Home >Documents >3.2 Elektrische Maschinen

3.2 Elektrische Maschinen

Date post:21-Jan-2016
Category:
View:63 times
Download:2 times
Share this document with a friend
Description:
E- Motor. N. Kraftflussdichte B des Feldes. Elektronenfluss-richtung im Leiter. F : Kraft auf den Leiter. Magnetfeld des stromdurchflossenen Leiters. I. S. F. B. 3.2 Elektrische Maschinen. Pv mit Q, . 3.2.2 Elektromotoren. P 2 mit M,n. P 1 mit U,I oder U,I,f,cos  oder - PowerPoint PPT Presentation
Transcript:
  • 3.2 Elektrische Maschinen3.2.2 ElektromotorenElektromotoren sind EnergiewandlerP2 mit M,nP1 mit U,I oder

    U,I,f,cos oder3U, 3I, f, cosPv mit Q,Je nach angewendeter Stromart werden Gleich-, Wechsel- und Drehstrommotoren eingesetzt.Physikalische Grundlage: Kraftwirkung auf die bewegte elektrische LadungFeldlinien verstrken sichFeldlinien schwchen sichF: Kraft in NB: Kraftflussdichte in Vsm-2I: Stromstrke in Al: wirksame Leiterlnge in mFeld-, Strom- und Kraftrichtung sind senkrecht zueinander

  • Aufbau des GleichstrommotorsStnder und StnderfeldStnderwicklung wird mit Gleichstrom gespeistStndermagnetfeld entstehtNord- und Sdpol bilden sich ausNSSenkrecht zur Feldrichtung liegt die neutrale ZoneEigenschaften von Feldlinien:treten senkrecht aus Oberflchen aus und ein,verlaufen, wenn mglich, parallel zueinander,bilden im Stnder einen geschlossenen Kreis.Stnder oder Stator eines Gleichstrommotors, die Polschuhe und Wicklungen liegen im Vergleich zum Schema um 90 verdreht im Gehuse.Khlrippen

  • Entstehung des Drehmoments in einer LeiterschleifeLeiterschleife ist drehbar gelagert und liegt in der neutralen ZoneLeiterschleife wird mit Gleichstrom gespeistLeiterschleife bildet ein eigenes Magnetfeld mit Nord- und Sdpol ausN

    SErklrung des Drehmoments: gleiche Pole stossen sich abLeiterschleife dreht sich entgegen dem UhrzeigerFeldlinien auf den gleichen Seiten der Leiterschleife verstrken bzw. schwchen sich.Das Drehmoment hlt an, die Leiterschleife dreht sich weiter.Die Leiterschleife hat ihre Mittellage erreicht. Das Drehmoment besteht weiter. Die Feldlinien schwchen und verstrken sich auf beiden Seiten der Leiterschleife in gleichem MaeDie technische Zielstellung besteht darin, die Drehbewegung bei Erhaltung des Drehmoments kontinuierlich fortzusetzen.Die Leiterschleife dreht sich weiter, bis sich Nord- und Sdpol von Stnder und Leiterschleife gegenberstehen. Dann entsteht kein Drehmoment mehr.

  • Der Lufer (Rotor)Eine vollstndig rotierende Leiterschleife nennt man Lufer oder Rotor. Fixierung der Wicklungskpfe und Befestigungen an den Lammellen (Garnumwicklung)Die Luferwicklungen werden ber die Lammellen des Kollektors und ber Kohlebrsten mit dem Luferstrom gespeist. Bei der Rotation des Lufers werden seine Wicklungen stndig so mit Strom gespeist, dass das Magnetfeld des Lufers stets quer zum Magnetfeld des Stnders liegt. Bei dieser Anordnung erzeugt der Motor das grte Drehmoment.Beim wirklichen Motor besteht der Lufer aus mehreren Luferwicklungen, die auf einen Eisenkern gewickelt sind.

  • Aufbau der LuferwicklungKollektorlammellen in abgewickelter DarstellungTrommelankerwicklung mit 6 SpulenAufbau der Luferwicklung im abgewickelter DarstellungFluss des Luferstroms ber die Lammellen 1 und 4, Entstehung der PoleFluss des Luferstroms ber die Lammellen 2 und 5, Verschiebung der Pole nach rechtsFluss des Luferstroms ber die Lammellen 3 und 6, Verschiebung der Pole nach rechtsZufuhr des Luferstroms ber KohlebrstenMit der Drehung des Lufers verdreht sich auch das Luferfeld.In Beziehung zum Stnder ndert es seine Lage jedoch nicht!Der Lufer hat eine halbe Umdrehung gemacht.

