Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verständnisfrage Drehfeldmaschinen - Induktion


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von Soder D. (soderdaen)


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Hallo zusammen,


ich habe eine Verständnisfrage bezüglich Drehfeldmaschinen bzw. genauer 
gesagt zur Induktion dazu.

Man nehme eine Synchronmaschine an und möchte sie regeln.
Das ist ja unter anderem mit dem Erregerstrom möglich. Damit wird doch 
die Ausgangsspannung in den Statorwicklungen beeinflusst.

Die Frage:
Mit dem Erregerstrom wird das drehende Magnetfeld aufgebaut wodurch eine 
Spannung induziert wird. Da das Magnetfeld ja als gemeinsame Komponente 
dient frage ich mich wie ich mit einem Strom die Spannung steuere und 
nicht den fließenden Strom, bzw. warum wird nicht von der 
Erregerspannung gesprochen.

Klingt vielleicht etwas simpel, aber das geht mir gerade nicht rein.

von Peter R. (pnu)


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Da müsstest Du erst einmal sagen, was Du unter Erregerstrom meinst: den 
Strom im Anker oder den Strom vom Netz her.

Soder D. schrieb:
> warum wird nicht von der
> Erregerspannung gesprochen.

Weil, ganz einfach, der Strom dasjenige ist womit das Magnetfeld erzeugt 
wird.

Spannungsmäßig betrachtet verhält sich die Synchronmaschine erst einmal 
wie ein ans Netz angeschlossener Transformator. Bei dem steuert man im 
Normalfall keine Spannung, den schließt man einfach an. Und in der 
Maschine/im Trafo stellt sich dann das Magnetfeld ein, das für die 
Netzspannung passt. Da gibts keine Spannungs-Steuerbarkeit.

Bei der Synchronmaschine hat man aber eine zweite Möglichkeit, das 
Drehfeld zu erzeugen: den Ankerstrom. Dann ändert man aber nicht die 
Spannung an der Maschine sondern nur die Stromaufnahme.

Nennerregung: Läufer erzeugt das Feld der Maschine allein: praktisch 
keine Stromaufnahme der Maschine.
Untererregung: Zu wenig Magnetismus. Mangel muss durch Statorwicklung 
ausgeglichen werden, Maschine nimmt induktiven Strom auf.
Übererregung: Zuviel Magnetismus. Strom fließt aus Netz in Maschine um 
das Feld auf den Wert zu schwächen, der der Netzspannung entspricht: 
kapazitiver Blindwiderstand der Maschine.
Die Synchronmaschine ist zunächst ein  stromsteuerbarer Blindwiderstand. 
Nix mit Steuerspannung.

: Bearbeitet durch User
von Soder D. (soderdaen)


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Peter R. schrieb:
> Da müsstest Du erst einmal sagen, was Du unter Erregerstrom meinst: den
> Strom im Anker oder den Strom vom Netz her.

Oh sorry, war unklar beschrieben.
Ich meine den Erregerstrom im Rotor.

So wie es hier rechts neben dem Bild beschrieben steht finde ich es auch 
immer in der Literatur:
https://youtu.be/Fn8HNRilWQk?t=3m4s

Erregerstrom im Läufer verändert die induzierte Spannung im Ständer.
Das ist im Grunde auch das, was ich nicht ganz verstehe, mit dem Strom 
baue ich ein Magnetfeld auf, woraus ich doch eigentlich auch einen 
definierten Strom erzeuge. Es steht aber überall der Erregerstrom 
beeinflusst die Spannung.

Was wäre jetzt zum Beispiel, wenn der Rotorstrom gleich bleiben würde, 
aber die Spannung erhöht wird (die Induktivität würde angepasst werden).
Und wie kann ich den Ausgangsstrom steuern?

Blicke da formeltechnisch nicht ganz durch.

von Hp M. (nachtmix)


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Soder D. schrieb:
> Es steht aber überall der Erregerstrom
> beeinflusst die Spannung.

Strom im Rotor erzeugt Magnetfeld, zeitliche Änderung des Magnetfelds 
induziert eine Spannung.
Je nach Stellung des Rotors ist diese Wechselspannung in den drei 
Statorwicklungen unterschiedlich.

Deshalb funktionieren Drehfeldsysteme nicht mit Gleichstrom.

Werden die überhaupt noch verwendet?

von Peter R. (pnu)


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Soder D. schrieb:
> mit dem Strom baue ich ein Magnetfeld auf, woraus ich doch eigentlich
> auch einen definierten Strom erzeuge. Es steht aber überall der
> Erregerstrom beeinflusst die Spannung.

Das hört sich etwas wirr an.

Strom im Stator entsteht erst dann, wenn man dem Stator die Netzspannung 
aufzwingt.
Dann stellt sich an der Maschine ein Gleichgewicht ein: Das Magnetfeld 
in der Maschine wird so stark, dass die von ihm erzeugte Spannung gleich 
groß ist wie die Spannung des Netzes.

Gleichstrommäßig kannst Du Dir das so vorstellen: Ein Labornetzgerät mit 
einstellbarer Spannung (sync-Gen) wird an einen Akku Netz) 
angeschlossen.
Dann entsteht ein Strom erst durch eine Spannungsdifferenz zwischen 
beiden,  die Du durch das Verstellen am Netzgerät gemacht werden kann.

Soder D. schrieb:
> Was wäre jetzt zum Beispiel, wenn der Rotorstrom gleich bleiben würde,
> aber die Spannung erhöht wird (die Induktivität würde angepasst werden).
> Und wie kann ich den Ausgangsstrom steuern?

Lässt Du also die Erregung des Rotors konstant, wird bei höherer 
Netzspannung ein Strom aus den Netz in die Maschine das Magnetfeld so 
weit erhöhen, dass wieder ein Spannungsgleichgewicht besteht. Der für 
die höhere Netzspannung fehlende Anteil des Magnetfeldes wird vom Netz 
her erzeugt.

von Günter Lenz (Gast)


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Soder Dani schrieb:

>Erregerstrom im Läufer verändert die induzierte Spannung im Ständer.
>Das ist im Grunde auch das, was ich nicht ganz verstehe, mit dem Strom
>baue ich ein Magnetfeld auf, woraus ich doch eigentlich auch einen
>definierten Strom erzeuge. Es steht aber überall der Erregerstrom
>beeinflusst die Spannung.

Der Erregerstrom im Läufer baut ein Magnetisches Gleichfeld auf.
Das Magnetfeld ist nur abhängig vom Strom. Die Spannung ist nur
nötig den ohmischen Widerstand des Drahtes zu überwinden.
Man könnte genauso gut auch Dauermagnete benutzen.

>Was wäre jetzt zum Beispiel, wenn der Rotorstrom gleich bleiben würde,
>aber die Spannung erhöht wird

So etwas ist nicht möglich (ohmisches Gesetz). Du müßtest den
Draht im Rotor dünner machen, dann ist für den gleichen Strom
mehr Spannung nötig, das Magnetfeld ändert sich dabei nicht.
Im Gesamten hat sich dann nichts geändert.

>Und wie kann ich den Ausgangsstrom steuern?

Den bestimmt der Verbraucher. Wenn keine Last angeschlossen ist,
kann auch kein Ausgangsstrom fließen.

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