H Jordan V Klima K P Koväcs Asynchronmaschinen Funktion, Theorie, Technisches Mit 316 Abbildungen und Tabellen V Vieweg Braunschweig 1975
Inhalt Einleitung: Bildung des Drehmoments, Gleichstrombremse, Schlupfkupplungen 13 Literatur 26 Kapitel I: Drehfelder, Drehmomentbildung und Spannungserzeugung 27 1 Wechsel- und Drehfelder 27 2 Beschreibung der Felder durch Raumzeiger 36 3 Ermittlung des resultierenden Feldes einer /n-strängigen Wicklung 38 4 Drehfelderzeugung, Strombelag, Felderregerkurve 43 5 Zusammenwirken von Drehinduktions- und Strombelagswellen beliebiger Herkunft (Drehmomentbildung) 46 6 Spannungserzeugung durch Drehfelder 49 Literatur 51 Kapitel II: Die idealisierte Drehstromasynchronmaschine 52 1 Spannungs- und Stromerzeugung 52 2 Leistung und Drehmoment 56 3 Die idealisierte Maschine mit endlichem Luftspalt 59 4 Raum- und Zeitzeigerdiagramm 61 Kapitel HI: Wicklungen 67 1 Die Durchflutung einer Ringwindung 68 2 Fouriersche Reihenentwicklung des Strombelages eines Leiters 69 3 Luftspaltfeld harmonischer Strombeläge 75 4 Luftspaltfeld von drei räumlich und zeitlich symmetrischen Durchflutungen 77 5 Direkte Berechnung des Luftspaltfeldes von drei räumlich und zeitlich sym metrischen Durchflutungen 81 6 Vergrößerung der Leiter- und Strangzahl 84 7 Mehrpolige Durchflutung 86 8 Durchflutungszonen 88 9 Periodizität des Zonenfaktors 92 10 Durchflutungszonen mit Phasenmischung 95
8 Inhalt 11 Periodizität des Wicklungsfaktors 99 12 Ausführung der Wicklungen 101 13 Beispiele von Wicklungen 109 14 Die induzierte Spannung 114 Literatur 119 Kapitel IV: 178 Der Grundfeldmotor 120 1 Der InduktionsVorgang und die Spannungsgleichungen 120 2 Berechnung der Ströme 126 3 Das Primärstromdiagramm (Ortskurve) 128 31 Verhalten des Motors bei s-+ oo 134 32 Die Flußverkettungen 135 4 Ermittlung des Drehmoments 140 5 Strom- und Drehmomentverhalten bei Vernachlässigung des Ständerwirkwider standes 147 6 Charakteristische Linien im Kreisdiagramm 149 7 Wachstumsgesetze 153 8 Ersatzschaltungen 155 9 Käfigläufermotor 169 10 Das Verhalten von Käfig- bzw Schleifringläufern in Ständern verschiedener Polzahl Literatur 181 Anhang 1: Das SI-Maßsystem 182 Literatur 183 Anhang 2: Bezogene Darstellung (Per-Unit-Schreibweise) 184 Anhang 3: Funktionstheoretische Betrachtungen über Kreisdiagramme 190 1 Die linear gebrochene Funktion und die Kreisverwandtschaft 190 2 Die parabolische Normalform der linear gebrochenen Funktion 193 3 Spiegelung am Kreis 195 4 Bestimmung des Kreismittelpunktes 196 5 Die projektive Bezifferung des Kreisumfanges 198 6 Dipolfeld' ; 200 7 Beispiele 200 71 Parallelschaltung eines Widerstandes R und iiner Reaktanz jx 200 72 Das Kreisdiagramm der Impedanz des Asynchronmotors nach Thomälen 200 73 Das Kreisdiagramm des Primärstromes in der parabolischen Normal form 203 Literatur 205
Inhalt 9 Kapitel V: Konstruktiver Aufbau und technische Einzelheiten der Drehstromasynchron maschinen 206 1 Der magnetische Pfad 211 2 Gehäuse und Lagerschilder 3 Lager 219 4 Wicklungen Literatur 225 Anhang: 1 Normen * 226 2 Bestimmung des Wirkungsgrades nach VDE 0530 Teil 2 und Belastungs kennlinien 228 21 Leerverluste 228 22 Lastverluste 229 3 Bauformen elektrischer Maschinen nach DIN 42 950 231 4 Übliche Schutzarten nach DIN 40 050 233 Kapitel VI: 245 253 Motoren mit Doppelkäfig- und Stromverdrängungsläufern 234 1 Doppelkäfigläufer 234 11 Physikalische Wirkungsweise 235 111 Sätze über die Extremwerte für die Widerstände und Streuinduk tivitäten 237 112 Wirksamer Widerstand und wirksame Zusatzreaktanz 240 12 Sonderfall eines sehr großen Motors mit verschwindendem Widerstand des Unterkäfigs 121 Grenzfall s * 0 (Synchronbereich, Synchronkreis) 245 122Betrieb mit s = = 0 (Anlaufbereich, Anlaufkreis) 247 123 Flußverkettungen 251 124 Diskussion des Strom- und Feldverlaufs in Abhängigkeit vom Schlupf 251 125 Drehfeldleistung und Drehmoment 126 Aufteilung der Stromwärmeverluste