Wicklungen und Flussverkettungen

Zusammenfassung

Wicklungen haben in elektrischen Maschinen zwei Grundfunktionen. Stromdurchflossene Wicklungen dienen der Erregung magnetischer Felder. Zudem nehmen sie die induzierten Spannungen auf, die so für die elektromechanische Energiewandlung und die Stromaufnahme beim üblichen Betrieb mit eingeprägten Spannungen wirksam werden.

Funktion und Fertigungstechnologie haben mannigfaltige Wicklungsarten hervorgebracht. Geht man zu den Grundelementen zurück, nämlich den Spulen (und deren Windungen), die zu Wicklungsteilen verbunden werden, so kann die zunächst unübersichtlich erscheinende Vielgestaltigkeit geordnet werden – zumindest bzgl. der hier hauptsächlich in den Blick zu nehmenden (elektro)magnetischen Eigenschaften. Ausgehend von Einzelspulen werden zwei Wicklungs-Grundtypen betrachtet: das sind die mehrsträngigen Wicklungen, ausgeführt mit überlappenden oder nicht überlappenden (konzentrierten) Spulen. Mehrsträngige ortsfeste Wicklungen dienen häufig zur Erzeugung von rotierenden Feldern; darum sind an dieser Stelle einige Betrachtungen zu Drehfeldern eingefügt.

Der Wicklungsaufbau für die zwei Grundtypen wird detailliert beschrieben, da sie vielfältige Anwendungen haben als Ankerwicklungen in Asynchron- und Synchronmaschinen, in elektronisch kommutierten häufig Dauermagnet erregten Maschinen und auch in Sonderbauformen. Zudem kann die hier eingeführte Beschreibung der Wicklung direkt oder mit (elementaren) Anpassungen genutzt werden für andere Ausgestaltungen wie Feldwicklungen, Kommutatorwicklungen (s. Abschn. 3.3) oder auch Wicklungen in Reluktanzmotoren (s. Abschn. 3.4).

Mit den Ergebnissen aus 2 Magnetfelder wird dann die Flussverkettung mit den von den Wicklungsströmen selbst erzeugten Feldern ermittelt. Für den Beitrag der Luftspalt-, der Nuten- und der Stirnraumfelder werden geschlossene Ausdrücke angegeben. Schließlich wird im Abschn. 3.8 die Flussverkettung mit fremderregten Feldern behandelt.

Im letzten Abschn. 3.9 wird ein Verfahren behandelt, mit dem die wichtige Streuinduktivität gemessen werden kann: gemessen wird die Stranginduktivität, die um die berechnete Bohrungsfeld-Induktivität vermindert wird. Anhand einer Anwendung wird herausgearbeitet, was bei der Verwendung des Verfahrens beachtet werden muss.