Elektrische Maschinen

(1)

Kapitel 20

Elektrische Maschinen

Verfasser:

Hans-Rudolf Niederberger Elektroingenieur FH/HTL Vordergut 1, 8772 Nidfurn

055 - 654 12 87

Ausgabe:

September 2009

(2)

20 ELEKTRISCHE MASCHINEN

Inhaltsverzeichnis

20 ELEKTRISCHE MASCHINEN 20.1 Motor und Generatorprinzip

20.1.1 Richtung des induzierten Stromes einer Spule 20.1.2 Unterschied der elektrischen Maschinen 20.1.3 Anschluss von Motor und Generator

20.2 Übersicht Gleich- und Wechselstrommotoren 20.3 Gleichstrommotoren Grundschaltungen

20.3.1 Explosionszeichnung eines Gleichstrommotors 20.3.2 Nebenschluss

20.3.3 Reihenschluss 20.3.4 Doppelschluss

20.3.5 Bezeichnung der Wicklungen

20.4 Gleichstrommotoren Anlassverfahren 20.4.1 Klemmenbrett und Anschlussschemas 20.4.2 Klemmenbelegung von Gleichstrommotoren 20.4.3 Eigenschaften, Einsatz Gleichstrommotoren 20.4.4 Bemessung Gleichstrommotoren

20.4.5 Die Ward-Leonard-Schaltung 20.5 Wechselstrommotoren Schaltungen

20.5.1 Entstehung der Drehfelddrehzahl 20.5.2 Entstehung des Drehfeldes am Motor

20.5.3 Synchron- und Asynchrondrehzahl am Motor

20.5.4 Drehstrom-Asynchronmotor – Drehmoment-Drehzahlkennlinie 20.5.5 Schädliche Einflüsse von Motoren

20.5.6 Einphasenwechselstrommotoren 20.5.7 Drehstromasynchronmotor

20.5.8 Schaltung der Drehstromständerwicklungen 20.5.9 Drehrichtung von Drehstrommotoren

20.5.10 Spannungsumschaltbare Drehstrommotoren 20.5.11 Bemessung Drehstrommotoren

20.6 Schutz von Drehstrommotoren 20.7 Schalten von Drehstrommotoren

20.8 Anlassverfahren von Drehstrommotoren 20.8.1 Stern-Dreieck-Anlauf

20.8.2 Anlassverfahren mit Drossel

20.8.3 Anlassverfahren mit Kusa-Schaltung

20.8.4 Anlassverfahren mit Anlasswiderständen

20.8.5 Anlassverfahren mit Läuferanlasser

20.8.6 Anlassverfahren mit Anlasstrafo

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20.9 Drehzahlsteuerung von Wechselstrommotoren 20.9.1 Berechnung der Synchrondrehzahl

20.9.2 Berechnung der Asynchrondrehzahl 20.9.3 Schema einer Polumschaltung 20.9.4 Dalanderschaltung

20.10 Kraftwerke

20.10.1 Rahmenbedingungen zur Energieproduktion 20.10.2 Funktionsweise eines Generators

20.10.3 Kernkraftwerk 20.10.4 Wasserkraftwerk 20.10.5 Windkraftwerk 20.10.6 Solarkraftwerk 20.10.7 Biomassekraftwerk 20.10.8 Geothermiekraftwerk 20.10.9 Gezeitenkraftwerk

20.10.10 Die Stromproduktion von morgen

20.10.11 Die Speicher der Zukunft

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20 Elektrische Maschinen

20.1 Motor und Generatorprinzip

20.1.1 Richtung des induzierten Stromes einer Spule

Ausschalten des Spulenstromes

Ein beweglicher Kupferring befindet sich neben einer Spule, die von einem Strom in der eingezeichneten Richtung durchflossen wird.

Wie bewegt sich der Kupferring beim Ausschalten des Spulenstromes?

Einschalten des Spulenstromes

Ein beweglicher Kupferring befindet sich neben einer Spule, die von einem Strom in der eingezeichneten Richtung durchflossen wird.

Wie bewegt sich der Kupferring beim Ausschalten des Spulenstromes?

Zeichnen Sie die Stromrichtung (ROT) im Kupferring ein. Tragen Sie den Feldlinienverlauf (GRÜN) für die Spule und den Ring in die Zeichnung ein.

Die Kraftrichtung im Kupferring ist einzuzeichnen.

Zeichnen Sie die Stromrichtung (ROT) im Kupferring ein. Tragen Sie den Feldlinienverlauf (GRÜN) für die Spule und den Ring in die Zeichnung ein.

Die Kraftrichtung im Kupferring ist einzuzeichnen.

Bewegung des Ringes

Anziehung

Bewegung des Ringes

Abstossung

20.1.2 Unterschied der elektrischen Maschinen

Zeichnen Sie den Fedlinienverlauf (GRÜN) und die Drehrichtung der Leiterschleife ein.

N

S

Zeichnen Sie den Feldlinienverlauf (GRÜN) und Stromrichtung der Leiterschleife für die vorgegebene Drehrichtung ein.

N S

Um welche Art von Um welche Art von

(5)

20 ELEKTRISCHE MASCHINEN 1 MOTOR- UND GENERATORPRINZIP

20.1.3 Anschluss von Motor und Generator

Motor

Verbinden Sie die Spannungsquelle mit dem Rotor so, dass sich die Leiterschleife rechts dreht. Es sind vorher noch die Magnetpole des Stators festzulegen.

Zeichnen Sie die Stromrichtung in der

Leiterschleife ein. Bezeichnen Sie die Pole des Ständerfeldes.

Generator

Tragen Sie die Drehrichtung der Leiterschleife ein, wenn der Generatorstrom in der

eingezeichneten Richtung fliesst.

Bezeichnen Sie vorher noch die Pole des Ständerfeldes.

Die verwendeten Regeln und resultierenden Formeln sind so genau wie notwendig aber so genau wie

möglich aufzuschreiben!

(6)

20.2 Übersicht Gleich- und Wechselstrommotoren

Motoren

Wechselstromotoren Gleichstrommotoren

Dreiphasen- Wechselstrom

Einphasen- Wechselstrom

S yn ch ro n m as ch in e A sy n ch ro n m as ch in en ( K u rz sc h lu ss lä u fe r) S ch le if ri n g lä u fe r P o lu m sc h al tb ar e M o to re n L in ea rm o to r U n iv er sa lm as ch in e K o n d en sa to rm o to r S ch ri tt m o to r R ei h en sc h lu ss m as ch in e N eb en sc h lu ss m as ch in e D o p p el sc h lu ss m o to r V er b u n d m as ch in e C o m p o u n d m o to r F re m d er re g te M as ch in e S ch eb en lä u fe r

(7)

3 GLEICHSTROMMOTOREN GRUNDLAGEN

20.3 Gleichstrommotoren Grundschaltungen

20.3.1 Explosionszeichnung eines Gleichstrommotors

Für die Bestellung von Ersatzteilen ist es wixhtig, deren genaue Bezeichnung anzugeben.

