ELEKTRISCHE MASCHINEN

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2 ELEKTRISCHE MASCHINEN Inhalt T 10.5 Mechatronische Maschinen T 10.4 Drehstrommaschinen T 10.3 Wechselstrommaschinen T 10.2 Gleichstrommaschinen T 10.1 Transformatoren Druckstand: Februar 2011 LD Didactic GmbH T 10 Seite 2 von 38 T 8.2

3 ELEKTRISCHE MASCHINEN Inhalt Elektrische Maschinen Unser Programm T 10 4 Wechsel- und Drehtransformatoren 6 Gleichstrommaschinen 8 Wechselstrommaschinen 12 Asynchronmaschinen 14 Synchronmaschinen 18 Mechatronische Maschinen 20 Antriebs- und Belastungsmaschinen 23 Zubehör Ausstattungen LD Didactic GmbH T 10 Seite 3 von 38 T 8.2

4 ELEKTRISCHE MASCHINEN Unser Programm T 10 Montage eines 50 Hz Generatorläufers von SIEMENS mit 730 MVA Leistung und einem Gewicht von 2000 Tonnen (16 m Durchmesser), eingesetzt 1984 im Wasserkraftwerk Itaipú, Südamerika Elektromaschinen-Ausbildung von LD DIDACTIC für den zukunftsweisenden Einsatz an Berufsschulen, an industriellen und staatlichen Bildungseinrichtungen sowie an technischen Hochschulen, Fachhochschulen und Universitäten. Leicht zu handhabende, modulare Komplettsysteme mit kurzer Rüstzeit. Alle Maschinen in 0,3 kw oder 1,0 kw Ausführung unter Berücksichtigung der aktuellen Lehrpläne für die Berufsausbildung. Einsatz von modernsten Original-Industriemaschinen nach DIN 0530, Bauform B3, Schutzart IP 23/44 und IP 54, Isolationsklassen B und F. Manuelles oder computerunterstütztes Experimentieren. Erprobte Experimentierliteratur mit Lehreinheiten, Lernzielen, ausführlichen Aufgaben und detaillierten Lösungen. LD Didactic GmbH T 10 Seite 4 von 38 T 8.2

5 ELEKTRISCHE MASCHINEN Unser Programm T 10 Sie halten den Systemkatalog T 10: Elektrische Maschinen von LD DIDACTIC in Ihren Händen! In diesem Katalog wollen wir Sie zu einer faszinierenden Reise durch die Welt der elektrischen Maschinen einladen. Begleiten Sie uns, wenn wir Ihnen vom Transformator über Gleich- und Wechselstrommaschinen bis hin zu mechatronische Motoren die Vielfalt der elektromechanischen Energieumformer eröffnen. Auf den Grundlagen von T 2.5: Elektrolehrmaschinen aufbauend, widmet sich der Bereich T 10 der Untersuchung des Betriebsverhaltens und verweist nicht zuletzt auf den Einsatz der Maschine in der Antriebstechnik in T 12. Das Elektromaschinen-Labor wird zunehmend in Klassenräumen verwirklicht, die für die Untersuchung von 15 kw Maschinensätzen nicht in Frage kommen. Deshalb werden kompakte, komplette und gleichzeitig flexible Systeme benötigt, die den Einsatz von Originalindustriemaschinen im Klassenraum gestatten. Wir wollen Ihnen Komplettsysteme sowie Einzelkomponenten der 0,3 kw und 1,0 kw Leistungsklasse vorstellen, mit denen Sie Ihre Ideen im Bereich der Elektromaschinen-Ausbildung realisieren können. Zögern Sie nicht, LD DIDACTIC zu kontaktieren, wenn Sie Detailinformationen einzelner Geräte benötigen. Denn LD DIDACTIC macht die elektrische Maschine transparent! LD Didactic GmbH T 10 Seite 5 von 38 T 8.2

6 ELEKTRISCHE MASCHINEN T 10.1 Wechsel- und Drehstromtransformatoren Themen (Auswahl) Einphasentransformator: - Leerlauf, Kurzschluss und Belastung - Gegeninduktivität, magnetische Kopplung und Streuung - Verluste, Spannungsänderung und Wirkungsgrad Drehstromtransformator: - Schaltungen und Schaltgruppen - Parallelbetrieb - Spannungsgleichungen und Ersatzstromkreis Leerlauf, Kurzschluss und Belastung LD Didactic GmbH T 10 Seite 6 von 38 T 8.2

