Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

 
Che
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Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 04.04.2020 - 14:47 Uhr  ·  #1
Hallo,
schon vor Jahren ist es mir zugetragen worden von einem Fachmann,
bei Piggott ist es zu lesen,
dass vor Dreieckschaltung abgeraten wird, wegen der Ringströme.
Ohne allerdings zu nennen, in wieweit sie sich denn auswirken.

Dem bin ich auf den Grund gegangen, mit erstaunlichem Ergebnis.

Als Objekt diente mein Eigenbau-Generator mit Tandemscheiben, beide in Reihe, für den Versuch im Dreieck beschaltet.
Also so:

 


Verblüffendes Ergebnis: Bei 500 u/min 3,4 A Ringstrom! Ganz ohne elektrische Last.
Das ist viel, wenn doch nach Rechnung bei 4 A/mm² in den Spulen nur 8A fließen dürfen. Davon hier also 42,5% schon durch Ringstrom.

Auch wenn die 3 Phasenspannungen mit 33,5; 33,9 und 34V AC (bei 600 u/min) gewisse Abweichungen haben, daran kann es nicht liegen. Auch nicht daran, dass der Ringstrom mit Stromzange gemessen wurde, welches nicht besonders genau ist.

Die Zunahme der Verlustleistung über die Drehmomentberechnung hielt sich erfreulicherweise in Grenzen.
Ohne Ringstrom: 27,23 W
mit.........................34,03 W also eine Zunahme von 6,8 W.

Zur bestimmung des rein elektrischen Wertes habe ich den Ringwiderstand bestimmt, durch Spannungsfall bei eingespeistem Fremdstrom. Etwa genau 1 Ohm.

Damit Spannungsfall bei Ringstrom 3,4 A auch 3,4 V; Verlustleistung 11,56 W.

Unterschiede zwischen Zunahme mechanisch und elektrisch wahrscheinlich der Ungenauigkeit der Stromzange geschuldet, und dem Umstand, dass ich die Kraft fürs Drehmoment nur mit 1 Stelle hinterm Komma messen kann, hier 0,5 kG (ist digitale Fluggepäck-Waage, aber ziemlich genau).

Fazit:
obwohl die Zunahme der zusätzlichen Verlustleistung sich in Grenzen hält, ist der sich bildende Ringstrom doch erheblich und schränkt die Möglichkeit der Stromentnahme ein.
Ihr seid aufgefeordert, eigene Messungen durchzuführen.
Ob das bei allen Bauarten und auch Motoren gleichermaßen zu trifft, ist derzeit Spekulation, aber erwartbar.
Ich rate vorsorglich bis auf Weiteres von der Dreieckschaltung ab. Ausgenommen Notfälle, wenn z.B. bei Batterie-Direktladung wegen Fehldimensionierung die Spannung gesenkt werden muss, und etwas mehr Strom wünschenswert ist.
Menelaos
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 04.04.2020 - 22:43 Uhr  ·  #2
Gute Sache. Nn warvdas aber im Leerlauf?! Unter Last scheint das also wuasi unterzugehen da die Gesamtveustleistung ja nur geringfügig anstieg so wie ich das jetzt verstsnden habe?

vg
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 04.04.2020 - 23:10 Uhr  ·  #3
Aber im Beispiel schon mal 42,4 % vom möglichen Strom als Ringstrom. Da bleiben für den Laststrom nur noch nach Rechnung 57,6 %, sonst thermische Überlastung.
Erdorf
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 05.04.2020 - 14:22 Uhr  ·  #4
Danke Che,

Für die Erklärungen und Messungen.
Ich habe wieder was gelernt.

Grüße
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 05.04.2020 - 20:30 Uhr  ·  #5
Moin Freunde ,

alle alten Gen der FE Serie sind im Dreieck geschaltet..
16 Pol Aussenläufer.
Wellenwicklung.
12,24,48:V(eher ein 36 V)
ganz ähnlich wie Nabenmotore, aber weniger Leerlauf Verluste.
Der 10 Jahre alte Gen läuft jeden Tag.niemals haben wir da Probleme mit Ringströmen gehabt.
Allerdings industriell, mit Wickelautomaten gefertigt.
Kann's sein , das diese absolut gleichmäßige Wellenwicklung geht?

