Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis),...
Transcript of Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis),...
![Page 1: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/1.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Vorlesung
Elektrische Maschinen
und Antriebe
Fachhochschule Dortmund
FB 3
(Asynchronmaschine)
Prof. Dr. Bernd Aschendorf
SoSe 13
![Page 2: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/2.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Allgemeines
• wichtigste Elektrische Maschine (Marktanteil 57 %)
• einfacher Aufbau
• robuster Betrieb
• betriebssicher
• preiswerter Aufbau
• hoher Wirkungsgrad
• Verbreitungsgrad durch Stromrichtertechnik noch
gestiegen
![Page 3: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/3.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Anwendungsgebiete
• Haupteinsatz als Antriebsmaschine (Motor)
• kleine und große Leistungen bis 25 MW
• seltener als Generator (kleine Wasserkraftwerke,
Windkraftanlage)
• sehr selten als Generator im Inselbetrieb
(Blindleistungsbedarf !)
![Page 4: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/4.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Prinzipieller Aufbau
• Ständer und Läufer rotationssymmetrisch
• Luftspalt ist konstant
• Aufbau von Ständer und Läufer aus Dynamoblechen
• Blechpakete mit Nuten zur Aufnahme der Wicklungen
• Ständer trägt dreisträngige Wicklung für p Polpaare
• Stern- und Dreieckschaltung des Ständers
• Aufbau des Ständers wie Innenpol-Synchron-Maschine
• kleine Maschinen mit Einschichtwicklung
• große Maschinen meist mit gesehnter
Zweischichtwicklung
![Page 5: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/5.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Ständeraufbau
![Page 6: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/6.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Zwei Läufertyen:
Käfigläufer:
![Page 7: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/7.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Zwei Läufertyen:
Schleifringläufer :
![Page 8: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/8.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Stabformen der Kurzschlußwicklung:
![Page 9: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/9.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Ausführungsbeispiele:
Kurzschlußläufer:
![Page 10: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/10.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
:
Ausführungsbeispiele:
Schleifringläufer:
![Page 11: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/11.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
:
Ausführungsbeispiele:
Schleifringläufer:
![Page 12: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/12.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Prinzipieller Aufbau der Asynchronmaschine
(Schleifringläufer):
![Page 13: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/13.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschinen-
Strom- und Feldberechnung
mit Finiter Elemente-Theorie
![Page 14: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/14.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Luftspaltfeld der
Asynchronmaschine mit
Schleifringläufer
![Page 15: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/15.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Statische Rechnung
Stator durchflutet
![Page 16: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/16.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 17: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/17.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 18: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/18.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 19: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/19.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 20: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/20.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Statische Rechnung
Rotor durchflutet, gleichsinnig
![Page 21: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/21.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 22: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/22.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 23: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/23.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 24: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/24.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 25: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/25.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Harmonische Rechnung
Rotor mit niedrigem Widerstand,
entspricht in etwa Stillstand
![Page 26: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/26.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 27: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/27.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 28: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/28.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 29: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/29.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 30: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/30.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Harmonische Rechnung
Rotor mit höherem Widerstand,
entspricht in etwa Leerlauf
![Page 31: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/31.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 32: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/32.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 33: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/33.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 34: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/34.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 35: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/35.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Luftspaltfeld der
Asynchronmaschine mit
Käfigläufer
![Page 36: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/36.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Statische Rechnung
Stator durchflutet
![Page 37: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/37.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 38: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/38.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 39: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/39.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 40: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/40.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 41: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/41.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Harmonische Rechnung
Rotor mit höherem Widerstand,
entspricht in etwa Stillstand
![Page 42: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/42.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 43: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/43.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 44: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/44.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 45: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/45.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 46: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/46.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Harmonische Rechnung
Rotor mit höherem Widerstand,
entspricht in etwa Stillstand
![Page 47: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/47.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 48: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/48.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 49: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/49.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 50: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/50.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 51: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/51.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschinen-
Strom- und Feldberechnung
mit Finiter Elemente-Theorie
![Page 52: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/52.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschinen-
Strom- und Feldberechnung
mit Oberfeldtheorie
![Page 53: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/53.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Ständer-Luftspaltfeld der
Asynchronmaschine
![Page 54: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/54.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Läufer-Luftspaltfeld der
Asynchronmaschine
![Page 55: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/55.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Resultierendes Luftspaltfeld
der Asynchronmaschine
![Page 56: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/56.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Relativgeschwindigkeit
Ständer / Läufer
![Page 57: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/57.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Herleitung des Ersatzschaltbildes
der Asynchronmaschine mit
Schleifringläufer
![Page 58: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/58.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 U2‘
Transformator
I1
I2‘
R1 X1s
Xh U1 Ures
Synchronmaschine
Ures
UP
Merkmale: •Ständer steht still
•Frequenz in Primärwicklung f1
•Ständer erzeugt mit Ständerstrom I1 Ständerfeld B1
•Läufer steht still
•Frequenz in Sekundärwicklung f1
•Läufer erzeugt mit Läuferstrom I2 Läuferfeld B2
•Ständer und Läufer haben gleiche Drehzahl n=0
•Ständer und Läufer haben gleiche Frequenz f1
•Läuferfeld wirkt auf das Ständerfeld zurück und beeinflußt
dies (Ankerrückwirkung)
•B1 + B2 = Bres
•Denkbar ist ein Magnetisierungsstrom Im, der dieses
resultierende Feld Breserzeugt
•Ständer- und Läuferwicklung haben unterschiedliche Windungs-
zahl, daher muß Transformation der Ströme beim
Wechsel der Auswertungsseite erfolgen (I2‘, U2‘,
R2‘, X2s‘)
Merkmale: •Ständer steht still
•Frequenz in Ständerwicklung f1
•Ständer erzeugt mit Ständerstrom I1 Ständerfeld B1
•Ständerfeld ist bezogen auf Ständer ein Drehfeld,
das mit n1 dreht
•Läufer dreht synchron mit Drehfeld des Ständers
•Frequenz in Sekundärwicklung f2=0
•Läufer erzeugt mit Läuferstrom I2 Läuferfeld B2
•Läuferfeld steht bezogen auf Läufer still
•Läuferfeld läuft bezogen auf Ständer synchon mit n1
•Ständer- und Läuferfeld haben bezogen auf den Ständer Drehzahldifferenz n=0
und laufen synchron
•Ständerstrom hat Frequenz f1 , Läuferstrom hat Frequenz f2=0
•Läuferfeld wirkt auf das Ständerfeld zurück und beeinflußt dies
(Ankerrückwirkung)
•B1 + B2 = Bres
•Denkbar ist ein Magnetisierungsstrom Im, der dieses resultie-
rende Feld Breserzeugt
Läufer steht still !
