Grundlagen der Elektrotechnik: Transformatoren, Motoren und Generatoren
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Elektromagnetismus und Transformatoren
Das elektromagnetische Spektrum visualisiert die realen Pole und bietet eine Darstellung der magnetischen Beeinflussung im Raum.
Transformatoren werden verwendet, um Spannung und Strom in Wechselstromleitungen (AC) zu ändern.
Die elektrische Energie wird über den gemeinsamen Eisenkern durch ein variables Magnetfeld von der Primär- zur Sekundärseite übertragen.
Zur Erhöhung der Wirkleistung eines Transformators ist es notwendig, den Leistungsfaktor der Last zu erhöhen.
Die in der Sekundärwicklung induzierte EMK (Elektromotorische Kraft) hängt von der Anzahl der sekundären Windungen ab.
Verluste und Leistung von Transformatoren
Die Kupferverluste eines Transformators hängen vom Versorgungsstrom und dem Wicklungswiderstand ab.
Die Eisenverluste eines Transformators entstehen durch die kombinierte Wirkung von Hysterese und Wirbelströmen.
Die Transformatorwicklungen erwärmen sich in Abhängigkeit von der Last und der Außentemperatur.
Messwandler (spezielle Transformatoren) messen Stromstärke oder Spannung, wenn eine indirekte Messung ohne direkte Verbindung erforderlich ist.
Die Scheinleistung des Transformators ist die maximale Leistung, die ein Transformator dauerhaft aushält.
Komponenten elektrischer Maschinen
Stator
Der stationäre Teil der Wechselstrommaschine.Rotor
Der bewegliche Teil der Maschine, der Strom und Spannung führt.Kopf oder Gehäuse (Karkasse)
Der Teil, der die Maschine stützt und an dem die Komponenten befestigt werden.Polschuhe
Dies sind die Kerne des magnetischen Kreises, auf denen die Wicklungen platziert werden.Luftspalt (Gap)
Der Spalt zwischen den Polschuhen und dem Rotor.Erregerwicklung
Besteht aus einem Eisenkern, der von einer Spule umgeben ist, durch die der Erregerstrom fließt.Ankerwicklungen und Berechnung
Die Wicklungen eines Ankers sind:
- Ringwicklungen
- Eingebettete Wicklungen
- Progressive oder regressive Wicklungen
- Wellenwicklungen
- Trommelwicklungen
Zur Berechnung einer Ankerwicklung sind folgende Parameter erforderlich:
- Anzahl der Nuten (Slots)
- Anzahl der Pole
- Anzahl der Abschnitte pro Spule
- Progressiv oder regressiv
- Ein- oder zweischichtig
- Verbindung zum Kommutator
- Schritt-für-Schritt-Anschluss
- Bürsten
Bei der Rundwicklung (Lap Winding) kehrt der Wicklungsabschnitt nach einer Runde zur Vorderseite zurück, um den Anfang der nächsten sofortigen Reaktion zu finden. Diese Wicklung unterscheidet sich von der eingebetteten Wicklung durch ihre Vor- und Rückschritte.