,,o" bedeuten oben bzw. Oberlage und der Index „u" u n t e n bzw. Unterlage. Z. B . 37„ lies: „37 oben", 96„ lies: „96 unten". Unsere Betrachtungen beziehen sich zunächst auf D r e i p h a s e n a n k e r und möglichst einfache, normale Schaltungen. Bezeichnet man mit: 2 p die Anzahl der Pole, U die Nutenzahl des Rotors, k die Anzahl der Nuten pro Pol und Phase und mit m die Phasenzahl, so ist: U = 2pmk\ r

k— »^ • 2 pm

In der Praxis ist häufig die Polzahl nicht unmittelbar gegeben, sondern die U m d r e h u n g s z a h l . Es ist jedoch leicht, aus der synchronen Umdrehungszahl (n) und der Frequenz (/) die Polzahl zu ermitteln, und zwar aus der Formel: pn f-- 60 Aus dieser Formel folgt: 2p

120/ n

Der erste Teilschritt y1 ist ungefähr gleich einer P o l t e i l u n g (ähnlich wie bei Gleichstromankern). Aus obigen Gleichungen folgt demnach y i = £ oder y i = m k .

Setzen wir m = 3, so ist yx = 3k, d. h. S t a b 1 der O b e r l a g e wird h i n t e n v e r b u n d e n m i t S t a b 3k + 1 der U n t e r l a g e . Der zweite Teilschritt y2 ist ungefähr gleich d. h. der untere Stab 3ä + 1 wird vorn geschaltet mit dem Stab ( 3 ä + 1 ) + 3 ä = 6 ä ; + 1 . Z. B. ein 4poliger Anker mit 48 Nuten; = 2/? = 4, Ü = — 4 • 3 • 4 = 48; ?/, = y2 = m • k = 3 • 4 = 12.

2pmk

a) F o r t s c h r e i t e n d e

3

Wellenwicklung.

Stab 1 von der Oberlage wird verbunden hinten mit Stab 13 der Unterlage, Stab 13 von der Unterlage wird geschaltet vorn mit Stab 25 von der Oberlage, oder kürzer:

lies: „1 oben (hinten) mit 13 unten, 13 unten (vorn) mit 25 oben" (Abb. 5).

vorn

hin ton

t3 unten

Abb. 5. Vierpolige Wellenwicklung mit 48 Nuten.

Ftirm = 3 ist Í7 = 1pmk

U = 6pft = (6A)p; wäre stets 2/i = 2/g = ^

so würde sich die Wicklung bereits nach Schaltung von 2 p am Umfang verteilten Stäben s c h l i e ß e n , d. h. sie würde zum Stab 1 der Oberlage zurückkehren. Der zweite Teilschritt muß deshalb, wenn der Ankerumfang einmal durchlaufen ist, um 1 v e r g r ö ß e r t oder v e r k l e i n e r t werden, wodurch wir in unserem Beispiele zum Stab 2 0 oder 48 „ gelangen; das Schema lautet demnach: 1.-M3.—25A37.jl28 oder:

113tt—250—37„—480.

A

L hinten

13, 'u\

/ Abb. 5a.

V

Vierpolige Wellenwicklung mit 48 Nuten.

Das erste Schaltungsschema schreitet nach v o r w ä r t s , das zweite nach r ü c k w ä r t s .

a) Fortschreitende Wellenwicklung. Wir bleiben zunächst beim ersten Schema. — Ist in diesem Falle der Ankerumfang im Sinne der fortlaufenden Wicklung /cmal durchlaufen, so sind die o b e r e n Stäbe 1, 2, . . . k, ferner die unteren Stäbe 3k +1» 3 Ä + 2 , . . . . ik usw. geschaltet. In unserem Beispiele: die o b e r e n Stäbe 1, 2, 3, 4 ; die u n t e r e n Stäbe 13, 14, 15, 16; die o b e r e n Stäbe

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I. Normale Schaltungen.

25, 26, 27, 28 und endlich die u n t e r e n Stäbe 37, 38, 39, 40. Oder schematisch dargestellt: 1 0 —13 u —25 0 —37 u —2„ 2— 14 u —26—38 u —3„ 3 0 —15 u —27 —39 u —4 0 4 0 —16 u —28—40„—. Wollten wir die Schaltung in dieser Weise fortsetzen, so würden wir zunächst zum Stabe 5 oder allgemein zum Stabe k + 1 der Oberlage gelangen. Einerseits gehört aber dieser Stab bereits einer anderen Phase an, und anderseits ist von der ersten Phase nur die H ä l f t e aller Stäbe geschaltet. Z. B. sind, wie bereits bemerkt, in den Nuten 1 bis k n u r d i e o b e r e n und in den Nuten 3 k + 1 bis 4 k n u r die u n t e r e n S t ä b e geschaltet. Um jetzt die noch fehlenden Stäbe zu schalten (also dort, wo die oberen bereits geschaltet sind — die unteren und umgekehrt), benutzt man sog. V e r b i n d u n g e n (oder U m k e h r s t ä b e ) . .

/

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ZSc S I fit! | .