Danke für die Anregung.
Wer weiss mehr ?

Cerco
Erdorf
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 05.04.2020 - 20:57 Uhr  ·  #6
Ich habe das mal gelernt, viele Jahre her.

Ich glaube:
Im Idealfall sollten sich die Spannungen nicht unterscheiden und
sich gegenseitig immer aufheben, so dass keine Ringströme fließen.

In der Praxis ist dieses Ideal nur endlich genau erreichbar.
z.B. leichte Unterscheide bei Anzahl und Art der Wicklungen, sowie Position, Stärke, Größe der Magnete,
Mechanische Ungenauigkeiten beim Drehen ...

Es macht für mich Sinn gerade im Eigenbau auf dieses Thema hinzuweisen.

Grüße
Che
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 05.04.2020 - 22:47 Uhr  ·  #7
@ Ehrdorf: Man tut, was man kann. War aber auch mal nötig.
@cerco: Habe nicht behauptet, dass es grundsätzlich Probleme macht. Nur hättet auch ihr womöglich mehr Strom raus ziehen können. Etwas mehr Wirkungsgrad auch. Gemessen habt Ihr die Ringsröme eh gewiss nicht.
Und wer sagt denn, dass die Entwickler das Thema nicht auch unterschätzt hatten, wie hier jahrelang im Forum.

Toleranzen alleine können die Ursache nicht sein. Hatte
Zitat
33,5; 33,9 und 34V
AC als Phasenspannungen, also 0,5V Toleranz. Die zugehörige Spannung (Ringspannung?) welche bei 1 Ohm 3,4 A AC durchtreibt, ist nach Rechnung aber 3,4V.
Bei 600 u/min waren es übrigens 3,6A (mit Stromzange).

Eines habe ich aber bisher nicht bedacht:
Wenn (bei mir) 8 A AC in Sternschaltung zulässig wären, so werden daraus im Dreieck 8 * 1,73 = 13,86 A
Da sind bei 3,4 A Ringstrom (500 u/min) weniger Prozente, nämlich 24,5.
Dennoch, nutzen können oder eben nicht!

Behaupte nicht, dass diese ca. 25% in dieser Höhe bei jedem Generator auftreten. Sind anscheinend auch drehzahlabhängig. Hatte daher aufgerufen, selber Messungen zu machen, so es denn geht.
Che
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 05.04.2020 - 23:27 Uhr  ·  #8
Und schon muss ich mich selbst revidieren. Wünschte, die Entscheidungsträger bezüglich Corona könnten das auch alle.

Wäre schön mit den lediglich 25%, ist aber falsch.
Vielmehr verbleibt im Beispiel als thermisch zulässiger nutzbarer Strom in den Spulen 8A -3,4A = 4,6A
Und das dann im Dreieck durch Verkettungsfaktor * 1,73 = 7,96 A, jeweils AC.
Hier zufällig etwa soviel, wie in Stern verschaltet möglich, aber nur mit Spannungsniveau 1/1,73 = 0,58.
Und da wären wir wieder bei den eingangs geschilderten 57,6%. Auch wenn sich die zusätzliche Verlustleistung in Grenzen hält. Nur soviel könnte ich bei meinem Generator in Dreieckschaltung verglichen mit der Sternschaltung an Leistung ziehen, ohne die Spulen thermisch zu überlasten. Bei höheren Drehzahlen noch weniger.
Erdorf
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 06.04.2020 - 00:04 Uhr  ·  #9
Hallo Che,

sehr interessant das Thema.

"Toleranzen alleine können die Ursache nicht sein"
vielleicht stimmt das, doch die gemessenen 33,5; 33,9 und 34V sind einzelne Mittelwertspannungen.
Braucht aber auch TRUE RMS Messgeräte um genau zu sein.

Ich denke noch wichtiger sind die jeweiligen Einzelspannungen und ihre Unterschiede.
Messbar mit dem Oszilloskop.

