Induktionsmaschinen

ISBN-13: 9783709178799 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 501 str.

Wladimir Schuisky

Spis treści

I. Geschichtliche Entwicklung der Induktionsmaschine.- II. Mechanische Ausführung der Induktionsmaschine.- 1. Grundsätzlicher Aufbau.- 2. Ausf ührungsf ormen, Schutzarten.- 3. Angaben über die elektrische Ausführung nach den DIN-VDE- Normblättern.- 4. Leistungsschild und Klemmenbezeichnungen.- III. Wicklungen.- 1. Ständerwicklungen.- 2. Isolierung.- a) Die Leiter.- b) Die Wicklungen.- 3. Getrennte Wicklungen für polumschaltbare Motoren.- 4. Polumschaltbare Wicklungen.- 5. Läuferwicklungen.- IV. Der Magnetisierungsstrom.- 1. Magnetisierungscharakteristiken der Maschine.- a) Der Luftspalt.- b) Zähne.- c) Joch.- a) Der Feldverlauf in einem ringförmigen Blechschnitt ohne Rück-sicht auf den Wellenfluß 35. — ß) Die Entlastung des Joches durch den durch die Welle gehenden Fluß (Wellenfluß) 38..- 2. Berechnung des Magnetisierungsstromes.- a) Zeitlicher Verlauf des Stromes.- a) Einphasenwicklung 41. — ß) Mehrphasenwicklung 43..- b) Praktisches Verfahren zur Bestimmung des Effektivwertes des Magnetisierungsstromes.- V. Wirkwiderstände der Wicklungen.- 1. Gewöhnliche Wicklungen.- 2. Käfigwicklungen.- 3. Kurzschlußwicklung mit zwei Stäben im Strang.- VI. Streureaktanzen.- 1. Allgemeines.- 2. Nutstreuung.- 3. Stirnstreuung.- 4. Oberwellen- oder Spaltstreuung.- 5. Streuung durch die Nutsehrägung.- 6. Läuferreaktanzen und ihre auf die Ständerwicklung bezogenen Werte.- 7. Der Einfluß der Eisensättigung.- VII. Die Entstehung des magnetischen Feldes.- 1. Die Feldkurve einer Spule.- 2. Die Feldkurve einer Spulengruppe.- 3. Die Feldkurve eines Stranges.- 4. Das Luftspaltfeld.- a) Das Wechselfeld.- b) Das Drehfeld.- c) Das elliptische Drehfeld.- VIII. Betriebseigenschaften des mehrphasigen Induktionsmotors.- 1. Ortskurven.- 2. Magnetisch verkettete Kreise.- 3. Wirkungsweise des Motors.- 4. Spannungsdiagramm und Ersatzschaltung.- 5. Das genaue Kreisdiagramm.- 6. Die vereinfachte Ersatzschaltung und das vereinfachte Kreisdiagramm.- 7. Die wichtigsten Größen in analytischer Behandlung.- 8. Die Eisenverluste und das Verhalten des Motors in der Nähe der synchronen Drehzahl.- 9. Abweichungen des Kreisdiagramms von der Wirklichkeit.- IX. Wirkung der Oberwellen.- 1. Die fiktiven Einzelwellen.- a) Ständerwicklung.- b) Läuferwicklung.- c) Ersatzschaltung.- 2. Spaltstreuung.- a) Gewöhnliche Wicklungen.- b) Berücksichtigung der Schrägung der Nuten.- c) Käfigwicklung.- d) Einphasenwicklung.- e) Verschiedene Besonderheiten bei der Berechnung der Spaltstreuung.- 3. Zusatzdrehmomente durch die Oberwellen.- a) Die asynchronen Momente.- b) Die synchronen Momente.- 4. Geräuschbildung.- a) Kadiale Kräfte.- b) Geräuscherscheinungen.- 5. Zusatz Verluste.- a) Praktische Beobachtungen.- b) Querströme und ihre Wirkung.- 6. Wahl der Nutenzahl.- X. Stromverdrängimg.- 1. Allgemeines.- 2. Nuten mit parallelen Flanken und rechteckigen Leitern.- 3. Ständerwicklung.