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8 ELEKTRISCHE MASCHINEN T 10.2 Gleichstrommaschinen - Motoren Themen (Auswahl) Grundlagen: - Aufbau und Wirkungsweise - Wirkung des Kommutators - Ankerrückwirkung und Kommutierung Reihenschlussmaschine: - Betrieb mit konstanter Spannung - Möglichkeiten der Drehzahlstellung - Anlassen und Bremsen - Energieumsatz Nebenschlussmaschine: - Betrieb mit konstanter Drehzahl - Selbsterregungsvorgang - Strom-Spannungs-Kennlinien - Betrieb mit konstanter Spannung, Betriebsverhalten, Kennlinien von Motoren, Lastkennlinien, Möglichkeiten der Drehzahlstellung und der Lasteinstellung - Anlassen und Bremsen - Energieumsatz LD Didactic GmbH T 10 Seite 8 von 38 T 8.2

9 ELEKTRISCHE MASCHINEN T 10.2 Gleichstrommaschinen - Motoren Obwohl die Gleichstrommaschine in den letzten Jahren von der frequenzumrichter-gespeisten Asynchronmaschine Konkurrenz erhalten hat, wird sie noch immer in einigen Gebieten der Antriebstechnik bevorzugt eingesetzt. Bei Schwerlastanlauf, im Steinbrecher- oder Zementwerkeinsatz sowie in Eisenhüttenanlagen sind Gleichstrommotoren unverzichtbar. Ihre Fähigkeit, hohe Drehmomentspitzen abzufangen sowie ihre über weite Bereiche linear verlaufende Drehzahlcharakteristik zeichnen sie dabei aus. Ebenso kommen diese Maschinen noch im Kleinmotorenbereich vor, wenn nur Gleichstromversorgungen zur Verfügung stehen (z. B. Kfz). LD DIDACTIC bietet die gesamte Bandbreite der Gleichstrommaschinen - Neben-, Reihensowie Doppelschlussmaschinen - in den Leistungsklassen 0,3 kw und 1,0 kw an. Modular aufgebaut wird in den Experimenten besonderer Wert auf die Vermittlung von Grundlagen rotierender Maschinen gelegt. Anlauf- bzw. Betriebsschaltungen und -hilfsmittel sowie die Bestimmung der mechanischen und elektrischen Kennlinien runden die Aufgabenstellungen ab. In T 12.3: Gleichstromantriebe wird die Gleichstrommaschine am Gleichrichter betrieben. Weiterführend wird dort ihr Verhalten bei Strom- und Drehzahlregelung untersucht. Schaltung der Erregerwicklung von Gleichstrommaschinen a) Nebenschlussmaschine, b) Reihenschlussmaschine, c) Verbundmaschine, d) fremderregte Maschine Betriebsdiagramm eines drehzahlstellbaren Gleichstrommotors Feldschwächkennlinie eines Gleichstrom-Nebenschlussmotors LD Didactic GmbH T 10 Seite 9 von 38 T 8.2

10 ELEKTRISCHE MASCHINEN T 10.2 Gleichstrommaschinen - Generatoren Themen (Auswahl) Grundlagen der Gleichspannungserzeugung Aufbau und Wirkungsweise Kennlinien von Generatoren: - Leerlaufkennlinie - Selbsterregung Belastungskennlinie Arten von Gleichspannungsgeneratoren: - Nebenschlussgenerator - Reihenschlussgenerator Belastung des Generators Energieumsatz Leistungsbilanz LD Didactic GmbH T 10 Seite 10 von 38 T 8.2

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12 ELEKTRISCHE MASCHINEN T 10.3 Wechselstrommaschinen Themen (Auswahl) Motor mit Kondensator-Hilfsphase: - Aufbau und Wirkungsweise - Kondensator-Hilfsphase, Anlaufkondensator, Betriebskondensator - Anlaufverhalten,Stromrelais, Fliehkraftschalter - Belastungskennlinien - Steinmetz-Schaltung Motor mit Widerstands-Hilfsphase: - Aufbau und Wirkungsweise - Anlaufverhalten,Stromrelais, Fliehkraftschalter - Belastungskennlinien Universalmotor: - Aufbau und Wirkungsweise - Betrieb am Wechselstromnetz - Hochlauf - Belastungskennlinien Repulsionsmotor: - Aufbau und Wirkungsweise - Hochlauf - Einfluss der Bürstenstellung auf das Betriebsverhalten LD Didactic GmbH T 10 Seite 12 von 38 T 8.2

