Grundzüge Der Elektrischen Maschinen

ISBN-13: 9783519061137 / Niemiecki / Miękka / 1982 / 244 str.

Hanskarl Eckhardt; Ingobert Gahbler

Opis

K. enntnisse tiber elektrische Maschinen werden von jedem Ingenieur verlangt, der mit der elektrischen Antriebstechnik in Beriihrung kommt. Daher ist dieses Thema ein wich tiger Tell der Ingenieurausbildung in Elektrotechnik und Maschinenbau, an Fachhoch schulen und Technischen Universitaten. Schwerpunkt dieses Studienbuches ist die Beschreibung der Wirkungsweise elektrischer Maschinen im stationiiren Betrieb, ergiinzt durch eine Einftihrung in die Antriebs- und die Stromrichtertechnik, urn das Zusammenwirken der elektrischen Maschine mit der angekoppelten Arbeitsmaschine bzw. dem elektronischen Stellglied bei drehzahlgesteu erten Maschinen zu erlautem. Urn Umfang und Schwierigkeitsgrad in Grenzen zu halten, werden bewu t eine Reihe wichtiger Probleme, wie z. B. das der Feldoberwellen, ausge klammert. Au&rdem wird auf die Vielzahl bekannter Sonderbauformen, insbesondere im Bereich der Kleinmaschinen, nicht eingegangen. Die Grundlagen der Elektrotechnik setze ich a1s bekannt voraus. Der erste Abschnitt soll dazu dienen, bekannte Begriffe und verwendete Bezeichnungen zusammenfassend darzustellen. Urn die relativ komplizierten zeit- und raumabhangigen Vorgange in den Drehfeldmaschinen einer mathematischen Beschreibung zuganglich zu machen, wird im Anschlu an eine ausflihrliche physikalische Interpretation die Methode der kom plexen Raurnzeiger eingeflihrt. Hiermit erhiilt man die allgemeinen Differential-Glei chungen der Grundwellenmaschine, mit denen die Behandlung dynamischer Vorgange und bestimmter Regelungsprinzipien mOglich ist. Diese Gleichungen werden zur Beschrei bung des stationaren Zustandes umgeformt und anschlie end durch Vemachlassigungen soweit vereinfacht, d die Auflosung des Gleichungssystems zu tibersichtlichen Formeln fiihrt, die jedoch das wesentliche Betriebsverhalten genau genug wiedergeben.

