Elektrische Maschinen Teil: 1 u. 2

Prof. Dr.-Ing. Eugen 3-3
Elektrische Maschinen
3.2 Wirkungsweise
3.2.1 Magnetische Drehfelder
Wenn ein magnetisches Feld, gekennzeichnet durch seine Nord- und Südpole, im Raum rotiert, so
spricht man von einem Drehfeld.
Dabei ist es gleichgültig, ob dieses durch
- drehen eines Magneten oder
- durch Speisung von räumlich versetzten Wicklungen mit zeitlich verschobenen Strömen verursacht
wird.
In der Praxis werden beide Prinzipien angewendet:
So rotieren bei Synchronmaschinen tatsächlich Permanent- bzw. Elektromagnete und im Stator normaler
Synchron- und Asynchronmaschinen werden Drehfelder mit ortsfesten Wicklungen durch Speisung mit
Drehstrom erzeugt.
In gleicher Weise beruht auch die Funktion der sog. bürstenlosen Gleichstrommaschinen auf
Drehfeldern.
3.2.1.1 Ausbildung von Drehfeldern mit ruhenden Wicklungsanordnungen
Betrachtet wird ein Stator mit drei um je 120° versetzten Wicklungen, die von zeitlich um T/3 =ˆ 120°
verschobenen, sinusförmigen Strömen gespeist werden. Für unterschiedliche Zeitpunkte ergibt sich
dann das in Bild 3.3 skizzierte Verhalten.
Man erkennt, dass
- sich der resultierende Induktionszeiger dreht und
- dabei seine Länge nicht ändert.
B
V
W
U
t 1 = 0
B
t 2 = T/12
I U I V I W
Bild 3.3 Ausbildung von Drehfeldern mit ruhenden Wicklungen bei Speisung mit
phasenverschobenen, sinusförmigen Strömen
0
t 1
t 2 t 3
B
Drehfelder dieser Art bezeichnet man als Kreisdrehfelder; im Gegensatz zu den elliptischen Drehfeldern,
bei denen der Induktionszeiger seine Länge und Geschwindigkeit bei der Drehung periodisch ändert (die
Zeigerspitze also eine Ellipse beschreibt).
Weiter ist ersichtlich, dass die Ströme und damit die von ihnen erzeugten Felder mit der Periodendauer T
periodisch sind. Insbesondere stimmt der Zustand z.B. z. Z. t = T mit demjenigen bei t = 0 überein, nur
dass sich der Induktionszeiger in dieser Zeit einmal gedreht hat.
t 4
t 3 = T/6
B
T
t 4 = T/4
t