Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Synchronmaschine und energieerhaltung.


von Jan R. (Gast)


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Hi,

ein Synchronmaschine hat ja lastunabhängig eine konstante drehzahl.


Ich habe mir nun ein Paar gedanken zur Energieerhaltung gemacht. Auf 
grund der Lenzschen Regel und der Lorenzkraft erhöht sich der strom im 
leiter mit mehr Drehmoment.


Der Dauermangnet im Rotor indziert ja aufgrund der Konstanten drehzahl 
immer die gleiche Spannung zurück.

Damit sich der Strom erhöht, muss die Induktivität der Spule ja sinken. 
Und da ist jetzt ja auch schon meine Frage, ein Trafo, schwächt das 
mangnetfeld der Primärspule durch ein erhöhtes Mangnetfeld in der 
Sekundärspule..

Doch wass passiert jetzt genau in de Synchronmaschine. Das Mangnetfeld 
des Rotors wird nicht schwächer nicht Stärker. Die Drehzahl ist 
konstant.. Wie wird das Mangnetfeld geschwächt?

Sconma Danke.

von Peter II (Gast)


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Jan R. schrieb:
> Wie wird das Mangnetfeld geschwächt?

suche mal nach Polradwinkel.

von Hauspapa (Gast)


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Das Zauberwort heisst Polradwinkel. Die belastete Maschine bleibt hinter 
dem Drehfeld zurück. Der Spannungszeiger zwischen  beiden hat etwa 90° 
zum Drehfeld. Der Strom den diese Spannung durch die Wicklung treibt 
wird durch die Wicklungsinduktivität wieder um 90° gedreht, hat also die 
Richtung des Spannungszeiger, macht folglich Wirkleistung.

hoffe das war jetzt nicht zu sehr verkürzt dargestellt.

viel Erfolg
Hauspapa

von Jan R. (Gast)


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Hauspapa schrieb:
> Das Zauberwort heisst Polradwinkel. Die belastete Maschine bleibt hinter
> dem Drehfeld zurück. Der Spannungszeiger zwischen  beiden hat etwa 90°
> zum Drehfeld. Der Strom den diese Spannung durch die Wicklung treibt
> wird durch die Wicklungsinduktivität wieder um 90° gedreht, hat also die
> Richtung des Spannungszeiger, macht folglich Wirkleistung.
>
> hoffe das war jetzt nicht zu sehr verkürzt dargestellt.
>
> viel Erfolg
> Hauspapa

Ist mir auch grad in den kopf geschossen, habe meine Frage also zu früh 
gestellt..

Aber natürlich trotzdem vielen Danke.

Aber welchenspannungszeiger meinst du würde mich eh mal interessieren, 
wie man dazu ein zeigerdiagramm zeichnet

von Hauspapa (Gast)


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Wenn Du mit Zeigerbildern umgehen kannst, solltest Du mit dem Wissen aus 
http://de.wikipedia.org/wiki/Polrad und Deinen Vorkenntnissen in der 
Lage sein ein Zeigerbild (incl. Polradwinkel) zu zeichnen das Dir 
erklärt warum bei Über-/Unterererregung nur Blindleistung zu finden ist 
und bei (durch mech. Belastung) steigendem Polradwinkel Wirkleistung 
entsteht.

Am besten sieht man es gezeichnet für relativ kleine Polradwinkel.

schönen Abend
Hauspapa

von Jan R. (Gast)


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was ist us und up

von Jan R. (Gast)


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Up ist doch die induktionsspannung warum wird diese immer als gleich der 
Statorspannung angenommen. die gegeninduktionsspannung ist doch von der 
flussänderung über der zeit abhängig bei einem dauermangneten, ist es ja 
aber nicht möglich den fluss zu ändern die änderungsrate,ist aufgrund 
konstantem omega auch immer gleich. im leerlauf muss die 
induktionsspannung doch aber 0 sein wie geht dass überhaupt.......... 
ich würde sagen Polwinkel muss so sein, dass genausoviel Energie, wie 
der stator an den Motor gibt wieder an den stator zurückkommt ich wäre 
also für 90 Grad ist das richtig??

von Jan R. (Gast)


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Hauspapa schrieb:
> Das Zauberwort heisst Polradwinkel. Die belastete Maschine bleibt hinter
> dem Drehfeld zurück. Der Spannungszeiger zwischen  beiden hat etwa 90°
> zum Drehfeld. Der Strom den diese Spannung durch die Wicklung treibt
> wird durch die Wicklungsinduktivität wieder um 90° gedreht, hat also die
> Richtung des Spannungszeiger, macht folglich Wirkleistung.
>
> hoffe das war jetzt nicht zu sehr verkürzt dargestellt.
>
> viel Erfolg
> Hauspapa