Letztendlich muss sich der gemessene Strom sich aus den Unterschieden der Spannungen ergeben
die Spulen Widerstände sind ja konstant (wenn die Temperatur konstant bleibt)

Nun ja nicht einfach alles, vielleicht hilft es ja wem

Grüße
Che
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 06.04.2020 - 08:58 Uhr  ·  #10
Kann auch sein, dass der recht spitz gewordene Sinus wegen zu wenig Magnetmaterial eine Ursache ist.
Da kompliziert, muss man die Literatur bemühen. Steht einiges im Netz. Habe ich heute Morgen in aller Schnelle aber nicht verstanden.
FamZim
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 06.04.2020 - 14:13 Uhr  ·  #11
Hallo

Ein schönes Durcheinander finde Ich , 3,4 A an 1 Ohm braucht auch 3,4 V , die tauchen aber nirgentwo auf.
Da muß mal eine Verbindung gelöst werden um die wirklichen Phasenspannungen zu messen.
Bei den Oszikurven wurden zum teil auch eine Folge mit nur 60° gemessen, und dann ein Sternpunkt selbst gebastelt.
Es ist gar nicht garantiert das die drei Phasen in 3 mal 120 ° die Spannung generieren.
Der Sternpunkt macht dann nämlich auch eine Sinuskurve.
Das muß erst mal geklärt werden und nicht mit Falschmessungen die Grundlagen auf den Kopf gestellt werden.
Jeder Asynkronmotor hat Lehrlaufströme von, auch über, 50 % Nennstrom, bei Wirkungsgrad über 80 % .
Diese Lehrlaufströme die benötigt werden um das Magnetfeld zu erzeugen, werden dann durch den Belastungsstrom übernommen, der kommt nicht einfach dazu, das ist ein Trugschluß.

Gruß Aloys.
Che
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 06.04.2020 - 21:55 Uhr  ·  #12
Vorsichtig! Ich bin nicht blöd. Und nicht Alles in einen Topf werfen!

Wenn 3,4 A Ringstrom zu messen sind, der Ringswiderstand 1 Ohm beträgt, muss es eine (Ring-)Spannung von 3,4V geben, welche den Strom antreibt. Richtig oder nicht? Wo die herkommt, das zu beantworten, da kannste berühmt werden!

Der Asynchronmotor hat hier garnichts verloren, und den Begriff Falschmessungen, als Ferndiagnose, verbitte ich mir!
Wenn Du von Ringstömen bei Dreieckschaltung, eben auch bei Synchronmaschinen, noch nichts gehört hast, dann Guten Morgen!

Zitat
Es ist gar nicht garantiert das die drei Phasen in 3 mal 120 ° die Spannung generieren.
Der Sternpunkt macht dann nämlich auch eine Sinuskurve.


Ja was denn sonst für Winkel? Meinst Du, ich bin in der Aufteilung der Spulen so unpräzise? Schau Dir die Baufotos an!
Sternpunkt Sinus zu welchem Potential bitte?
Klar ists möglich, dass der nicht ideal bei Null bleibt, Masse eben. Meine Sinuskurven sind ja auch nicht ideal, sondern ziemlich spitz. Zum Sternpunkt gemessen.

Und was machst Du, wenn Du eine Maschine hast, bei der Du an den nicht ran kommst?
Künstlicher Sternpunkt ist dann aus meiner Sicht die einzige Möglichkeit.
Che
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 08.04.2020 - 12:07 Uhr  ·  #13
Es ist ja nicht so, dass ich die Hinweise der Kollegen nicht ernst nehme. Also tatsächlich Ring (Dreieck) an den Ecken aufgetrennt, und über alle 3 Seiten gemessen, also über alle Spulen u,v,w, siehe Bild im ersten Beitrag.
Ergebnisse wie folgt, dahinter die jeweiligen Δ-Spannungen. (Dreieck, wenn das Zeichen nicht dargestellt werden sollte)
...........offen..........Δ
u........24,7.........25,4
v.........25,0........25,0
W.......25,9........25,5
Alles AC, ist ja klar.
Signifikant sind die Unterschiede nicht, eher Messunsicherheiten. Aber, im aufgetrennten Kreis ließ sich eine Ringspannung messen: 6,6V!
Die bricht, wenn geschlossen und der Ringstrom fließen kann, auf etwa 3,3V bei 1 Ohm Ringwiderstand zusammen.
(Mit Messzange Ringstrom 3,4A, mit Multimeter 3,3)

Hier noch ein Oszillogramm:

 

Der große Sinus ist zwischen 2 Phasen (über alle Spulen u) 10V/T.
Der kleine die Spannung, 0,05V/T, die vom Ringstrom an einem Messwiderstand ab fällt, eingefügt vor u1.
Als diesen habe ich den vom Strompfad 20A vom Multimeter genommen.
Gemeinsame Masse Verbindung W4 (Dreieckspitze rechts unten).
500 u/min; X-Achse 5ms/T

Wer das deuten kann, bitte!