Spis treści

1 Allgemeine Grundlagen.- 1.1 Einheiten.- 1.2 Vorzeichen- und Richtungsregeln.- 1.3 Komplexe Darstellung von sinusförmig zeitabhängigen Größen.- 1.4 Magnetischer Kreis, Durchflutungsgesetz.- 1.5 Induktionsgesetz.- 1.6 Selbst- und gegenseitige Induktivität.- 2 Elektromagnet.- 2.1 Magnetischer Kreis, magnetische Streuung.- 2.2 Spulenfluß, induktive Streuung.- 2.3 Induktivität.- 2.4 Magnetische Energie.- 2.5 Zugkraft.- 3 Gleichstrommaschine.- 3.1 Aufbau.- 3.2 Wirkungsweise.- 3.2.1 Erregerwicklung, Erregerfeld.- 3.2.2 Läuferwicklung, induzierte Quellenspannung.- 3.2.3 Strombelag, Ankerrückwirkung.- 3.2.4 Kraft, Drehschub, Drehmoment.- 3.2.5 Ersatzschaltbild von Erreger- und Lauferwicklung.- 3.2.6 Stromwendung, Wendepolwicklung, Kompensationswicklung.- 3.3 Betriebsverhalten.- 3.3.1 Gleichungssystem, Leistungsbilanz.- 3.3.2 Verluste.- 3.3.3 Motorbetrieb.- 3.3.3.1 Nebenschluß- und Fremderregung.- 3.3.3.2 Reihenschlußerregung.- 3.3.3.3 Doppelschlußschaltung.- 3.3.3.4 Ein- und Ausschalten der Erregerwicklung.- 3.3.3.5 Anlaßwiderstände.- 3.3.4 Generatorbetrieb.- 3.3.4.1 Fremderregung.- 3.3.4.2 Selbsterregung.- 3.3.5 Leonard-Umformer.- 4 Transformator.- 4.1 Aufbau.- 4.2 Wirkungsweise und Betriebsverhalten.- 4.2.1 Leerlauf.- 4.2.2 Belastung.- 4.2.3 Vollständiges Ersatzschaltbild.- 4.2.4 Vereinfachtes Ersatzschaltbild, Dauerkurzschluß.- 4.2.5 Spannungsänderung unter Last.- 4.3 Drehstrom transformat or.- 4.3.1 Wirkungsweise.- 4.3.2 Schaltgruppen.- 4.3.3 Unsymmetrische Belastung.- 4.4 Parallelschaltung von Transformatoren.- 5 Grundlagen der Drehfeldmaschinen.- 5.1 Erzeugung eines Drehfeldes durch ein Polrad.- 5.2 Drehspannungssystem.- 5.3 Drehstromwicklungen.- 5.3.1 Einschichtwicklungen.- 5.3.2 Zweischichtwicklungen.- 5.4 Erzeugung eines Drehfeldes durch eine Drehstromwicklung.- 5.4.1 Prinzip.- 5.4.2 Drehstrombelag.- 5.4.3 Drehfeld.- 5.5 Komplexe Raumzeiger einer Drehstrom Wicklung.- 5.5.1 Raumzeiger der zeitabhängigen Größen.- 5.5.2 Raumzeiger der raumabhängigen Größen.- 5.5.3 Koordinaten transformation.- 5.6 Ersatzschaltbild einer Drehstromwicklung.- 6 Asynchronmaschine.- 6.1 Aufbau.- 6.2 Wirkungsweise.- 6.2.1 Drehtransformator.- 6.2.2 Läuferspannung, Läuferstrombelag.- 6.2.3 Drehmoment.- 6.3 Betriebsverhalten.- 6.3.1 Spannungsgleichungen und Ersatzschaltbild.- 6.3.2 Leistungsfluß.- 6.3.3 Betriebskennlinien.- 6.3.3.1 Vereinfachtes Ersatzschaltbild.- 6.3.3.2 Läufer- und Ständerstrom.- 6.3.3.3 Luftspaltleistung P? (s).- 6.3.3.4 Betriebsbereiche.- 6.3.3.5 Blindleistung.- 6.4 Käfigläufer.- 6.4.1 Wirkungsweise.- 6.4.2 Stab- und Ringströme.- 6.4.3 Läuferersatzstromkreis.- 6.4.4 Kennlinie des Käfigläufers.- 6.5 Drehzahlsteuerung.- 6.5.1 Schleifringläufer mit Vorwiderstand.- 6.5.2 Spannungs- und Frequenzsteuerung.- 6.5.3 Polumschaltung.- 6.5.4 Anlassen.- 6.5.4.1 Schleifringläufer.- 6.5.4.2 Kurzschlußläufer.- 6.5.5 Bremsen.