Re: Motor bewickeln + Drehrichtung

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Geschrieben von Theodor Wadelow am 09. November 2018 08:08:39:

Als Antwort auf: Re: Motor bewickeln + Drehrichtung geschrieben von Paul am 08. November 2018 14:19:44:

Hallo Paul,

> Ich hatte Glück und habe doch noch einen Anbieter gefunden, der Privatpersonen mit Kleinmengen beliefert: www.sauter-shop.de
Na den merke ich mir mal. Danke für die Recherche.

> Angenommen, der bestellte Draht ist immer noch zu dick, wie hoch muß der Gleichstromwiderstand der Spule Deiner Meinung nach mindestens sein, damit ich sie bedenkenlos an das 230V-Netz anschließen kann?
Das kann man so nicht sagen. Der Wechselstromwiderstand wird erheblich wichtiger sein. Deshalb die Spule auch niemals ohne Magnet-Kern, am besten auch mit dem Reluktanz-Rotor testen.
Bei von Dir vermuteten ca. 3 kOhm Gleichstrom-Widerstand (den ein Multimeter misst) würden an 230V ca. 80mA Strom fließen, was 18W Verlustleistung entspräche. Ich kann mir nciht vorstellen daß deine Wicklung soviel Wärme abführen kann. Das Problem sind nicht die Außenlagen an denen Du messen könntest sondern die inneren Lagen der Wicklung in der Mitte des Wickelfensters. Die ganz innersten Lagen werden ein bisschen über den Magnetkern gekühlt (wenn der aus Metall besteht). Achtung: die Wicklung nicht im Betrieb anfassen! Die Lackisolation ist im Betrieb nicht ausreichend um 230V gegen Dich als Mensch mit Erd-Potential zu isolieren.
Der Wechselstromwiderstand hingegen ist deutlich größer. Nehmen wir mal eine Zylindrische Luftspule nach [1] an. Mit n=20 000 Windungen auf 1cm2 Querschnittsfläche der Wicklung auf/über dem Kern und 4cm Wicklungslänge käme diese Spule *ohne* Kern auf 1,25 Henry Induktivität! Ich kenne deine Magnet-Materialien und -geometrie nicht, aber nehmen wir mal ein µr von 100 an, dann hätte die Spule mit Magnetkern/-kreis etwa 125 Henry Induktivität(!).
Mit RAC = 2 * π * f * L = 39 kOhm bei f=50Hz fließen dann 5,8 mA und an der Spule werden maximal 1,34 Watt frei. Das kommt mir schon recht realistisch für einen Uhrenantrieb vor.
Maximal 1,34 Watt deshalb weil das mit 230V^2/AC gerechnet ist was nicht ganz stimmt, denn der Induktive Widerstand führt zu Blindstrom und der ist an und für sich leistungslos, allerdings arbeitet er sich am (unbekannten) Gleichstromwiderstand und den "magnetischen" Verlusten (u.A. Skin- und Proximityeffekt, Verluste im Kern) ab und da ist kein sinnvoller Schätzwert mehr zu raten.

Das "bedenkenlose Anschließen" kannst Du einfach machen indem Du z.B. eine 10W (besser) oder 25W (notfalls) Glühbirne in Reihe mit der Spule an 230V schaltest. Solche Birnen gibt es z.B. noch für Kühlschränke oder Mikrowellenöfen zu kaufen. Falls diese Birne beim Einschalten leuchtet, ganz shcnell die Schaltung wieder stromlos machen und den Fehler suchen, denn da floss dann zuviel Strom. "Normale" Glühbirnen sind als Vorschaltobjekt besser geeignet als die modernen "energiesparenden" Halogen-Glühbirnen.
Ich habe ja keine Ahnung von der erwarteten Leistung deines Uhrenantriebes, aber ich vermute mehr als 1-2 Watt sollten da nicht gebraucht werden. Die Glühbirne ist kalt eher niederohmig und die ganze Spannung, also fast 230V, liegen an der Spule. Damit wird der Glühdraht der Birne auch nicht heiß, die Birne bleibt Dunkel. Nun kannst du in Ruhe a) die Spannung über deiner Spule und b) den Strom durch die Anordnung messen. Die Anordnung sollte dann für einen langen Dauertest (tagsüber!) von Dir bewacht auf brandsicherem Grund stehen, für den Fall dass die Spule dann im Inneren doch noch überhitzt und es hässliche Effekte gibt.

Da diese Arbeiten an 230V durchgeführt werden ist entsprechende Vorsicht geboten, ich empfehle die Verwendung eines Trenntransformators. Zuerst den ganzen Stromkreis mit allen Messgeräten aufbauen, dann ca. 1 Meter zurücktreten und mit einer schaltbaren Steckdose (am besten eine die 2-Polig trennt!) die ganze Schaltung einschalten. Aus der Ferne das Messgerät ablesen, die Netzspannung wieder abschalten und den Stecker ziehen. Dann ggf. den nächsten Aufbau machen und den Zyklus wiederholen. Achtung: Im Fehlerfalle kann dein Magnetkern oder sogar die ganze Uhr unter Spannung stehen!
Du solltest mit fertiger Spule auch den Ableitstrom der Spule gegen den metallischen Magnetkern bzw. des Magnetkerns gegen Erde messen. Der sollte sehr klein sein, einige Mikroampere maximal! Und der Magnetkern sollte im Betrieb geerdet sein.