(8)

20.3.2 Nebenschluss

Nachfolgend sind die Schaltungen zu verdrahten wie auch Drehrichtung und Schaltungsart sind anzugeben.

Schaltungsart

Nebenschluss (E)

Drehrichtung

Rechts

Anwendung

Regelungsaufgaben

A1

A2 M

=

Feld

Anker IA

UA

Anschluss

M n

Drehmoment-Drehzahl- Kennlinie

UA=konst

M IA

Ankerstrom-Drehmoment- Kennlinie

A1

Anschluss Klemmenbrett

(9)

20.3.3 Reihenschluss

Nachfolgend ist die Schaltungen zu verdrahten wie auch Drehrichtung und Schaltungsart sind anzugeben.

Schaltungsart

Reihenschluss (D)

Drehrichtung

Rechts

Anwendung

Traktionsaufgaben

Bemerkung

Besitzt ein grosses

Anzugsmoment

A1

A2 M

=

Anker Feld IA

Anschluss (Laststrom und Erregerstrom

sind gleich goss)

n U

~ M

M n

IA ~ M²

M IA

Ankerstrom-Drehmoment- Kennlinie

A1

Beim Hauptschuss- oder Seriemotor sind die Hauptpole in Serie zum Ankerkreis geschaltet, demnach

ist das Magnetfeld vom Belastungsstrom abhängig.

(10)

20.3.4 Doppelschluss

Nachfolgend ist die Schaltungen zu verdrahten wie auch Drehrichtung und Schaltungsart sind anzugeben.

Schaltungsart

Doppelschluss (E,D)

Drehrichtung

Rechts

Anwendung

Nur bei gesteuerten

Antrieben

Bemerkung

Beeinflussung der

lastabhängigen Drehzahländerung

A1

A2 M

=

-

- +

Anker +

Wendepole

IA Kompund Feld

Anschluss (Mitkompoundschaltung)

M

Doppelschluss Nebenschluss

n

Durch die Kompoundschaltung verliert die Momentenkenlinie ihre proportionalität zum

Laststrom

A1

(11)

20.3.5 Bezeichnung der Wicklungen

Beschreibung Kennbuchstaben Bemerkung

A nker, Ankerwicklung A1 – A2 Anker

Wendepolwicklung B1 - B2 einteilig

Kompensationswicklung ( C ompound) C1 – C2 einteilig

Reihenschlusswicklung D1 – D2 Hauptschlusserregerwicklung Nebenschlusswicklung (Selbsterregung) E1 – E2 Nebenschlusseregerwicklung

F remderregter Motor F1 – F2 einteilig Erregerwicklung

Hilfswicklung H1 – H2 in der Längsachse

Hilfswicklung J1 – J2 in der Querachse

(12)

20.4 Gleichstrommotoren Anlassverfahren

Das Problem des hohen Anlaufstromes von Gleichstrommotoren und deren Drehzahlsteuerung wird durch den Einsatz eines Anlassers bzw. Feldanlassers gelöst.

Anlasser Feldstellanlasser

Der Unterschied und die Gemeinsamkeiten sind nachfolgend dargestellt.

Beschreibung der Verwendung Anlasser Feldstellanlasser

Reihenschlussmotor Ja Ja

Nebenschlussmotor Ja Ja

Doppelschlussmotor Ja Ja

Fremderregter Motor Ja Ja

Geeignet zum Anlassen Ja Ja

Geeignet zur Dehzahlsteuerung Ja Ja

Drehzahlsteuerung über der Nenndrehzahl Nein Ja

Drehzahlsteuerung unter der Nenndrehzahl Ja Ja

Betriebsdauer Kurzfristig Dauernd

(13)

20.4.1 Klemmenbrett und Anschlussschemas

Nebenschluss ohne Wendepole

A1

A2 M

= + -

Nebenschluss ohne Wendepole

A1

A2 M

= + -

A1

Linkslauf

A1

Rechtslauf

Nebenschluss mit Wendepole

A1

A2 M

= + -

Nebenschluss mit Wendepole

A1

A2 M

= + -

A1

Linkslauf

A1

Rechts

(14)

4 GLEICHSTROMMOTOREN ANLASSVERFAHREN

Reihenschluss ohne Wendepole

A1

A2 M

= + -

Reihenschluss ohne Wendepole

A1

A2 M

= + -

A1

Linkslauf

A1

Rechtslauf Reihenschluss

mit Wendepole

A1

A2 M

= + -

Reihenschluss mit Wendepole

A1

A2 M

= + -

A1

Linkslauf

A1

Rechts

(15)

Doppelschluss ohne Wendepole mit Drehzahlregelung

A1

A2 M

= + -

Doppelschluss ohne Wendepole mit Anlaufstrombegrenzung

A1

A2 M

= + -

A1

Linkslauf

A1

Rechtslauf Doppelschluss

mit Wendepole, Drehzahlregelung und Anlaufstrombegrenzung

A1

A2 M

= + -

Doppelschluss mit Wendepole und Drehzahlregelung

A1

A2 M

= + -

A1

Linkslauf

A1

Rechts

(16)

20.4.2 Klemmenbelegung von Gleichstrommotoren

(17)

20.4.3 Eigenschaften, Einsatz Gleichstrommotoren

Motorenart Drehzahlkennlinie

Drehmoment Anlaufstrom Anwendung

Begründung

Reihenschlussmotor

(Seriemotor) Grosses Anlaufmoment

f i

A R R

I U

= +

Widerstände in Serie

Elektro-Fahrzeuge Akkuschrauber

Hohes Anlaufdrehmoment, einfache Drehzahlsteuerung

Nebenschlussmotor Relativ konstant

f i

A R

U R I = U +

Widerstände parallel

Werkzeug- Maschinen

Fremderregter Motor,

Drehzahl relativ konstant bei vollem Drehmoment

i

A R

I = U

Seilbahn, Kran Geringe Drezahländerung

bei Laständerung, Drehzahlsteuerung über

Erregerfeldstrom oder Ankerspannung

M

Doppelschluss Nebenschluss

n

Doppelschlussmotor

Zwischen Reihen- und

Nebenschlussmotor ^A _i _fs R_fs

U R R

I U +

= +

Stanzen, Walzwerk- Maschinen Wird fast nicht mehr eingesetzt!

