Ingenieurbüro für Leistungselektronik und Antriebe
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Elektrische Maschinen und Antriebe

Berechnung des Wicklungsfaktors

Der Wicklungsfaktor ξ beschreibt das Verhältnis der Flussverkettung eines Wicklungsstrangs mit der Flussverkettung einer Durchmesserspule. In der Literatur finden sich geschlossene Formeln um den Wicklungsfaktor für die gängigen Wicklungen zu berechnen. Diese gelten jedoch meist nur für Ganzlochwicklungen. Insbesondere Einzelzahn- bzw. Zahnspulenwicklungen, die oftmals eine Form der Bruchlochwicklung darstellen, lassen sich damit nicht direkt berechnen.

Über den Nutspannungs-Stern lässt sich der Wicklungsfaktor jeder Wicklung schnell und vergleichsweise einfach berechnen. Rechts ist eine zweipolige Drehstrom-Einschichtwicklung mit der Lochzahl q = 2 schematisch dargestellt. Jeder Spulenseite kann ein Spannungsvektor zugeordnet werden. Die Richtung des Vektors ergibt sich aus dem elektrischen Nutwinkel und dem Wickelsinn der zugehörigen Spule. Werden die Vektoren eines Strangs addiert ergibt sich ein Polygonzug, wie rechts mit den gelben Zeigern des Strangs U dargestellt. Die Sehnenlänge des Polygonzugs (langer schwarzer Pfeil) im Verhältnis zu der Summe der Länge der gelben Zeiger (gestrichelter Kreisbogen) ist der Wicklungsfaktor. Da die Zeiger der Zu beachten ist, dass der elektrische Nutwinkel auch von der Ordnung der jeweiligen Harmonischen abhängt. Jede Oberschwingung besitzt somit einen eigenen Wicklungsfaktor.

Benutzung des Programms wifa zur Berechnung des Wicklungsfaktors

Im Downloadbereich findet sich das Programm wifa zur Berechnung von Wicklungsfaktoren für Linux und Windows, jeweils als 32- oder 64-Bit-Version. Es handelt sich um ein Kommandozeilenprogramm, dass ohne weitere Installation in jedem Verzeichnis eines entsprechenden PCs lauffähig ist. Dem Programm muss neben der Polpaarzahl auch der Zonenplan der Wicklung beim Aufruf übergeben werden. Dieser zeigt die Abfolge der einzelnen Spulenseiten in den Nuten an. Das Doppelkreuz (#) symbolisiert dabei die Zähne, welche die Nuten umschließen. In den Nuten liegen die jeweiligen Spulenseiten. Diese werden gekennzeichnet durch die Nummer des zugehörigen Strangs und das Vorzeichen, das die Richtung der jeweiligen Spulenseite anzeigt. Bei Zweischichtwicklungen werden Ober- und Unterschicht durch einen Schrägstrich (/) getrennt. Hier sind ein paar Beispiele für dreisträngige Wicklungen aufgeführt:

Zweipolige Einschichtwicklung (q=1):

#+1#-3#+2#-1#+3#-2#

Zweipolige Einschichtwicklung (q=2):

#+1#+1#-3#-3#+2#+2#-1#-1#+3#+3#-2#-2#

Zahnspulenwicklung 10 Pole und 9 Nuten:

#-3/+1#-1/-1#+1/+1#-1/+2#-2/-2#+2/+2#-2/+3#-3/-3#+3/+3#

Das Programm kennt die folgenden Parameter:

Parameter 
-p
-w
-h
-l
Argument       
Polpaarzahl
Zonenplan
Ordnung
Sprache
Erklärung
Anzahl der Polpaare
Zonenplan, wie oben beschrieben
Ordnung der höchsten Harmonischen
Sprache, De für Deutsch, En für Englisch

Die Programmversionen wurden mit den entsprechenden GCC-Crosscompilern auf einem 64-Bit Linux PC erstellt. Für die Windows-Programme wurde das MinGW-w64 runtime environment for gcc verwendet. Die hier zum Download bereitgestellten Programme wurden nach bestem Wissen und Gewissen erstellt. Es kann jedoch keine Haftung für deren fehlerfreie Funktion übernommen werden. Die Nutzung der Software erfolgt ausdrücklich auf eigenes Risiko.