Läufer dreht synchron !
Eine leichte Umordnung des Ersatzschaltbildes
ändert nichts gravierend !
![Page 59: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/59.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1
Transformator im Leerlauf ohne Last
I1
I2‘
R1 X1s
Xh U1 Ures
Synchronmaschine ohne Erregung
Ures
UP=0
Läufer steht still ! Läufer dreht synchron !
Hieraus folgt folgendes vereinfachtes Ersatzschaltbild:
I1 R1 X1s
Xh
Iµ
U1
I1 R1 X1s
Xh U1 Ures Ures
![Page 60: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/60.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 R1 X1s
Xh U1 Ures
Anwendung auf die Asynchronmaschine: •Die Asynchronmaschine besteht im Ständer aus einer Drehfeldwicklung wie bei
der Synchronmaschine
•Die Asynchronmaschine besteht im Läufer im Falle einer Schleifringläufer-
maschine aus einer Drehfeldwicklung mit gleicher Strangzahl wie der
Ständerwicklung
•Die Asynchronmaschine besteht im Läufer im Falle einer Käfigläufermaschine
aus einer sehr einfachen Drehfeldwicklung mit höherer Strangzahl wie
der Ständerwicklung (Käfigwicklung)
•Im Leerlauf mit synchroner Drehzahl wird in die Wicklung des Läufers
aufgrund der Frequenzgleichheit von Ständerdrehfeld und
Läuferdrehzahl keine Spannung induziert
•Somit ergibt sich im Leerlauf für die Asynchronmaschine dasselbe reduzierte
Ersatzschaltbild wie beim Transformator und der Synchronmaschine
![Page 61: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/61.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1
Transformator im Kurzschluß
Ures
Läufer steht still !
Anwendung auf die Asynchronmaschine: •Auch die Sekundärseite der Asynchronmaschine ist sowohl als Schleifringläufer
mit allen drei Phasen, als auch als Käfigläufer mit allen Strängen
kurzgeschlossen.
•Im Stillstand entspricht das entstandene Ersatzschaltbild des kurzgeschlossenen
Transformators also der Asynchronmaschine.
•Im Stillstand hat somit der Läuferstrom die Frequenz f1, somit auch das
Läuferfeld B2
Im Kurzschluß ist die sekundärseitige Spannung 0. Die Frequenz des
Transformators im Kurzschluß verbleibt auf der Sekundärseite diejenige der
Primärseite und ist f1. Es stellt sich I2‘ als Kurzschlußstrom ein.
![Page 62: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/62.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschine mit sehr niedriger Drehzahl:
•Dreht die Asynchronmaschine mit sehr niedriger Drehzahl n, so entsteht eine
Relativgeschwindigkeit (Relativdrehzahl) zwischen Läufer (Drehzahl n)
und Ständerdrehfeld (Drehzahl n1)
•Diese Relativdrehzahl ist n2 = n1 – n
•Der Läufer verspürt eine Feldänderung in seinen einzelnen Spulenwindungen,
die dieser Relativdrehzahl entspricht
•Das vom Ständer herrührende Ständerfeld B1 mit der Frequenz f1 wird also im
Läufer mit der Frequenz f2 wahrgenommen, die der Relativdrehzahl
entspricht.
•Im Falle des Stillstandes ist die Relativdrehzahl 0 und somit die Frequenz im
Stillstand f2 = f1
![Page 63: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/63.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschine mit synchroner Drehzahl:
Nähert sich die Geschwindigkeit des Läufers n der Geschwindigkeit des
Ständerdrehfeldes n1, so wird die Relativdrehzahl n2 = n1 – n1 = 0
•Somit ist die vom Läufer spürbare Frequenz des Ständerfeldes f2 = 0
•Aufgrund der Frequenz f2 = 0 im Synchronismus kann in den Läuferspulen
keine Spannung und somit auch kein Läuferstrom induziert werden.
•Das Verhalten entspricht im Synchronismus der Synchronmaschine ohne
Erregung oder dem Transformator im Leerlauf
![Page 64: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/64.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschine mit steigender Drehzahl vom Stillstand bis
zum Synchronismus:
•Auf dem Weg vom Stillstand zum Synchronismus wächst die Drehzahl des
Läufers von n = 0 bis n = n1
•Dabei fällt die vom Läufer spürbare Frequenz des Ständerdrehfeldes f2 von f1 bis 0
•Somit fällt die im Läufer induzierbare Spannung und damit aufgrund der
kurzgeschlossenen Spulen induzierte Läuferstrom I2’ von großen
Werten (Kurzschluß) bis 0
•Dieser Wechsel der Belastung des Läufers infolge der veränderlichen Frequenz
muß im Ersatzschaltbild kenntlich gemacht werden.
•Insbesondere ist läuferseitig die variable Frequenz in den Läuferspulen zu
berücksichtigen.
•Diese variable Frequenz hat sowohl direkte Auswirkungen auf die Reaktanzen (Frequenz w) und die läuferseitige induzierte Spannung (Frequenz f2), als
auch indirekt übe die Stromverdrängung und somit Widerstandserhöhung
und Induktivitätsabsenkung in massiven Läuferstäben infolge der Frequenz. • Die Relativbeziehung zwischen Läufer und Ständer wird ausgedrückt durch den
Schlupf s, dieser beschreibt das Verhältnis zwischen der Relativgeschwin-
digkeit zwischen Ständerdrehfeld und Läufer n1 – n zur Ständer-
drehfeldgeschwindigkeit n1
![Page 65: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/65.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschine mit steigender Drehzahl vom
Stillstand bis zum Synchronismus:
• Im Stillstand n = 0 ergibt sich der Schlupf s zu s = ( n1 – 0 ) / n1 = 1 , dies
bedeutet, daß aufgrund des stillstehenden Läufers das Drehfeld B1 des
Ständers mit 100 % über den Läufer hinwegschlüpft.
• Im Stillstand n = 0 verspürt der Läufer somit das Ständerfeld B1 mit der
Frequenz f2 = s * f1 = f1
• Im Synchronismus n = n1 ergibt sich der Schlupf s zu s = ( n1 – n1 ) / n1 = 0 ,
dies bedeutet, daß aufgrund des synchron mit dem Ständer-drehfeld B1
drehenden Läufers das Drehfeld B1 nicht mehr schlüpft.
