Elektrische Maschinen: Generatoren, Transformatoren und Motoren

Elektrische Maschinen: Grundlagen und Anwendungen

Eine elektrische Maschine ist ein Gerät, das zur Erzeugung, Verarbeitung oder Nutzung von Strom geeignet ist.

Generatoren

Generatoren sind Maschinen, die elektrische Energie aus mechanischer Energie erzeugen. Sie werden in zwei Klassen eingeteilt:

• Gleichstromgeneratoren (Dynamo)
• Wechselstromgeneratoren

Transformatoren

Transformatoren sind elektrische Maschinen, die elektrischen Strom in elektrischen Strom mit anderen Eigenschaften umwandeln, sowohl in Bezug auf Spannung als auch auf Stromstärke.

Motoren

Motoren sind elektrische Maschinen, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln. Je nach Art des Stroms, den sie erhalten, werden Gleichstrom- und Wechselstrommotoren unterschieden.

Elektrisches Feld und Magnetfeld

Ein Magnet oder elektrischer Strom erzeugt ein Feld, das den Raum um ihn herum beeinflusst. Dies führt zu einem Magnetfeld, das durch Kräfte auf Testobjekte wie Eisenspäne, Kompassnadeln oder Ströme sichtbar gemacht werden kann. Das Magnetfeld wird durch Feldlinien oder Induktionslinien dargestellt. Jede ruhende elektrische Ladung erzeugt um sich herum ein elektrisches Feld, das durch Kraftlinien und eine Vektorgröße E (Feldstärke) gekennzeichnet ist. Jede bewegte elektrische Ladung erzeugt neben dem elektrischen Feld auch ein Magnetfeld, das durch magnetische Induktionslinien und eine Vektorgröße gekennzeichnet ist.

Magnetischer Fluss

Der magnetische Fluss ist eine skalare Größe, die die Anzahl der Induktionslinien angibt, die eine imaginäre Fläche in einem Magnetfeld durchdringen.

Induzierte elektromotorische Kraft

Die induzierte elektromotorische Kraft entsteht in einem inerten Stromkreis (ohne Generator) durch die Veränderung der Anzahl der Induktionslinien, die die von ihm begrenzte Fläche durchdringen.

Wirbelströme

Wirbelströme sind in sich geschlossene elektrische Ströme, die in massiven Leitern durch Induktion entstehen, wenn sich der magnetische Fluss ändert, der sie durchdringt.

Elektromotoren

Elektromotoren wandeln elektrische Energie in Form von Strom in mechanische Energie in Form von Rotation um. Sie bestehen aus einem Stator und einem Rotor.

Stator

Der Stator ist der feste Teil des Motors, der das Magnetfeld erzeugt. Er enthält eine Reihe von Spulen.

Rotor

Der Rotor ist der bewegliche Teil des Motors. Er besteht aus einem weiteren Satz von Spulen, den induzierten Spulen. Der Motor hat Bürsten, die den elektrischen Strom in die induzierten Spulen leiten.

Motorleistung

Beim Anschließen des Motors an die Stromversorgung fließt elektrischer Strom durch die induktiven Spulen und erzeugt ein Magnetfeld. Dieser Strom fließt auch durch die Bürsten und den Kommutator. Sobald das Magnetfeld vorhanden ist, erzeugen die Kräftepaare, die auf die induzierten Spulen wirken, eine Drehung des Rotors.