Auf was für Kräften basiert die Funktion der Asynchronmaschine?

[Sarah E. (meneymaus)]

Hallo zusammen,

ich dachte immer, die Kräfte die im Asynchronmotor den Läufer in 
Bewegung setzen, sind die Lorenzkräfte. Ich habe das mal einen 
Leistungselektronik-Guru gefragt und er meinte, dass sind sie nicht. 
Aber so richtig konnte er mir das auch nicht erklären, weil er meinte, 
man berechnet die Bewegung zwar über die Lorenzkräfte, aber man sollte 
hier eher von magn. Kräften sprechen.

Kann mir da jemand mehr zu sagen? Ich dachte, es sind die Lorenzkräfte, 
welche man entsprechend der Rechte-Hand-Regel darstellen kann.

Gruß Sarah

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Es gibt im derzeit bekannten Universum nur 4 grundlegende Kräfte. Das 
sind die 'starke Kraft' und die 'schwache Kraft', der Magnetismus und 
die Gravitation.
Es wird also der Magnetismus sein.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Genaugenommen ist es eine relativistische Kruemmung des E-Feldes von 
bewegten Ladungstraegern, die solche Kraefte verursachen.

Falls man nicht so tief einsteigen wolle, kann man es damit versuchen:
Beitrag "Re: Asynchronmaschine: Rotor-Drehzahl < Ständer-Drehzahl?"

[Korinthe (Gast)]

Hallo

und was ist Magnetismus - wie funktioniert er ?
Mit funktionieren meine ich nicht die auswirkungen oder irgendwelche 
Feld "Vorstellungen"...
Leider wurde das weder in der Schule noch irgendwo anders in Quellen die 
sie an den (auch fortgeschrittenden) Laien wenden erklärt.
Der Magnetismus ist "einfach" so vorhanden bzw. wird durch irgendwelche 
(wenn auch gut funktionierende) Vorstellungen vn "Feldern" erklärt - 
aber was er eigentlich ist wird eigentlich nie angesprochen.

Aber ja - jeder "echte" E-Motor funktioniert letztendlich mittels 
Magnetismus.

Korinthe

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Korinthe schrieb:
> aber was er eigentlich ist wird eigentlich nie angesprochen.

Das gilt für alle Kräfte. Wenn du rauskriegst, was Gravitation 
eigentlich verursacht oder eine der Atomkräfte, bist du ein sicherer 
Kandidat für den Nobelpreis.

[Egon D. (Gast)]

Sarah E. schrieb:

> ich dachte immer, die Kräfte die im Asynchronmotor
> den Läufer in Bewegung setzen, sind die Lorenzkräfte.

Ohh Gott. Noch komplizierter geht es nicht? :-)


> Ich habe das mal einen Leistungselektronik-Guru gefragt
> und er meinte, dass sind sie nicht. Aber so richtig
> konnte er mir das auch nicht erklären, weil er meinte,
> man berechnet die Bewegung zwar über die Lorenzkräfte,
> aber man sollte hier eher von magn. Kräften sprechen.

Das Problem ist, dass der Magnetismus hier zweimal
wirkt: Einmal als Stromzufuhr zum Läufer, und einmal
als treibende Kraft zwischen Stator und Läufer.


> Kann mir da jemand mehr zu sagen? Ich dachte, es
> sind die Lorenzkräfte, welche man entsprechend der
> Rechte-Hand-Regel darstellen kann.

Hmm. Glaube ich nicht, nein.

M.E. müsste die Induktion im Läufer dort am stärksten
sein, wo sich das Statorfeld gerade am heftigsten
ändert -- das wäre im Nulldurchgang. Dort ist aber
(fast) kein Magnetfeld, was mechanisch treibend für
den Läufer wirken könnte.

Die Frage ist: Wo fließt der Läuferstrom im Käfig
hin? Wahrscheinlich zu den Stäben, die gerade in
der Nähe des Feldmaximums (des Statorfeldes) sind,
denn dort ist gerade keine Induktion und keine
Gegenspannung.
Das hieße, dass der Läufer tatsächlich durch
Reluktanz in der Nähe der Feldextrema des Statorfeldes
mechanisch angetrieben würde -- aber der Energietransfer
zum Erzeugen des Rotorfeldes fände in der Nähe der
Nullstellen statt. Ich kann mich aber auch irren...

Michail Ossipowitsch, Du bist der Größte...