- 4. Die unterteilten, aber nicht verschränkten Stäbe.- 5. Leiter im freien Luftraum.- 6. Kreisförmige Stäbe.- 7. Der Hochstab und seine Abarten.- 8. Der Doppelkäfig und seine Abarten.- 9. Die nicht vom Hauptstrom durchflossenen Stromverdrängungsstäbe.- XI. Die Stromverdrängungsmotoren.- 1. Allgemeines.- 2. Der Hochstabläufer.- 3. Der Doppelkäfigläufer.- XII. Stationäre Erwärmung.- 1. Äußere Wärmeleitung.- a) Geschlossene Maschinen ohne besondere Außenkühlung.- b) Ventilierte Maschinen.- c) Der Kühler.- d) Außenbelüftete Motoren mit Bippen.- 2. Innere Wärmeleitung.- a) Temperatnrverteilung im Spulen querschnitt.- b) Temperaturverteilung längs der Spule.- c) Yorausberechnung der Erwärmung.- 3. Erwärmung und Lebensdauer der Wicklung.- 4. Erwärmungs- und Abkühlungskurven.- a) Erwärmung eines Körpers.- b) Erwärmung einer Maschine.- c) Erwärmungsprobe und ihre Abkürzung.- 5. Verluste und Erwärmung der Ständerwicklung beim unsymmetrischen Stromsystem (Netz).- XIII. Erwärmung des Motors während der Übergangsvorgänge.- 1. Anlaufzeit.- 2. Übergangsvorgänge des leerlaufenden Kurzschlußmotors.- a) Übergangszeit des Motors ohne Stromverdrängung.- b) Wärmeverlust in Wicklungen des Kurzschlußmotors ohne Stromverdrängung.- c) Wärmeverlust in Wicklungen des Doppelkäfigmotors.- d) Wärmeverlust in der Ständerwicklung des Motors mit Hochstabläufer.- e) Läuferwärme des polumschaltbaren Motors (mit oder ohne Strom-verdrängung).- f) Schalthäufigkeit.- 3. Erwärmung der Wicklungen bei Übergangsvorgängen.- a) Erwärmung der Ständerwicklung und der Läuferwicklung ohne Wärmeabgabe.- b) Erwärmung eines Stabes bei konstanter Verlustwärme (gebremster Motor).- c) Anlaufwärme und Anlaufleistung.- d) Erwärmung beim Anlauf.- e) Erwärmimg beim Bremsen mit Gegenstrom.- f) Erwärmung beim Umkehren.- 4. Temperaturverteilung im Hochstab beim Anlauf.- a) Differentialgleichung der Erwärmung.- b) Temperaturdifferenz zwischen oberer und unterer Kante des Stabes bei gebremstem Motor.- c) Temperaturdifferenz zwischen oberem und unterem Stabrand des anlaufenden Motors.- d) Schätzung der Temperaturdifferenz.- e) Zahlenbeispiel.- f) Vergleich der verschiedenen Käfigwicklungen.- XIV. Elektrische Ausgleichsvorgänge.- 1. Freie Strombeläge in Mehrphasenmaschinen.- 2. Durch die Ausgleichsströme hervorgerufene Drehmomente.- 3. Einschalten des Motors.- a) Stromstöße.- b) Drehmomentstöße.- c) Überschwingungen über die synchrone Drehzahl.- 4. Das Ausschalten von Induktionsmotoren.- 5. Kurzschluß des Induktionsmotors.- 6. Stern-Dreieck-Umsehalten.- XV. Mechanische Kräfte im Motor.- 1. Axiale Kräfte.- a) Kräfte bei unsymmetrischer Läuferlage bei Läufern ohne Ventilationskanäle.- b) Kräfte durch Ventilationskanäle.- e) Kräfte beim konischen Läufer.- d) Kräfte infolge der Schrägstellung der Nuten.- 2. Radiale Kräfte ..- a) Magnetischer Zng infolge der exzentrischen Lage des Läufers bei mehrpoligen Maschinen (p ?, 2).- b) Magnetischer Zug bei zweipoligen Maschinen.- c) Einfluß der Sättigung.- d) Berechnung der radialen Kraft unter Berücksichtigung der praktischen Verhältnisse.