Elektrische Maschinen: eine Einführung
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| Published: |
Berlin
Springer
2009
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INHALTSVERZEICHNIS
DIE ELEKTRISCHEN MASCHINEN - EINE KURZGESCHICHTE DER ELEKTRISCHEN
ENERGIETECHNIK 1
1 GLEICHSTRONUNASCHINE 5
1.1 ELEKTROMECHANISCHE ENERGIEWANDLUNG 5
1.1.1 GENERATORBETRIEB 6
1.1.2 MOTORBETRIEB 9
1.1.3 UEBERGANG VOM MOTOR- IN DEN GENERATORBETRIEB 14
1.2 DIE GRUNDFORM DER GLEICHSTROMMASCHINE 16
1.2.1 GENERATOR 17
1.2.2 MOTOR 19
1.3 DER AUFBAU DER GLEICHSTROMMASCHINE 21
1.3.1 LEITERSCHLEIFE 22
1.3.2 DOPPEL-T-ANKER 23
1.3.3 RINGANKER 23
1.3.4 TROMMELANKER 26
1.4 GLEICHSTROMGENERATOR 28
1.4.1 FREMDERREGTER GENERATOR 29
1.4.2 NEBENSCHLUSSGENERATOR 34
1.4.3 REIHENSCHLUSSGENERATOR 40
1.4.4 DOPPELSCHLUSSGENERATOR 43
1.5 GLEICHSTROMMOTOR 45
1.5.1 FREMDERREGTER MOTOR 45
1.5.2 NEBENSCHLUSSMOTOR 57
1.5.3 REIHENSCHLUSSMOTOR 60
1.6 DIE MAGNETISCHEN FELDER DER GLEICHSTROMMASCHINE 69
1.6.1 DAS ANKERFELD 71
1.6.2 WENDEPOLWICKLUNG 72
1.6.3 KOMPENSATIONSWICKLUNG ODER ZUSAETZLICHE ERREGERWICKLUNG 73 1.6.4
KLEMMENBEZEICHNUNGEN BEI DER GLEICHSTROMMASCHINE 75 1.7 VERLUSTE UND
WIRKUNGSGRAD 76
1.7.1 DIE UMMAGNETISIERUNGSVERLUSTLEISTUNG 77
1.7.2 DIE WIRBELSTROMVERLUSTLEISTUNG 79
1.7.3 REIBUNGSVERLUSTLEISTUNG UND WEITERE VERLUSTE 81
1.7.4 DER LEISTUNGSFLUSS DER MASCHINE 82
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/992870607
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VIII INHALTSVERZEICHNIS
1.7.5 DER WIRKUNGSGRAD DER MASCHINE 83
1.8 WEITERE BEISPIELE FUER DEN EINSATZ DER GLEICHSTROMMASCHINE 94
2 TRANSFORMATOR 103
2.1 IDEALER TRANSFORMATOR 104
2.1.1 DAS SPANNUNGSGLEICHGEWICHT 104
2.1.2 DER TRANSFORMATOR ALS SPANNUNGSWANDLER 109
2.1.3 DAS DURCHFLUTUNGSGLEICHGEWICHT 111
2.1.4 DER TRANSFORMATOR ALS STROMWANDLER 112
2.1.5 DER BELASTETE TRANSFORMATOR 112
2.2 REALER TRANSFORMATOR 115
2.2.1 EISENVERLUSTLEISTUNG 115
2.2.1.1 DER TRANSFORMATOR MIT EISENVERLUSTLEISTUNG IM LEERLAUF 119
2.2.1.2 DER TRANSFORMATOR MIT EISENVERLUSTLEISTUNG BEI BELASTUNG 121
2.2.2 KUPFER- ODER STROMWAERMEVERLUSTLEISTUNG IN DEN WICKLUNGEN 123 2.2.3
MAGNETISCHER STREUFLUSS 124
2.3 ERSATZSCHALTUNG DES TRANSFORMATORS 130
2.3.1 IDEALER TRANSFORMATOR MIT GLEICHEN WICKLUNGSWINDUNGSZAHLEN 130
2.3.2 REALER TRANSFORMATOR MIT GLEICHEN WICKLUNGSWINDUNGSZAHLEN 133
2.3.3 IDEALER TRANSFORMATOR MIT UNGLEICHEN WICKLUNGSWINDUNGSZAHLEN.. 136
2.3.4 REALER TRANSFORMATOR MIT UNGLEICHEN WICKLUNGSWINDUNGSZAHLEN... 142
2.3.5 VEREINFACHTE ERSATZSCHALTUNG 144
2.4 UNTERSUCHUNG UND BETRIEB DES TRANSFORMATORS 147
2.4.1 DER LEERLAUFVERSUCH 147
2.4.2 DER KURZSCHLUSSVERSUCH 150
2.4.3 DER WIRKUNGSGRAD 155
2.4.4 STOSSKURZSCHLUSSSTROM UND EINSCHALTSTROMSTOSS 170
2.4.5 PARALLELBETRIEB VON TRANSFORMATOREN 175
2.4.6 WANDERWELLENVERHALTEN DES TRANSFORMATORS 178
2.5 SPANNUNGS- UND STROMWANDLER 181
2.5.1 SPANNUNGSWANDLER 182
2.5.2 STROMWANDLER 183
2.6 DREIPHASENWECHSELSTROM- ODER DREHSTROMTRANSFORMATOR 184 2.7
SPARTRANSFORMATOR 205
2.8 WACHSTUMSGESETZE 213
2.9 DREIWICKLUNGSTRANSFORMATOR 218
3 ASYNCHRONMASCHINE 227
3.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE DER ASYNCHRONMASCHINE 228 3.1.1 DER AUFBAU