(18)

20.4.4 Bemessung Gleichstrommotoren

Zusammenfassung

Es wird die Anlaßzeit und die erforderliche Wärmekapazität des Anlaßwiderstandes für Nebenschluß- und Hauptschlußmotoren berechnet. Bei den letzteren wird Proportionalität zwischen Kraftfluß und Strom vorausgesetzt, um den Unterschied gegen den

Nebenschlußmotor deutlicher zu machen. Die Untersuchungen werden für Stufenanlasser durchgeführt und durch Grenzübergang die

entsprechenden Größen für stetiges Anlassen bestimmt. In Zahlenbeispielen wird der Unterschied im Verhalten der beiden Motoren gezeigt und die Größenordnung der Anlaßzeit und der Kapazität berechnet. Für die letztere wird außerdem ein Vergleich der abgeleiteten Formel mit der sonst üblichen gezogen. Ferner werden die beim Anlassen auftretenden Energiemengen graphisch dargestellt, berechnet und miteinander verglichen. Schließlich wird der

Anlaßwirkungsgrad abgeleitet und für verschiedene Fälle zahlenmäßig berechnet.

Reihenschlussmotor (interne Verschaltung)

(19)

20.4.5 Die Ward-Leonard-Schaltung

Bemerkungen

Die Ward-Leonard Schaltung ermöglicht eine feinstufige und verlustarme Drehzahlregulierung für Gleichstrom-Motoren mit hohem Drehmoment.

Vorteile

Die Drehzahl und die Leistung können feinstufig im Bereich von 1:20 bie 1:100 reguliert werden.

Keine Anlasswiderstände sind notwendig. Somit wird auch keine Energie unnötig vernichtet. Der Erregerstrom, mit dem die Maschinen reguliert werden, beträgt lediglich ca. 2 - 5% des Wirkleistungs- Stromes. Im Weiteren ist die Möglichkeit der Nutzbremsung zu ewähnen.

Nachteil

Zum Betreiben des GL-Motors, muss Gleichstromenergie aufgebaut werden, entweder mittels eines rotierenden oder eines statischen Umformers.

Anwendung

Antriebe von Seilbahnen, Aufzügen, Papiermaschinen, in Walzwerken und Kranen.

(20)

5 WECHSELSTROMMOTOREN ANLASSVERFAHREN

20.5 Wechselstrommotoren Schaltungen

20.5.1 Entstehung der Drehfelddrehzahl

Die Formel für die Berechnung der Synchrondrehzahl bzw. der Drehfelddrehzahl lautet wir folgt:

Wenn sich in einem Stator mit Drehstromwicklung ein Magnetfeld dreht, wird in dieser Wicklung ein

Drehstrom erzeugt.

Die Formel für die Berechnung der Synchrondrehzahl bzw. der Drehfelddrehzahl, damit die geforderte Netzfrequenz entsteht, lautet wir folgt:

p n

_N

f ⋅ 60

=

n

N Notwendige Drehzahl Generator, Drehfeld- bzw. Netzdrehzahl

[min

⁻¹

]

p

Polpaarzahl

[− ]

Einige der derzeit größten Synchrongeneratoren im Brasilianischen Kraftwerk Itaipu besitzt eine Nennleistung von 700 MW und ist so groß (d = 16m), dass in seinem Stator ein Orchester Platz findet.

20.5.2 Entstehung des Drehfeldes am Motor

Die nachfolgende Abbildung zeigt den prinzipiellen aufbau des Ständers (Stator) eines

Drehstrommotors und das Liniendiagramm der Motorströme.

(21)

5 WECHSELSTROMMOTOREN ANLASSVERFAHREN 6 EINPHASENWECHSELSTROMMOTOREN

20.5.3 Synchron- und Asynchrondrehzahl am Motor Synchrondrehzahl

Wenn ein Stator mit einer Drehstromwicklung an Drehstrom angeschlossen wird, entsteht im Inneren ein Drehfeld. Besteht der Rotor aus einem Dauermagneten oder aus Elektromagneten läuft der Rotor mit

synchroner Drehzahl zur Netzdrehzahl.

p n f 60

1

= ⋅

Asynchrondrehzahl

Asynchronmotoren sind Motoren mit

Kurzschlussläufern und werden überwiegend dort eingesetzt, wo sie nicht ständig mit derselben Drehzahl laufen müssen. Die Formel für die Berechnung der Synchrondrehzahl bzw. der Drehfelddrehzahl ist oben berechnet worden. Ein Asynchronmotor dreht nicht mit der Synchrondrehzahl. Der Unterschied wird wie folgt berechnet:

 



 

 −

= %

n s

n

^%

1 100

1

n

S

n n

₁

= +

n

S Schlupfdrehzahl

[min

⁻¹

]

(22)

Aufgabe

Berechnen Sie den Schlupf und die Schlupfdrehzahl aus dem abgebildeten Klemmenbrett!

Typ

3

~

Mot Nr. 1981

380 V 2 A

1 kW cosϕ 0,85 1450 U/min 50 Hz

Isol-Kl. B IP 44 t

(23)

20.5.4 Drehstrom-Asynchronmotor – Drehmoment-Drehzahlkennlinie M

%

M

a

M

k

M

%

M

a

M

k

n

1

300

200 100 c

M

d

M

b

a

50% 100%

M

n

M

Die Kennlinie

M = f(n)

ist vom Motortyp und von der Ausführung des Rotors abhängig.

Mg

Gegenmoment der Maschine

[Nm]

a Erforderliches Antriebsmoment einer unbelastet anlaufenden Drehmaschine b Erforderliches Antriebsmoment eines

anlaufenden Kompressors

Mb

Beschleunigungsmoment

[Nm] Md

Durchzug- oder Sattelmoment

[Nm] Mk

Höchstdrehmoment oder

Kippsmoment

[Nm]

Ma

Anzugsmoment

[Nm] M%

Drehmoment in % des Nenndrehmoments

[Nm]

n1

Drehfelddrehzahl bzw,

Leerlaufdrehzahl

[1/min]

n

Betriebsdrehzahl

[1/min]

20.5.4.1 Nutenbild des Doppelkäfigankers

Unterschiedliche Nutenformen im Vergleich

20.5.4.2 Drehmomentkennlinie von verschiedenen

Käfigankerausführungen

n

1₁

n

Mn

Nenndrehmoment

^[^Nm^]

(24)

20.5.4.3 Drehmomentverlauf und Stromverlauf eines Käfigankermotors Unterschiedliche Materialien im vergleich

20.5.5 Schädliche Einflüsse von Motoren

Alle elektrischen Betriebsmittel müssen so ausgewählt werden, dass sie keine nachteiligen Einflüsse auf andere Betriebsmittel verursachen oder die

Stromversorgung in normalem Betrieb, einschliesslich Schaltvorgänge, beeinträchtigen.