- 3. Stromkräfte an dem in der Nut eingebetteten Leiter.- 4. Stromkräfte an den Wicklungsköpfen.- a) Allgemeines.- b) Kräfte auf die einzelnen Spulenseiten.- c) Kräfte zwischen den Spulengruppen.- d) Resultierende Kräfte an der Wicklungsabstützung.- XVI. Anlauf.- 1. Kurzschlußmotor.- a) Vorgänge beim Anlauf.- b) Rückwirkung auf das Netz.- c) Anlaß verfahren mit konstantem Verhältnis zwischen dem Anzugsström und dem Anzugsmoment.- d) Anlaßtransformator 275. — ß) Stern-Dreieck-Anlassen 276. — ?) Anlassen mit Umschalten der Ständerwicklung 277..- d) Anlaß verfahren mit veränderlichem Verhältnis zwischen Anzugsström und Anzugsmoment.- e) Verschiedene andere Anlaßverfahren.- a) Doppelständermotor 282. — ß) Anlassen mit Anwurfmotor 283. y) Fliehkraftkupplungen 284. — ?) Teilwicklungsanlauf 284..- f) Anlauf mit Rücksicht auf die Arbeitsmaschine.- g) Anlauf mit Rücksicht auf den Motor.- h) Motorschutz.- i) Ausführungsmöglichkeiten des Kurzschlußmotors für direktes Einschalten.- 2. Anlassen des Schleifringmotors.- a) Allgemeines.- b) Symmetrischer Anlasser.- c) Unsymmetrischer Anlasser.- d) Wahl des Anlassers.- e) Anlassen mit Umschaltung im Läuferkreis.- XVII. Drehzahlsteuerung von Drehstrominduktionsmotoren.- 1. Widerstandssteuerung.- a) Steuerung bei konstantem Belastungsmoment.- b) Steuerung bei quadratisch abnehmendem Belastungsmoment.- c) Steuerung bei konstanter Leistung.- 2. Steuerung durch primäre Spannungsänderung.- 3. Steuerung durch Polumschaltung.- 4. Mehrfachläufermotoren (mechanische Kaskade).- 5. Steuerung durch Doppelmotorschaltung.- 6. Steuerung durch Änderung der Netzfrequenz.- a) Allgemeines.- b) Speisung durch Synchrongeneratoren.- c) Speisung durch asynchrone Frequenzumformer.- 7. Kaskadenschaltungen.- a) Kaskadenschaltung zweier Induktionsmaschinen.- b) Steuersätze.- XVIII. Unregelmäßigkeiten.- 1. Im Ständerkreis.- a) Spannungen höherer Frequenz im Netz.- b) Spannungsunsymmetrie.- c) Ungleiche Windungszahl der Ständerwicklung.- d) Unsymmetrische Schaltungen der Ständerwicklung.- a) Allgemeines 323. — ß) Kusa-Schaltungen 325. — ?) Bremsschaltungen.- 2. Im Läuferkreis.- a) Unsymmetrischer Anlasser.- b) Unvollkommener Käfig.- c) Die einachsige Läuferwicklung (Görgessches Phänomen).- d) Brüche im Kurzschlußkäfig.- XIX. Der Einphasenmotor.- 1. Aufbau und Anwendung.- 2. Der Einphasenmotor ohne Hilfswicklung.- a) Ersatzschaltung und Ströme.- b) Das Drehmoment.- c) Drehstrommotor im Einphasenbetrieb.- d) Stromwärmeverluste in der Läuferwicklung.- e) Drehzahlsteuerung.- 3. Der Einphasenmotor mit abschaltbarer Hilfsphase und Vergleich der verschiedenen Anlaßverfahren.- 4. Der Kondensatormotor.- a) Mit abschaltbarer Hilfswicklung.- b) Mit dauernd eingeschalteter Hilfswicklung.- c) Verhalten des Motors beim Anlauf.- d) Der Leerlauf und das Anzugsmoment.- 5. Der Einphasenspaltmotor.- a) Aufbau und Wirkungsweise.- b) Spannungsgleichungen und ihre Lösung.- c) Anzugsstrom und Anzugsmoment.- d) Verhalten des Motors während des Anlaufens.