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E-Book

Grundlagen elektrischer Maschinen

AutorBernd Ponick, Germar Müller
VerlagWiley-VCH
Erscheinungsjahr2015
Seitenanzahl699 Seiten
ISBN9783527676118
FormatePUB
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis174,99 EUR
Dieses bewährte Handbuch für Ingenieure der Elektrotechnik liefert als erster Teil der etablierten Buchreihe 'Elektrische Maschinen' eine in sich geschlossene Einführung in die Grundlagen elektrischer Maschinen. Der Aufbau und die Wirkungsweise der wichtigsten Arten elektrischer Maschinen - Transformatoren, Gleichstrommaschinen, Induktionsmaschinen und Synchronmaschinen - werden für Einsteiger verständlich und dennoch mit beispielhafter wissenschaftlicher Exaktheit erläutert.

Die vorliegende zehnte Auflage wurde um Abschnitte ergänzt, die Bezug auf aktuelle technische Entwicklungen nehmen. So wurden den Besonderheiten permanenterregter Synchronmaschinen und synchroner Reluktanzmaschinen, ihrer gewachsenen Bedeutung entsprechend, ebenso eigene Abschnitte gewidmet wie den Anforderungen
an die Energieeffizienz. Bei den Induktionsmaschinen wurde die Behandlung ohne Vernachlässigung des Ständerwicklungswiderstands sowie die Darstellung des Betriebsverhaltens von doppeltgespeisten Maschinen überarbeitet und erweitert. Die Nomenklatur wurde an die der Bände 'Berechnung elektrischer Maschinen' und 'Theorie elektrischer Maschinen' angepasst.

Germar Muller studierte an der Technischen Hochschule Dresden, war am dortigen Institut fur elektrische Maschinen und Antriebe tatig und promovierte im Jahre 1959. Anschlie?end arbeitete er im Sachsenwerk Dresden als wissenschaftlicher Mitarbeiter und wurde 1966 als ordentlicher Professor fur das Fachgebiet elektrische Maschinen an die Technische Hochschule Ilmenau berufen. Von 1977 bis 1987 leitete Prof. Muller die Forschung im Kombinat Elektromaschinenbau der DDR. Danach folgte er einer erneuten Berufung an die Technische Universitat Dresden. Wahrend seiner aktiven Berufstatigkeit war G. Muller in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien tatig, u. a. in der IEC.

Bernd Ponick war nach dem Studium der Elektrotechnik an der Universitat Hannover wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur elektrische Maschinen und Antriebe und wurde dort 1994 promoviert. Er arbeitete als Entwicklungsingenieur, Berechnungsleiter und schlie?lich als Technischer Leiter im Berliner Dynamowerk der Siemens AG. 2003 folgte er einem Ruf auf den Lehrstuhl fur Antriebssysteme der Universitat Hannover und ist seitdem einer der beiden Leiter des dortigen Instituts fur Antriebssysteme und Leistungselektronik. Prof. Ponick ist derzeit als Chairman von IEC TC2 fur die internationale Normung auf dem Gebiet der rotierenden elektrischen Maschinen verantwortlich.

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Einleitung


Die Abschnitte der Einleitung haben zum Ziel, das System der Darstellung erkennen zu lassen, wie es im Folgenden verwendet wird. Dieses System ist gekennzeichnet durch die Schreibweise der Formelzeichen, durch die Art der Vorzeichenfestlegung und die daran geknüpfte Formulierung der Grundgesetze. Diese Kennzeichen werden in der Einleitung zusammengestellt. Dabei ist die Darstellung der Grundgesetze nach Umfang und Form den späteren Bedürfnissen angepasst und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Darüber hinaus enthält die Einleitung einen Abriss der komplexen Wechselstromrechnung und eine kurz gefasste Behandlung der symmetrischen Dreiphasensysteme sowie die Einführung symmetrischer Komponenten. Beide Abschnitte sind als Wiederholung bereits bekannten Stoffs gedacht. Schließlich wird kurz auf die Darstellung magnetischer Felder eingegangen.

0.1 Schreibweise der Formelzeichen


Jede physikalische Größe erhält ein Symbol; es wird in Groß- oder Kleinschreibung, z. B. als g oder G bzw. γ oder Г, verwendet. Der kleine Buchstabe ist also i. Allg. einer anderen physikalischen Größe zugeordnet als der große.