Verbleibt die Frage nach der Ringspannung, die den Ringstrom antreibt. Wo kommt die her?
Che
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 08.04.2020 - 14:55 Uhr  ·  #14
Während in der Literatur einiges über Ringströme bezüglich des Kurzschlusskäfigs bei Asynchronmaschinen steht - hier unrelevant, habe ich nur diese evtl. brauchbare Quelle gefunden, S. 113. Davon ein Bildschirmdruck mit entsprechend schlechter Qualität im Anhang.
Eine wirkliche Antwort für das Phänomen ist es für mich aber dennoch nicht.
Anhänge an diesem Beitrag
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FamZim
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 09.04.2020 - 16:34 Uhr  ·  #15
Hallo

Ich denke , sämtliche Literatur behandelt Maschinen die richtig verschaltet sind.
Aber die doppelte Frequenz und das auf und ab der Synuskurve ist das Indiz für das verwechseln von A und E einer Phase.
Um das zu beseitigen nützt es nichts einfach eine Phase um zu drehen, sondern es muß die falsche gedreht werden.
Das aus zu messen ist ja leider schwierig.
Dreht man aber nicht die falsche um, sind wieder 2 richtig und eine falsch.
also eine umdrehen und messen, wenn gleiches Ergebniß , wieder zurückbauen und mit der nächsten Phase versuchen.
Nach drei Versuchen muß man den Fehler dann eigentlich haben.

Gruß Aloys.
Che
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 09.04.2020 - 20:00 Uhr  ·  #16
Das ist mal lediglich wieder Deine Meinung, die nicht richtig sein muss.
Wenn 1 Spule falschrum angeschlossen wäre, würde es im Oszillogramm des gleichgerichteten Stroms ne signifikante Lücke geben, und die Spannungen zwischen R-S-T vermutlich mehr Unterschiede aufweisen. Fehlt die Spannung doch nicht nur, sondern wäre entgegen gesetzt.

Hier nach Gleichrichtung:

 

Man entschuldige das Übersteuern. Oszi-Fotos ist ne Angelegenheit für sich. Man muss auf manuelle Einstellung von Belichtungszeit und Blende gehen.

Allerdings gibt es Toleranzen.
So ist in diesem Bild Forum/cf3/modules/cback_mediam…_48105.jpg
Die Spule nahe 8 Uhr etwa 2 bis 3 mm zu weit zum Zentrum, 9 Uhr auch etwas, dafür die bei 15 Uhr etwas zu weit außen.
Wie das eben so ist bei dieser Technologie. Bin aber, denke ich, im guten Mittelfeld.

Die Spulenscheiben zu demontieren und mittels Gleichstrom je Strang und Handmagneten die Polung jeder einzelnen zu überprüfen, dazu sehe ich derzeit keinen Anlass.

Allerdings wird es Zeit, dass auch Du Dich mit der Existenz von Ringströmen beschäftigst und sie anerkennst.
Sind sie in der Literatur nicht umsonst hin und wieder abratend erwähnt bezüglich Dreieck-Schaltung, auch bei Piggott.

Aber nirgends in der Höhe beschrieben in Relation zum Nennstrom. Zumindest nichts gefunden.

Macht eigene Messungen!

PS:
Jetzt erst verstanden.
Bezüglich Verwechseln von E und A, da kannst Du sicher sein, dass ich auch hier konzentriert gearbeitet habe. Alles auf den Scheiben entsprechend Bild am Anfang des Threads beschriftet.
Eine Phase falsch rum ergäbe im Oszillogramm oben und auch sowohl in Y als auch im Δ bei den Wechselspannungen sicher signifikante Marker. Halte ich für ausgeschlossen! Werde aber mal drauf schauen.
FamZim
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 09.04.2020 - 23:21 Uhr  ·  #17
Mann mann mann

signifikante Marker ??? damit fing hier doch alles an.
An alle As und Es komst Du scheinbar ja dran, und Scheibe 1 und 2 sind auch richtig in Reie verschaltet.
Die ungleichmässigen Spannungen ( 1,2 V = 5 % ) sind das Ergebnis der leicht versetzt verklebten Spulen.

