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Elektrische Maschinen von Fischer, Rolf (eBook)

  • Erscheinungsdatum: 08.05.2017
  • Verlag: Carl Hanser Fachbuchverlag
eBook (ePUB)
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Elektrische Maschinen

Elektrische Maschinen - Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten Praxisnahe und anschauliche Einführung in elektrische Maschinen und Transformatoren Den wichtigen Themengebieten im Bereich der elektrischen Maschinen sind in diesem Lehrbuch jeweils eigene Abschnitte gewidmet, dazu gehören: - Kleinmaschinen der verschiedenen Bauarten - Servoantriebe mit dauermagneterregten Gleichstrom- und Synchronstrommaschinen sowie Schrittmotoren Bei der Behandlung von verschiedenen Motortypen wird die Darstellung der Verfahren zur Drehzahlsteuerung ausführlich behandelt. Hierbei geht es vor allem um den Betrieb von Drehstrom- und Asynchronmaschinen mit frequenzvariabler Spannung. Es werden die jeweils engen Verbindungen zur Leistungselektronik gezeigt und die wichtigsten Stromrichterschaltungen mit ihren speziellen Betriebsbedingungen für die Maschine beschrieben. Durch zahlreiche Beispiele werden die Inhalte veranschaulicht, darüber hinaus sind im Anhang des Buches die Rechengänge zu den Ergebnissen der in den Abschnitten gestellten Aufgaben dargestellt. Das Lehrbuch eignet sich sowohl vorlesungsbegleitend für Studierende der Ingenieurswissenschaften als auch für Ingenieure in der Praxis zum Auffrischen und Vertiefen des eigenen Wissens. Prof. Dr.-Ing. Rolf Fischer lehrte an der Hochschule Esslingen.

Produktinformationen

    Format: ePUB
    Kopierschutz: watermark
    Seitenzahl: 491
    Erscheinungsdatum: 08.05.2017
    Sprache: Deutsch
    ISBN: 9783446452954
    Verlag: Carl Hanser Fachbuchverlag
    Größe: 43178 kBytes
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Elektrische Maschinen

2 Gleichstrommaschinen
Geschichtliche Entwicklung. Auf Grund der geschichtlichen Entwicklung der Starkstromtechnik, die mit der Energie von galvanischen Elementen ihren Anfang nahm, entstand als erster elektromechanischer Energiewandler die Gleichstrommaschine. Bereits 1832 baute der Franzose H. Pixii den ersten Generator für zweiwelligen Gleichstrom. Die weitere Entwicklung ist u.a. mit den Namen A. Pacinotti, der 1860 einen Motor mit Ringwicklung und vielteiligem Stromwender fertigte, und F.v. Hefner-Alteneck, der 1872 den Trommelanker erfand, verknüpft. Einen wesentlichen Beitrag leistete im Jahre 1866 W. Siemens mit der Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips. Durch die damit gegebene Möglichkeit der Selbsterregung von Generatoren war eine Voraussetzung für den Großmaschinenbau geschaffen.

Mit der Einführung des Drehstroms etwa ab 1890 verlor die Gleichstrommaschine ihre beherrschende Stellung an die Synchrongeneratoren und Induktionsmotoren. Begünstigt durch ihre sehr gute Regelbarkeit mit galvanisch und magnetisch getrennten Kreisen für Ankerwicklung und Erregerwicklung sowie den einfachen Aufbau gesteuerter Gleichrichter mit hoher Regelqualität hat die Gleichstrommaschine bislang einen begrenzten Marktanteil behauptet [ 152 ].

Leistungsbereich. Der mögliche Fertigungsbereich reicht von Kleinstmotoren mit Leistungen von unter einem Watt für die Feinwerktechnik bis zu den Großmaschinen. Dauermagneterregte Motoren bis ca. 100 W werden in großer Stückzahl in der Kfz-Elektrik als Scheibenwischer-, Gebläse- und Stellmotoren eingesetzt. Im Bereich der Servoantriebe bis zu Leistungen von einigen kW gibt es auch eine Reihe spezieller Bauformen wie Scheibenläufer- und Glockenankermotoren. Den früher vorherrschenden Einsatz als drehzahlgeregelter Industrieantrieb in Werkzeugmaschinen, Förderanlagen, Walzenstraßen und auch als Fahrmotor in Bahnen hat der Gleichstrommotor vollständig an die Drehstrommotoren verloren. In ihrer Hochzeit bis in die 70er Jahre wurden Motoren mit Leistungen von über 10 MW gebaut. Der Gleichstromgenerator hat dagegen seit der Erfindung der gesteuerten Stromrichter keine Bedeutung mehr.
2.1 Aufbau und Bauteile 2.1.1 Prinzipieller Aufbau
Erzeugung eines Drehmoments. Die Grundkonstruktion einer Gleichstrommaschine kann man am Beispiel des Motorbetriebs anschaulich als Anwendung des Kraftwirkungsgesetzes nach F = B l I erklären. Man benötigt danach ein Magnetfeld der Flussdichte B im Luftspalt der Feldpole und darin drehbar angeordnet Leiter der Länge l , die einen Strom I führen. Die Stromzufuhr muss dabei so erfolgen, dass stets alle Leiter eines Polbereichs gleichsinnig durchflossen sind. Dieser Gedanke ist in der einfachen Anordnung nach Bild 2.1 , das bereits alle wesentlichen Bauteile der Gleichstrommaschine enthält, verwirklicht.


Bild 2.1 Prinzipieller Aufbau einer Gleichstrommaschine
1 Jochring
2 Hauptpol
3 Erregerwicklung
4 Ankerblechpaket
5 Ankerwicklung
6 Stromwender
7 Kohlebürsten

Der feststehende Ständer aus massivem oder geblechtem Eisen trägt einen Elektromagneten, dessen Erregerwicklung die zum Aufbau des Feldes erforderliche Durchflutung liefert. Die Enden des Magneten, die Hauptpole, sind nach innen durch so genannte Polschuhe erweitert, um gleichzeitig eine möglichst große Leiterzahl zu erfassen. Den äußeren magnetischen Rückschluss stellt der Jochring sicher.

Die Welle der Maschine trägt einen aus Dynamoblechen geschichteten Eisenkörper, der in Bild 2.1 als Ring dargestellt ist. Der magnetische Kreis ist damit bis auf den erforderlichen Luftspalt ganz aus Eisen mit mi r " 1 aufgebaut. Alle Leiterstäbe bi

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