Das gilt ja aber nur, wenn die induktionsspannu g genau so groß ist wie 
die blöde Betriebsspannung daenn eine 5V 1Hz spannungsquelle die gegen 
eine 10v 1Hz Quelle geschaltet ist setzt in einer induktivität nur die 
Hälfte in Blindleistung um da nur 5 Van spule was ist mit der anderen 
Hälfte. um die Quelle gibt ja aber 10V nur wenn beide Spannungen gleich 
wären dass ist ja aber vom Fluss abhängig was passiert jetzt mit der 
überschüssigen Energie?? Wärme für die spule ???

von Jan R. (Gast)


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Weiß dass keiner würde sagen bei dauermangnet wirbelströme im Metal  und 
bei Rotorspule Strom im Draht, welche dann aber dass mangnetfeld auch 
wider Schwächen würde..

Weiß das niemand oder warum antwortet keiner....

von Jan R. (Gast)


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komisch, weis echt keiner was passiert, wenn die induktionsspannung 
aufgrund zu schwachem rotor unter der statorspannung bleibt??

von Jan R. (Gast)


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??

von Jan R. (Gast)


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Im Internet finde ich nichts darüber, was passiert wenn uind kleiner als 
Us ist ja.
Ich würde sagen es kommt zu einer phasenverschiebung in Gegenrichtung.. 
Also nach links statt nach rechts... Anders kann's net sein oder??

Suche und überlege jetzt schon seit gestern, also wenn es jemand weiß 
bitte sagen

Danke

Macman2010

von Nicolas S. (Gast)


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Ich fürchte die Fälle, die Du ansprichst sind nicht vernünftig zu 
erklären, ohne daß die Differenzialgleichungen des Motors aufgestellt 
und gelöst werden.

Irgendwo hört es mit der Anschaulichkeit eben immer auf und dann bleibt 
nur noch die harte Mathematik.

von Jan R. (Gast)


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Man braucht ein DGL um beschreiben zu können was passiert, wenn die 
Induktionsspannung unterhalb der Ständerspannung liegt wirklich,
kann man das nicht auch irgendwie im zeigerdiagramm mit einer 
Phasenverschiebung angeben.

Gibt es denn auch im leerlauf eine phasenverschiebung, wenn die spannung 
die der Rotor in den Stator induziert <UStator ist.

Naja gut aber mit DGLs habe ich auch keine Probleme. Wie lautet sie 
denn?

von U. B. (Gast)


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von Jan R. (Gast)


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Warum  im Generatorbetrieb Us = j(is*xd)+up müsste doch Minus up heißen. 
Up ist doch de
Ie induktionsspannung... Oder nicht??


Was ist erregergrad bei UE = UP erregergrad 1 was ist dass

Was passiert jetzt wenn up kleiner is im motorbetriwb ist.


Was ist erregerstrom

von Jan R. (Gast)


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http://www.s-line.de/homepages/bosch/synchronmaschine/node17.html


Einen ganzen Schritt näher. Untererregung.


Ein blindestem wird induziert was heißt das genau ich verstehe es so, 
wenn der stator induziert in den Erreger einen Strom, dass up wieder 
gleich us ist.


Warum ist. Der erregerstrom der Spannung um 90* verdreht ist doch 
Gleichstrom

Hoffe irgendeiner kann das noch ein bisschen erklären.

von Jan R. (Gast)


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Und das interessanteste der stator induziert ja bei dann in den Rotor, 
warum  bildet sich dann kein Schlupf bei untererregung.

von Jan R. (Gast)


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Was heißt induktiver blinstrorm verstärkt das mangnetfeld ist dass 
überhaupt eine Induktion in die rotorspule?.

von Norbert M. (Gast)


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Jan R. schrieb:
> ein Synchronmaschine hat ja lastunabhängig eine konstante drehzahl.

Ja, bei hinreichend kleiner Last. Ist die Last zu groß, dann wird der 
Schlupf = Kippwinkel, das Statorfeld "überspringt" dann praktisch den 
(zu trägen) Rotor.

> Der Dauermangnet im Rotor indziert ja aufgrund der Konstanten drehzahl
> immer die gleiche Spannung zurück.