DER MASCHINE 228
3.1.2 DAS SPANNUNGSGLEICHGEWICHT AUF DER STATORSEITE 229 3.1.3 DIE
ENTSTEHUNG DES DREHFELDES : 230
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS IX
3.1.4 DAS DREHFELD INDUZIERT IN DEN ROTORLEITERN EINE SPANNUNG 235 3.1.5
DER ROTOR DREHT SICH 236
3.1.6 SPANNUNGS- UND DURCHFLUTUNGSGLEICHGEWICHT 243
3.1.7 VOR- UND NACHTEILE DES ASYNCHRONMOTORS 244
3.2 KAEFIGLAEUFER UND SCHLEIFRINGLAEUFER 247
3.2.1 DAS DREHMOMENT 247
3.2.2 DER STROM 251
3.2.3 KAEFIGLAEUFER 252
3.2.4 SCHLEIFRINGLAEUFER 259
3.2.5 MOEGLICHKEITEN DER DREHZAHLVERSTELLUNG 260
3.2.6 DREHRICHTUNGSUMKEHR UND BREMSEN 262
3.3 LEISTUNGSFLUSS DES ASYNCHRONMOTORS 262
3.4 DIE ERSATZSCHALTUNG DER ASYNCHRONMASCHINE 270
3.4.1 ENTWICKLUNG DER ERSATZSCHALTUNG 271
3.4.1.1 DIE ERSATZSCHALTUNG FUER DIE ROTORSEITE 271
3.4.1.2 DIE VOLLSTAENDIGE ERSATZSCHALTUNG 274
3.4.2 LEISTUNGSFLUSS UND ERSATZSCHALTUNG 275
3.4.3 BERECHNUNG DES BETRIEBSVERHALTENS DER MASCHINE MIT HILFE DER
ERSATZSCHALTUNG 278
3.4.4 DIE EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER ERSATZSCHALTUNG 279 3.4.4.1 DER
KURZSCHLUSSVERSUCH 282
3.4.4.2 DER LEERLAUFVERSUCH 285
3.4.5 VEREINFACHTE ERSATZSCHALTUNG FUER GROSSE ASYNCHRONMASCHINEN 289 3.5
DAS KREISDIAGRAMM DER ASYNCHRONMASCHINE 294
3.5.1 DIE IMPEDANZORTSKURVE FUER DEN ROTOR 295
3.5.2 DIE ADMITTANZORTSKURVE FUER DEN ROTOR 296
3.5.3 DIE ORTSKURVE FUER DEN ROTORSTROM 297
3.5.4 DAS VEREINFACHTE KREISDIAGRAMM FUER MASCHINEN GROSSER LEISTUNG ..
298 3.5.5 DAS ALLGEMEINGUELTIGE KREISDIAGRAMM 301
3.5.6 GENERATORBETRIEB DER MASCHINE 302
3.5.7 BREMSBETRIEB 303
3.5.8 EXPERIMENTELLE ERMITTELUNG DES KREISDIAGRAMMS 304 3.6 DIE
ASYNCHRONMASCHINE ALS GENERATOR 308
3.6.1 DIE ASYNCHRONMASCHINE ALS GENERATOR AM NETZ KONSTANTER SPANNUNG
UND FREQUENZ 309
3.6.2 DIE ASYNCHRONMASCHINE ALS GENERATOR IM INSELBETRIEB 312 3.7
