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13. Elektrische Maschinen

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Aufbau elektrischer MaschinenGrundsätzlich bestehen elektrische Maschinen aus einemfeststehenden Teil (Stator, Ständer) und einem dazu beweglichen Teil (Rotor, Läufer). Man unterscheidet

GleichstrommaschinenUnipolarmotor und Gleichstrommotor

und Wechselstrommaschinen (Drehstrom)Synchronmotor und Asynchronmotor

und weitere (Linearmotor, Schrittmotor, ...)

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UnterschiedeUm den Rotor zu drehen, muss die ihn antreibende Kraft an seinen magnetischen Polen angreifen.

Pole Unipolar Gleichstrom Synchron Asynchron

zeitlich fest variabel variabel: variabel:(Kommutator) Rotor Rotor

synchron asynchron

räumlich fest fest variabel variabel

Rotor- ja ja ja neinKontakt

Verwendung Haushalt, hohe Leistung hohe Leistung,Werkzeug Plattenspieler Werkzeug(Wechselstrom)

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13Die Unipolarmaschine

Der Rotor besteht aus vielen zur Achse parallelen Drähten, die alle in der gleichen Richtung von Strom durchflossen werden. Die Statorspulen erzeugen ein Feld, das radial senkrecht zum Strom zeigt und so eine tangentiale Kraft auf den Rotor ausübt.

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Die GleichstrommaschineDer Rotor besteht aus vielen zur Achse parallelen Drähten, die je nach Kommutatorpolung in verschiedener Richtung von Strom durchflossen werden. Die Statorspulen erzeugen ein Feld, das radial senkrecht zum Rotorstrom zeigt und so eine tangentiale Kraft auf den Rotor ausübt.

Strom- und Feldrichtung umgekehrt

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13 Generator von Siemens & Halske,Generator von Siemens & Halske,der 1883 auf der Wiener Ausstellung zu sehen war.

30 cm„Das Magnetrad t mit den Elektromagneten ee ist auf der Welle der Maschine befestigt. Die feststehenden Induktionsspulen ss sind auf Holkerne gewickelt und an der einen Mantelfläche des Holzcylinders befestigt. Die Spulen sind ferner in einen eisernenMantel eingehüllt, der durch die Drähte dd gebildet wird.“Aus: Kittler, E.: Handbuch der Elektrotechnik, 1890

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13Die Synchronmaschine

Der Rotor besteht aus vielen zur Achse parallelen Drähten, die je nach Phasenlage in verschiedener Richtung von Strom durchflossen werden. Die drei Paare von Statorspulen erzeugen ein Wechselfeld, das radial senkrecht zum Rotorstrom zeigt und so eine tangentiale Kraft auf den Rotor ausübt.

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Montage eines Generators im größten Wasserkraftwerk der Welt:Itaipu, Brasilien, 12600 MW.

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13Schnittzeichnung von Turbine und Generatorim Wasserkraftwerk vonItaipu, Brasilien.

18 Turbinen zu 715 MWerzeugen 230 TWh/Jahr,das entspricht 26% desGesamtbedarfes vonBrasilien und 78% vonParaguay.

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Die Drehstrom-Asynchronmaschine

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Der Rotor besteht aus vielen zur Achse parallelen Drähten, in denen durch das Statorfeld ein Strom induziert wird. Der Rotorrotiert langsamer (Schlupf) als das Statorfeld.Die drei Paare von Statorspulen erzeugen ein Wechselfeld, das radial senkrecht zum induzierten Strom zeigt und so eine tangen-tiale Kraft auf den Rotor ausübt.

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13Wasserkraftwerk undHochspannungsschaltanlage

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Service an einer Windkraftanlage

Das Induktionsgesetz ist die theoretische Grundlagefür die Bereitstellung elektrischer Energie.

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Polyphasiger Asynchronmotor in einemFloppy-Disk-Laufwerk

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Transrapid: Einblick in den Linearmotor

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13 Mikrotechnik

Der Mikromotor dieser Radfahrer-Miniatur ist nur5 mm lang bei einem Durchmesser von 1,9 mmQuelle: VDI-Nachrichten vom 6.Okt. 2000

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13Der kleinste Hubschrauber der Welt

Quelle: Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH (IMM)

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Zusammenfassung

Ende der Vorlesung „Grundlagen der Elektrotechnik II“

Unipolarmotor

Gleichstrommotor

Synchronmotor

Asynchronmotor