auf Ober- und Unterkäfig 255 2 Theorie des Doppelkäfigläufers 256 21 Berechnung der Impedanz ZL(s) für den Laststrom IL 258 22 Der geometrische Ort der Impedanz Zl(s) des Laststroms 265 221 Konstruktion der zirkulären Kubik Z*L(s) nach Leiner 267 222 Schmiegungskreis der Kubik Z*L(s) für j-> oo 271 223 Ermittlung der relativen Größe und Phasenlage der Käfigströme aus dem Impedanzdiagramm 272 277 23 Netze konstanten Wirk- und Blindstroms bzw der Drehfeldleistung und der Drehmomente in der Impedanzebene 274 24 Anleitung zur Wahl der Kenngrößen des Doppelkäfigläufers 25 Die Ortskurve der Ströme 1L und In 280 3 Stromverdrängungsläufer 283 31 Physikalische Erklärung der Stromverdrängung 283 32 Ortskurven des Last- und Primärstroms eines Käfigläufermotors mit Stromverdrängung (Rechteckstab) 288
10 Inhalt 33 Vergleich mit einem Doppelnutläufer 294 Literatur 295 Kapitel VII: Antriebs- und Erwärmungsfragen 297 1 Mechanische Gesichtspunkte 307 2 Erwärmungsfragen 316 3 Betriebsarten 325 Literatur 327 Kapitel VIII: 358 Anlassen, Bremsen, Umsteuern, Schaltwärme 328 1 Anlassen von Schleifringläufermotoren 328 2 Anlaßschaltungen für Käfigläufermotoren 333 21 Anlassen mit verminderter Spannung 333 211 Anlassen mit Anlaßtransformator 334 212 Ständeranlasser 337 213 Stern-Dreieckschaltung 351 214 Anlassen mit verändbarer Frequenz 353 215 Anlassen großer Käfigläufermotoren mit Anwurfmotor 356 216 Anlassen mit Teilpolschaltung 356 3 Bremsen und Umsteuern 357 31 Gegenstrombremsung 357 311: Gegenstrombremsung bei Schleifringläufermaschinen 312 Gegenstrombremsung bei Käfigläufermaschinen 360 32 Gleichstrombremsung 361 33 Nutzbremsung 367 4 Schaltwärme 368 5 Schaltzeit-Hochlaufzeit 379 Literatur 382 Kapitel IX: Drehzahlstellen 383 1 Drehzahlstellen durch Beeinflussung der Schlupfleistung 383 11 Drehzahlstellen mit Hilfe von Zusatzwiderständen im Läufer 383 12 Anwendung der Pulstechnik 388 2 Drehzahlstellen von Schleifringläufermotoren durch Hintermaschinen 391 21 Gleichstromkaskaden 391 22 Drehstromkaskaden 394 23 Stromrichterkaskaden 394 24 Analytische Behandlung von Kaskadenschaltungen 395 3 Drehzahlstellen durch Polumschaltung 405 4 Drehzahlstellen durch Veränderung der Speisefrequenz 415 41 Verhalten des Drehstromasynchronmotors bei Änderung der Speise frequenz 415
Inhalt 11 411 Proportional mit der Frequenz fallende Klemmenspannung Ulv vu± = 417 412 Konstante primäre Flußverkettung ft 418 42 Technische Lösungen der Drehzahlstellung durch Änderung der Speise frequenz 423 421 Hilfsfrequenznetz mit zwei Drehzahlstufen 423 422 Netz mit stetig veränderlicher Frequenz (klassische Art) 424 423 Allgemeine Bemerkungen zur Stromrichterspeisung von Asynchron maschinen 424 Literatur 426 Kapitel X: Sonderbetriebsarten 428 1 Der Asynchrongenerator 428 2 Der Drehsteller 431 3 Der asynchrone Frequenzumformer 436 4 Die elektrische Welle 439 5 Gleichstrombremsung 457 Literatur 462 Kapitel XI: Unsymmetrische Schaltungen von Induktionsmaschinen 463 1 Die Methode der symmetrischen Komponenten 466 2 Zwei Hilfssätze zur Ermittlung des Strom- und Drehmomentverhaltens im Schlupfbereich 0,5 < s < 2 477 21 Der Satz von der Drehmomentfläche 477 22 Der Satz über die Kurzschlußströme 479 3 Unsymmetrische Anlauf- und Bremsschaltungen 480 4 Verluste und Schaltwärme bei unsymmetrischen Ständerschaltungen 484 5 Der einphasige Betrieb von Asynchronmaschinen 487 6 Einphasenanlaufschaltungen 493 7 Übertragung der Methode auf unsymmetrische Ständerschaltungen von Ma schinengruppen ' 497 8 Anwendung der Methode auf unsymmetrische Läuferschaltungen 498 9 Berechnung der bei unsymmetrischen Schaltungen auftretenden Pendelmo mente 501 91 Unsymmetrie im Ständer 502 92 Unsymmetrie im Läufer 505 10 Übertragung der Methode auf Motoren mit unsymmetrischen Ständerwick lungen 508 11 Grenzen der Methode der symmetrischen Komponenten 515 Literatur 515 Schlußwort 517 Sachverzeichnis 519 Bezeichnungen 527