Elektrische Maschinen und Antriebe

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1 Andreas Binder Elektrische Maschinen und Antriebe Übungsbuch: n mit Lösungsweg Springe]

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1. Grundlagen Energiewandler 1 Magnetischer Eisenkreis 1 A1.2: Ruhinduktion 4 Bewegungsinduktion 5 Bewegter stromdurchflossener Leiter im 12 Faraday'sche Scheibe 18 A1.7: Ablenkmagnet 20 8: Kraft einen stromdurchflossenen Leiter im 23.9: Bewegungsinduktion in eine linear bewegte Spule im Wicklungen für Drehfelder in elektrischen Maschinen 27 A2.1: Felderregerkurve einer Drehstrom-Ganzloch 27 A2.2: Wicklungsschema und Felderregerkurve einer Drehstrom-Zweischichtwicklung 28 Drehstrom-Halbloch-Zweischichtwicklung A2.4: Drehstrom-Halbloch-Einschichtwicklung 32 A2.5: Drehstrom-Bruchloch-Zweischichtwicklung mit ungeradem Bruchlochnenner 33 A2.6: Konzentrierte Drehstrom-Bruchloch- Zweischichtwicklung 35 A2.7: Drehstrom-Bruchloch-Zweischichtwicklung eines Rohrmühlenantriebs Mathematische Analyse von Luftspaltfeldern 41 Fourier-Analyse der Feldverteilung einer Drehstromwicklung 41 A3.2: Fourier-Analyse der Feldverteilung einer Käfigwicklung 43

3 Inhaltsverzeichnis IX Fourier-Analyse der Rotor-Feldverteilung einer Permanentmagnet-Synchronmaschine 44 A3.4: Fourier-Analyse der Ständer-Feldverteilung eines Einphasen-Synchrongenerators 45 Fourier-Analyse der Ständer-Feldverteilung einer dreisträngigen Sechszonen-Zweischicht- Fourier-Analyse der Ständer-Feldverteilung einer zweisträngigen Vierzonen-Einschicht- Ganzlochwicklung 49 Fourier-Analyse der Ständer-Feldverteilung einer sechssträngigen Zwölfzonen-Einschicht- 50 Fourier-Analyse der Ständer-Feldverteilung der Zahnspulenwicklungen q = und q = % Induzierte Spannung und magnetische Kräfte in Drehstrommaschinen 55 A4.1: Drehstromwicklung eines Synchrongenerators 55 Synchron-Einphasen-Bahngenerator 56 Getriebeloser Synchron-Windgenerator 60 A4.4: Radialkraft auf die Nutenleiter einer Zweischichtwicklung 62 Induzierte Spannung in eine Einschicht- 66 A4.6: Oberfelder-Streuziffer einer...67 einer Drehfeldmaschine Die Schleifringläufer-Asynchronmaschine 73 A5.1: Saugzuggebläse-Antrieb 73 A5.2: Kreisdiagramm mit und Reibungsverlusten 74 A5.3: Antrieb für Schweranlauf 76 A5.4: Ossanna-Kreis und Schlupfgerade aus Messdaten Die Kurzschlussläufer-Asynchronmaschine 85 A6.1: 85 A6.2: Antrieb für eine Holzverarbeitungsmaschine 89 A6.3: Zentralantrieb einer Spinnmaschine 92 A6.4: Energiesparmotor 94 A6.5: Kondensatormotor 95 47

4 X Inhaltsverzeichnis 7. Antriebstechnik mit der Asynchronmaschine 111 A7.1: Kesselspeisepumpen-Antrieb A7.2: Grundwasser-Pumpenstation A7.3: Tunnellüfter-Motor A7.4: Bahnantrieb A7.5: Elektroauto-Antrieb 120 Die elektrisch erregte Synchronmaschine 125 A8.1: Diesel-Generator 125 A8.2: Wasserkraftwerk-Generator 128 A8.3: Flusskraftwerks-Generator 130 A8.4: Gebläse-Synchronmotor 134 A8.5: Synchronreaktanz eines Synchrongenerators 137 A8.6: Eigenbedarfs-Generator Permanentmagneterregte Synchronmaschinen 143 Permanentmagnetmotor als Werkzeugmaschinen 143 A9.2: Roboterantrieb 147 A9.3: Hi-Speed-Kompressor-Antrieb Reluktanzmaschinen und Schrittmotoren 155 Bemessung einer geschalteten Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie einer geschalteten Reluktanzmaschine A10.3: Drehmoment einer Synchron-Reluktanzmaschine A10.4: Zeigerdiagramm einer Synchron-Reluktanzmaschine Gleichstromantriebe : Gleichstrom-Hubwerkantrieb : Elektrische Bremsmethoden für fremderregte Gleichstrommaschinen : Gleichstromantrieb für ein Grubenfahrzeug : Umformer-Antrieb : Stromrichtergespeister Gleichstromantrieb : Fremderregter Gleichstromantrieb Dynamik elektrischer Maschinen 193 Einschalten einer Drosselspule 193 A12.2: Selbsterregung eines Synchrongenerators 197

5 Inhaltsverzeichnis XI 2.3: Mechanisch gebremster Auslauf einer rotierenden Maschine : Asynchroner Schwungmassen-Hochlauf einer Asynchronmaschine Dynamik der Gleichstrommaschine 209 A13.1: Gleichstrommotor mit Chopper-Steuerung 209 A13.2: Die Selbsterregung der Nebenschluss-Maschine 213 Generatorisches Bremsen eines Reihenschluss- Motors auf einen Bremswiderstand 215 A13.4: Ankerstromverlauf bei B6C-Speisung Raumzeigerrechnung und bezogene Größen 227 Nullspannungssystem in der Ständerwicklung eines Synchrongenerators 227 A14.2: Spannungsraumzeiger und Nullspannungssystem bei Umrichterspeisung Dynamik der Asynchronmaschine 233 Abschalten einer dreiphasigen Asynchronmaschine 233 Stromspeisung einer blockierten Asynchronmaschine 236 Asymmetrische Spannungsspeisung der Ständerwicklung bei angeschlossenem Stern 239 Asymmetrische Spannungsspeisung der Ständerwicklung bei isoliertem Sternpunkt 244 Beanspruchung einer Asynchronmaschine bei Stoßkurzschluss und Dynamik der Synchronmaschine 255 Stoßkurzschluss bei einem Wasserkraftwerks- 255 Dynamische Reaktanzen einer Schenkelpol- 256 Feldorientierter Betrieb einer Permanentmagnet- 258 Umrichtergespeister Permanentmagnet- Synchronmotor bei Stillstand 261

6 XII Inhaltsverzeichnis A16.5: Umrichtergespeister Hochleistungs-Synchronantrieb für Kompressoren 266 Stator- und rotorseitige Anfangskurz 271 Literatur 275 Monographien 275 Weiterführende Fachbücher 276 Beitragswerke 281 Zeitschriftenbeiträge 281 Konferenzbeiträge 293 Dissertationen, Habilitationen 296 Druckschriften 299 Sachverzeichnis 301