Läufergespeister Drehstrom-Nebenschluß-Stromwendem

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,

ich bin gerade dabei mir zu erarbeiten, wie oben genannter Motor funktioniert.
ich bin Mechatroniker und habe schon einiges an Grundverständnis.
Ich schreine Euch in wieweit ich die Funktionsweise schon verstehe und dann was mir noch fehlt.

http://img225.imageshack.us/img225/584/rewdqaqsadfgh…

Erklärung:
Beim läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmotor sind im Läufer eine Drehstromwicklung wie in einem Schleifringläufer und eine Gleichstromwicklung untergebracht. Der Motor besitzt seine Primärwicklung im Läufer. Diese Wicklung wird über drei Schleifringe an das Drehstromnetz gelegt und die als Gleichstromwicklung ausgelegte Regelwicklung ist am Stromwen-der bzw. Kommutator angeschlossen. Sie hat die Aufgabe, die Steuerzusatzspannung zu erstellen.

  1. Frage:
    Was ist die Gleichstromwicklung? Wie ist die aufgebaut? Die Drehstromwicklung verstehe ich.
    Warum sind am Kommutator wo die spannung von der Gleichstromwicklung abgegriffen wird so viele Lamellen? Weil jedes Lamellenpaar, welches über die Bürsten abgegriffen werden kann, für eine Gleichstromwicklung steht?

Funktionsweise:
Auf dem Kommutator schleifen zwei gegeneinander verschiebbare Bürstensätze. Durch die zu einer Phase gehörenden Koh-lebürsten wird durch verschieben der Bürstensätze eine variable Spannung abgegriffen, welche der im Ständer untergebrach-ten Sekundärwicklung zugeführt wird.

  1. Frage:
    ok, es werden an den Bürsten Spannungen abgegriffen, die der Sekundärwicklung im Ständer zugeführt werden. Bedeutet das, das durch die angelegte Gleichstromspannung weniger vom der Priimärläuferwicklung induzierter Strom in der Sekundärwicklung fließen kann? Dadurch ist das magnetfeld um den Leiter in der Ständersekundärwicklung nicht so hoch und das Magnetfeld im Läufer kann sich dadurch nicht so stark vom Magnetfeld im Ständer abstoßen.

Funktionsweise:
Beim Einschalten des Motor wird im Läufer ein magnetisches Drehfeld erzeugt. Der Läufer stößt sich also gegen das Dreh-feld ab und läuft in der dem Drehfeld entgegengesetzten Richtung an. Das magnetische Drehfeld induziert in der Gleich-stromwicklung eine Spannung, deren Frequenz die Netzfrequenz ist. Des Weiteren wird auch in der Ständerwicklung eine Spannung induziert. Die zwischen den Bürsten abgegriffene und der Ständerwicklung zugeführte Spannung hat Schlupffre-quenz. Durch verschieben der Bürsten ändert man die dem Ständer zugeführte Spannung und damit den Ständerstrom. Da-durch lässt sich die Drehzahl einstellen.

  1. Frage:
    wieso ändert sich durch das Verschieben der Bürsten der Ständerwicklung zugeführte Spannung?
    Was ist die Regelwicklung auf dem Bild? Soll das die Gleichstromewicklung darstellen? Ich vermute ja.

Mit freundlichen Grüßen, Matthias

#2

Hallo,

tut mir leid, dass ich dir nicht helfen kann. Vor 40 Jahren wusste ich ziemlich gut, wie diese Motoren funktionieren. Heute ist das alles weg …
Warum ich trotzdem antworte:
Spielen die heute im Zeitalter der Leistungselektronik noch eine Rolle?
Geregelte Antriebe kann man doch viiiiel besser mit Elektronik plus Gleichstrommaschine machen, die man von Null bis Nenndrehzahl beliebig regeln kann. Drehstromnebenschluss- (und -hauptschluss-) -Maschinen sind doch erheblich teurer, lassen sich auch nur über einen eingeschränkten Drehzahlbereich regeln.