Ich habe einen meiner Motoren absichtlich mal mit einer Phase falsch verschaltet, und der Regler kam damit nicht zurecht.
Dadurch kommen alle drei Phasen erst mit der positifen Spannung, je 60 ° versetzt, und dann 3 mal negatiefe Spannung, auch 60 ° versetzt.
Da sind dann Ausgleichsströme nicht zu verhindern.
Mach doch bitte mal einfach die drei Versuche .

Gruß Aloys.
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 10.04.2020 - 10:03 Uhr  ·  #18
Zumindest seh ich es mir an. Mache aber nur Dinge, von denen ich auch überzeugt bin.
Sonst müsstest Du mir einen ausgeben bei vergeblicher Müh. :-)

Was Du aber selber weißt, es aber nicht nennst:
Wenn eine Spulenreihe, z.B. alle v in Reihe, gedreht geschaltet worden wären, würde das ganze Drehstromsystem aus den Latschen kippen. Da hätten wir tatsächlich eine "Ringspannung" die viel größer wäre. Ringstrom ebenso.

Bezüglich Ursache 5% Toleranz bei den Spannungen: Sicher doch.
FamZim
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 10.04.2020 - 15:34 Uhr  ·  #19
Hallo
Du schreibst:
Was Du aber selber weißt, es aber nicht nennst:
?????
Ich mache die ganze Zeit nichts anderes als zu sagen das eine komplett verschaltete Phase verkert angeschlossen ist !!!
Das passiet auch Experten die es wissen solten.
Im Kraftwerksbau ist mal ein Block bei Inbetriebnahme mit falscher Drehrichtung ans Netz geschaltet worden .
Ergebniss : Totalschaden von Generator und Turbine ! viele Milionen Gesammtschaden!

Gruß Aloys.
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Re: Dreieckschaltung, bei Generatoren sinnvoll oder nicht?

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Gepostet: 10.04.2020 - 18:56 Uhr  ·  #20
Was Du machst, Du redest es mir ein. Mit dem Unterschwelligen Unterton, der mit seinem Ringstrom, der spinnt doch.
In Zukunft bitte in Etwa so: Könnte es sein, dass.....!

Denn es ist alles richtig verschaltet. Das zeigen auch die Oszillogramme:
Hier nur mal das von L1 und L2 gegen künstlichen Sternpunkt. Aber klar doch.

 

Oszillogramme der weiteren beiden Varianten bringen keine signifikanten Unterschiede. Bis auf Toleranzen alles i.O!

Weil Du es bist, und weil Ostern vor der Tür steht, habe ich aber mal eine Spulenreihe bezüglich Anschlüssen getauscht,
wie von Dir anempfohlen.
Anschließend nur mal mit der Hand durch gedreht. Fühlt sich an, wie Kurzschluss zwischen 2 Phasen.
An der Stelle tunlichst abgebrochen.
Das meine ich, dass Du wissen müsstest, dass es sich so aus wirkt.

Hier mal das, was der Piggott schreibt:

 

Da Englisch heute jeder kann, sonst Google-Translator oder https://dict.leo.org/german-english/ für einzelne Wörter,
nur mal:
Wye ist die Phonetik für Y, welches ich ja auch als Stern-Zeichen verwende.
Delta (hier Großbuchstabe) ist aus dem grischischen Alpabet, also Δ (hoffe, kommt bei Jedem). Verwende ich auch für "Dreieck".
Dieses again bezieht sich auf eine Bemerkung im Text, wo er schon bei der Parallelschaltung von Spulen darauf hin gewiesen hatte, dass es zu parasitären Strömen kommen kann.

Schließe nicht aus, dass sowohl meine Toleranzen bezüglich radialer Spulenlage, als auch solche in der Winkelanordnung,
zu Überraschungen führen können. Selbst wenn es nie ganz geklärt wird, es gibt keinen Zwang, im Δ zu verschalten bzw. dafür aus zu legen.
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