Kann man so betrachten, aber gerade bei einem permanenterregtem Motor 
verkompliziert diese Ansichtsweise doch mehr als es bringt.
Was spricht gegen folgendes Modell?
- Die (maximale) "Magnetkraft" des Rotors ist konstant und begrenzt.
- Wird die Last zu groß, so reicht das vom Stator erzeugte Feld nicht 
mehr, um den Magneten des Rotors "mitzunehmen".

> Damit sich der Strom erhöht, muss die Induktivität der Spule ja sinken.

Ich würde praktischerweise die Induktivität als konstant ansehen.

> Und da ist jetzt ja auch schon meine Frage, ein Trafo, schwächt das
> mangnetfeld der Primärspule durch ein erhöhtes Mangnetfeld in der
> Sekundärspule..

Sehe ich auch nicht so. Der Fluß durch die Primärspule ist gleich dem 
Fluß durch die Sekundärspule. L mal I = N mal Phi. I kann sich ändern.

> Doch wass passiert jetzt genau in de Synchronmaschine. Das Mangnetfeld
> des Rotors wird nicht schwächer nicht Stärker. Die Drehzahl ist
> konstant.. Wie wird das Mangnetfeld geschwächt?

Wird es überhaupt geschwächt?

von Jan R. (Gast)


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Ich glaube ihr versteht momentan nicht ganz was mein Problem ist.

Ein untererregter Motor

Die Ständerspannung ist 220V

die gegeninduktionsspannung allerdings nur 100

dann hat die ständer induktivität, wenn der strom seinen extrempunkt 
erreicht 0,1507J gespeichert.

Die spannungsquelle allerdings hat zu diesm zeitpunkt bereits 0,3 J 
abgegeben.

Ich gehe vom leerlauf aus.

also sind 0J in mechanische energie gewandelt. 0,15J sind in der 
ständerinduktivität und die anderen 0,15J wo sind die und wie kommen sie 
zur spannugsquelle zurück, da ja alles blindleistung ist...

leuft der motor bei untererregung überhaupt noch synchron??

Das ist meine einzige frage. Wie ein synchronmotor der nicht untereregt 
ist, braucht mir keiner zu erklären, das weiß ich bereits...

von Nicolas S. (Gast)


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Jan R. schrieb:
> Ich gehe vom leerlauf aus.
>
> also sind 0J in mechanische energie gewandelt. 0,15J

Das stimmt nicht so ganz. Im Leerlauf ist auf jeden Fall schon eine 
mechanische Energie W = 1/2 Trägheitsmoment mal Winkelgeschwindigkeit^2 
in Dein System gebracht worden. Plus der lächerlich kleiner Anteil, der 
in der Induktivität gespeichert ist.

von Nicolas S. (Gast)


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P.S.: der "lächerlich kleine Anteil" ist relativ zu sehen - kann nämlich 
doch absolut sehr groß sein: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Entregungsschaltung

von Jan R. (Gast)


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Nicolas S. schrieb:
> Jan R. schrieb:
>> Ich gehe vom leerlauf aus.
>>
>> also sind 0J in mechanische energie gewandelt. 0,15J
>
> Das stimmt nicht so ganz. Im Leerlauf ist auf jeden Fall schon eine
> mechanische Energie W = 1/2 Trägheitsmoment mal Winkelgeschwindigkeit^2
> in Dein System gebracht worden. Plus der lächerlich kleiner Anteil, der
> in der Induktivität gespeichert ist.

Ich hätte es dazu sagen müssen. Kein Einschaltmoment!  Wenn der Motor 
als Ideal angenommen wird, er läuft schon also Leerlauf keine Energie 
mehr von Nöten. Dann schwapen pro Periode 0,15J zwischen Stator 
induktivität und  0,15 weis ich nicht dass sind in der Sekunde 7Joule 
pro phase

von Jan R. (Gast)


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Ich habe im Internet in dem gelesen, das bei untererregung ein Strom 
induziert wird. Wird er dann asynchron?

von ich (Gast)


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Jetzt mal im Ernst. Ich würde mich mal auf Fakten beschränken, die in 
den gefühlten 100k Büchern zur Synchronmaschine beschrieben werden. 
Bitte halte Dich ebenfalls an physikalisch Grundprinzipien.

>Ich habe im Internet in dem gelesen, das bei untererregung ein Strom
>induziert wird.

Das mag ja vielleicht stimmen, aber seit wann werden Ströme induziert?
Bitte trenne zwischen Legende und Wahrheit. Es werden immer Spannungen 
induziert. Der Strom ergibt sich dann aus dem angeschlossenen 
Widerstand.

