Elektrische Maschinen

von: Rolf Fischer

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2017

ISBN: 9783446452954

Sprache: Deutsch

498 Seiten, Download: 43178 KB

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Mehr zum Inhalt

Elektrische Maschinen

	Inhalt	8
	1 Allgemeine Grundlagen elektrischer Maschinen	12
	1.1 Prinzipien elektrischer Maschinen	12
	1.1.1 Vorgaben im Elektromaschinenbau	12
	1.1.2 Energiewandlung und Bezugspfeile	14
	1.1.3 Bauarten und Gliederung elektrischer Maschinen	16
	1.1.4 Leistung und Bauvolumen elektrischer Maschinen	19
	1.2 Der magnetische Kreis elektrischer Maschinen	21
	1.2.1 Aufbau magnetischer Kreise	21
	1.2.2 Elektrobleche und Eisenverluste	24
	1.2.3 Spannungen und Kräfte im Magnetfeld	27
	1.2.4 Der magnetische Kreis mit Dauermagneten	30
	2 Gleichstrommaschinen	38
	2.1 Aufbau und Bauteile	39
	2.1.1 Prinzipieller Aufbau	39
	2.1.2 Bauteile einer Gleichstrommaschine	41
	2.1.3 Ankerwicklungen	44
	2.1.4 Dauermagneterregte Kleinmaschinen und Sonderbauformen	51
	2.2 Luftspaltfelder und Betriebsverhalten	55
	2.2.1 Erregerfeld und Ankerrückwirkung	55
	2.2.2 Spannungserzeugung und Drehmoment	60
	2.2.3 Stromwendung	66
	2.2.4 Wendepole und Kompensationswicklung	70
	2.3 Kennlinien und Steuerung von Gleichstrommaschinen	76
	2.3.1 Anschlussbezeichnungen und Schaltbilder	76
	2.3.2 Kennlinien von Gleichstrommaschinen	77
	2.3.3 Verfahren zur Drehzahländerung	87
	2.3.4 Dynamisches Verhalten von Gleichstrommaschinen	95
	2.4 Stromrichterbetrieb der Gleichstrommaschine	96
	2.4.1 Netzgeführte Stromrichterantriebe	97
	2.4.2 Antriebe mit Gleichstromsteller	101
	2.4.3 Probleme der Stromrichterspeisung	104
	3 Transformatoren	115
	3.1 Aufbau und Bauformen	116
	3.1.1 Eisenkerne von Einphasen- und Drehstromtransformatoren	116
	3.1.2 Wicklungen	119
	3.1.3 Wachstumsgesetze und Kühlung	120
	3.2 Betriebsverhalten von Einphasentransformatoren	129
	3.2.1 Spannungsgleichungen und Ersatzschaltung	129
	3.2.2 Leerlauf und Magnetisierung	134
	3.2.3 Verhalten bei Belastung	139
	3.2.4 Kurzschluss des Transformators	143
	3.2.5 Transformatorgeräusche	148
	3.3 Betriebsverhalten von Drehstromtransformatoren	149
	3.3.1 Schaltzeichen und Schaltgruppen	149
	3.3.2 Schaltgruppen bei unsymmetrischer Belastung	150
	3.3.3 Direkter Parallelbetrieb	155
	3.3.4 Regelbare Ortsnetztransformatoren (RONT)	158
	3.4 Sondertransformatoren	159
	3.4.1 Änderung der Übersetzung und der Strangzahl	159
	3.4.2 Kleintransformatoren und Messwandler	161
	3.4.3 Spartransformatoren und Drosselspulen	162
	4 Allgemeine Grundlagen der Drehstrommaschinen	168
	4.1 Drehstromwicklungen	168
	4.1.1 Ausführungsformen von Drehstromwicklungen	168
	4.1.2 Wicklungsfaktoren	172
	4.2 Umlaufende Magnetfelder	179
	4.2.1 Durchflutung und Feld eines Wicklungsstranges	179
	4.2.2 Drehfelder	182
	4.2.3 Blindwiderstände der Drehstromwicklung	191
	4.2.4 Spannungserzeugung und Drehmoment	193
	4.3 Symmetrische Komponenten	196
	4.3.1 Drehstromsystem	196
	4.3.2 Zweiphasensystem	200
	5 Asynchronmaschinen	203
	5.1 Aufbau und Wirkungsweise	204
	5.1.1 Ständer und Läufer der Asynchronmaschine	204
	5.1.2 Asynchrones Drehmoment und Frequenzumformung	205
	5.1.3 Drehtransformatoren	211
	5.2 Darstellung der Betriebseigenschaften	213
	5.2.1 Spannungsgleichungen und Ersatzschaltung	213
	5.2.2 Einzelleistungen und Drehmoment	216