[Günni (Gast)]

Sarah E. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich dachte immer, die Kräfte die im Asynchronmotor den Läufer in
> Bewegung setzen, sind die Lorenzkräfte.

Im Prinzip ist das richtig. Wenn sich Ladungsträger durch ein Magnetfeld 
bewegen, werden sie aus ihrer Bahn abgelenkt. Das gilt für die 
Polarlichter ebenso wie für den Elektronenstrahl in "klassischen" 
Bildröhren. Und wenn die Ladungsträger sich vereinfacht dargestellt in 
einem Kupferdraht befinden, nehmen sie diesen mit, wenn sie abgelenkt 
werden. Sehen kann man das am Beispiel vom Barlowrad. Da fließt ein 
Strom bei einer Scheibe (oder auch bei einem Stern) von der Achse zum 
Rand. Dabei muss er durch das Magnetfeld eines Hufeisenmagneten. Die 
Ladungsträger werden abgelenkt und "nehmen das Rad mit", d.h. dieses 
dreht sich. Wenn das Rad - wie beim Original - eine Scheibe ist, sieht 
man deutlicher, dass wirklich die ausgelenkten Ladungsträger das Rad 
bewegen (ohne Speichen oder andere Zusätze).

[Der schreckliche Sven (Gast)]

Egon D. schrieb:
> M.E. müsste die Induktion im Läufer dort am stärksten
> sein, wo sich das Statorfeld gerade am heftigsten
> ändert -- das wäre im Nulldurchgang. Dort ist aber
> (fast) kein Magnetfeld, was mechanisch treibend für
> den Läufer wirken könnte.

Das passt schon so.
Denn die Induktion im Läufer erzeugt ja ein Gegenmagnetfeld. Beide 
Magnetfelder stoßen einander ab.
Also treibt das Eine das Andere vor sich her.

[Moin (Gast)]

Da zeigen sie was zum relativistischen Teil:

https://www.youtube.com/watch?v=1TKSfAkWWN0

[Thomas S. (Gast)]

Achtung Schulaufgabe rollt an.

[Walter T. (nicolas)]

Ich verstehe die Diskussion nicht.

"Lorentzkraft" ist doch genau richtig. Die Lorentzkraft ist eine 
Kraftkomponente auf einen Leiter aufgrund eines magnetischen Flusses, 
die sich über das Kreuzprodukt zwischen Strom und Fluss darstellen 
lässt. Genausogut lässt sie sich auch als resultierende Kraft aufgrund 
zweier magnetischer Flüsse darstellen. Beide Darstellungen sind 
äquivalent.

Genau wie die "Corioliskraft". Die hat einen Namen, weil sie zum 
Zeitpunkt der Entdeckung irgendwie merkwürdig war. Heute ist es eine 
Reaktionskraft aufgrund der Bewegung eines Körpers im rotierenden 
System.

[Asynchronmotor (Gast)]

Sarah E. schrieb:
> Ich habe das mal einen
> Leistungselektronik-Guru gefragt und er meinte, dass sind sie nicht.
> Aber so richtig konnte er mir das auch nicht erklären, weil er meinte,
> man berechnet die Bewegung zwar über die Lorenzkräfte, aber man sollte
> hier eher von magn. Kräften sprechen.

Das was der "Leistungselektronik-Guru" wohl meint ist, dass Leiter bei 
Asynchronmaschinen in Nuten sind und dadurch eigentlich nur einem 
geringen Feld ausgesetzt sind. D.h. formal ist am Ort des Leiters nur 
ein geringes (externes) Feld und damit kann die Lorentzkraft nicht 
direkt die Ursache sein. Es entsteht bei Leitern in Nuten aber auf 
beiden Seiten der Nut unterschiedlich starke magnetische Felder, dadurch 
entsteht eine Gradient der magnetischen Feldenergie und man kann die 
Maxwell- bzw. Reluktanzkraft zur Berechnung der Kraft benutzen. Da der 
Gradient der Feldenergie aber durch das Magnetfeld des Leiters erzeugt 
wird, kann man zeigen, dass die erzeugte Kraft genau die gleiche ist, 
die eine Leiter im externen Magnetfeld aufgrund der Lorentzkraft 
erfahren würde. Die aber hier nicht direkt wirkt (da kein Feld am 
Leiter) sondern in Form der Reluktanzkraft auf die Nuten.