In diesem Zusammenhang sind Kenngrössen, die einen Einfluss haben können:

• Leistungsfaktor;

• Einschalt- oder Anlaufstrom;

• unsymmetrische Last;

• Oberschwingungen und

• transiente Überspannungen, die durch Betriebsmittel in der Anlage erzeugt werden.

NIN 1.3.3.4.1

(25)

20.5.6 Einphasenwechselstrommotoren 20.5.6.1 Universalmotor

Der Universalmotor ist eine einfache Form des Wechselstrommotors, dessen Prinzip vom Gleichstrommotor abgeleitet ist. Dieser Motor eignet sich für alle Geräte und Werkzeuge des täglichen Gebrauchs, da er auf Grund der hohen Drehzahlen einen kleinen Bauraum benötigt und ein hohes Anlaufdrehmoment erzeugt. Seine Drehzahl und Leistung kann über

Phasenanschnitt verstellt werden. Diese Motoren werden heute mit Leistungen bis 2300 W

produziert.

Um Asynchronmotoren an einphasigen

Wechselstrom selbstständig anlaufen zu lassen, benötigen sie ein selbsterzeugtes Drehfeld (zum Hauptfeld phasenverschobenes Feld). Dies geschieht durch einen Kondensator oder eine Kurzschlusswicklung (Spaltpolmotor). In beiden Fällen können die Hilfsphasen nach dem Anlauf abschaltbar sein (von Hand, mit einem Zeitrelais, mit einem Magnetschalter mit einem

Bimetallschalter oder mit einem Fliehkraftschalter

der an der Belüftungsseite des Motors auf der

Welle befestigt ist und bei Nenndrehzahl den

Anlaufkondensator ausschaltet.

(26)

20.5.6.2 Kondensatormotor

Der Kondensatormotor ist ein Elektromotor und zählt zu den Asynchronmotoren. Wie diese besitzt er einen Kurzschlussläufer (Käfigläufer), in dem durch ein vom Stator erzeugtes elliptisches Drehfeld ein Drehmoment erzeugt wird. Im Unterschied zu mit Drehstrom gespeisten Asynchronmotoren läuft der Kondensatormotor jedoch mit einphasigem Wechselstrom.

Beim Kondensatormotor wird die Hauptwicklung direkt an das Stromnetz angeschlossen und eine Hilfswicklung über einen Kondensator in Reihe ans Netz geschaltet. Es entsteht ein elliptisches Drehfeld, das zwar zum Anlaufen des Motors ausreicht, die Laufruhe aber beeinträchtigt. Für höhere Anlaufmomente werden

Anlaufkondensatoren (oft unipolare

Elektrolytkondensatoren) verwendet, die bei

Nenndrehzahl zum Beispiel durch einen

Fliehkraft- oder Magnetschalter wieder vom

Stromkreis getrennt werden müssen.

(27)

20.5.6.3 Steinmetzschaltung

Die Steinmetzschaltung, benannt nach Charles P. Steinmetz, ist eine elektrische Schaltung, mit der Drehstrom-Asynchronmotoren für den Betrieb an einem einphasigen Wechselstromnetz angepasst werden können. Die Schaltung wird nur bei kleineren Drehstrom-Asynchronmaschinen mit

Kurzschlussläufer bis 2 kW angewendet.

Auch Drehstromasynchronmaschinen können am einphasigen Netz betrieben werden, wenn sie mit Kondensatoren beschaltet werden (siehe

Steinmetzschaltung).

kW P F C ⁷⁰ µ

⋅

≈

Dreieckschaltung

Sternschaltung Halbsternschaltung

(28)

5 WECHSELSTROMMOTOREN SCHALTUNGEN 7 DREHSTROMWECHSELSTROMMOTOREN

20.5.7 Drehstromasynchronmotor

Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer

Einphasen-Käfigankermotor mit eingebautem Zentrifugalschalter, aufgebautem Kondensator und aussenventiliert.

Schleifringläufer Drehstrommotor

(29)

5 WECHSELSTROMMOTOREN SCHALTUNGEN 7 DREHSTROMASYNCHRONMOTOR

20.5.7.1 Explosionszeichnung eines Drehstromasynchronmotors

(30)

20.5.7.2 Aufbau des Läufers

Welle

Blechpakete Stäbe

Kurzschlussringe Zahnradübersetzung Klemmenbrett

Lüftung Lagerung

1 4

2 3

5

8

6 7 7

Der Läufer besteht aus der Welle, dem Blechpaket, den Stäben in den Nuten des Blechpaketes und den Kurzschlussringen.

(31)

20.5.7.3 Käfigaufbau Beantworten Sie folgende Fragen:

1. Woher kommt die Bezeichnung Käfigläufer oder Kurzschlussläufer?

- vom Aussehen der Läufer (Käfig) - die Leiterstäbe sind kurzgeschlossen

2. Warum sind die Läuferstäbe schräg gestellt?

Damit das Drehmoment von der Läuferstellung unabhängig ist

3. Begründen Sie, warum der Käfigläufer als besonders verschleissarm gilt.

Er hat keine elektrische Verschleissteile wie Bürsten, Bürsten- Halterung und Verbindungselemente.

Bild eines Käfigläufers

(32)

5 WECHSELSTROMMOTOREN SCHALTUNGEN

8 SCHALTUNGEN dREHSTROMSTÄNDERWICKLUNGEN

20.5.8 Schaltung der Drehstromständerwicklungen

20.5.8.1 Sternschaltung

L1 L2 L3

U2

V1 W1

U1

V2 W2

Drehstrommotoren werden an die aussenleiter L1,L2,L3 angeschlossen.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Wicklungsstränge miteinander zu verbinden.

• Die Dreieckschaltung

• Die sternschaltung

20.5.8.2

Dreieckschaltung

L1 L2 L3

U2

V1 W1

U1

V2 W2

Merke

Die Betriebsschaltung eines Drehstrommotors kann die Stern- oder Dreieckschaltung sein, bei Stern-Dreieck-Anlauf muss es die Betriebsspannung die Dreieckschaltung sein.

Die Betriebsspannung eines

Drehstrommotors ist die

Aussenleiterspannung des

Netzes.

(33)

5 WECHSELSTROMMOTOREN SCHALTUNGEN

3 SCHALTUNG DER DREHSTROMSTÄNDERWICKLUNGEN

20.5.8.3 Betriebsschaltung von Drehstrommotoren Die Betriebsschaltung ist auf dem

Leistungsschild des Motors angegeben.

_Typ

3

~

Mot Nr. 1981

380 V 2 A

1 kW cosϕ 0,85 1450 U/min 50 Hz

Isol-Kl. B IP 44 t

20.5.8.4 Gebräuchliche Betriebsschaltungen

Wicklungsausführung Maximale Nennspannung

der Wicklung [V]

Mit Käfigläufer

bei 50 Hz

für direktes Einschalten ohne

Schleifringläufer

für Y/

Anlauf geeignet?

