Elektrische Maschinen

Das vorliegende Buch gibt eine Einfuhrung in die Systemanalyse der wichtigsten elektrischen Maschinen. Unter Systemanalyse soll hier folgendes methodische Vor gehen verstanden werden: Die elektrische Maschine als reales physikalisches Sy stem wird mit Hilfe vereinfachender Annahmen in ein physikalisches Modell uber fUhrt, dessen Verhalten einer ubersichtlichen mathematischen Beschreibung zu ganglich sein soll. Die Systemparameter des physikalischen Modells, insbesondere die Induktivitaten, mussen aus dessen Konstruktionsdaten und den Materialeigen schaften berechnet werden konnen. Da die meisten Maschinen und damit auch die Maschinenmodelle bezuglich ihres Aufbaus bestimmte Symmetrieeigenschaften be sitzen, die sich auch auf die Struktur ihrer Systemparameter auswirken, endet die Systemanalyse nicht mit der direkten Beschreibung des Modells durch das sog. ma thema~ische Originalsystem. Wegen der Symmetrieeigenschaften der Systempara meter kann man das Originalsystem mit Hilfe eines mathematischen Formalismus in ein einfacheres mathematisches System transformieren. Dieses Verfahren fUhrt bei der Berechnung des stationiiren und des dynamischen Betriebsverhaltens von Drehstrommaschinen zu einer starken Reduktion des mathematischen Aufwands. Die im transformierten System auftretenden Variablen sind, wie am Begriff des Strom-Raumzeigers demonstriert wird, auch einer direkten physikalischen Deu tung zuganglich. Besonderer Wert wird auf die methodischen Zusammenhange und die Systematik der Darstellung gelegt. Die Berechnung der Systemparameter wird auf wenige wichtige vorkommende Falle beschrankt. Da es sich urn eine Einfuhrung in die Systemanalyse elektrischer Maschinen handelt, wurden im Interesse einer gu ten Verstandlichkeit verhiiltnismal3ig einfache Modelle der wichtigsten Maschinen typen ausgewiihlt.

Autorentext
Prof. Dr.-Ing. habil. Helmut Späth ist Mitglied der kollegialen Leitung des Elektrotechnischen Instituts der Universität Karlsruhe. Er hält Grundlagenvorlesungen über Elektrische Maschinen und Leistungselektronik und Spezialvorlesungen über die Modellierung und die Steuerung von Drehstrommaschinen. Seine aktuellen Forschungsschwerpunkte sind der Supraleitende Magnetische Energiespeicher (SMES), der Switched Reluctance Drive (SRD) und der Doppelschichtkondensator-Speicher. H. Späth ist Mitglied des VDE und wirkt in den AEF-Arbeitsausschüssen der Aufgaben 38 (Wechselstromgrößen), 94 (Stromsysteme) und 144 (Komponenten in Drehstromsystemen) mit.

Inhalt

1. Leistungsbilanz in einem Antriebssystem.- 2. Systemanalyse rotierender elektrischer Maschinen ohne Kommutator.- 2. 1 Originalsystem.- 2. 2 Allgemeine Durchführung einer leistungsinvarianten Transformation.- 3. Berechnung von Induktivitäten.- 3. 1 Berechnung von Luftspaltfeldinduktivitäten.- 3. 2 Berechnung von Nutfeldinduktivitäten.- 4. Drehstromasynchronmaschine.- 4. 1 Drehstromasynchronmaschine mit Schleifringläufer (Systemanalyse).- 4. 2 Drehstromasynchronmaschine mit Käfigläufer (Systemanalyse).- 4. 3 Stationärer Betrieb der Drehstromasynchronmaschine am unsymmetrischen Netz.- 4.4 Stationärer Betrieb der Drehstromasynchronmaschine am symmetrischen Netz.- 4. 5 Physikalische Deutung der Strom-Raumzeiger mit Hilfe des Drehfeldes.- 4. 6 Verfahren der Drehzahlverstellung von Drehstromasynchronmaschinen.- 4. 7 Dynamisches Verhalten der Drehstromasynchronmaschine.- 4. 8 Drehstromasynchronmaschine mit Stromverdrängungsläufer.- 5. Drehstromsynchronmaschine.- 5. 1 Drehstromsynchronmaschine mit ausgeprägten Polen (System-analyse).- 5. 2 Stationärer symmetrischer Betrieb der Drehstromsynchronmaschine mit ausgeprägten Polen.- 5. 3 Stationärer Betrieb des Turbogenerators am symmetrischen Netz.- 5. 4 Dynamisches Verhalten der Drehstromsynchronmaschine.- 6. Gleichstrommaschine.- 6. 1 Fremderregte kompensierte Gleichstrommaschine (Systemanalyse).- 6. 2 Stark vereinfachte Erklärung der Stromwendung.- 6. 3 Stationärer Vierquadrantenbetrieb der fremderregten Gleichstrommaschine.- 6. 4 Dynamisches Verhalten der fremderregten kompensierten Gleichstrommaschine.- 6.5 Gleichstromreihenschlußmaschine.- 7. Transformator.- 7. 1 Klassisches Ersatzschaltbild des Wechselstromtransformators.- 7. 2 Ersatzschaltbild des Wechselstromtransformators nach Schlosser.- 7.3Ersatzschaltbild des Mehrwicklungs Wechselstromtransformators.- 7.4 Stationärer Betrieb des Wechselstromtransformators mit sinusförmigen Wechselspannungen.- 7. 5 Parallelschalten von Wechselstromtransformatoren (stationärer Betrieb).- 7. 6 Wechselstrom-Spartransformator.- 7. 7 Drehstromtransformator (stationärer Betrieb).- 7. 8 Wachstumsgesetze.