  • Wirkungsweise der Maschine Zusammenwirken von Stnder- und LuferfeldLufer mit FeldDie Luferwicklung fhrt in der neutralen Zone keinen Strom weil die Kohlebrsten beim bergang von einer Kollektorlammelle zur nchsten jeweils die benachbarten Lamellen kurz schlieen.Mit der vorangegangenen Darstellung wurde gezeigt, dass die Luferwicklung so ausgefhrt ist, dass auf der einen Seite des Lufers ein Nordpol und auf der anderen Seite ein Sdpol entsteht.Beim Betrieb der Maschine stehen beide Magnetfelder in Wechselwirkung miteinander. Sie bilden ein Gesamtfeld

  • NSNSDas resultierende MagnetfeldDas Stnder und das Lufermagnetfeld mussen senkrecht zueinander stehen. Deshalb wird das Luferfeld auch Ankerquerfeld genannt.Beide Magnetfelder knnen nicht unabhngig voneinander existieren. Sie bilden das resultierende Feld.Das resultierende Feld durchsetzt den Lufer nicht mehr senkrecht, sondern schrg. Es verschiebt die Pole des Stnders und Lufers.Damit verschiebt sich die neutrale Zone.Die Folge ist, dass auch die Kohlebrsten zur Zuleitung des Luferstromes in die neutrale Zone gedreht werden mssen.Je mehr der Motor belastet wird, desto grer wird der Luferstrom. Dadurch verschiebt sich mit der Belastung die neutrale Zone. Zur Kompensation knnen in den Stnder Wicklungen eingebaut werden, die eine gegenteilige Wirkung haben, die Wendepole.

  • Betriebsarten von GleichstrommotorenJe nach Schaltung von Stnder- und Luferwicklung knnen die Maschinen als Reihen- oder Nebenschlussmotoren betrieben werden. Dadurch unterscheiden sie sich in ihrem Betriebsverhalten erheblich.ReihenschlussmotorNebenschlussmotorWenn der Lufer im Magnetfeld des Stnders rotiert, dann entsteht in der Luferwicklung eine Induktionsspannung U0. Die Induktionsspannung muss ihrer Ursache, also der Betriebsspannung U, entgegengerichtet sein. Sie wirkt wie ein Widerstand und begrenzt den Luferstrom IL.Je grer die Belastung M des Motors, desto geringer die Drehzahl n, desto kleiner die Induktionsspannung U0, desto grer der Luferstrom IL.U: Betriebsspannung; I: Gesamtstrom; IL:Luferstrom; IS: Stnderstrom; U0: Induzierte Luferspannung; RL: Ohmscher Widerstand des Lufers

  • Betriebsverhalten:Bei Betrieb von Elektromotoren ist die Betriebsspannung U konstant. Die Belastung des Motors entsteht durch das abgegebene Drehmoment M. Je nach Schaltungsart verhlt sich die Drehzahl n des Motors verschieden. Mit wachsendem Drehmoment M nimmt die Drehzahl n ab und die induzierte Gegenspannung U0 wird kleiner. Folglich muss die Gesamtstromstrke I des Motors steigen.Der Reihenschlussmotor entwickelt bei niedrigen Drehzahlen sein grtes Drehmoment.Bei geringer Belastung kann seine Drehzahl bis zur Selbstzerstrung ansteigen. Er geht durch.Anwendung findet er als Antriebsmotor in Fahrzeugen und Elektrowerkzeugen.Der Nebenschlussmotor zeigt eine von der Belastung nahezu unabhngige Drehzahl.Der Motor kann dann durchgehen, wenn die Erregerwicklung unterbrochen wird.Anwendung findet der Motor dort, wo konstante Drehzahlen wichtig sind, bei Frder- und Hebezeugen.

  • Anwendung des Reihenschlussmotors bei Wechselstrom der UniversalmotorBei Betrieb mit Wechselstrom ndert sich die Richtung der Magnetfelder in Stnder und Lufer zeitgleich. Dadurch ndert sich die Richtung des erzeugten Drehmomentes nicht.Die Auslegung fr Wechselstrombetrieb erfordert einen geblechten Eisenkern des Stnders. Dadurch werden wie beim Transformator die Wirbelstrme gering gehalten. Der Eisenkern des Lufers ist zur Unterdrckung der Wirbelstromverluste in jedem Fall geblecht ausgefhrt.Der Universalmotor hat bei Wechselstrombetrieb eine etwas geringere Leistung als bei Gleichstrombetrieb und auch einen kleineren Wirkungsgrad. Ursache sind die vom Transformator bereits bekannten induktiven Blindwiderstnde, die die aufgenommene Stromstrke verringern und die Eisenverluste im Stnderblechpaket.

  • GleichstromgeneratorenGleichstrommotoren knnen auch als Generatoren verwendet werden. Dabei ndert sich die Energieflussrichtung.Gedankenexperiment:Eine mit einem Gleichstrommotor angetriebene Straenbahn durchfhrt eine Ebene. Der Motor wird mit der Betriebsspannung U und der Betriebsstromstrke IB aus dem Fahrleitungsnetz versorgt.Die aufgenommene Stromstrke I wir durch die im Lufer induzierte Gegenspannung U0 begrenzt.Die Bahn beginnt eine Talfahrt, wobei sie einen Hang hinabrollt und ihre Geschwindigkeit erhht.Die Motordrehzahl n die Gegenspannung U0 steigen, bis U0 den Betrag der Betriebsspannung U erreicht hat.Die Bahn rollt ohne Stromaufnahme den Hang hinab. Die Folge ist, dass die induzierte Gegenspannung U0 grer wird als die Betriebsspannung U. Der Motor ist zum Generator geworden und speist jetzt Strom in das Fahrleitungsnetz ein.Der Hang wird steiler, die Geschwindigkeit erhht sich, mit ihre die Motordrehzahl.

Embed Size (px)
Recommended