Prozessrechentechnik - Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland ...

72 5. Modellbildung für Gleichstrommotoren
Bild 79 zeigt die grafische Darstellung der Gleichung (311). Der normale Arbeitsbereich mit positivem Antriebsmoment
(m A>0 identisch i A>0) und positiver Drehzahl (u A>0
identisch n>0) liegt im ersten Quadranten. Im Normalfall
ist das Vorzeichen der Drehzahl auch das Vorzeichen der Ankerspannung. Das Antriebsmoment weist nach
(305) immer das gleiche Vorzeichen wie der Ankerstrom auf.. Im vierten Quadranten kehrt sich im Gegensatz zum
ersten Quadranten das Vorzeichen der Drehzahl und damit der Ankerspannung um. Um diesen Quadranten zu
erreichen, muss der Stromrichter als sogenannter Zwei-Quadranten-Stromrichter ausgeführt sein. Physikalisches
Beispiel für diesen Betriebszustand wäre beim Aufzug das Absenken der Last: Bei positiven Drehmoment erfolgt
beim Absenken durch negative Drehzahlen eine Leistungsrückspeisung der Gleichstrommaschine. Soll der Motor
auch von sich aus abbremsen können, muss ein negatives Antriebsmoment aufgebracht werden. Dieses ist mit
Betrieb im zweiten oder dritten Quadranten verbunden. Dabei ist zu beachten, dass der Stromrichter auch negative
Ströme liefern kann (Vier-Quadranten-Stromrichter). Stromrichter mit Kreisstrom weisen eine schnellere Reaktion
auf als Stromrichter ohne Kreisstrom.
5.3.7. Nennbetrieb
Version 1.3 25.02.2005, 8.47 Uhr D:\Vorl\PRT\PRT_Skript_WS_04_05.wpd
(311)
Bild 79: Drehmoment-Drehzahl Verhalten der fremderregten
Gleichstrommaschine mit der Ankerspannung als
Parameter.
Für den Nennbetrieb müssen zwei Nenngrößen gegeben werden. Hier sollen folgende Nenngrößen gegeben sein:
uAN - Ankernennspannung
i - Ankernennstrom
AN
Nach (310) ergibt sich dann die Nenn-Winkelgeschwindigkeit bzw. die Nenndrehzahl:
Mit (305) kann das Nenn-Antriebsmoment angegeben werden:
m N = K c*i AN
(314)
5.3.8. Mechanischer Teil des Antriebes
Der mechanische Teil des Motors besteht aus einem Anker mit dem Trägheitsmoment J A,
der in Lagern läuft, die
Haft- und Rollreibmomente als Reibmomente erzeugen können.
An die Motorwelle können beliebige mechanische Systeme (Walzen, Schlitten, Getriebe u.s.w.) gekoppelt werden.
Deren Trägheitsmomente (bzw. Massen) werden auf die Antriebsachse mit dem Quadrat der Getriebeübersetzung
umgerechnet. Daraus resultiert ein Gesamtträgheitsmoment:
(312)
(313)
. (315)
Außer den in Abschnitt 5.3.4 beschriebenen elektrischen Antriebsmoment m Atragen Lastmoment m L und Reibmoment
m R zur Momentenbilanz bei. Außerdem treten auf: Steifigkeitskräfte, Verbindungskräfte, Dämpfungskräfte,
Massenkräfte, Schnittkräfte u.s.w. Diese werden zum Lastmoment m zugeschlagen. Reibungskräfte (-momente)
L