220

380 Y 220 220

380 Y nein

230

400 Y 230 230

400 Y nein

380 Y

380 380 690 Y

380 ja

400 Y

400 400 690 Y

400 ja

500 Y

500 500 866 Y

500 ja

380/660 Y 380 380

660 Y ja

400 /690 Y 400 400

690 Y ja

660 Y

660 660 660 Y

660 ja

690 Y

690 690 690 Y

690 ja

Isolationsklasse: Die Isolationsstoffklasse beschreibt die zulässige Dauertemperatur der

Wicklungsisolation. Klasse B (130 °C) entspricht dem Standard. Klasse F (155 °C) ist bei

(34)

5 WECHSELSTROMMOTOREN SCHALTUNGEN 9 DREHRICHTUNG DREHSTROMMOTOREN

20.5.9 Drehrichtung von Drehstrommotoren Sternschaltung

Nr. 1

Der Drehstrommotoren soll für beide Drehrichtungen in Sternschaltung angeschlossen werden.

V1

U1 W1

W2 U2 V2

L1

Aufgabe

Zeichnen Sie die notwendigen Brücken in die zwei dargestellten Motorklemmenbretter ein.

Vervollständigen Sie die Leiterbezeichnungen, bei Nr. 1 für Linksdrehung und bei Zweiten Klemmenbrett für Rechtsdrehung.

Sternschaltung Nr. 2

V1

U1 W1

W2 U2 V2

L1

Drehfeldanzeiger

Mit dem abgebildeten Messgerät lässt sich die Phasenfolge der Aussenleiter schnell und einfach feststellen.

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5 WECHSELSTROMMOTOREN SCHALTUNGEN 10 SPANNUNGSUMSCHALTBARE MOTOREN

20.5.10 Spannungsumschaltbare Drehstrommotoren

Drehstrommotoren, die in Netzen mit verschiedenen Spannungen (z.B. 220 V, 380 V, 440 V) und mit konstanter Leistung betrieben werden können, haben unterteilte Wicklungsstränge.

Die beiden Stranghälften können wahlweise in Reihe (Serie) oder parallel (nebeneinander) geschaltet werden.

In den nachfolgenden Schaltungen sind die Verbindungen in den Klemmenbrettern zu ergänzen und die Schaltungen sind zu bezeichnen.

Wicklung Nenn-

spannung Motorenklemmenbrett Schaltungs- bezeichnung

U5

U2 U1

U6 V1 V2

V5 V6 W1

W2 W5

W6

230 V U2 V1

U1

V2 W1

W2

W5 U5 W6

U6 V5

V6

Dreieck

U1

U2 U5

U6

V1 V2

V5 V6 W1

W5 W2 W6

400 V U2 V1

U1

V2 W1

W2

W5

W6 U5

U6 V5

V6

Stern

U1

U2 U5

U6

V1 V5V2

V6

W1

W2W5 W6

690V U2 V1

U1

V2 W1

W2

W5 U5 W6

U6 V5

V6

Stern

U1

U2 U5

W1 U6 W2

W5 W6

400 V U2 V1

U1 W2

W5

W6 U5

U6 V5

V6

Dreieck

(36)

5 WECHSELSTROMMOTOREN SCHALTUNGEN 11 BEMESSUNG DREHSTROMMOTOREN

20.5.11 Bemessung Drehstrommotoren

Der Motorschutzschalter muss auf den Nennstrom (thermischen Auslösestrom) des zu schützenden Motores eingestellt werden. Für die Bestimmung des Motor-Nennstromes (I

N

) können folgende Berechnungsgrundlagen verwendet werden.

Beispiel Beschreibung Technische

Daten

Berechnungs- Grundlage Ventilator Einphasiger Asynchronmotor

Faustformel

I

_N

= 6 2 , ⋅ P

₂

P₂ =12, kW η=o,84 cosϕ =o,83 U=1 230x V

I P

N =U

⋅ ⋅

2

η cosϕ I_N =

⋅1200⋅ = 230 0 84 0 83, , I_N =7 48, A

Pumpe Dreiphasiger Asynchronmotor

P₂ =4 0, kW η=o,87 cosϕ =o,82 U=3 400x V

I P

N = U

⋅ ⋅ ⋅

2

3 η cosϕ I_N =

⋅ 4000⋅ ⋅ = 3 400 0 87 0 82, , I_N =8 09, A

Kompressor Dreiphasiger Asynchronmotor Der Leistungsfaktor und der Wirkungsgrad sind unbekannt

P₂ =4 0, kW U=3 400x V

Faustformel I

_N

= 2 ⋅ P

₂

I_N =2 4 8⋅ = A

Eine weitere Erhöhung der Effizienz ergibt sich dadurch, dass die Spulenwicklungen sowohl des Rotors als auch des Ständers (oder "Stators") in einen entsprechend geformten Eisenkern gebettet werden. Die Permeabilität des Eisens führt zu einer Vervielfachung des Magnetflusses und daher auch der wirkenden Antriebskräfte und Drehmomente.

Für die praktische Ausführung werden die Eisenkern-Querschnitte stets aus dünnem und isoliertem Dynamoblech gestanzt und zum kompakten Kern zusammengesetzt. Dies geschieht, um (wie beim Transformator) im Eisenkern auftretende Wirbelströme und die durch sie bedingten Verluste abzuschwächen.

Die Wicklungs-Nuten im Rotor-Eisenkern von Asynchronmotoren werden in der Fertigung der Einfachheit halber mit Aluminium so

ausgegossen, dass am äußeren Umfang des

Dreiphasen Asynchron-Motor

Typ

3

~

^Nr. ¹⁹⁶¹

Y400 V 12,9 A

5,5 kW cosϕ 0,75

1480 U/min 50 Hz

(37)

6 SCHUTZ VON WECHSELSTROMMOTOREN

20.6 Schutz von Drehstrommotoren

Motorschutzschalter werden vor allem für dreiphasige Drehstrommotoren hergestellt. Bei dieser Ausführung des Motorschutzes erfolgt eine ODER-verknüpfte Auslösung durch Überwachung der Ströme in den drei Zuleitungen (stromabhängige Schutzeinrichtung). Die Überwachung kann thermisch-mechanisch (Bimetall), thermisch-elektronisch (PTC) oder elektronisch

(Strommessung) realisiert sein.

Drehstrommotoren sollten nur über geeignete Motorschutzschalter oder Motorschutzrelais an das Stromnetz angeschlossen werden, um Schäden

• durch Überlast oder

• Ausfall eines Außenleiters zu vermeiden.