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14 ELEKTRISCHE MASCHINEN T Asynchronmaschinen Motoren (Drehstrommaschine) Themen (Auswahl) Aufbau und Wirkungsweise Betriebskennlinien Anfahren - Schleifringläufer - Stromverdrängungsläufer - Stern/Dreieck-Einschaltung - Einschaltungen über Anlasstransformator - Kusa-Schaltung Bremsen: - Gegenstrombremsung - Gleichstrombremsung - Senkbremsschaltung LD Didactic GmbH - Gleichstrombremsung - Senkbremsschaltung Leistungsbilanz der ideale Drehfeldmaschine Leistungsfluss Ortskurve (Heyland-Kreis) Leerlaufversuch Kurzschlussversuch Drehzahlstellbare Asynchronmotoren: - Polumschaltung - Dahlanderschaltung - Drehzahlstellung durch Schlupfänderung - Schleifringläufer T 10 Seite 14 von 38 T 8.2

15 ELEKTRISCHE MASCHINEN T Asynchronmaschinen Motoren (Drehstrommaschine) Die Asynchronmaschine ist die Maschine der Zukunft! Besonders der frequenz-umrichtergespeiste, wartungsarme Käfigläufermotor ersetzt in zunehmendem Maße die Gleichstrom- sowie die Wechselstrommaschine. Derart manipulierbar wird die Asynchronmaschine in allen Leistungsklassen eingesetzt, vom kleinen Waschmaschinenmotor bis hin zum Walzantrieb. Sie ist durch ihr lineares Drehzahl-/ Drehmomentverhalten um den Nennbetriebspunkt sowie dessen gute Beeinflussbarkeit durch konstruktive Maßnahmen gekennzeichnet. LD DIDACTIC bietet die Standardmodelle Schleifringläufermotor und Käfigläufermotor an, darüber hinaus aber auch Sonderbauformen wie Dahlandermotoren oder Motoren mit getrennten Wicklungen in den Leistungsklassen 0,3 kw und 1,0 kw. Versuche zum Einschalten und Anlassen sowie dem Hochlauf solcher Maschinen werden in der Experimentierliteratur - didaktisch aufbereitet ebenso behandelt, wie die manuelle oder computerunterstützte Aufnahme der Betriebskennlinien und der Stromortskurve. Die frequenzumrichtergespeiste Asynchronmaschine und deren Betriebsverhalten wird weiterführend im Themenbereich Drehstromantriebe (T 12.4) behandelt. Kreisdiagramm des Ständerstroms Drehmoment- und Stromverlauf einer Asynchronmaschine in Abhängigkeit von der Drehzahl LD Didactic GmbH T 10 Seite 15 von 38 T 8.2

16 ELEKTRISCHE MASCHINEN T Asynchronmaschinen Generatoren (Drehstrommaschine) Themen (Auswahl) Aufbau und Wirkungsweise Grundlagen des 3-Phasen-Generators: - Betriebskennlinien - Generatorschlupf Selbsterregung des Asynchrongenerators Stromortskurve Spannungshaltung Einsatzgebiete: - Betrieb am starren Netz - Inselbetrieb Leistungsbilanz LD Didactic GmbH T 10 Seite 16 von 38 T 8.2

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18 ELEKTRISCHE MASCHINEN T Synchronmaschinen Motoren und Generatoren Themen (Auswahl) Synchronmotor: - Voll- und Schenkelpolläufer - Spannungsgleichungen, Ersatzstromkreis und Zeigerdiagramm - Leerlauf und dreipoliger Dauerkurzschluss - Ortskurven und Steuerkennlinien - Drehmoment und Belastung - Potierdreieck und Ankerrückwirkung - Synchronisieren und Parallelschalten - Anlaufverfahren für Synchronmotoren - Steuerung der Blindleistung - Leistungsbilanz Synchrongenerator: - Spannungserzeugung - Erregung der Synchronmaschine - Betriebsverhalten - Ankerstrom und Drehmoment - Bremsbetrieb und Ortskurven - Anlauf und Synchronisieren - Einphasengenerator LD Didactic GmbH T 10 Seite 18 von 38 T 8.2