• Im Synchronismus n = n1 verspürt der Läufer somit das Ständerfeld B1 mit der
Frequenz f2 = s * f1 = 0
• Auf dem Weg vom Stillstand zum Synchronismus kann somit die Frequenz
der im Läufer induzierten Spannung und damit des induzierten Stromes
direkt durch den Schlupf s angegeben werden: f2 = s * f1
• Gleichzeitig nimmt die Belastung des Sekundärkreises vom Stillstand zum
Synchronismus ab. Dies wird durch einen variablen Widerstand im
Ersatzschaltbild berücksichtigt.
n1 – n
S =
n1
![Page 66: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/66.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Ankerrückwirkung in der Asynchronmaschine:
• Aufgrund der Bewegung wird bis auf den Spezialfall n = n1 im Läufer eine
Spannung U2‘ induziert, die aufgrund der kurzgeschlossenen
Käfigspulen direkt als induzierter Strom I2‘ auftritt.
• Aufgrunddessen, daß dieser Strom I2‘, der in den einzelnen Strängen
phasenverschoben auftritt, in Verbindung mit allen Spulen des Läufers
ein Gegenfeld B2(I2‘) aufbaut, erfolgt eine Rückkopplung auf das
Ständerfeld B1
• Bezogen auf den Läufer hat das vom Läuferstromsystem aufgebaute
Läuferfeld B2(I2‘) die Frequenz des Läuferstromes f2 = s * f1
• Somit können auf den Läufer bezogen Ständer- und Läuferfeld zum
resultierenden Feld addiert werden, der Läufer wirkt auf den Ständer
zurück (Ankerrückwirkung)
• Wird dieses Feld auf den Stator transformiert, so erhält auch das Läuferfeld
Netzfrequenz f1 und kann somit auch auf den Ständer bezogen zum
resultierenden Luftspaltfeld zusammengezogen werden.
• Tatsächlich treten aufgrund der treppenförmigen Stator- und Rotorfelder
wesentlich mehr Frequenzen in Erscheinung. Bei der Grundwellen-
theorie werden nur die Grundwellen betrachtet.
![Page 67: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/67.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘/s X1s X2s‘
Xh
Im
U1 Ures
Ersatzschaltbild der Asynchronmaschine:
R2‘/s = R2‘ * (s/s) + R2‘/s – R2‘ *s/s
R2‘/s = R2‘ + R2‘ * (1 – s) / s
Der Ohm‘sche Widerstand im Läuferkreis kann also in zwei Widerstände aufgeteilt
werden, die durch die Spulenwiderstände R2‘ zum einen und den variablen
Lastwiderstand R2‘ * (1-s)/s dargestellt werden.
Damit kann der erste Ansatz des Ersatzschaltbildes der Asynchronmaschine dem
belasteten Transformator angeglichen werden.
![Page 68: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/68.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1
R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 Ures
Ersatzschaltbild der Asynchronmaschine:
R2‘ * (1-s)/s
Damit ergibt sich im Stillstand bei s = 1 eine Belastung mit
Widerstand 0, d.h. nur der Wicklungswiderstand ist aktiv.
Im Synchronismus bei s = 0 wird der Belastungswiderstand
unendlich, d.h. der Sekundär- bzw. Läuferkreis ist offen.
Dies entspricht den Betrachtungen bei der Herleitung.
![Page 69: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/69.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Die Stromortskurve der Asynchronmaschine
beschreibt die Stromlage I1 zu U1 in Abhän-
gigkeit der Drehzahl
![Page 70: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/70.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 Ures R2‘ * (1-s)/s
s = 1: n=0
f2=s*f1=f1
I1=U1/(R1+j X1s + j Xh II ( j X2s‘ + R2‘ + R2‘ (1-s)/s )
Infolge der relativen Größen von Xh zur Reihenschaltung von X2s‘
und R2‘ und R2‘ (1-s)/s trägt Xh nur wenig zum Ergebnis bei, die
gesamte Reaktanz ist klein und hat ohm‘sche und induktive Anteile.
![Page 71: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/71.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
![Page 72: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/72.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 Ures R2‘ * (1-s)/s
s = 1: Infolge des hohen Stromes im Sekundärteil entstehen große Ohm‘sche Verluste
im Stator und Rotor.
Die gesamte zugeführte Wirkleistung ergibt sich als Projektion des Stromzeigers
I1 auf U1.
Aufgrund der Leistungs-/Drehmomentbeziehung P=w M wird an der Welle keine
Leistung umgesetzt. Pab = 0
Dies ergibt sich auch aus dem Leistungsabfall am belastenden Wirkwiderstand
R2‘ (1-s)/s. Da der Widerstand mit s=1 zu 0 wird, ist die abgegebene Leistung 0.
Die aufgebrachte Leistung muß folglich als Stromwärmeverluste von Ständer
PCu1 und Läufer PCu2 verlorengehen.
![Page 73: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/73.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu PCu1+PCu2
![Page 74: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/74.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 Ures R2‘ * (1-s)/s
s = 1: Da die gesamte Wirkleistung, die im Läufer umgesetzt wird, dem
Drehmoment entspricht, wird diese im Läufer in Drehmoment umgesetzt,
das dem Wirkleistungsumsatz an der Summe der Ohm‘schen Widerstände
im Läufer entspricht.
Dieses Drehmoment ist sehr groß und entspricht der gesamten zugeführten
Wirkleistung abzüglich der Ständerstromwärmeverluste.
![Page 75: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/75.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 Ures R2‘ * (1-s)/s
s = 0: n=n1
f2=s*f1=0
I1=U1/(R1+j X1s + j Xh)
Infolge der relativen Größen von Xh zur Reihenschaltung von X2s‘ und R2‘
und R2‘ (1-s)/s trägt Xh erheblich zum Ergebnis bei, die gesamte Reaktanz
ist groß und hat ohm‘sche und induktive Anteile.
![Page 76: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/76.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
I10
![Page 77: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/77.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 Ures R2‘ * (1-s)/s
s = 0: Infolge des nicht vorhandenen Stromes im Sekundärteil entstehen
ausschließlich Ohm‘sche Verluste im Stator.
Die gesamte zugeführte Wirkleistung ergibt sich als Projektion des
Stromzeigers I1 auf U1.
Aufgrund des nicht vorhandenen Stromes im Sekundärteil wird an der Welle
keine Leistung umgesetzt. Pab = 0
Die aufgebrachte Leistung muß folglich als Stromwärmeverluste am
Ständer PCu1 verlorengehen.