- e) Leerlauf des Motors.- XX. Sonderanwendungen der Induktionsmaschine.- 1. Der Drehregler.- a) Der einphasige Drehregler.- b) Der mehrphasige Drehiegler.- 2. Das Bremsen.- a) Bremsen mit Gegenstrom und übersynchrones Bremsen.- b) Bremsen durch Gleichstromerregung.- c) Unsymmetrische Bremsschaltungen.- d) Doppelmotorschaltung.- 3. Induktionsmaschine als Generator.- a) Fremderregter Generator.- b) Selbsterregter Generator.- 4. Frequenzumformer.- 5. Phasenumformer.- 6. Induktionsmotor mit Zwischenläufer.- 7. Der synchronisierte Induktionsmotor.- 8. Kompensierte Induktionsmotoren.- 9. Doppeltgespeiste Induktionsmaschine.- a) Steuerbare Drossel.- b) Motor bzw. Generator.- 10. Gleichlaufschaltungen.- a) Induktionsmaschinen im Gleichlauf ohne Ausgleichsmaschinen.- b) Die Induktionsmaschinen als Ausgleichsmaschinen.- XXI. Verluste, Wirkungsgrad und Leistungsfaktor.- 1. Leerlauf Verluste.- a) Mechanische Verluste.- b) Eisen Verluste.- 2. Last Verluste.- 3. Wirkungsgrad.- 4. Blindleistungsverbrauch und Leistungsfaktor.- XXII. Experimentelle Untersuchungen.- 1. Bestimmung der Verluste und des Wirkungsgrades.- a) Verluste.- a) Wicklungsverluste 411. — ß) Schlupfmessung 412. — ?) Leer-laufverluste 413. — ?) Kurzschlußversuch.- b) Wirkungsgrad.- 2. Belastungsprobe.- 3. Strom- und Drehmomentkurve.- 4. Isolationsprobe.- 5. Messung der Zusatz Verluste.- 6. Messung des Schwungmomentes.- 7. Praktische Prüfung der Motoren.- XXIII. Entwurf von Induktionsmaschinen.- 1. Hauptabmessungen und Materialausnützung.- a) Hauptabmessungen.- a) Bohrungsdurchmesser 425. — ß) Eisenlänge 427. — ?) Luft-spalt 428. — (?) Außendurchmesser 428. — ?) Bestimmung der Leistung für eine gegebene Reihe 429. — f) Entwurf einer neuen Maschinenreihe 430..- b) Die Maschinenreihe und ihre Eigenschaften.- c) Drehschub sowie magnetische und elektrische Beanspruchungen im Luftspalt.- 2. Bedeutung einiger elektrischer und magnetischer Größen.- a) Das Produkt Strombelag mal Stromdichte.- b) Das Verhältnis der Luftspaltinduktion zum Strombelag.- c) Der wirksame Nutraum einer Maschine.- 3. Richtlinien zum Ständer- und Läuferaufbau.- a) Eisenblech.- b) Nuten.- c) Wicklungen.- d) Schleifringe.- e) Lüftung.- f) Reaktanzen und Widerstände.- g) Verluste.- h) Leistungsfaktor.- i) Übrige Daten des Motors.- k) Berechnungsgang.- 4. Festigkeitsfragen bei Induktionsmaschinen.- 5. Polumschaltbare Motoren.- a) Maschinengröße 452 a) Getrennte Wicklungen 452. — ß) Umschaltbare Wicklungen.- b) Berechnung der polumschaltbaren Motoren.- 6. Maschinengröße des Frequenzumformers.- 7. Berechnung des Einphasenmotors.- XXIV. Berechnungsbeispiele.- 1. Nachrechnung eines Doppelkäfigmotors für 200 PS.- 2. Nachrechnung eines Kurzschlußmotors mit Hochstabläufer für 1000 PS.- 3. Nachrechnung eines Frequenzumformers.- 4. Nachrechnung eines Einphasenmotors ohne Hilfswicklung für 0, 33 kW, 220 V, 1440 U/min.- 5. Nachrechnung eines Spaltmotors für 5 W, 220 V, 2700 U/min.- Bedeutung der verwendeten Formelzeichen.- Zusammenstellung der wichtigsten Einheiten.