BLINDSTROMKOMPENSATION BEI DER ASYNCHRONMASCHINE 318 3.8 DIE
ASYNCHRONMASCHINE AM NETZ VARIABLER FREQUENZ 322
4 SYNCHRONMASCHINE 327
4.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE DER SYNCHRONMASCHINE 327 4.1.1
GRUNDSAETZLICHER AUFBAU 327
4.1.2 INSELBETRIEB UND BETRIEB AM NETZ KONSTANTER SPANNUNG UND FREQUENZ
328
IMAGE 4
X INHALTSVERZEICHNIS
4.1.3 DREHFELD UND MOTORBETRIEB 329
4.1.4 GENERATORBETRIEB 332
4.1.5 DAMPF-UND WASSERKRAFTGENERATOREN 332
4.2 ERSATZSCHALTUNG DER VOLLPOLMASCHINE 337
4.2.1 DIE ERSATZSCHALTUNG 337
4.2.2 DIE LEERLAUFKENNLINIE 340
4.2.3 DIE KURZSCHLUSSKENNLINIE 342
4.2.4 DIE SYNCHRONREAKTANZ 345
4.3 SYNCHRONISATION 349
4.3.1 DUNKELSCHALTUNG 351
4.3.2 GEMISCHTE SCHALTUNG 353
4.4 BELASTUNGSEINSTELLUNG 354
4.4.1 WIRKLEISTUNGSVERHAELTNISSE 354
4.4.2 BLINDLEISTUNGSVERHAELTNISSE 355
4.5 DAS STROMDIAGRAMM DER VOLLPOLMASCHINE 359
4.5.1 DAS ZEIGERDIAGRAMM 359
4.5.2 DAS STROMDIAGRAMM 360
4.5.3 DIE BELASTUNGSGRENZEN 362
4.5.4 BELASTUNGSEINSTELLUNG IM STROMDIAGRAMM 363
4.6 BERECHNUNG DES BETRIEBSVERHALTENS DER VOLLPOLMASCHINE 375 4.6.1
GENERATOR-UND MOTORBETRIEB 377
4.6.2 BLINDLEISTUNGSABGABE UND BLINDLEISTUNGSAUFNAHME 380 4.7 DIE
SCHENKELPOLMASCHINE 388
4.7.1 DIE SYNCHRONREAKTANZ DER VOLLPOLMASCHINE 388
4.7.2 DIE REAKTANZEN DER SCHENKELPOLMASCHINE 389
4.7.3 MESSUNG DER REAKTANZEN DER SCHENKELPOLMASCHINE 391 4.7.4
WIRKLEISTUNG UND BLINDLEISTUNG 391
4.8 DER KURZSCHLUSS 394
4.8.1 VERLAUF DES KURZSCHLUSSSTROMS 394
4.8.2 DIE REAKTANZEN DER MASCHINE 395
4.8.3 DIE LENZ SCHE REGEL 396
4.8.4 DIE ZEITKONSTANTEN DER MASCHINE 398
4.8.5 KURZSCHLUSSBERECHNUNG 398
4.9 INSELBETRIEB 403
4.9.1 BELASTUNGSKENNLINIEN 404
4.9.2 REGULIERKENNLINIEN 406
5 EINPHASENWECHSELSTROMMOTOREN 409
5.1 UNIVERSALMOTOR 409
5.2 ASYNCHRONMOTOR 411
5.3 SYNCHRONMOTOR 417
LITERATUR 419
SACHVERZEICHNIS 425
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