![Page 78: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/78.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21 Pzu1 PCu11
+PCu21
Pzu0 PCu10
![Page 79: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/79.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 Ures R2‘ * (1-s)/s
s = h : n=-h
f2= s*f1 =h
I1 = U1 / ( R1+j X1s + j Xh II j X2s‘)
Infolge der relativen Größen von Xh zur Parallelschaltung von X2s und Xh
trägt Xh nur wenig zum Ergebnis bei, die gesamte Reaktanz ist klein und hat
ohm‘sche und induktive Anteile. Im Vergleich zum Stillstand ist der Betrag
des Stromes ein wenig größer als im Stillstand, der ohm‘sche Anteile ist
verglichen mit Stillstand ein wenig kleiner.
![Page 80: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/80.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
I10
I1h
![Page 81: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/81.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1 I2‘ R1 R2‘ X1s X2s‘
Xh
Iµ
U1 Ures R2‘ * (1-s)/s
s = : Infolge des hohen Stromes im Sekundärteil entstehen große Ohm‘sche
Verluste ausschließlich im Stator.
Die gesamte zugeführte Wirkleistung ergibt sich als Projektion des
Stromzeigers I1 auf U1.
Infolge des großen Gesamtstromes entstehen große Ohm‘sche Verluste im
Stator, aber auch im Rotor.
Da infolge der Herleitung die zugeführte Wirkleistung vom Stator
verbraucht wird, muß die im Rotor benötigte Wirkleistung über die Welle
zugeführt werden, ist also negativ. Pab < 0
Für s = wird der Belastungswiderstand negativ !
![Page 82: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/82.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21 Pzu1
PCu11+PCu21
Pzu0 PCu10
Pzuh PCu1h
I1K
I1h
![Page 83: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/83.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21 Pzu1
PCu11+PCu21
Pzu0 PCu10
Pzuh PCu1h
I1K
I1h
Damit lassen sich den 3 Betriebs-
punkten die Eigenschaften von
Wirkleistung und Drehmoment
zuordnen.
Pab=0
M > 0
Pab < 0
M = 0
Pab = 0
M = 0
![Page 84: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/84.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21 Pzu1
PCu11+PCu21
Pzu0 PCu10
Pzuh PCu1h
I1K
I1h
Die Stromorte mit M = 0 und Pab = 0
werden durch Linien verbunden. Die
Linien erhalten die Namen der
Eigenschaft, die in den Betriebs-
punkten 0 ist.
Pab=0
M > 0
Pab < 0
M = 0
Pab = 0
M = 0
![Page 85: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/85.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21 Pzu1
PCu11+PCu21
Pzu0 PCu10
Pzuh PCu1h
I1K
I1h
Mit Hilfe dieser Linien können durch
Rückschluß untereinander abgegebene
Leistung Pab, PCu1, PCu2 und M für
jeden Betriebspunkt ermittelt werden.
Pab=0
M > 0
Pab < 0
M = 0
Pab = 0
M = 0
![Page 86: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/86.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21
PCu11+PCu21
I1K
Pab=0
M > 0
Pab <
0
M = 0
Pab = 0
M > 0
PCu1 > 0
PCu2 > 0
s = 1
Pzu1
M
PCu11
PCu12
Pab = 0
M = 0
![Page 87: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/87.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21
s =
Pab < 0
M = 0
Pab < 0
M = 0
PCu1 = Pzu
PCu2 > 0
Pzuh PCu1h
Pabh PCu2h
Pab = 0
M = 0
I1h
![Page 88: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/88.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21
Pab=0
M > 0
Pab < 0
M = 0
Pab = 0
M = 0
PCu1 = Pzu
PCu2 = 0
s = 0
Pzu0 PCu10
I10
![Page 89: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/89.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
I1K
Pzu1 PCu11+PCu21
PzuP
PCu11
Damit kann jeder beliebige
Betriebspunkt ausgewertet werden
Pab=0
M > 0
Pab < 0
M = 0
Pab = 0
M = 0
P
P
PabP
PCu2P
M
![Page 90: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/90.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Ersatzschaltbild der Asynchronmaschine
mit Schleifringläufer
![Page 91: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/91.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschine mit Käfigläufer: Stromverdrängungsfreier Kurzschlußläufer,
Spannungsinduktion in die Käfigmaschen
![Page 92: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/92.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Asynchronmaschine mit Käfigläufer: Stromverdrängungsfreier Kurzschlußläufer,
Spannungsinduktion in die Käfigmaschen
![Page 93: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/93.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
• Stabquerschnitt so, daß Stromdichte unabhängig von der
Frequenz (Schlupf !)
• Kurzschlußläufer stellt ein N2(Z2)-strängiges
Wicklungssystem dar
• Käufigläufer baut Grundwellendrehfeld auf
• Verhalten wie ein dreisträngiger Schleifringläufer
• Läuferwiderstand und Läuferstreuinduktivität lassen sich
aus Ring- und Stabwiderstand und -induktivität ableiten
• Es gilt das Ersatzschaltbild des kurzgeschlossenen
Schleifringläufers
![Page 94: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/94.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Stromverdrängung
• Verkettetes Feld (siehe unten)
• unterschiedlich große Spannungsinkuktion in den
diskreten Leiterlagen
• durch Spannungsunterschied fließen Wirbelströme
• die Wirbelströme drängen den Leiterstrom nach außen
• Einfluß proportional zur Frequenz
• einseitige Stromverdrängung ist nicht zu verwechseln
mit der allseitigen Stromverdrängung im Leiter mit
nichtmagnetischem Außenraum
![Page 95: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/95.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Ersatzschaltbild des Käfigläufers (mit
Stromverdrängung)
![Page 96: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/96.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Energieumsatz der Asynchronmaschine 1.aufgenommene Wirkleistung
2.Eisenverluste
3.Ständerkupferverluste
4.Zusatzverluste
5.Luftspaltleistung
6.Läuferkupferverluste
7.Innere Leistung
8.Reibungsverluste
9.mechanische Leistung
![Page 97: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/97.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Wirkungsgrad:
Drehmoment:
η = 𝑃𝑎𝑏
𝑃𝑎𝑢𝑓= 1 - s
𝑃𝑎𝑏 = ω 𝑀
𝑀 = 𝑃𝑎𝑏/ ω
![Page 98: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/98.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Heyland- oder Ossannakreis
ohne Beweis
repräsentiert durch 3 Punkte
ideeller Leerlauf
ideeller Kurzschluß
Kurzschluß
ideeller Kurzschluß
![Page 99: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/99.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Konstruktion der Stromortskurve (Zeigerdiagramm)
1.Eintragen der drei ermittelten Stromzeiger
2.Einzeichnen von zwei Strecken
3.Konstruktion von Mittelsenkrechten auf den Strecken
4.Ermittlung der Schnittpunkte der Mittelsenkrechten
(liefert Kreismittelpunkt)
5.Kreis durch die drei Stromzeigerenden
![Page 100: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/100.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Parametrisierung der Stromortskurve durch
Schlupf (Schlupfgerade)
• Parallele Gerade zur Strecke durch Leerlauf und idellen Kurzschluß
• Radius einzeichnen vom Mittelpunkt zum Punkt P0
• Tangente an den Kreis im Leerlauf
• Schnittpunkt der Tangente mit der Parallelen liefert Leerlauf s=0
• Schnittpunkt der Geraden durch Leerlauf und Kurzschluß mit der
konstruierten Parallelen (aus 1.) liefert Kurzschluß s=1
• Lineare Aufteilung der durch die Schnittpunkte begrenzten Parallelen
• „Gut bemessene Länge der Parallelen“ erleichtert die Aufteilung
Anwendung der Schlupfgeraden:
• Schlupf auf Schlupfgeraden eintragen
• Gerade durch Punkt auf Schlupfgeraden und Leerlauf auf Kreis
• Schnittpunkt liefert zugehörigen Stromzeiger
![Page 101: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/101.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Vernachlässigung der Ständerverluste
• Eisenverluste werden vernachlässigt
• Stromwärmeverluste des Ständers bei großen Maschinen im Verhältnis
zu Induktivitäten sehr klein
• Stromwärmeverluste des Läufers dürfen nicht vernachlässigt werden
• Leerlauf- und ideeller Kurzschlußstrom sind reine Blindströme (liegen
auf imaginärer Achse der Stromortskurve
• Mittelpunkt des Kreises liegt auf der imaginären Achse
=> Kreisdiagramm kann aus Leerlauf- und Kurzschlußmessung konstruiert
werden
![Page 102: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/102.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Bestimmung des Kreisdiagramms aus
Messungen
Messung im Leerlauf (Achtung! Was ist Leerlauf ?)