Eingestellt wird diese Art von Motorschutz in der Regel immer nach dem Motorbemessungsstrom I

N

. Das Wiedereinschalten nach erfolgter Auslösung kann entweder automatisch oder durch Drücken einer Entsperrtaste manuell erfolgen.

Typ

3

~

Nr. 1961

Y400 V 18,5 A

8,5 kW cosϕ 0,82 1460 U/min 50 Hz

Isol-Kl. B IP 44 t

Symbol Motorschutzschalter

Motorschutzschalter

Für die Vorsicherung von Motorschutzschaltern sind die Angaben des Herstellers massgebend. Liegen keine Angaben vor, so können die folgenden Faustformeln verwendet werden.

Direktanlauf Y-∆ ∆ ∆ ∆-Anlauf

I

Flink

≈ ≈ ≈ ≈3xI

N

I

Flink

≈ ≈2xI ≈ ≈

N

I

Träg

≈ ≈ ≈ ≈2xI

N

I

Träg

≈ ≈1,5xI ≈ ≈

N

Motoren (Asynchron mit Käfiganker) nehmen bei Direktanlauf etwa einen 5 bis 10 mal

grösseren Strom auf als im Betrieb.

(38)

6 SCHUTZ VON DREHSTROMMOTOREN

Die Vorsicherung muss deshalb grösser gewählt werden als der Motorennennstrom.

Typ

3

~

Nr. 1961

400 V 9,2 A

4,6 kW cosϕ 0,82 1460 U/min 50 Hz

Isol-Kl. B IP 44 t

Nennstrom I

2

= I

2

= 9,2 A

Direktanlauf I

1

= 2xI

2

I

1

= 18,4 A (20 A)

A

1

= 2,5 mm

²

A

2

= 1,5 mm

²

Die Querschnitte sind nach NIN 5.2.3.1 zu bestimmen.

25

I1

I2

F1

Motorschutz- schalter

12,5 A 9 A

11 A

3-Phasen Wechselstrom-Motor

Direktanlauf 4,6kW

88 0, η=

A₁

A2

F2

3 ^M1

Ursachen für die Überlastung:

1. Hohe Umgebungstemperatur

2. Motor überlastet, Motor blockiert

3. Lager defekt

4. Defekt einer Sicherung bei Drehstrommotoren kann zur Überlastung der noch wirksamen Wicklungen führen

5. Lange Anlaufzeit oder Bremsung

Isolationsklassen der Wicklungen

Isolations - klasse

max.

Motor- temperatu

r

max.

Umgebungs - temperatur

Y 90°C 40°C

A 105°C 40°C

E 120°C 40°C

B 130°C 40°C

F 155°C 40°C

H 180°C 60°C

(39)

6 SCHUTZ VON DREHSTROMMOTOREN

Für den Schutz gegen zu hohe Wicklungstemperaturen eines Motors sind Überlast-Schutzeinrichtungen, welche die Wicklungstemperatur direkt erfassen, besonders gut geeignet. Es sind dies Kalt- oder Heissleiter oder Bimetallschalter, welche in die Motorwicklungen integriert sind.

Diese Vorrichtungen schützen den Motor nicht nur bei mechanischer Überlastung, sondern auch bei zu hohen Umgebungstemperaturen, ungenügender Ventilation usw.

Bei bestimmten Motoren z. B. bei Kollektormotoren mit Bürstenregulierung, bei Motoren mit langer Anlaufzeit, bei Motoren, die in kurzen Zeitintervallen ein- und ausgeschaltet werden, ist die in die Wicklungen integrierte

Überlast-Schutzeinrichtung die einzige Möglichkeit des Motorschutzes.

Motoren, bei denen eine mechanische Überlastung eine mehr oder weniger proportionale Erhöhung des Stromes in den Zuleitungen zum Motor zur Folge hat, können durch dem Motor vorgeschaltete Überlast- Schutzeinrichtungen geschützt werden. Diese müssen so beschaffen sein, dass sie einen Überstrom vom 1,2-fachen ihres

Bemessungsauslösestroms innerhalb einer Stunde abschalten.

Motorschutzschalter und Schütze in Kombination mit einer Überlast- Schutzeinrichtung entsprechen dieser Forderung. Der eingestellte Bemessungsauslösestrom der Überlast-Schutzeinrichtung darf nicht grösser sein als der Bemessungsstrom des zu schützenden Motors.

Als blockierfest gilt ein Motor dann, wenn er sich bei blockiertem Rotor nicht gefährlich erwärmt und der in diesem Zustand aufgenommene Strom auch nicht zu einer Überlastung der Leiter in der Zuleitung führt. Für

blockierfeste Motoren sind keine besonderen Massnahmen gegen Überlastung gefordert. Es ist aber zu beachten, dass der

Bemessungsstrom der vorgeschalteten Überstrom-Schutzeinrichtung, die auf dem Motor angegeben ist, eingehalten wird.

Angabe auf dem Motor Fig. 4.3.3.3.1.2.3

max. _____ A

NIN 4.3.3.3.3

(40)

7 SCHALTEN VON DREHSTROMMOTOREN

20.7 Schalten von Drehstrommotoren

Motorschutzschalter mit Einstellbereich 1,25 – 4 A

AC 1

Lastschalter, nicht induktive Belastungen, Widerstandsöfen

AC 2

Schleifringläufermotoren mit begrenzten Anlaufstrom, YD-

Anlauf (kleinere und mittlere Motorleistungen) AC 3

Direkte Einschaltungen von Kurzschlussläufermotoren, YD- Anlauf (grössere Motorleistungen)

AC 4

Extremlast, Tippen, Reversieren, Gegenstrombremsen von

Kurzschlussläufern AC5

AC-5a Schalten von Gasentladungslampen.

AC-5b Schalten von Glühlampen.

AC6 AC-6a Schalten von

Transformatoren.

AC-6b Schalten von Kondensatorbatterien.

AC7

AC-7a Schwach induktive Lasten von Haushaltsgeräten und ähnliche

Anwendungen.

AC-7b Motoren von Haushaltsgeräten.

AC8

AC-8a Schalten von hermetisch gekapselten Kühlkompressormotoren mit manueller Rücksetzung der

Überlastauslöser.

AC-8b Schalten von hermetisch gekapselten Kühlkompressormotoren mit automatischer Rücksetzung der

Überlastauslöser.

AC11 Elektromagnete z.B. für Spannzeuge oder Hubmagnete

AC12

Steuerung von ohmschen Lasten und induktiven Lasten bei Trennung durch Optokoppler.

AC13

Steuerung von Halbleiter-Lasten bei Trennung durch

Transformatoren.

AC14 Steuerung von kleinen elektromagnetischen Lasten

(< 72 VA).

AC15 Steuerung von elektromagnetischen

Lasten (> 72 VA).

