Kapitel 01 - Klassifikation PDF

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Vorlesung

Elektrische Maschinen Kapitel 1 (Klassifizierung, Definition Antriebstechnik)

Fachhochschule Dortmund FB 3 Dr. Bernd Aschendorf

SS 03, WS 03/04

1. Klassifizierung und Definition 1.1 Klassifizierung Elektrische Maschinen können nach verschiedensten Charakteristiken klassifiziert werden. Eine erste Klassifizierung erfolgt nach rotierenden und nicht rotierenden Elektrischen Maschinen. Die rotierende Elektrische Maschine hat zumeist die Aufgabe, mechanische Energie in elektrische und umgekehrt zu wandeln. Ausnahme hiervon ist die Synchronmaschine im Phasenschieberbetrieb, eine spezielle Anwendung dieser Elektrischen Maschine. Nicht rotierende Elektrische Maschinen sind z.B. Transformatoren, deren Aufgabe darin besteht, Energie von einem Spannungsniveau auf ein anderes zu wandeln. Eine gute Klassifizierung bietet die Einteilung nach der zugeführten Stromart • • • •

Gleichstrom Wechselstrom Drehstrom Impulsstrom

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Eine weitere Klassifizierung bietet die Einteilung nach der Wirkungsweise • Stromwendermaschine • Asynchronmaschine • Synchronmaschine Da es viele Typen von Elektrischen Maschinen gibt, bietet sich die Anordnung in einer Matrix an.

Stromart Gleichstrom

Wechselstrom

Stromwendermaschine Dauermagnetmotor Fremderregter Motor Reihenschlußmotor Nebenschlußmotor Univeralmotor Reihenschlußmotor

Asynchronmaschine

Synchronmaschine

Spaltpolmotor Kondensatormotor Hysteresemotor Reluktanzmotor Drehstrom

Nebenschlußmotor Käfigläufermotor Schleifringläufermotor Linearmotor

Impulsstrom

Dauermagnetmotor Schenkelpolmaschine Vollpolmaschine Elektronikmotor Schrittmotor

Die wesentlichen Grundtypen Gleichstrommaschine, Synchronmaschine und Asynchronmaschine werden im folgenden mit Hinweis auf die speziellen Maschinentypen in der Vorlesung Elektrische Maschinen behandelt. Eine weitere Klassifizierung auf der Basis obiger Matrix ist nach den Konstruktionprinzipien in folgender Matrix möglich

1.2 Definition der Antriebstechnik Elektrische Maschinen dienen im Generatorbetrieb zur Erzeugung von elektrischer Energie. Im Motorbetrieb sollen elektrische Antriebe in Bewegung gesetzt werden. Der elektrische Antrieb kann, vollständig betrachtet, aus folgenden Komponenten bestehen, wobei bei einfachsten Anwendungen mit simplen Vorgaben auf viele Komponenten verzichtet werden kann. • • • • • • •

Last Getriebe Kupplung Elektrische Maschine Spannungs- und Stromsteller, Frequenzsteller Spannungsversorgung Regelung

Die Last kann verschiedenste Ausprägungen mit verschiedensten Anforderungen haben. Zwei wesentliche Anforderungen sind Drehzahl und zugeführte Leistung, bzw. Drehmoment, wobei diese Größen vom Betriebszustand der Last abhängig sein können und daher die Elektrische Maschine auf diese Anforderungen reagieren muß. Die Anforderung an die Drehzahl kann durch ein Getriebe nur begrenzt erfüllt werden. Verfügt das Getriebe nicht über mehrere schaltbare Übersetzungen, so ist meist nur der Wandel von einer Eingangs- in eine Ausgangsdrehzahl möglich. Die Kupplung dient dem Anflanschen von Elektrischer Maschine an das Getriebe oder direkt an die Last. Über die Kupplung kann das Anlaufverhalten von Elektrischer Maschine und Last in gewissen Grenzen angepaßt werden. Die Elektrische Maschine dient der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie. Nicht alle Elektrischen Maschinen sind über Einstellgrößen in der Lage die Anforderungen an variable Leistungsabgabe und Drehzahl einfach zu erfüllen. Der Spannungs-, Strom- und Frequenzsteller dient der Anpassung der Eingangsgrößen der Elektrischen Maschine, um die geforderten Ausgangsgrößen der Elektrischen Maschine (Drehmoment, Leistung, Drehzahl) einstellen zu können. Problematisch ist, daß durch jeglichen Steller die Eingangsgrößen der Elektrischen Maschine negativ beeinflußt werden (Welligkeit !), wodurch parasitäre Effekte auftreten können. Die Spannungsversorgung versorgt entweder die Stellglieder oder direkt die Elektrische Maschine. Zur Anwendung kommen Gleich-, Wechsel- und Drehstromsysteme. Die Regelung wiederum dient der Optimierung des Verhaltens der gesamten Elektrischen Maschine. Im Rahmen dieser Vorlesung wird lediglich auf die Elektrische Maschine an sich eingegangen....