Elektrische Maschinen und Antriebe

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1 Klaus Fuest Peter Döring Elektrische Maschinen und Antriebe Lehr- und Arbeitsbuch Mit 265 Abbildungen, zahlreichen durchgerechneten Beispielen und Übungen sowie Fragen und Aufgaben zur Vertiefung des Lehrstoffs 6., verbesserte und ergänzte Auflage Viewegs Fachbücher der Technik vieweg

2 VI Inhaltsverzeichnis Einführung 1 1 Transformator Aufgaben des Transformators Bauteile eines Transformators Der Eisenkern Kernbauart Mantelbauart Die Wicklungen Die Scheibenwicklung Zylinderwicklung Die Kühlung Das Betriebsverhalten des Einphasentransformators Der Transformator bei Belastung Ersatzschaltbild Der Ersatzstromkreis Das Zeigerdiagramm Das Kappsche Diagramm Der Transformator im Leerlaufbetrieb Das Zeigerdiagramm im Leerlauf Der Leerlaufversuch Der Transformator bei Kurzschluss Das Zeigerdiagramm bei Kurzschluss Der Kurzschlussversuch Der Wirkungsgrad des Transformators Der Drehstromtransformator Die Schaltgruppen von Drehstromtransformatoren Der Parallelbetrieb von Drehstromtransformatoren Zusammenstellung der wichtigsten Formeln Beispiele 26 2 Gleichstrommaschinen Der Aufbau der Gleichstrommaschine Der Ständer Der Läufer 33

3 Inhaltsverzeichnis VII 2.2 Die Wirkungsweise der Gleichstrommaschine...,_~_^r Grundlagen Der Trommelanker Der Motorbetrieb Der Generatorbetrieb ZZZ Die Wendepol- und Kompensationswicklung Die Grundgleichungen Spannungen Leistungen Moment Drehzahl Das Betriebsverhalten Schaltungsarten der Erregerwicklung Die fremderregte Gleichstrommaschine Der fremderregte Gleichstromgenerator Der fremderregte Gleichstrommotor Die Gleichstrom-Nebenschlussmaschine Der Gleichstrom-Nebenschlussgenerator Der Gleichstrom-Nebenschlussmotor Die Gleichstrom-Reihenschlussmaschine Der Gleichstrom-Reihenschlussgenerator Der Gleichstrom-Reihenschlussmotor Die Gleichstrom-Doppelschlussmaschine Der Gleichstrom-Doppelschlussgenerator Der Gleichstrom-Doppelschlussmotor Zusammenstellung der wichtigsten Formeln Beispiele 70 3 Drehfeld 78 4 Drehstrom-Asynchronmaschine Aufbau der Asynchronmaschine Wirkungsweise der Drehstromasynchronmaschine Betriebsverhalten der DAsM Die Leistungsbilanz Das Drehmoment Die Ortskurve des Ständerstromes Die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie Das vereinfachte Kreisdiagramm Der Schleifringläufer mit Vorwiderständen im Läuferkreis Anlassmethode für Kurzschlussläufer 95

4 VIII Inhaltsverzeichnis 4.6 Drehzahlsteuerung und elektrische Bremsung Zusammenstellung der wichtigsten Beziehungen Beispiele.<ZZ) Drehstrom-Synchronmaschine Die Bauarten der Synchronmaschine Der Aufbau der Innenpolmaschine Die Wirkungsweise der Synchronmaschine Der Synchrongenerator Der Synchronmotor Das Betriebsverhalten der Synchronmaschine Die Ortskurve des Ständerstromes Das Drehmoment Anlauf von Synchronmotoren Der Synchronisierungsvorgang Zusammenstellung der wichtigsten Beziehungen Beispiele Wechselstrommaschinen Die Einphasen-Reihenschlussmaschine Die Einphasen-Asynchronmaschine Die Einphasen-Synchronmaschine Elektronische Antriebstechnik Einführung Bauelemente der Leistungselektronik Dioden Thyristoren Schutz der Dioden und Thyristoren SIPMOS-Transistoren IGBT Betrachtungen der Leistungselektronik Gleichrichterschaltungen Ungesteuerte Gleichrichter Einpulsgleichrichter Zweipulsgleichrichter (M2, B2) Dreipulsmittelpunktschaltung (M3) Drehstrombrückenschaltung (B6) Gesteuerte Gleichrichter Thyristor im Halbwellenbereich 144

5 Inhaltsverzeichnis Gesteuerter Einweggleichrichter bei ohmsch-induktiver Last Gesteuerter Brückengleichrichter bei induktiv-ohmscher Last <<C?^ Gesteuerte Dreipulsmittelpunktschaltung bei induktiv-ohmscher Last Gesteuerte Drehstrombrückenschaltung bei induktiv-ohmscher Last Übersicht Elektronische Antriebstechnik Elektronische Steuerung von GS-Maschinen GS-Maschinen am AC-Netz Anlassen von Gleichstrom-Motoren über Stromrichter Drehzahlsteuerung von Gleichstrommaschinen GS-Maschinen am DC-Netz Beispielaufgaben Elektronische Steuerung von Drehstrom-Asynchron-Motoren Allgemeines Steuerung der Ständerspannung Beeinflussung der Läufergrößen Drehzahlsteuerung mit elektronischer Frequenzverstellung Zwischenkreis-Umrichter Direktumrichter Servoantriebe Beispielaufgaben Ansteuerungen Repetitorium Verständnisfragen Übungsaufgaben 205 Anhang A Lösungen zu den Aufgaben 217 Anhang B Kennzeichnung der Anschlüsse elektrischer Betriebsmittel 220 Sachwortverzeichnis 221