Zu den Eingangsfragen:

>ein Synchronmaschine hat ja lastunabhängig eine konstante drehzahl.

Ist mir neu aber OK.

>Ich habe mir nun ein Paar gedanken zur Energieerhaltung gemacht. Auf
>grund der Lenzschen Regel und der Lorenzkraft erhöht sich der strom im
>leiter mit mehr Drehmoment.

>Der Dauermangnet im Rotor indziert ja aufgrund der Konstanten drehzahl
>immer die gleiche Spannung zurück.

Nein tun sie nicht. Die Magnete erzeugen in der Maschine einen Fluss. 
dieser Fluss induziert dann die Spannung in den Stator. Sobald ein Strom 
fließt überlagern sich die rotor und statorbezogenen Flüsse zu einem 
Gesamtfluss.

>Damit sich der Strom erhöht, muss die Induktivität der Spule ja sinken.

Nein muss sie nicht. Ist gibt viele Möglichkeiten den Strom zu erhöhen, 
siehe Zeigerdiagramm.

>Und da ist jetzt ja auch schon meine Frage, ein Trafo, schwächt das
>mangnetfeld der Primärspule durch ein erhöhtes Mangnetfeld in der
>Sekundärspule..
>Doch wass passiert jetzt genau in de Synchronmaschine. Das Mangnetfeld
>des Rotors wird nicht schwächer nicht Stärker. Die Drehzahl ist
>konstant.. Wie wird das Mangnetfeld geschwächt?

Das Prinzip wurde oben bereits beschrieben. Der Gesamtfluss der Maschine 
resultiert aus der Überlagerung der Flüsse aus Rotor und Stator, ähnlich 
der Superposition.

von Jan R. (Gast)


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Und immernoch weiß ich nicht, was passiert wenn der Fluss zu schwach 
ist, die richtige indiktionsspannung zu bringen also, wenn auch im 
Leerlauf ein dU existiert.


Das zeigerdiagramm ist mir klar aber genau da ist doch die Frage. Die 
zeigerdiagramm nehmen immer und und us als gleich an. Dann ist der 
stromfluss bei Leerlauf natürlich null.

Aber wenn diese beiden Spannungen halt nicht gleich sind und sich 
gegeneinander im Leerlauf nicht gegenseitig aufheben können. Fließt ein 
Strom dessen Energie wie ich oben gesagt hate nich immer zwischen Quelle 
und statorspule schwappt sonder 0,15J pro Periode irgendwo anders 
hingehen was ist mit denen.


Ihr braucht mir wirklich nichtmehr damit anzufangen die synchronmadchine 
zu erklären.


Meine Fragen hier beziehen sich nur auf untererregung.



Im Internet, steht jetzt, dass der stator in diesem Fall eine Spannung 
in die rotorspuke induziert. Aber solch ne Induktion kann doch nur 
stattfinden, wenn es einen Schlupf gibt. Denn sonst sieht das 
mangnetfeld für den Rotor ja immer gleich aus und es gibt kein du/dt.

von ich (Gast)


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Sry, wenn ich das sagen muss. Die Fragen sind wirr und zusammenhanglos.

>Und immernoch weiß ich nicht, was passiert wenn der Fluss zu schwach
>ist, die richtige indiktionsspannung zu bringen also, wenn auch im
>Leerlauf ein dU existiert.

Ein dU zwischen was? Was ist die sogenannte richtige Induktionsspannung?

>Die zeigerdiagramm nehmen immer und und us als gleich an. Dann ist der
>stromfluss bei Leerlauf natürlich null.

Us ist bekannt und die andere Spannung ist? Welches Zeigerdiagramm zeigt 
das, Quelle/Link?

>Im Internet, steht jetzt, ...

Quelle/Link. Im Internet soll auch gestanden habe, das Ströme induziert 
werden, also ...

von U. B. (Gast)


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@Jan R.:

> Das zeigerdiagramm ist mir klar

> Meine Fragen hier beziehen sich nur auf untererregung.

Das passt schlecht zusammen. -

Der Übergang zwischen Unter- und Übererregung ist stetig; es gibt dabei 
3 Möglichkeiten:

1. Bei Gleichheit von Generator- und Netzspannung liefert bzw. bezieht 
der Generator keine 'Blind'leistung.

2. Ist die Generatorspannung grösser, liefert der Generator induktive 
Blindleistung (bzw. bezieht kapazitive Blindleistung, was natürlich 
dasselbe ist).