Gruß, Stucki

#3

Hallo,

http://img225.imageshack.us/img225/584/rewdqaqsadfgh…

Erklärung:

Für einige Anwendungen werden jedoch Dreiphasen-Wechselstrommotoren benötigt,
die eine sanftere Anlaufbeschleunigung besitzen als Käfigläufermotoren und die einen gewissen Grad an Drehzahlregelung zulassen.
Dazu verwendete man die etwas aufwendigeren Asynchronmotoren mit offenen Läuferwicklungen.
Beim Schleifringläufermotor werden die Wicklungsenden über drei Schleifringe an einen verstellbaren Dreiphasen-Anlaßwiderstand angeschlossen.
Die Funktionsweise entspricht im Prinzip der des Kurzschlußläufermotors, nur mit dem Unterschied,
daß der Strom in den Läuferwicklungen beim Start durch den Außenwiderstand reduziert werden kann.
Damit vermindert sich auch das Anzugsdrehmoment des Motors.
Beim Anfahren kann der Widerstand langsam herausgenommen werden, bis der Motor bei voller Drehzahl wie ein Kurzschlußläufermotor mit geringem Schlupf arbeitet.
Bei festem Drehmoment kann durch den Außenwiderstand die Motordrehzahl verändert werden.
Der Wirkungsgrad einer solchen Drehzahlregelung ist jedoch nicht sehr hoch, da ein Teil der Leistung im Widerstand verbraucht wird.

Bei größeren Maschinen bevorzugte man daher zur Drehzahleinstellung Drehstrom-Kommutatormotoren mit verstellbaren Bürsten.
Der Drehstrom-Reihenschlußmotor hat im Ständer eine Drei-Phasenwicklung, die an der einen Seite mit dem Netz verbunden ist und an der anderen Seite über einen Kommutator die Ankerwicklungen speist.
Ständer- und Läuferdrehfeld rotieren dann mit der Synchrondrehzahl. Durch die Lage der Bürsten in bezug auf die Ständerwicklung läßt sich die Phasenlage der beiden Drehfelder zueinander und damit das Drehmoment der Maschine ähnlich wie beim Gleichstrom-Reihenschlußmotor kontinuierlich und verlustfrei einstellen.
Beim läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmotor ist das Netz über Schleifringe mit der Dreiphasen-Läuferhauptwicklung verbunden. Außerdem befindet sich auf dem Läufer eine an einen Kommutator angeschlossene Hilfswicklung.

In der Hilfswicklung wird durch das Drehfeld eine Spannung mit Netzfrequenz induziert, die an den Bürsten mit der Schlupffrequenz erscheint.
Diese Spannung wird zur Speisung der Ständerwicklung verwendet.
Mit Hilfe von drei gegeneinander verstellbaren Bürstenpaaren kann die Größe der abgegriffenen Spannung und damit die Drehzahl des Motors wie beim Gleichstrom-Nebenschlußmotor verlustfrei eingestellt werden.

http://www.uni-protokolle.de/Lexikon/Drehstromnebens…
http://www.ewt.ei.tum.de/HistorieMK.htm
http://www.harms-elektromaschinen.de/neu/produkte/pr…

Beim läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmotor sind im
Läufer eine Drehstromwicklung wie in einem Schleifringläufer
und eine Gleichstromwicklung untergebracht.

Falsch!
Der Name Nebenschlussmotor ist auf sein Betriebsverhalten zurückzuführen, und hat nichts mit seiner Schaltung zu tun.

Der Motor besitzt seine Primärwicklung im Läufer.
Diese Wicklung wird über drei Schleifringe an das Drehstromnetz gelegt
und die Regelwicklung ist am Stromwender bzw. Kommutator angeschlossen.
Sie hat die Aufgabe, die Steuerzusatzspannung zu erstellen.

  1. Frage:
    Was ist die Gleichstromwicklung? gibt keine
    Wie ist die aufgebaut? —
    Die Drehstromwicklung verstehe ich.
    Warum sind am Kommutator wo die Spannung von der
    Gleichstromwicklung abgegriffen wird so viele Lamellen?
    Weil jedes Lamellenpaar, welches über die Bürsten abgegriffen
    werden kann, für eine Gleichstromwicklung steht?

Nein!

Funktionsweise:
Auf dem Kommutator schleifen zwei gegeneinander verschiebbare Bürstensätze.
Durch die zu einer Phase gehörenden
Kohlebürsten wird durch verschieben der Bürstensätze eine
variable Spannung abgegriffen, welche der im Ständer
untergebrachten Sekundärwicklung zugeführt wird.

Richtig.
Aber diese Spannung hat auch 3 Phasen.

  1. Frage:
    ok, es werden an den Bürsten Spannungen abgegriffen, die der
    Sekundärwicklung im Ständer zugeführt werden.

