S.: „A I/i eingesetzt, ergibt: Aw I . N/i . fc„ = 1000'3,5 . 0,75 282 mm2.“ steht. Man rechnet je nach Form der Spule und Art der Kühlmittel mit einer bestimmten Stromstärke pro Quadratmillimeter Kupfer, der sogenannten Stromdichte (i). Bei einer mittelgroßen zylindrischen Spule in ruhender Luft wird im allgemeinen nicht über 3,5 A/mm2 gegangen. Welchen Cu-Querschnitt fordert demnach unser Strom von 10 A?“ S.: „A I/i 10/3,5 2,86 mm2.“ L.: „Wickeldrähte sind aber nur nach Leiterdurehmessern gestuft, sodaß wir einen Draht mit zirka 1,9 mm Durchmesser wählen müssen. Welche Wikkelfläche (Aw) ist nun für diese Wicklung erforderlich?“ L.: „Ganz richtig! Was werden Sie also jemandem sagen, der Ihnen diesen Spulenkörper einer luftgekühlten Spule aushändigt mit der Bitte, ihn mit 1500 A zu bewickeln?“ S.: „Da ein Cu-Querschnitt A = 2,84 mm2 hat und N 100 Windungen gewickelt werden, so braucht allein das Kupfer einen Platz A u A . N = 2,84 . 100 284 mm2.“ L.: „.Ja, und was ist mit Isolation und Luftzwischenräumen?“ S.: „Da wird man etwas zugeben müssen.“ L.: „Gewiß, nur kann dieses .etwas’ unter Umständen 100% sein! Man muß nämlich damit rechnen, daß mit Isolation und Luftzwischenraum jeder Leiter einen Platz benötigt, der dem Quadrat seines Außendurchmessers (da) entspricht. Sehr angenehm ist es, mit dem sogenannten Kup- fcrfüllfaktor fcu zu rechnen, der sich als Quotient aus der reinen Kupferquerschnittsfläche ~d,2/4 eines Leiters und seinem quadratischen Platzbedarf da2 ergibt. Rechnerisch ist fcu daher zu finden als fcu = Acu : Ageg = ~dj2 4 : da2 = ~/4.(di/da)2 L.: „Wie groß wird fca sein?“ S.: „Kleiner als 1, wie ein Wirkungsgrad oder ein Leistungsfaktor.“ L.: „Die Firmen geben außer der Isolationsdickc oft den Füllfaktor an. Z. B. für Lackdraht: da mm 0,65-0,8 0,85 - 1,7 1,8— fcu 0,72 0,73 0,75 S.: „Ich werde mit dem Rechenschieber eine Überschlagsrechnung machen und dabei den Füllfaktor schätzen. Aw 1 . N/i . fcu 1500/4 . 0,7 535 mm2. Da die Spule aber nur 440 mm2 Wickelqucrsehnitt hat, werde ich erklären, daß das trotz äußerster Platzausnützung nicht möglich ist." L.: „Richtig geantwortet. Die ganze Platzrechnung ist mehr Geometrie als Elektrotechnik, und so wollen wir wieder zum Fach zurückkehren. Häufiger als Stromspulen kommen .Spannungsspulen vor. Das sind Spulen, die an einer bestimmten Spannung (wir sprechen diese Stunde nur von Gleichspannung) liegen, mit der vorgeschriebenen Stromdichte belastet sein und außerdem die verlangten Am- perewindungen entwickeln sollen. Wie würden Sie jetzt vorgehen?" S.: „Ich würde dafür sorgen, daß die Spule einen ’ gewissen Ohmschen Widerstand p.l/A hat, denn nur von diesem hängt bei Gleichspannung der aufgenommene Strom ab." L.: „Bitte entwerfen Sie mir für den bereits genannten Spulenkörper eine Wicklung für 12-V-Gleich- spannung und 1000 Ampere Windungen.” S.: „Vorerst muß ich kontrollieren, ob ich mit der vorhandenen Wickelfläche Aw 440 mm2 auskomme (fcu mit 0,7 angenommen). Aw IN/i . fCu 1000/3,5 . 0,7 408 mm2. Ja. es wird sich machen lassen.“ L.: „Und weiter?” S.: „Ich wähle einen Draht mit 1,6 mm 0 und A 2 mm2. Dieser verträgt 2.3,5 7A; der Ohmsche Widerstand muß daher R U/l 12/7 1,72 — sein. Das bedingt eine Drahtlänge 1 R . AQ 1.72.2/0,0175 196 m.” L.: „Das alles ist recht schön. Wer garantiert uns aber, daß wir die 196 m Draht mit 1,6 mm O auf dem Spulenkörper unterbringen, und daß wir dann auch die geforderten Ampercwindungcn von 1000 A haben?“ Wie berechnet man also mit Hilfe des Füllfaktors die Wickel fläche Aw ?“ S.: „Man dividiert die gesamte Kupferfläche A. N durch den Füllfaktor: Aw -= A . N/fcu-“ L.: „Richtig! Lin erfreuliches Ergebnis erhalten Sic. wenn Sie den Kupferquerschnitt A durch Strom und Strom dichte ersetzen." S.: „Das muß ich erst versuchen: Die mittlere Länge einer Windung la) 4.31 124 mm 0,124 m. Um 196 m unterzubringen, muß ich N 1/1,n 196/0,124 1580 Windungen wickeln.“ L.: „Wieviel Amperewin- dimgen gibt das?“ 39
RkJQdWJsaXNoZXIy MjQ4MjI2