- 6.6 Einphasige Asynchronmaschine.- 6.7 Asynchroner Linearmotor.- 7 Synchronmaschine.- 7.1 Aufbau.- 7.2 Betriebsverhalten der Vollpolmaschine.- 7.2.1 Wicklungsstrombeläge und Feldkurve.- 7.2.1.1 Läuferstrombelag und Feldkurve.- 7.2.1.2 Ständerstrombelag und Feldkurve.- 7.2.1.3 Ständer- und Läuferstrombelag.- 7.2.1.4 Raumzeiger.- 7.2.2 Spannungsgleichungen.- 7.2.3 Betriebsarten.- 7.2.3.1 Leerlauf.- 7.2.3.2 Dauerkurzschluß.- 7.2.3.3 Phasenschieber.- 7.2.3.4 Motor, Generator am Netz.- 7.2.4 Betriebskennlinien.- 7.2.4.1 Gleichungssystem in (d, q)-Komponenten.- 7.2.4.2 Leistung und Drehmoment.- 7.2.4.3 Stromortskurve.- 7.2.4.4 Leistungsdiagramm.- 7.2.4.5 Regulierkurven.- 7.2.4.6 Generator im Inselbetrieb.- 7.2.4.7 Per-Unit-System.- 7.2.4.8 Leerlauf-Kurzschluß-Verhältnis.- 7.3 Betriebsverhalten der Schenkelpolmaschine.- 7.3.1 Feldkurven.- 7.3.2 Spannungsgleichungen.- 73.3 Betriebskennlinien.- 7.3.3.1 Leistung und Drehmoment.- 7.3.3.2 Stromortskurve und Regulierkurven.- 7.3.3.3 Schieflast.- 7.4 Pendelungen einer Synchronmaschine.- 7.5 Anfahren einer Synchronmaschine.- 8 Stromrichtergesteuerte Maschinen.- 8.1 Leistungshalbleiter.- 8.2 Funktionsweise eines Gleichrichters.- 8.3 Gleichstrommaschine mit netzgeführten Stromrichtern.- 8.3.1 Vollgesteuerte Einphasen-Brückenschaltung.- 8.3.1.1 Gleichrichterbetrieb.- 8.3.1.2 Wechselrichterbetrieb.- 8.3.1.3 Belastungskennlinie.- 8.3.1.4 Blindleistung.- 8.3.2 Halbgesteuerte Einphasen-Brückenschaltung.- 8.3.3 Vollgesteuerte Drehstrom-Brückenschaltung.- 8.3.4 Halbgesteuerte Dreh strom-Brückenschaltung.- 8.3.5 Drehstrombrücke in Gegenparallelschaltung.- 8.4 Universalmaschine mit Wechselstromsteller.- 8.5 Asynchronmaschine mit Drehstromsteller.- 8.6 Untersynchrone Stromrichterkaskade.- 8.7 Direktumrichter für Drehstromantriebe.- 8.8 Stromrichtermotor.- 8.9 Gleichstrommaschine mit zwangskommutierten Stromrichtern.- 8.9.1 Gleichstrommaschine mit Gleichstromsteller.- 8.9.2 Gleichstrommaschine mit löschbarer unsymmetrischer Einphasenbrücke.- 8.10 Asynchronmaschine mit zwangskommutiertem Wechselrichter und Gleichspannungszwischenkreis.- 9 Elektrische Antriebe.- 9.1 Aufbau eines Antriebs.- 9.2 Kennlinien.- 9.2.1 Antriebsmoment M.- 9.2.2 Widerstandsmoment MW.- 9.3 Der stationäre Betriebspunkt.- 9.4 Der quasistationäre Anlauf.- 9.4.1 Anlauf ohne Belastung.- 9.4.1.1 Gleichstromnebenschlußmotor mit Anlaßwiderstand.- 9.4.1.2 Asynchronmotor mit Schleifringläufer.- 9.4.2 Anlaufstromwärme.- 9.4.2.1 Schwungmassenanlauf der Gleichstromnebenschlußmaschine.- 9.4.2.2 Schwungmassenanlauf der Asynchronmaschine.- 9.4.3 Anlauf mit Belastung.- 9.5 Ermittlung der Motorgröße.- 9.5.1 Erwärmung einer elektrischen Maschine.- 9.5.2 Nennbetriebsarten.- 9.5.2.1 Dauerbetrieb.- 9.5.2.2 Kurzzeitbetrieb.- 9.5.2.3 Aussetzbetrieb ohne Einfluß des Anlaufvorganges.- 9.5.3 Allgemeine zeitabhängige Belastung.- Literatur.