Messung im Kurzschluß
Messung im ideellen Kurzschluß nicht möglich (ideeller Punkt !)
möglich: dritter Belastungspunkt (nahe Leerlauf)
oder: Näherungsverfahren (Ständerverluste, etc.)
Leerlauf:
• Maschine muß angetrieben werden, Drehzahl messen.
Kurzschluß:
• im Regelfalle mit verminderter Ständerspannung
• lineare Umrechnung
• Einfluß der Sättigung wird nicht korrekt erfaßt
• Streureaktanzen nicht korrekt
![Page 103: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/103.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Auswertung des Kreisdiagramms
![Page 104: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/104.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Das Kreisdiagramm wird unter Nichtberücksichtigung der Stromver-
drängung durch die drei Punkte P0 (absoluter Leerlauf), PK (Stillstand) und
P¥ (ideeller Kurzschluß) bestimmt.
Mit der Annahme, daß die Primärspannung U1 in die y-Achse (reelle
Achse) gelegt wird, ergibt sich der Stromzeiger I1 zur Spannung U1 mit
dem Winkel φ1 vom 0-Punkt des Koordinatensystems zu einem beliebigen
Punkt des durch die Punkte P0, PK und P beschriebenen Ossanna-
Kreises.
Leistungen und Drehmoment können als Senkrechten zur x-Achse
(negative imaginäre Achse) abgelesen werden.
![Page 105: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/105.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Dem Kreisdiagramm können direkt folgende Größen entnommen werden:
Die Größe des Ständerstromes I1 entspricht der Länge des Zeigers I1 , dies
ist die Strecke 0P, multipliziert mit dem Maßstabsfaktor mI des zugrunde-
liegenden Zeigerdiagramms.
Ständerstrom I1 = mI OP
Der Ständerstrom I10 im absoluten Leerlauf kann im Allgemeinen als
Magnetisierungsstrom Iµ angenähert werden.
Magnetisierungsstrom Iµ = mI 0P0
Aus dem Magnetisierungsstrom Iµ und dem Ständerstrom I1 kann der
Rotorstrom I2’ ermittelt werden:
I2’ = Iµ - I1
I2’ = mI P0P
![Page 106: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/106.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Die gesamte, der Asynchronmaschine zugeführte Wirkleistung entspricht
der Strecke AP, d.h. dem Lot eines beliebigen Punktes des Ossanna-
Kreises auf die negative imaginäre Achse.
Wirkleistung P1 = 3 U1 mI AP
Die 3 resultiert aus den 3 Strängen.
Die vom Ständer in den Rotor übertragene Luftspaltleistung Pδ entspricht
der Länge der Strecke BP. Liegt der zu betrachtende Punkt P im absoluten
Leerlauf oder im ideellen Kurzschluß, so wird keine Luftspaltleistung vom
Ständer in den Rotor übertragen. Dies ist damit zu erklären, daß die
Luftspaltleistung dem abgegebenen Drehmoment entspricht und sowohl
im absoluten Leerlauf und ideellem Kurzschluß kein Drehmoment
abgegeben wird.
Luftspaltleistung Pδ = 3 U1 mI BP
Die gesamte Ständerverlustleistung PV1 entspricht damit der Strecke AB:
gesamte Ständerverlustleistung PV1 = 3 U1 mI AB
![Page 107: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/107.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Die gesamte Ständerverlustleistung PV1 ist zu unterteilen in Eisenverlust-
leistung PFe und PCu1.
Die Eisenverlustleistung entspricht der Strecke AC
Eisenverlustleistung PFe = 3 U1 mI AC
Die Ständerkupferverluste (Ständerstromwärmeverlustleistung) entspre-
chen der Strecke BC
Ständerkupferverluste PCu1 = 3 U1 mI BC
Die rotorseitig umgesetzte Wirkleistung entspricht der Strecke BP und teilt
sich auf in Rotorkupferverluste (Rotorstromwärmeverluste) und abgege-
bene Leistung.
Im Stillstand liegt ein Sonderfall vor. Von der in den Rotor übertragenen
Luftspaltleistung wird sämtliche Leistung in Stromwärmeverluste
umgesetzt.
Hingegen wird im Kurzschluß das Anzugsdrehmoment erzeugt.
![Page 108: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/108.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Somit ergibt sich für die Rotorstromwärmeverluste PCu2 die Strecke BD
Rotorkupferverluste PCu2 = 3 U1 mI BD
und für die abgegebene Leistung, bestehend aus der mechanisch
abgegebenen Leistung Pm und der zu aufzubringenden Reibungsleistung
PR
gesamte mech. Leistung Pi = Pm + PR = 3 U1 mI DP
Aus der Luftspaltleistung Pδ läßt sich auf das innere Moment Mi
schließen
3 U1
inneres Moment Mi = ------- mI PB
2n1
![Page 109: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/109.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Damit können in das Kreisdiagramm 2 neue Linien eingetragen werden,
die das Abmessen von abgegebenem Drehmoment und abgegebener
Leistung erleichtern.