> Und: Wie wichtig ist ein möglichst gleichmäßiges Bewickeln der Spule, d.h. möglichst immer die gleiche Zahl der Windungen pro Durchgang in einer Breite?
Das ist so mittel-wichtig. Prinzipiell wird jede Spule mit mehr als einer Lage ein "wildes Wickel", wenn man den Draht nicht mit einem Automaten führt und ein Konzept für die Drahtverlegung hat. Bei großen Wicklungen kommen deshalb auch alle paar Lagen Papierlagen, Epoxy-Matten oder sogar Balsa-Holzstäbe dazwischen. Das habe ich aber bei einer Uhrenspule noch nicht gesehen.
Die erste Lage wird, wenn Du die Drähte ordentlich nebeneinander legst wie im Bilderbuch aussehen. Aber dann musst Du irgendwo auf die 2. Lage hüpfen, und am Ende der Lage (jeder Lage) wird der Draht sich gerne erstmal hässlich einklemmen wollen wenn Du wickelst. So kommst Du dann auf leicht unterschiedliche Windungszahlen. Meine Erfahrung ist da bisher (nach etlichen hundert Spulen verschiedenster Größen) durchwachsen, wenn ich dem Draht "geholfen" habe auf die 2. Lage zu kommen, dann bleibt oft ein Kuhle in der Lage in der dann bei der nächsten Lage etliche Windungen verschwinden, wenn ich dem Draht nicht geholfen habe hat er mitunter ein kleines "Häufchen" (etliche Windungen in 2-4 Lagen, dreicksförmig am Rand der Wicklung "gestapelt", gebildet. Wirklich schlimm war das aber nie; zumindest nicht für die Funktion der Spule als Magnetfelderzeuger.

> Was ist die Konsequenz einer ungleichmäßigen Bewicklung, z.B. wenn ich einmal 100 Umdrehungen von links nach rechts schaffe, in der Lage darüber dann von rechts nach links nur 80, und in der nächsten Lage dann wieder 120 von links nach rechts usw.?
80 bis 120 Windungen kommt mir für "im Mittel 100 Windungen" ganz schön heftig vor. Ich würde so auf 95-105 Windungen zielen. Allerdings habe ich auch immer mit einer Wickelmaschine arbeiten können, mindestens die Variante "Akkuschrauber mit Lichtschranke zur Umdrehungszählung", da habe ich natürlich leichtes Reden. Wenn Du die Wicklungen so gleichmäßig hin bekommst dass Sie aussehen wie die erste Lage und Du nur gelegentlich mal einen "Strich" in der Wicklung hast wo die Drähte nicht perfekt aneinander liegen, dann sollte das gehen. Diese "Striche", also wo eine Lücke zwischen den Drähten ist werden sich bei folgenden Lagen nie wieder vernünftig schließen, denn die Drähte der Folgelage(n) rutschen da rein. Die Problemstelle wird also von Lage zu Lage breiter. Deshalb vor allem am bei den inneren Lagen möglichst ordentlich arbeiten. Die Ränder der Spule sind natürliche Problemstellen wegen dem oben besprochenen Lagensprung. Deren Fehler wachsen sich immer weiter aus, bis sie nach vielen Lagen die ganze Spule erfasst haben und Du beim "wilden Wickel" bist. Dagegen würde nur gelegentlich das Einziehen einer Papierlage helfen. Dein wirkliches Problem ist das Verhindern von Isolationsdurchschlag von Lage zu (erheblich) unterer Lage, denn deine 2µm Lackisolation können 230V vermutlich nicht direkt ab.

> Pfeift die Spule dann, oder wird sie wärmer als bei einer gleichmäßigen Bewicklung, oder ist das ohne größere Relevanz?
Das "Pfeifen" der Spule sollte bei Dir maximal ein Brummen von 100 Hertz sein, und idR. sind es nicht die Spulenwindungen die da flattern sondern es ist das Metall der Spulenkerne, entweder bei ganz abgewetzten Blätterkernen echtes "Klappern" der Kernbleche (die dann eigentlich Schrott sind) oder häufiger Zusammenziehen des Kernmaterials durch Magnetostriktion.
Wenn die Spulendrähte sich jemals bewegen sollten ist die Spule ganz schnell tot, denn der 2µm dicke Lack (wenn ich Dich richtig verstanden habe) würde sich ratz-fatz abschaben. Deshalb bekomen die Spulendrähte beim Wickeln ja auch etwas Spannung (aber bei dem Durchmesser nicht wirklich viel, siehe Elektrisola-Tabelle).
Abgesehen davon dass die wilde Wicklung weniger Wicklungen pro Querschnitt des Wickelfensters hat als eine gut gepackte Wicklung gibt es da sonst bei 50 Hertz kaum relevante Effekte.
Eine Sache die bei Dir zu bedenken ist, ist die Stärke der Isolation gegen Durchschlag über mehrere Lagen. Dazu kann ich Dir aber ohne deinen "Wickelplan" (Anzahl Windungen pro Lage, Anzahl Lagen, Wickelfenster-Geometrie, etc. nichts genaues sagen und raten (wie ich es sonst manchmal tue) hilft nicht. Im Endeffekt sollte kein Draht einer äußeren Lage zu "tief" an einen Draht einer inneren Lage herankommen. Deshalb werden die Drahtenden auch separat herausgeführt, noch in der Spule in Isolierschlauch gebettet (vor allem das innere Ende!) und dann separat herausgeführt. Zur Not täte es vmtl. auch die Isolierung eines [dünnen] Litzendrahtes, wie sie nach dem Abisolieren übrig bleibt, wenn man denn einige Zentimeter am Stück als "Schlauch" ohne Schaden abisoliert bekommt.

-Theo

[1] ht tps://de.wikipedia.org/wiki/Zylinderspule

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