(41)

7 SCHALTEN VON WECHSELSTROMMOTOREN

Auswahlkriterien für schaltende Betriebsmittel:

- Nennstrom der Hauptkontakte - eventuelle Einschaltströme - Anzug- und Halteleistung - Anzahl und Art der

Hilfskontakte

- geforderte Lebensdauer - Steuerspannung

- Frequenz

Das Schütz

Zum Schutz der Leiter, vor der Kurzschlussenergie, müssen Leitungsschutzschalter der

Strombegrenzungsklasse 3 eingesetzt werden.

1 Lichtbogenlöschung nach 10 ms 2 Lichtbogen wird vor dem Nulldurchgang

gelöscht

3 Schnelle Löschung des Lichtbogens vor dem Nulldurchgang

Der Leitungsschutzschalter

1. Schraubkopf aus Porzellan (KII) 2. Sicherungssockel

3. Passschraube 4. Gewindering 5. Fusskontakt 6. Anschlussklemme 7. Abgangsklemme 8. Schmelzsicherung 9. Fenster

10. Gehäuse aus Aminoplast

Die Schmelzsicherung DII

(42)

8 ANLASSVERFAHREN VON DREHSTROMMOTOREN 1 STERN-DREIECK-ANLAUF

20.8 Anlassverfahren von Drehstrommotoren 20.8.1 Stern-Dreieck-Anlauf

20.8.1.1 Klemmenbrett

Nachfolgend sollen anhand der Motorklemmenbretter bzw. der der Leistungsschilder die Motoren beurteilt werden, ob diese für Stern-Dreieck-Anlauf geeignet seien.

Typ

3

~

Nr. 1961

Y400 V 12,9 A

5,5 kW cosϕ 0,75 1480 U/min 50 Hz

Isol-Kl. B IP 44 t

Stern-Dreieck-Anlauf möglich?

Nein!

Begründung:

Der Motor ist nicht für Dreieckspannung 400V ausgelegt.

Typ

3

~

^Nr. ¹⁹⁵⁹

400 V 18,9 A

7,5 kW cosϕ 0,77 969 U/min 50 Hz

Isol-Kl. H IP 44 t

Stern-Dreieck-Anlauf möglich?

Ja!

Begründung:

Der dreiphasige Motor ist für Dreieckspannung 400V

ausgelegt.

Typ Fremderregter Motor

- Nr. 1981

230 V 29 A

5,5 kW cosϕ - 3200 U/min - Hz Err. 400 V 1,0 A

Isol-Kl. F IP 44 t

Stern-Dreieck-Anlauf möglich?

Nein!

Begründung:

Der Gleichstrommotor ist nicht für Y/ -Anlauf vorgesehen.

Isolationsklasse: Die Isolationsstoffklasse beschreibt die zulässige Dauertemperatur der

Wicklungsisolation. Klasse B (130 °C) entspricht dem Standard. Klasse F (155 °C) ist bei

umrichtergespiesenen Motoren empfehlenswert. Klasse H (180 °C) ist nur in besonderen Fällen

(43)

20.8.1.2 Ungünstiger Stern-Dreieck-Anlauf

Das nebenstehende Diagramm zeigt einen Fall, für den der Stern-Dreieck-Anlauf unzweckmässig ist.

1. Begründen Sie genau, warum der Stern- Dreieck-Anlauf hier ungünstig ist.

Die Drehmomentkennlinie des Motors schneidet die Last-

kennlinie; hier muss spätestens ins umgeschaltet werden,

da der Motor sonst im Y übe r- Lastet wird. Durch die Umschal- tung erhöht sich aber der Motor- strom von 100% (I

N

) auf 300% (3·I

N

)

und daher ist der Y/ - Anlauf ungünstig.

2. Wie lautet Ihr Lösungsvorschlag?

Motor mit grösserem M

Y

ver- wenden.

Das Motordrehmoment sollte in jedem Augenblick das 1,2-fache des Lastmomentes sein.

M

> 1,2·M

L

r

(44)

20.8.1.3 Steuerung bei Stern-Dreieck-Anlauf

20.8.1.3.1 Hauptstromkreis

(45)

3 STEUERUNG BEI STERN-DREIECK-ANLAUF

20.8.1.3.2 Steuerstromkreis

(46)

8 ANLASSVERFAHREN VON DREHSTROMMOTOREN

20.8.2 Anlassverfahren mit Drossel

Neben dem Stern-Dreieck-Anlaufverfahren gibt es noch weitere Anlassverfahren für Drehstrommotoren. Diese Verfahren sind nachfolgend dargestellt.

Leistung

Bis zu einer Leistung von 15 kW anwendbar.

Vorteile

Anlaufstrombegrenzung

Nachteile

Relativ teuer

Anwendung

Maschinen mit geringem Anzugsdrehmoment

Schaltung

3 M

Beschreibung

Nach dem Hochlauf wird die Spule überbrückt.

(47)

20.8.3 Anlassverfahren mit Kusa-Schaltung

Leistung

Bis zu einer Leistung von ca.

2,2 kW anwendbar.

Vorteile

Verringertes Drehmoment

Nachteile

Stromanstieg in den Phasen L1 und L3

Anwendung

Textilmaschinen

Schaltung

3 M

Beschreibung

(48)

20.8.4 Anlassverfahren mit Anlasswiderständen

Leistung

Bis zu einer Leistung von 15 kW anwendbar.

Vorteile

Geringener Aufwand

Nachteile

Starke Widerstandserwärmung

Anwendung

Maschinen mit kleinem Anzugsdrehmoment

Schaltung

3 M

Beschreibung

Beim Anlassen sind die drei Widerstände in Serie geschaltet.

Nach dem Hochlauf werden die Widerstände kurz geschlossen.

(49)

20.8.5 Anlassverfahren mit Läuferanlasser

Leistung

Bis zu einer Leistung von 15 kW anwendbar.

Vorteile

Kleiner Anlaufstrom, grosses Anlaufdehmoment

Nachteile

Anwendung

Grosse Antriebsmotoren

Schaltung

3 M

K L M

Beschreibung

Die Widerstände reduzieren im Hochlauf den Zuleitungsstrom.

Das Drehmoment ist dabei nicht reduziert. Die Drehzahl kann

dabei auch noch beeinflusst werden.

(50)

20.8.6 Anlassverfahren mit Anlasstrafo

Leistung

Bis zu einer Leistung von 15 kW anwendbar.

Vorteile

Anlaufstrom (I

A

), Anlaufdreh- moment (M

A

), steuerbar über die Spannung (U)

Nachteile

Aufwendig und teuer

Anwendung

Hochspannungsmororen

z.B. 10 kV

Schaltung

3 M

Beschreibung

Verkleinerung der Motorspannung und damit Beeinflussung

des Zuleitungsstromes.