Da im absoluten Leerlauf weder Leistung noch Drehmoment abgegeben
werden, ist der Punkt P0 ein wichtiger erster Angelpunkt.
Im Stillstand wird keine Leistung abgegeben, damit kann als erste neue
Linie eine Gerade durch die Punkte P0 und PK , die sogenannte
Leistungslinie, eingezeichnet werden. Von der Leistungslinie ist als
Senkrechte auf die negative imaginäre Achse zum zu betrachtenden
Arbeitspunkt die abgegebene Leistung ablesbar.
![Page 110: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/110.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Im ideellen Kurzschluß wiederum wird, wie im absoluten Leerlauf, kein
Drehmoment abgegeben werden, damit kann als zweite neue Linie eine
Gerade durch die Punkte P0 und P , die sogenannte Drehmomentlinie,
eingezeichnet werden. Von der Drehmomentlinie ist als Senkrechte auf die
negative imaginäre Achse zum zu betrachtenden Arbeitspunkt das
abgegebene Drehmoment ablesbar.
Als wichtiges Drehmoment ist damit für den Stillstand das Anzugsdreh-
moment Pa ablesbar. Es ergibt sich für die Punkte PK und BK
3 U1
Anzugsmoment Ma = ------- mI PKBK
2n1
![Page 111: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/111.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Das größte Drehmoment, Kippmoment genannt, ergibt sich als Tangente,
parallel zur Drehmomentlinie zum Ossannakreis.
3 U1
Kippmoment MKipp = ------- mI PKippBKipp
2n1
Als weitere Größen können leicht der Leistungsfaktor cos φ (durch Ein-
zeichnen des Einheitskreises um 0, Bezug des Abschnitts des Arbeits-
punktes (gegeben durch den Schnittpunkt des Ständerstromzeiger I1 mit
dem Einheitskreis) auf der reellen Achse, zum Radius des Einheitskreises)
und der Wirkungsgrad η ermittelt werden.
DP Pm + PR
η = ------- = --------------
AP P1
![Page 112: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/112.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Der Schlupf wird über die Schlupfgerade bestimmt.
Obige Aussagen gelten für das Kreisdiagramm von Asynchron-
maschinen ohne Stromverdrängungseffekt des Rotors. Die
Leistungs- und Drehmomentlinien, wie auch der Ossannakreis
werden durch den Einfluß der Stromverdrängung wesentlich
beeinflußt. Abhilfe bringt nur die analytische Rechnung, z.B. über
Oberwellentheorien.
![Page 113: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/113.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Optimaler Leistungsfaktor
Wird der Zeiger des Ständerstromes über den gesamten Bereich des
Ossannakreises von s = - bis s = bewegt, so nimmt der Phasen-
winkel φ bestimmte Winkel an. Im absoluten Leerlauf ( s = 0 ), wie auch
im Stillstand ( s = 1 ) und ideellen Kurzschluß ( s = ) ist der Phasen-
winkel φ sehr groß. Optimales Betriebsverhalten entspricht einem großen
cos φ, d.h. einem kleinen Phasenwinkel φ , dieser Betriebspunkt ist in
der Nähe des absoluten Leerlaufes zu suchen, da in diesem Betriebs-
punkt auch der Ständerstrom kleine Werte annimmt.
Der optimale Phasenwinkel entspricht damit einem Betriebspunkt in der
Nähe des absoluten Leerlaufes, in dem der Ständerstrom den kleinsten
Phasenwinkel zur Klemmenspannung U1 annimmt. Dies entspricht einer
Tangente an den Ossannnakreis durch den Punkt 0 (Koordinatensystem-
Ursprung). Wird die Asynchronmaschine über den absoluten Leerlauf
weiter in der Drehzahl erhöht, so ergibt sich ein zweiter (anderer) optima-
ler Winkel für den Generatorbetrieb.
![Page 114: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/114.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Einfluß des Läuferwiderstandes
Der Läuferwiderstand des Käfigläufermotors kann nur durch bauliche
Änderungen verändert werden und stellt bis auf Stromverdrängungseffekte
einen konstanten Wert dar. Der Stromverdrängungseffekt hat (wie schon
angemerkt) wesentliche Einflüsse auf Ossannnakreis, Drehmoment- und
Leistungslinien.
Im Falle des Schleifringläufermotors kann der baubedingte Widerstand der
Rotorwicklung durch einen Vorwiderstand RV an den sekundären Klemmen
des Schleifringläufermotors vergrößert werden.
Aus der Herleitung des Ersatzschaltbildes (Umformung der Gleichung für
den Sekundärkreis (Rotor) ergibt sich, daß der rotorseitige Widerstand
immer dividiert durch den Schlupf in Ersatzschaltbild und Spannungs-
gleichungen erscheint.
![Page 115: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/115.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Der Ossannakreis wird im wesentlichen durch die 3 Punkte P0, PK und P
bestimmt. Die Betriebspunkte für den absoluten Leerlauf und den ideellen
Kurzschluß werden nicht durch den Rotorwiderstand beeinflußt. Lediglich
der Betriebspunkt des Kurzschlusses wird bei Vergrößerung des Gesamt-
rotorwiderstandes durch einen Vorwiderstand verändert und damit der
Ständerstrom verkleinert (der Betriebspunkt PK wandert in Richtung P0 ) .
Weiterhin wird durch einen Vorwiderstand als wesentlicher Einfluß die
Schlupfparametrisierung geändert.
![Page 116: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/116.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Dies ist über folgenden Zusammenhang zu erkennen:
R2’
------- = konst.
s
R2 R2 + RV
=> ------- = ------------
s s*
s* ist der durch den Vorwiderstand vergrößerte Schlupfwert, z.B. für den
Stillstand.
Als weitere wichtige Größe bleibt auch das Kippmoment erhalten.
![Page 117: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/117.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
![Page 118: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/118.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Die Drehmomentkurve kann z.B. durch betriebspunktweises Abtragen aus
dem Ossannakreis erfolgen. Aus dem Diagramm ist zu erkennen, daß das
Kippmoment nicht verändert wird und mit zunehmendem Vorwiderstand RV
das Kippmoment in Richtung Stillstand verschoben wird. Durch die gezielte
Wahl eines Vorwiderstandes kann die Asynchronmaschine mit Käfigläufer
auch im Stillstand mit dem Kippmoment angelassen werden und durch
Veränderung des Vorwiderstandes (Verkleinerung) das maximale Dreh-
moment beibehalten werden (in gewissen Grenzen !) .
