Drehstrommotoren

Notizen:

• Bremsen bei Spannungsabfall

• Drehstrommotor der wichtigste, erst dann folgen Gleichstrom- und Wechselstrommaschinen

• hat feste Drehzahl, abhängig von Netzfrequenz + Polpaarzahl

  
Weltkarte der Netzspannungen

laenderdaten.de/energiewirtschaft/netzspannung

• drei Wicklungen im Ständer / Stator

• Spulen sind immer um 120° versetzt

• Anfangsklemmen an der Wicklung (Eingang): U1, V2, W2,

• Endklemmen an der Wicklung (Ausgang): U2, V2, W3

• für Erklärung wird einfachheithalber die Dreiecksschaltung bemüht

• blau = Metallbrücken

Dreiecksschaltung

 

hobaag.de//stern_dreieck

• Mit den gleichen Brücken kann man Dreiecks- + Sternschaltung bilden

Sternschaltung

hobaag.de//stern_dreieck

• Drehrichtung immer vom Stator in Richtung Lüfter feststellen

• sofern Phasenfolge eingehalten werden L1, L2, L3 => dann immer Rechtslauf

• Drehstromotoren => Induktionsstrom wird gesteuert

• unterschiedliche Läuferarten führen auch zu verschieden Laufcharakteristika

• bei guter Behandlung des Motors müssen nach einer gewissen Verschleißphase nur die Läufer getauscht werden

• D-Motoren vor Überlastung und Kurzschluss schützen (s. Stromerzwinger)

• Motorschutzschalter + Motorvollschutz + Bimetall

• Im Stator erfolgt die Aufnahme des Eisens

Experiment:

• Permanentmagnet in Spule hin- und hergezogen => Spannungsausschlag wird gemessen

• Permanentmagnet über Läufer gestellt => Spannungsauschlag wird gemessen

Drehstromfrequenz => ns = f*60 / Polpaarzahl

• n = Drehzahl, s = Synchron

• n(max) = 50 * 60 / 1 Polpaar = 3.000

wie zeichne ich ohne Schablone um 120° versetzt in einem karierten Feld ?

• Summe der Vektorströme immer = 0

• Bei Drehstrom immer Verkettungsfaktor berücksichtigen (Wurzel 3)

Magnetfeld, Drehstromfeld

• "hineinfließender" Strom => rechtsdrehend

• "hinausfließender" Strom => linksdrehend

Entstehung des Polpaars im Magnetfeld 

•  magn. Drehfeld mit n(f) = Feldrehzahl u. n(s) = Synchrondrehzahl

• Permanentmagnet wird vom Drehfeld mitgezogen, seine Drehzahl ist immer kleiner als das vom Drehfeld (s. Reibungsverluste, Luftwiderstand, magnetische Streuung)

• Drehzahlen müssen unterschiedlich sein, um überhaupt eine Spannung in den Läuferstäben zu erzeugen => man braucht also den "Gangunterschied", um überhaupt eine Drehung zu induzieren

• (Erklärung finden für "ein Motor gerät außer Tritt")

Leerlaufspannung u(o) = B * l * v (z)

• Produktengleichung = lineare Funktion

• Leerlaufspannung = nicht belastete Spannung

• Hamburger Schaltung = meistverbreiteste Schaltung (?)

• Kreisfrequenz => ω = 2 π * f (einheitslose Größe)

• Kreisfrequenz = Umlaufgeschwindigkeit

• in dem geschlossenen Läufersystem wird ein Strom induziert, wodurch auch ein Magnetfeld aufgebaut wird, das wiederum vom äußeren Magnetfeld des Stators mitgezogen wird

Zwischenthema: Leistungsbilanz, Grundlagen

• Drehstrom = dreiphasiger Wechselstrom

• ohmscher Widerstand setzt seine aufgenomme Leistung nur in Wärme um !

Zeichnung: Leistungsermittlung eines ohmschen Widerstandes bei Gleich- und Wechselstrom

• Leistung = Fläche unter der Sinuskurve

• Leistung bei Gleichstrom

• Leistung bei Wechselstrom

"Augenblickswerte" eines Spannungsverlaufs:

• Augenblickswerte werden immer mit kleinem Buchstaben gekennzeichnet (u, i, etc.)

• alle Augenblickswerte zusammen bilden sich auf ein Niveau ab

wie kommt die Sinusform zustande ?

• Dynamo, Generator

• zwei Generatorenarten: Innen- (wichtiger) und Außenpol

Innenpolmaschine ( z.B. in Kraftwerken)

 

vfee-if.com//erzeugung-von-elektrischer-energie

" Drehung eines [Elektro]magneten

um eine feststehende Spule "

je mehr Spannungsfelder gekreuzt werden, desto höher die Flussdichte

• Kreisfrequenz => Festlegung auf Linkslauf

• Netzfrequenz 50 Hz => in 1 Sekunde = 50 Perioden a 20 ms

• Periodenlänge/dauer T = 1 / 50 = 20 ms

Amplitude = Scheitelwert = Höchstwert = Spitzenwert

u(s) = u(spitze)

z.Bsp:

• u(s) = 325 V  * sin (30°) = 162 V

will man Augenblickswerte ermitteln, muss man den Spitzenwert kennen

• U = Effektivwert (oder Ueff)

zeichnerische & mathematische Ermittlung von Ueff

• u(s) = Ueff * √2 <=> Ueff = u(s) / √2

Sinusfunktion:

wenn Hypothenuse = 1 dann beträgt die Strecke der Ankathete und Gegenkathete jeweils 0,707

• bei φ = 45°

• hier sind sin φ = cos φ = 0,707

ohmscher Widerstand ist nicht frequenzabhängig

Ohmscher Widerstand an Wechselspannung 

elektronik-kompendium.de

" Skin-Effekt bei U > 1.000 Volt "

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(tobeco)