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20 ELEKTRISCHE MASCHINEN T 10.5 Mechatronische Maschinen - Spezielle Drehfeldmaschinen Themen (Auswahl) AC-Servomotor - Aufbau und Wirkungsweise - Betrieb am Leistungsverstärker - Strom- und Spannungsverlauf - Belastungskennlinien - Strom-, Drehzahl- und Positionsregelung - Dynamik und Drehrichtungswechsel - Drehzahl- und Laständerung FCC Motor - Aufbau und Wirkungsweise - Betrieb am Leistungsverstärker - Hochlauf und Belastungskennlienen - Drehzahlabhängigkeit von der Frequenz - Drehzahlabhängigkeit von der Belastung: Lüfter/Pumpe Wickler Schwungmasse LD Didactic GmbH T 10 Seite 20 von 38 T 8.2

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22 ELEKTRISCHE MASCHINEN Antriebs- und Belastungsmaschinen Themen (Auswahl) Mechanische und elektrische Charakteristika von Gleich-, Wechsel- und Drehstrommaschinen aufnehmen Prüfling drehmoment- oder drehzahlgeregelt belasten Prüfling drehmoment- oder drehzahlgeregelt antreiben Drehmomentenregelung Lüfterkennlinie Wicklerkennlinie Schwungmasse Belastungskennlinie Hochlaufkennlinie LD Didactic GmbH T 10 Seite 22 von 38 T 8.2

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25 ELEKTRISCHE MASCHINEN Zubehör Hilfsmittel und Versorgungsgeräte (Auswahl) Die folgenden Seiten enthalten eine Reihe von Zubehör wie Profilrahmen, Kabeln, Verbindungssteckern, Versorgungsgeräte, Funktionsgeneratoren, etc. Detaillierte Informationen entnehmen Sie bitte einem aktuellem Angebot. Profilrahmen Im Demonstrationsunterricht oder für Laborversuche, transportable oder fest montiert, die verschiedenen Varianten unserer Profilrahmen bieten vielen Möglichkeiten. Profilrahmen (Auswahl): Schrägstehender Rahmen Freistehender Rahmen Rahmen für Tischbefestigung Rahmen zur Montage über Brückenstecker Experimentierkabel und Kabel mit Sicherheitsbuchsen. LD Didactic GmbH T 10 Seite 25 von 38 T 8.2

26 ELEKTRISCHE MASCHINEN Zubehör Messgeräte (Auswahl) Effektivwert-Messgerät Kat. - Nr Demonstrationsmessgerät für Effektivwertmessungen von Spannungen und Strömen. Technische Daten Spannung: 3/10/30/100/300/1000 V, R i = 10 Mohm Strom: 0,1/0,3/1/3/10/30 A, R i = 10 mohm AV-Polaritätsanzeige: 2 LED Anzeigeinstrument: Drehspul, Klasse 1,5, Skalenteilung: und , Skalenlänge: 119 mm Dauerüberlastgeschützt in allen Messbereichen bis 1000 V und 30 A Netzanschluss: 115/230 V, 50 Hz Abmessungen: 20 cm 29,7 cm 12 cm Masse: 1,4 kg Leistungsfaktor-Messgerät Kat. - Nr Demonstrationsmessgerät für Leistungsfaktor (cos phi) und Phasenwinkel. Technische Daten Leistungsfaktor: Phasenwinkel: -90 (kap.) (ind.) Spannungsbereich: V, R i = 1 Mohm Strombereich: 0, A, R i = 10 mohm Frequenzbereich: 20 Hz...2 khz Spannungs-/Strombereichsumschaltung Anzeigeinstrument: Drehspul-, Klasse 1,5, Skalenlänge: 119 mm Dauerüberlastgeschützt bis 1000 V und 30 A Netzanschluss: 110/130/220/240 V, 50 Hz LD Didactic GmbH T 10 Seite 26 von 38 T 8.2

27 ELEKTRISCHE MASCHINEN Ausstattungen LD Didactic GmbH T 10 Seite 27 von 38 T 8.2

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