![Page 119: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/119.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
.
Unterschiede zwischen Messung und
Rechnung des Ossannakreises Grundsätzlich wurden bei der Herleitung des Ersatzschaltbildes nur
Grundwellen herangezogen, Oberwellen wurden nicht berücksichtigt.
Die Abhängigkeit der Wicklungswiderstände in Abhängigkeit von der
Betriebstemperatur, hervorgerufen durch den Betriebszustand wurde
nicht berücksichtigt.
Der Einfluß der Eisensättigung auf die Streuinduktivitäten im Bereich
großer Schlupfwerte wurde nicht berücksichtigt.
Der Einfluß der Eisensättigung auf die Hauptreaktanz im Bereich
kleiner Schlupfwerte wurde nicht berücksichtigt
![Page 120: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/120.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
.
Abweichung des Kreisdiagramms von der
Kreisform
Einfluß der Stromverdrängung
![Page 121: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/121.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Einfluß der Stromverdrängung bei
Kurzschlußläufern
Bei großen Schlupfwerten (hohe Frequenz im Läufer) wächst der Ohm’
sche Widerstand im Läufer-(Rotor-)Kreis. Hieraus ergibt sich eine andere
Schlupfparametrisierung bei gleicher Kreisform. Hiermit ändert sich auch
der Kurzschlußstrom.
Dieser Einfluß ist in folgendem Bild dargestellt.
![Page 122: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/122.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Einfluß der Stromverdrängung bei
Kurzschlußläufern
Bei großen Schlupfwerten fällt infolge der Stromverdrängung die Läufer-
reaktanz X2σ . Dies hat Einfluß auf die Größe des Stillstandsstromes
und des ideellen Kurzschlußstromes. Der Betriebspunkt des absoluten
Leerlaufes bleibt erhalten, alle vom Leerlauf abweichenden Betriebs-
punkte werden hin zu größerem Kreisdurchmesser verschoben, wobei
sich für jeden Betriebspunkt ein anderer Kreisdurchmesser ergibt.
Die Auswirkungen sind in folgendem Bild dargestellt.
![Page 123: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/123.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Einfluß der Stromverdrängung bei
Kurzschlußläufern
Grobe Änderungen des Ossannakreises ergeben sich bei groben Mani-
pulationen des Leiters im Käfig, der auch als sogenannter Doppelkäfig
ausgeführt werden kann.
In folgendem Bild sind links verschiedene Doppelkäfigläuferformen
aufgeführt. Der Einfluß eines Doppelrundstabläufers (äußerst linke Form)
ist in dem rechten Bild dargestellt. Man erkennt, daß sowohl für den
Einfluß des unteren und des oberen Rotorstabes zwei ver-bundene
Ossannakreise entstehen. Die Leistungs- und Drehmoment-linien sind
nicht eingezeichnet, weichen jedoch stark von der üblichen Geraden ab
![Page 124: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/124.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Analytische Ermittlung der
Drehmomentkurve
Die Drehmomentkurve ist prinzipiell punktweise aus dem Kreisdiagramm
konstruierbar. Unter Verwendung der Formel für das ideelle Drehmoment
ist auch ein analytischer Zusammenhang angebbar.
Das ideelle Drehmoment ist aus der Luftspaltleistung ableitbar. Die Luft-
spaltleistung läßt sich komplex angeben und beruht im wesentlichen auf
dem Widerstand, bzw. Leitwert des Ersatzschaltbildes, abhängig vom
Schlupf.
![Page 125: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/125.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Zur Ermittlung des betriebspunktabhängigen Leitwertes wird folgendes
Ersatzschaltbild zu Grunde gelegt, wobei zur Vereinfachung der
Statorstromwärmewiderstand vernachlässigt wird. Dies entspricht den
Verhältnissen für große Asynchronmaschinen.
![Page 126: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/126.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Der Scheinwiderstand ergibt sich nach einigen Umformungen zu:
![Page 127: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/127.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Durch Bildung des reziproken Wertes des Scheinwiderstandes erhält man
den Leitwert Y. Für die Berechnung der Luftspaltleistung ist nur der Realteil
erforderlich.
![Page 128: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/128.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Nach einigen Umformungen erhält man:
![Page 129: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/129.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Zur Vereinfachung der Schreibweise wird eine Abkürzung für den primären
Streuleitwert eingeführt.
Damit erhält man:
![Page 130: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/130.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Der Nenner wird ein wenig umgeformt und man erhält:
![Page 131: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/131.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Nach Einführung der läuferseitigen Kurzschlußreaktanz erhält man
einen relativ kurzen Ausdruck für den Realteil des Leitwertes:
![Page 132: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/132.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Damit kann das idelle Drehmoment angegeben werden:
![Page 133: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/133.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Man erkennt, daß das Drehmoment vom Quadrat der Klemmenspannung
abhängig ist.
Um diesen Ausdruck für das idelle Drehmoment auf Extremwerte zu
untersuchen, wird das ideelle Drehmoment nach dem Schlupf abgeleitet.
![Page 134: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/134.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Den Schlupfwert für maximales Drehmoment erhält man aus folgendem
Zusammenhang:
![Page 135: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/135.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Das Ergebnis für den Schlupfwert, bei dem maximales Drehmoment
auftritt, nennt man Kippschlupf sKipp. Das zugehörige, Kippschluß
genannte Drehmoment MKipp , ergibt sich nach Einsetzen des
Kippschlupfes in das ideelle Drehmoment.
![Page 136: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/136.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Das ideelle Drehmoment kann auf das maximale Drehmoment bezogen
werden.
![Page 137: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/137.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Man erhält eine relativ einfache Formel, die Kloß’sche Formel genannt
wird.
Der Zusammenhang kann graphisch dargestellt werden:
![Page 138: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/138.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Weitere Betriebskennlinien
Wichtige Betriebskennlinien sind Drehmoment und Ständerstrom in Ab-
hängigkeit vom Schlupf, wobei die Schlupfachse gespiegelt wird, so daß
positive Drehzahlen rechts, negative links liegen. Es ergibt sich für eine
Asynchronmaschine ohne weitere Angaben folgendes Bild:
![Page 139: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/139.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Die Drehmomentkurve ist beim Käfigläufer wesentlich von der Rotorstab-
form durch die Stromverdrängung abhängig. Für Doppelstab-, Rechteck-
und Rundstabläufer sind in folgendem Bild die Abhängigkeiten dargestellt.
![Page 140: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/140.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Weitere wichtige Kenngrößen sind cos φ und Wirkungsgrad η . Die
Zusammenhänge sind in folgendem Bild dargestellt.