(51)

20.8.7 Anlassverfahren mit Spannungs-Frequenz-Steuerung

Ein Frequenzumrichter ist ein Gerät, das aus einem Wechselstrom (auch Drehstrom) mit bestimmter Frequenz eine in Amplitude und Frequenz veränderte Spannung generiert. Mit dieser umgerichteten Spannung wird dann der Verbraucher (in der Regel ein Asynchronmotor) betrieben.

Diese elektronischen Geräte begrenzen den Anlaufstrom im unbelasteten oder belasteten Hochlauf auf den 2,5 bis 4,5 fachen Nennstrom.

Mit einem Frequenzumrichter kann die Statorspannung und Frequenz des

Asynchronmotors stufenlos verändert werden.

Dadurch wird aus dem Standardmotor ein drehzahlveränderliches Antriebssystem. Mit einem Rotorlagegeber, dem Errechnen der Magnetisierung und dem Einprägen der

entsprechenden Statorströme (Vektorregelung)

hat ein Asynchronmotor die Eigenschaften eines

Servoantriebes.

(52)

9 DREHZAHLSTEUERUNG VON WECHSELSTROMMOTOREN

20.9 Drehzahlsteuerung von Wechselstrommotoren

20.9.1 Berechnung der Synchrondrehzahl

Wenn ein Stator mit einer Drehstromwicklung an Drehstrom angeschlossen wird, entsteht im Inneren ein Drehfeld. Besteht der Rotor aus einem Dauermagneten oder aus Elektromagneten läuft der Rotor mit synchroner Drehzahl zur Netz-drehzahl. Die Formel für die Berechnung der Synchrondrehzahl bzw.

der Drehfelddrehzahl lautet wir folgt:

p n f 60

1

= ⋅

20.9.2 Berechnung der Asynchrondrehzahl

Asynchronmotoren werden übergiegend dort eingesetzt, wo sie ständig mit derselben Drehzahl laufen können. Die Formel für die Berechnung der Synchrondrehzahl bzw. der Drehfelddrehzahl wurde schon berechnet. Ein Asynchronmotor dreht nicht mit der Synchrondrehzahl. Der Unterschied wird wie folgt berechnet:

M

%

M

a

M

k

M

%

M

a

M

k

n 300

200 100 c

M

d

M

b

a

50% 100%

M

n

M

Asynchronmotoren sind Motoren mit Kurzschluss- läufern und werden übergiegend dort eingesetzt, wo sie nicht ständig mit derselben Drehzahl laufen müssen.

Ein Asynchronmotor dreht nicht mit der

Synchrondrehzahl. Der Unterschied wird wie folgt dargestellt:

 



 

 −

= %

n s

n

^%

1 100

1

n Nenndrehzahl [min⁻¹]

n1 Synchrondrehzahl [min⁻¹]

s% Schlupf [%]

nS Schlupfdrehzahl [min⁻¹]

n

_S

=

₁

−

(53)

9 DREHZAHLSTEUERUNG VON WECHSELSTROMMOTOREN

20.9.3 Schema einer Polumschaltung

Nachfolgen ist ein Schema für die Polumschaltung zu ergänzen:

PE

L1 L2 L3 N

0 I II L1

L2

L3 PE

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Q1

X1

U1 PE

U1

U2

V1 W1

V1 V2

W1 W2

U5 V5 W5

U5

U6

V5 V6

W5 W6

M1

8P 2P

F1

(54)

9 DREHZAHLSTEUERUNG VON WECHSELSTROMMOTOREN 3 SCHEMA DER POLUMSCHALTUNG

Beantworten Sie die Fragen zum Schema der Vorderseite.

1. In welcher Schalterstellung ist die niedrige Drehzahl eingeschaltet?

Schalterstellung „I“

2. Wie gross ist in diesem Fall die Drehzahl?

n=750 U/min

3. In welcher Schalterstellung ist die hohe Drehzahl eingeschaltet?

Schalterstellung „II“

4. Wie gross ist diese Drehzahl?

n=3000 U/min

(55)

9 DREHZAHLSTEUERUNG VON WECHSELSTROMMOTOREN 4 DALANDERSCHALTUNG

20.9.4 Dalanderschaltung

20.9.4.1 Klemmenbrett der Dalanderschaltung

1U

2U 1V

2V

1W

2W

Schaltung für die

niedrige Drehzahl

1U L1

L2

L3 1V

1W 2U

2V

2W

Motor- klemmenbrett

1U 2U

1V

2V 1W

2W

Schaltung für die hohe Drehzahl

L1 1U

L2

L3

1V

1W 2U

2V

2W

Motor-

klemmenbrett

(56)

20.9.4.2 Hauptstromkreis der Dalanderschaltung

(57)

20.9.4.3 Steuerstromkreis der Dalanderschaltung

(58)

20 ELEKTRISCHE MASCHINEN 10 KRAFTWERKE

20.10 Kraftwerke

20.10.1 Rahmenbedingungen zur Energieproduktion

Es ist Aufgabe des Bundesamtes für Energie (BFE), die Voraussetzungen zu einer sicheren Energieversorgung zu schaffen, und sich für eine effiziente Energienutzung, die Erhöhung des Anteils an erneuerbaren Energien sowie die Senkung der Treibhausgasemmissionen einzusetzen.

1 Wasserkraftwerk 2 Windkraftwerk 3 Atomkraftwerk 4 Solarkraftwerk 5 Biomassekraftwerk 6 Geothermie

7 Kohlekraftwerk

8 Dezentraler Speicher (Zukunft) 9 Gezeitenenergie

20.10.2 Funktionsweise eines Generators

Die Funktionsweise eines Generators wird in der Dreiphasentechnik genauer erklärt.

Wichtig zu wissen ist, dass mit den verschiedenen Energiene wie : Kernenergie, Wasserkraft, Windenergie, Solarenerie, Biomasse und Geothermie immer ein elektrischer Generator betrieben wird, der die vorhandene Energie in elektrische Energie umwandelt.

Bei der Umwandlung wir ein Dreiphasenwechselstrom erzeugt.

Links: Prinzipieller Aufbau eines zweipoligen Generators

U1N U₂N U3_N U12 U23 U₃₁

U1N U₂N U3_N

U12 U23 U₃₁ Die Phasenspannungen sind mit den entsprechenden

Farben nachzuzeichnen. Die aufgeführten Farben sind auch gleich den Aussenleiterferben.

U₁N Phasenspannung 1 (braun)

U₂N Phasenspannung 1 (schwarz)

U₃N Phasenspannung 1 (grau)

Die Verketteten Spannungen sind gemäss den nachfolgenden Farben nachzuzeichnen.

U12 Verkettete Spannung (grün)

U23 Phasenspannung 1 (violett)

U