3. Ist die Generatorspannung kleiner, bezieht der Generator induktive 
Blindleistung.

von Jan R. (Gast)


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Schonmal der richtige weg. Wie kommt diese Blindleistung aber da hin, 
damit der Generator Blindleistung bekommt, muss doch Spannung induziert 
werden. Dass dass ist ja aber nur Beis asynchronem verhalten möglich. Da 
bei synchron aus Sicht des Rotors sich ja nichts ändert an Phi.


Wenn mir dass noch jemand erklärt bin ich happy.

von U. B. (Gast)


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Es sind doch beide Spannungen da.

Der Generator erzeugt die eine, die als konstant gegebene Netzspannung 
ist die andere.

Beides ist über die synchrone Reaktanz Xd verbunden (und einen hier 
vernachlässigbaren ohmschen Wicklungswiderstand), fertig.

von Jan R. (Gast)


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gehts  du überhaupt vom motorbetrieb aus??

von Jan R. (Gast)


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Wie soll der Stator aber diesen blindestem in den Rotor bringen. Dafür 
muss doch eine Spannung induziert werden..

von Jan R. (Gast)


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Und sie soll das bei synchronläufer gehen??

von Jan R. (Gast)


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Naja vielleicht zu ungenau.

1. Ich spreche von SynchronDREHSTROM Motor NICHT Generator.
2. Wenn der Motor auch bei untererregung Synchron dreht? Wie kann dann 
eine Spannung indiziert werden, die ein Blindstrom im Rotor hervorruft?? 
(dreht mit dem Feld also dphi/dt=0...)
3. Stator und Rotr sind ja nicht leitend verbunden oder doch?

von Jan R. (Gast)


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Jan R. schrieb:
> Naja vielleicht zu ungenau.
>
> 1. Ich spreche von SynchronDREHSTROM Motor NICHT Generator.
> 2. Wenn der Motor auch bei untererregung Synchron dreht? Wie kann dann
> eine Spannung indiziert werden, die ein Blindstrom im Rotor hervorruft??
> (dreht mit dem Feld also dphi/dt=0...)
> 3. Stator und Rotr sind ja nicht leitend verbunden oder doch?

UPDATE:
-------

Hoffe dass bringt mich zu ziel.
http://www.ea.tu-berlin.de/fileadmin/fg239/elektrische_energiesysteme_uebung/betriebsarten.pdf


so hoffe das bringt mich zum ziel.
So wie ich dass sehe, ist der polwinkel bei unter bzw. übererregung 
immer ungleich 0 AUCH BEI LEERLAUF??

Ist das Richtig..

von Jan R. (Gast)


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Ok nachdem sich jetzt nache einem Tag warte zeit immernoch keine 
erleuchtenden Antworten hatte. Jetzt halt nochmal detailierter.

Habe ausgerechnet für eine ständerInduktivität von 1H bei einer 
untererregung von 100V induziert statt 230V

Wenn diese induktionsspannung im leerlauf um 0* von der ständerspannung 
verschoben wäre

Gibt es pro periode eine blindenergie von ca. 0,15 J

Die Quelle gibt aber eine energie von 0,3J pro periode ab.

Wo sind die 0,15J geblieben.

Glaube nicht, dass ich soeben den energieerhaltungssatz wiederlegt habe.

Meine Idee:

Die Induktionsspannung ist nicht phasengleich mit der ständerspannung.

Die 0,15j aus meinem beispiel werden in rotationsenergie gewandelt. Und 
dann wieder in form vo. Elektroscher energie zurückgespeißt. Eine 
Induktive Blindleistung entsteht.

Im Stabilen bereich sind diese austausche von elektrischer zu 
kinetischer energie aufgrund des hohen Massenträgheitsmoments des Rotors 
beinahe nicht bemerkbar.

Bei einer übererregunc ist alles umgekehrt.

Habe jetzt mal alle gedankengänge aufgezählt.
Was ist richtig was ist Falsch ( Bitte nicht nur falsch schreiben, 
bringt dann niemandem was).
Das ist mir sehr wichtig also bin ich demjenigen, der soch da jetzt noch 
ein wenig zeit nimmt und mein gelritzel ließt sehr dankbar.
Da ich dass alles im Selbststudium mache, und somit keine presenten 
ansprechpartner wie beospielsweise eine. proffessor oder einen dozenten 
habe, brauche ich jetzt eure hilfe
Also schonmal vielen vielen Dank...

Schönen Abend noch Macman2010

von Jan R. (Gast)


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????

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