![Page 141: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/141.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Der Nennschlupf sN hängt wesentlich von der Nennleistung
PN ab. Man kann folgenden Zusammenhang angeben:
![Page 142: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/142.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Anlassen von Asynchronmaschinen
Üblicherweise werden Asynchronmaschinen direkt
eingeschaltet. Der Anlaufständerstrom liegt zwischen dem
4-fachen und 8-fachen den Ständernennstromes.
Bei Asynchronmaschinen großer Leistungen werden zur
Vermei-dung von Netzstörungen, dies sind im Allgemeinen
Spannungs-absenkungen, folgende Maßnahmen ergriffen:
Einschalten über Anlaßtransformator (dies ist relativ teuer,
deshalb wird diese Maßnahme nur für
Asynchronmaschinen großer Leistungen ab ca. 500 kW
angewandt.
![Page 143: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/143.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Anlassen von Asynchronmaschinen
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Ständeranlasser, also
über variable Vorwiderstände im Ständerkreis, einzubauen. Dies
hat zum Nachteil, daß der Strom linear fällt, das Drehmoment im
Anlaßbereich jedoch quadratisch abfällt.
Weiterhin kann eine Stern-Dreieck-Anlaufschaltung zur Anwen-
dung kommen. Es gilt für jeden Strang:
UStern / UDreieck = 1 / √3
IStern : IDreieck = 1 / √3
![Page 144: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/144.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Damit ergibt sich für das Drehmoment:
MStern / MDreieck = 1 / 3
Der Strom in den Außenleitern, den Zuleitungen, verhält sich
ebenso wie das Drehmoment:
IStern,Zuleitung / IDreieck,Zuleitung = 1 / 3
Nutzbares Drehmoment und Strom in den Zuleitungen werden
also gleich beeinflußt. Es ist jedoch zu beachten, daß viele
Maschinen bei Umschaltung von Stern- auf Dreieckschaltung
aufgrund der Oberwelleneffekte wesentlich anders reagieren.
![Page 145: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/145.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Anlassen von Asynchronmaschinen
Bei Verwendung einer Asynchronmaschine mit Schleifring-
läufer sind ideale Anlaufverhältnisse über Anlaßwiderstände
im Läuferkreis möglich.
Durch die zusätzlichen Widerstände wird nur die Schlupf-
parametrisierung des Kreisdiagramms geändert.
Damit ist Anlauf mit Nennmoment und Nennstrom möglich,
jedoch auch der Anlauf mit dem maximalen Kippmoment.
![Page 146: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/146.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen
Der Nachteil von Asynchronmaschinen besteht darin, daß aufgrund der
relativ steilen Flanke des Drehmomentes im Bereich des Nennmoments
die Drehzahl durch einfache Maßnahmen (Klemmenspannung, Vorwider-
stände im Ständerkreis) nur geringfügig geändert werden kann.
Die Maßnahmen zur Drehzahlsteuerung sind daher relativ kompliziert.
![Page 147: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/147.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen
Ein relativ drastisches und teueres Verfahren besteht im
Aufbau von Polumschaltbaren Wicklungen bei Käfigläufern.
Hierbei werden ständerseitig mehrere (meist zwei) unter-
schiedliche Wicklungen mit verschiedenen Polpaarzahlen
aufgebaut. Durch variable Ansteuerung der verschiedenen
Wicklungen sind mehrere verschiedene Leerlaufdrehzahlen
und damit Nenndrehzahlen möglich.
Nachteilig ist, daß die Baugröße der Maschine ansteigen
kann (mehrere Wicklungen).
![Page 148: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/148.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen
Die bekannteste Ausführung ist die Dahlanderschaltung, bei der zwei
Wicklungen mit Polpaarzahlen im Verhältnis 1:2 und damit Drehzahlen im
Verhältnis 1:2 eingestellt werden können.
![Page 149: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/149.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen
Eine weitere Möglichkeit ist die komplizierte Methode der PAM- (Pol-
Amplituden-Modulation) Wicklung, die hier nicht näher betrachtet werden
soll. Sie ermöglicht alle Polpaarzahlen.
![Page 150: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/150.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Änderung der Klem-
menspannung. Das Drehmoment ist proportional dem Quadrat
der Klemmenspannung. Hierdurch ist aufgrund der steilen
Flanke der Drehmomentkurve im Nennbereich nur eine sehr
geringe Beeinflussung der Drehzahl möglich. Die Klemmen-
spannung kann über einen Stelltransformator oder über eine
Stromrichterschaltung (Drehstromsteller) möglich.
![Page 151: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/151.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen
Wesentlich optimaler kann die Drehzahl der Asynchron-
maschine über die Änderung der Speisefrequenz gesteuert
werden, da die Drehzahl proportional zur anstehenden
Speisefrequenz ist.
Dies geschieht fast ausschließlich über Umrichter, da
normalerweise kein Netz mit variabler Frequenz verfügbar ist.
Üblich sind Pulsumrichter mit fester Zwischenspannung (U-
Umrichter) und Stromzwischenkreisumrichter (I-Umrichter).
Damit bei Veränderung der Speisefrequenz der Magnetisie-
rungsstrom Iµ und damit der resultierende Fluß res konstant
gehalten werden kann, muß die Klemmenspannung U1
proportional zur Speisefrequenz erhöht, bzw. gesenkt werden.
U1
------ = konst.
f1
![Page 152: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/152.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen
![Page 153: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/153.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen
Bei Asynchronchronmaschinen mit Schleifringläufer kann der Schlupf und
damit die Drehzahl über Vorwiderstände geändert werden. Nachteilig ist
jedoch, daß der Wirkungsgrad infolge der stark ansteigenden Kupfer-
verluste im Rotor stark reduziert wird. Eine Anwendung ist daher aufgrund
der Stromwärme nur für Maschinen kleiner Leistung sinnvoll.
![Page 154: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/154.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf
Drehzahlsteuerung von Asynchronmaschinen Ein weiteres Verfahren bei Schleifringläufern besteht in der Aufschaltung
einer Gegenspannung im Läuferkreis, wobei die Verluste nicht in Wärme
umgesetzt werden müssen, sondern ins Netz zurückgespeist werden
können. Die wichtigste zu nennende Schaltung ist die untersynchrone
Umrichterkaskade.
![Page 155: Elektrische Maschinen und Antriebe · Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf Prinzipieller Aufbau •](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022052519/605d3172c70eed53c262f48c/html5/thumbnails/155.jpg)
Vorlesung EM1 (Elektrische Maschinen und Antriebe (Basis), Kapitel 6: Asynchronmaschine) Prof. Dr. Bernd Aschendorf