	5.2.3 Stromortskurve	223
	5.2.4 Betriebsbereiche und Kennlinien	235
	5.2.5 Drehmomente und Kräfte der Oberfelder	237
	5.3 Steuerung von Drehstrom-Asynchronmaschinen	246
	5.3.1 Verfahren zur Drehzahländerung	246
	5.3.2 Ersatzschaltung und Betrieb mit frequenzvariabler Spannung	254
	5.3.3 Anlass- und Bremsverfahren	265
	5.3.4 Unsymmetrische Betriebszustände	275
	5.3.5 Dynamisches Verhalten von Asynchronmaschinen	281
	5.4 Stromrichterbetrieb von Asynchronmaschinen	284
	5.4.1 Spannungsänderung mit Drehstromstellern	285
	5.4.2 Untersynchrone Stromrichterkaskade	290
	5.4.3 Einsatz von Frequenzumrichtern	295
	5.4.4 Motorrückwirkungen bei Umrichterbetrieb	301
	5.5 Spezielle Bauformen und Betriebsarten der Asynchronmaschine	304
	5.5.1 Stromverdrängungs- und Doppelstabläufer	304
	5.5.2 Linearmotoren	307
	5.5.3 Asynchrongeneratoren	311
	5.5.4 Die elektrische Welle	314
	5.5.5 Doppeltgespeiste Schleifringläufermotoren	315
	5.5.6 Energiesparmotoren mit Wirkungsgrad-Klassifizierung	317
	5.6 Einphasige Asynchronmaschinen	323
	5.6.1 Einphasenmotoren ohne Hilfswicklung	323
	5.6.2 Einphasenmotoren mit Kondensatorhilfswicklung	325
	5.6.3 Einphasenmotoren mit Widerstandshilfswicklung	331
	5.6.4 Der Drehstrommotor am Wechselstromnetz	334
	5.6.5 Spaltpolmotoren	338
	6 Synchronmaschinen	341
	6.1 Aufbau der Synchronmaschine	342
	6.1.1 Bauformen	342
	6.1.2 Erregersysteme	346
	6.1.3 Synchronmaschinen mit Dauermagneterregung	349
	6.1.4 Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklungen	352
	6.2 Betriebsverhalten der Vollpolmaschine	354
	6.2.1 Erregerfeld und Ankerrückwirkung	354
	6.2.2 Zeigerdiagramm und Ersatzschaltung	359
	6.2.3 Synchronmaschinen im Alleinbetrieb	360
	6.2.4 Synchronmaschinen im Netzbetrieb	370
	6.2.5 Besonderheiten der Schenkelpolmaschine	378
	6.3 Verhalten der Synchronmaschine im nichtstationären Betrieb	386
	6.3.1 Drehzahlsteuerung und Stromrichterbetrieb	386
	6.3.2 Pendelungen und unsymmetrische Belastung	390
	6.3.3 Die Synchronmaschine in Zweiachsendarstellung	393
	6.3.4 Stoßkurzschluss	398
	6.4 Spezielle Bauarten von Synchronmaschinen	403
	6.4.1 Turbogeneratoren	403
	6.4.2 Die Einphasen-Synchronmaschine	405
	6.4.3 Betriebsverhalten dauermagneterregter Synchronmotoren	406
	6.4.4 Synchrone Langstator-Linearmotoren	411
	6.4.5 Transversalflussmotoren	413
	6.5 Synchrone Kleinmaschinen	418
	6.5.1 Reluktanzmotoren	418
	6.5.2 Hysteresemotoren	422
	6.5.3 Schrittmotoren	424
	7 Stromwendermaschinen für Wechsel- und Drehstrom	429
	7.1 Übersicht	429
	7.2 Universalmotoren	431
	7.2.1 Aufbau und Einsatz	431
	7.2.2 Ersatzschaltung und Zeigerdiagramm	432
	7.2.3 Verfahren der Drehzahländerung	436
	7.2.4 Stromwendung	438
	8 Betriebsbedingungen elektrischer Maschinen	442
	8.1 Elektrotechnische Normung und Vorschriften	442
	8.2 Bauformen und Schutzarten	446
	8.3 Explosionsgeschützte Ausführungen	449
	8.4 Verluste, Erwärmung und Kühlung	452
	8.5 Betriebsarten und Leistungsschildangaben	458
	8.6 Motoren für drehzahlgeregelte Antriebe	464
	9 Anhang	466
	Formelzeichen und Einheiten	466
	Indizes	470
	Schreibweise von Formelzeichen elektrischer und magnetischer Größen	470
	Berechnung der Aufgaben	471
	Literatur	478
	Schrifttum	478
	Elektrische Maschinen (Auswahl)	478
	Verzeichnis verwendeter oder weiterführender Fachliteratur	479
	Index	486

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