Zur Kennzeichnung einer besonderen Eigenschaft einer Größe werden folgende Vereinbarungen getroffen:

  • Vektoren werden halbfett wiedergegeben, z. B. als g.
  • Augenblickswerte erhalten keine besondere Kennzeichnung.
  • Amplituden von Sinusgrößen erhalten zusätzlich das Symbol ˆ, z.B. als ĝ. Durch den Formalismus der Ableitungen ist es nicht zu vermeiden, dass auf diese Weise gekennzeichnete Amplituden vorzeichenbehaftet sein können.
  • Zeiger der komplexen Wechselstromrechnung werden unterstrichen, z. B. als . Dabei gilt die Definition . ist also der sog. ruhende Zeiger . Die konjugiert komplexe Größe zu wird als bezeichnet.
  • Zeitliche Mittelwerte werden durch Überstreichung gekennzeichnet, z. B. als .
  • Räumliche Mittelwerte erhalten den Index m, z. B. als gm.
  • Zeitliche und räumliche Maximalwerte erhalten den Index max, z. B. als gmax.

Als Ausnahmen von den oben getroffenen Vereinbarungen werden entsprechend üblichen Gepflogenheiten folgende zugelassen:

Effektivwerte von Spannungsabfällen u, induzierten Spannungen e und Stromstärken i werden mit U, E und I bezeichnet. Für die gleichen Größen werden Effektivwertzeiger definiert als

Darstellungen mit Effektivwertzeigern und Augenblickswertzeigern sind einander äquivalent. Beziehungen, die Zusammenhänge zwischen magnetischen und elektrischen Zustandsgrößen herstellen, lassen sich eleganter mit Augenblickswertzeigern formulieren. Zeigerbilder werden hinsichtlich elektrischer Zustandsgrößen unter Verwendung der Effektivwertzeiger und dargestellt. Der Punkt, an dem von Augenblickswert- auf Effektivwertzeiger übergegangen wird, ist prinzipiell beliebig.

Gleichwerte und damit auch zeitliche Mittelwerte von Spannungsabfällen u, induzierten Spannungen e, Stromstärken i, Drehmomenten m und Leistungen p werden mit U, E, I, M und P bezeichnet.

0.2 Formelzeichen


aZahl der parallelen Ankerzweigpaare
ej2π/3
AFläche, Querschnittsfläche
AStrombelag
bBreite, allgemein
B, Bmagnetische Induktion
c, CKonstante, Faktor
cspezifische Wärmekapazität
CPolformkoeffizient
CKapazität
CAusnutzungsfaktor
dDicke
dgDifferenzial der Größe g
∂gpartielles Differenzial der Größe g
DDurchmesser, allgemein
DBohrungsdurchmesser
e, Einduzierte Spannung
E, Eelektrische Feldstärke
effReaktanzspannung bei der Stromwendung
ewWendefeld-(Querfeld-)Spannung bei der Stromwendung
etrtransformatorische Spannung bei der Stromwendung
efFunkenspannung bei der Stromwendung
ehvom Hauptwellenfeld induzierte Spannung
errotatorisch induzierte Spannung
esselbstinduktiv induzierte Spannung
etrtransformatorisch induzierte Spannung
eh20im Stillstand der Induktionsmaschine induzierte Läuferspannung
fFunktion, allgemein
fFrequenz
fMMagnetisierungsfunktion
fAmAnlaufgrenzfrequenz
fBmBetriebsgrenzfrequenz
fsSteuerfrequenz
fzSchrittfrequenz
FKraft
FFehler
gErdbeschleunigung
gVeränderliche, allgemein
gaEinschaltgüte
Gerade in der komplexen Ebene
hHöhe, allgemein
H, Hmagnetische Feldstärke
i, IStromstärke, allgemein
IaAnzugsstrom
iBStrom durch einen Belastungszweipol
ikKurzschlussstrom
ilLeerlaufstrom
IwWärmestrom
iµ, IµMagnetisierungsstrom
ImImaginärteil einer komplexen Größe
IWIntegrationsweg
jimaginäre Einheit
JMassenträgheitsmoment
kKommutatorstegzahl, Ankerspulenzahl
kKonstante, Faktor
kSchrittfaktor
krWiderstandsverhältnis zur Berücksichtigung der Stromverdrängung
Kreis in der komplexen Ebene
lLänge, allgemein
lGesamtlänge des Blechpakets
liideelle Länge
LInduktivität, allgemein
LaaSelbstinduktivität einer Wicklung a
L abGegeninduktivität zwischen zwei Wicklungen a und b
m, MDrehmoment
mMasse
mStrangzahl einer Strangwicklung
mMaßstab, allgemein
MaAnzugsmoment
MbBeschleunigungsmoment
MHHaltemoment
Miinneres Drehmoment
MsSelbsthaltemoment
MWWiderstandsmoment
nDrehzahl
nKennzahl der Schaltungsbezeichnung
NNutzahl
n0synchrone...
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