Wellenwicklung: Simplex-, Duplex-, rückläufige und fortschreitende Wellenwicklungen
Wellenwicklung: Einfach, Doppelt, Rückläufig und Vorwärtsgängig
Wichtige Erkenntnisse:
Definition der Wellenwicklung: Eine Wellenwicklung ist eine Art von Ankerwicklung, bei der das Ende einer Spule mit dem Anfang einer anderen verbunden wird, was ein wellenartiges Muster erzeugt.
Einfache Wellenwicklung: Die einfache Wellenwicklung hat ungerade Rück- und Vorderstufen, die fast gleich sind und für Maschinen mit hoher Spannung und geringem Strom geeignet sind.
Doppelte Wellenwicklung: Die doppelte Wellenwicklung umfasst zwei parallele Wege und wird für höhere Stromstärken verwendet.
Rückläufige Wellenwicklung: Bei der rückläufigen Wellenwicklung fällt die Spule nach einer Runde des Ankers in einen Schlitz links von ihrem Startschlitz.
Vorwärtsgängige Wellenwicklung: Bei der vorwärtsgängigen Wellenwicklung fällt die Spule nach einer Runde des Ankers in einen Schlitz rechts von ihrem Startschlitz.
Was ist eine Wellenwicklung?
Eine Wellenwicklung (auch als Serienwicklung bezeichnet) ist eine Art von Ankerwicklung in Gleichstrommaschinen, neben der Lapwicklung.
Bei einer Wellenwicklung verbinden wir das Ende einer Spule mit dem Anfang einer anderen Spule gleicher Polarität. Die Spulenseite (A – B) fortschreitet um den Anker zu einer anderen Spulenseite und geht fortlaufend durch Nord- und Südpole, bis sie zu einem Leiter (A1-B1) zurückkehrt, der unter dem Startpol liegt.
Diese Wicklung bildet eine Welle mit ihren Spulen, daher nennen wir es Wellenwicklung. Da wir die Spulen in Serie verbinden, wird sie auch als Serienwicklung bezeichnet. Eine Darstellung einer Wellenwicklungsanordnung ist unten gezeigt.
Wellenwicklungen können weiter in folgende Kategorien unterteilt werden:
Einfache Wellenwicklungen
Doppelte Wellenwicklungen
Rückläufige Wellenwicklungen
Vorwärtsgängige Wellenwicklungen
Vorwärtsgängige Wellenwicklung
Wenn, nach einer Runde des Ankers, die Spule in einen Schlitz rechts von ihrem Startschlitz fällt, wird dies als vorwärtsgängige Wellenwicklung bezeichnet.
Rückläufige Wellenwicklung
Wenn, nach einer Runde des Ankers, die Spule in einen Schlitz links von ihrem Startschlitz fällt, wird dies als rückläufige Wellenwicklung bezeichnet.
Im obigen Bild sehen wir, dass der zweite Leiter CD links vom ersten Leiter liegt.
Wichtige Punkte zur Einfachen Wellenwicklung
Bei der einfachen Wellenwicklung sind die Rück- (YB) und Vorderstufen (YF) beide ungerade und haben dasselbe Vorzeichen.
Die Rück- und Vorderstufen sind fast gleich der Polstufe und können gleich oder um ±2 abweichen. + für vorwärtsgängige Wicklungen, – für rückläufige Wicklungen.
Hier ist Z die Anzahl der Leiter in der Wicklung. P ist die Anzahl der Pole.
Der Durchschnittsschritt (YA) muss eine ganze Zahl sein, da er sich selbst schließen kann.
Wir nehmen ± 2 (zwei), weil nach einer Runde des Ankers die Wicklung um zwei Leiter fällt.
Wenn wir den Durchschnittsschritt Z/P nehmen, dann schließt sich die Wicklung nach einer Runde ohne alle Spulen-seiten einzubeziehen.
Da der Durchschnittsschritt eine ganze Zahl sein muss, ist diese Wicklung mit jeder Anzahl von Leitern nicht möglich.
Nehmen wir 8 Leiter in einer 4-Pol-Maschine.
Da die Anzahl der Leiter eine gebrochene Zahl ist, ist die Wellenwicklung nicht möglich. Wenn es jedoch 6 Leiter gäbe, könnte die Wicklung durchgeführt werden. Da,
Für dieses Problem werden Dummy-Spulen eingeführt.
Dummy-Spulen
Wellenwicklungen sind nur mit bestimmten Anzahlen von Leitern und Schlitzen möglich. Standardstanzungen in der Wickelwerkstatt entsprechen möglicherweise nicht immer den Designanforderungen, daher werden Dummy-Spulen in solchen Fällen verwendet.
Diese Dummy-Spulen werden in die Schlitze platziert, um der Maschine mechanisches Gleichgewicht zu geben, sind aber nicht elektrisch mit dem Rest der Wicklung verbunden.
Bei Mehrfachwellenwicklungen:
Wobei:
m ist die Vielfachheit der Wicklung
m = 1 für einfache Wicklungen
m = 2 für doppelte Wicklungen
Aufbau von Wellenwicklungen
Entwickeln wir eine einfache und vorwärtsgängige Wellenwicklungsdiagramm einer Maschine mit 34 Leitern in 17 Schlitzen und 4 Polen.
Durchschnittsschritt:
Jetzt müssen wir eine Tabelle für das Verbindungsschema erstellen:
Wellenwicklungsdiagramm
Vorteile der Einfachen Wellenwicklung
Die Vorteile der einfachen Wellenwicklungen sind:
Bei dieser Wicklung sind nur zwei Bürsten erforderlich, aber mehrere parallele Bürsten können hinzugefügt werden, um sie gleich der Anzahl der Pole zu machen. Wenn eine oder mehrere Bürsten schlechte Kontakte mit dem Umformer haben, ist trotzdem zufriedenstellender Betrieb möglich.
Diese Wicklung bietet funkenfreie Kommutation. Der Grund dafür ist, dass es zwei parallele Wege gibt, unabhängig von der Anzahl der Pole der Maschine. Die Leiter in jedem der beiden parallelen Wege sind um den gesamten Umfang des Ankers verteilt.
Anzahl der Leiter in jedem Weg = Z/2, wobei Z die Gesamtzahl der Leiter ist.
Erzeugte Spannung = mittlere induzierte Spannung in jedem Weg X Z/2
Für eine gegebene Anzahl von Polen und Ankerleitern liefert sie eine höhere Spannung als die Lapwicklung. Daher wird die Wellenwicklung in Maschinen mit hoher Spannung und geringem Strom verwendet. Diese Wicklung eignet sich für kleine Generatoren mit einer Spannung von 500-600V.
Strom, der durch jeden Leiter fließt.
Ia ist der Ankerstrom. Der Strom pro Pfad für diese Art der Wicklung sollte 250A nicht überschreiten.
Die resultierende Spannung im gesamten Kreis beträgt Null.
Nachteile der Einfachen Wellenwicklung
Die Nachteile der einfachen Wellenwicklungen sind:
Wellenwicklungen können in Maschinen mit höherer Stromstärke nicht verwendet werden, da sie nur zwei parallele Wege haben.