. . .
- Es wird auch keine Gleichspannung angelegt! -

Funktionsweise:
Beim Einschalten des Motor wird im Läufer ein magnetisches
Drehfeld erzeugt. Der Läufer stößt sich also gegen das
Drehfeld ab und läuft in der dem Drehfeld entgegengesetzten
Richtung an.

> Das magnetische Drehfeld induziert in der
> Regelwicklung eine Steuerdrehstromspannung,
> deren Frequenz die Netzfrequenz ist.

Des Weiteren wird auch in der
Ständerwicklung eine Spannung induziert. Die zwischen den
Bürsten abgegriffene und der Ständerwicklung zugeführte
Spannung hat Schlupffrequenz. Durch verschieben der Bürsten
ändert man die dem Ständer zugeführte Spannung und damit den
Ständerstrom. Dadurch lässt sich die Drehzahl einstellen.

  1. Frage:
    wieso ändert sich durch das Verschieben der Bürsten der
    Ständerwicklung zugeführte Spannung?

Siehe oben.

Was ist die Regelwicklung auf dem Bild?

Steht doch dran.

Soll das die Gleichstromewicklung darstellen?

Wie schon beschrieben, nein da keine Gleichspannung, gibt auch keine solche.

Ich vermute ja.

Mit freundlichen Grüßen, Matthias

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mfg
W.

#4

Hallo,

auch für mich mal wieder interessant - Starkströmer gelernt, Software dann ein Berufsleben lang gemacht … da ist von früher nicht mehr viel vorhanden.
Nun gut, nochmal meine Frage wie in der Antwort an Mathias: Spielen solche Motoren heute noch eine Rolle? Ich hätte gedacht, das lässt sich mit Leistungselektronik und Gleichstrommaschinen billiger und besser machen.

Kleine Ergänzung, die du sicher kennst und vielleich allgemein interessant ist:
Beim Drehstrom-Schleifringläufermotor wird durch die zusätzlichen Läuferwiderstände erreicht, dass das Drehmomentmaximum zur Drehzahl „Null“ verschoben wird und damit das Anlufmoment erheblich verbessert wird. Ein 3~Asynchronmotor hat ja die unangenehme Eigenschaft, bei Drehzahl Null ein schwaches Drehmoment zu haben. Mit steigender Drehzahl steigt es dann bis zu einem Maximum etwas unterhalb der Synchrondrehzahl und fällt dann steil ab bis zu dieser. Dort arbeitet der Motot im Normalbetrieb. Das Drehmoment wird im Wesentlichen durch das Verhältnis Wirk- zu Blindwiderstand des Käufers bestimmt, und letzterer ist bei Drehzahl Null nun mal hoch. Daher Widerstände in den Läuferkreis, das Anlaufmoment ist dann = max. Drehmoment. Da dann aber die Drehmomentkurve mit steigender Drehzahl sofort abfällt, hat der Motor natürlich eine zu geringe Drehzahl und starke Anfälligkeit gegen Belastungsänderungen. Daher nimmt man sie nach dem Hochlaufen wieder raus.
Auf dem Jahrmarkt fand ich das früher immer interessant: Für die Karussels hatte man eine Holzplatte mit Metallsegmenten, die beim Anfahren langsam in Wasser geschoben wurden - praktisch und billig!

Gruß, Stucki

#5

Hallo Stucki,

warum ich den Motortyp trotzdem kennen lernen möchte?
Bei vielen Kunden sind noch viele ältere Druckmaschinen mit dem besagten Motor in Betrieb. Da ich dabei bin elektrische Reparaturen durchzuführen, möchte ich auch diesen Motortyp verstehen und reparieren können. (Bürsten wechseln hauptsächlich, ansonsten zum Ankerwickler schicken).
In die elektronik arbeite ich mich später hinein und werde dazu auch Kurse und Lehrgänge besuchen.

Grüße, Matthias

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#6

Hallo,

auch für mich mal wieder interessant - Starkströmer gelernt,
Software dann ein Berufsleben lang gemacht … da ist von
früher nicht mehr viel vorhanden.
Nun gut, nochmal meine Frage wie in der Antwort an Mathias:
Spielen solche Motoren heute noch eine Rolle? Ich hätte
gedacht, das lässt sich mit Leistungselektronik und
Gleichstrommaschinen billiger und besser machen.

Bei wenigen alten Anlagen gibt es solche Motore noch, die sind fast unverwüstlich.

. . . .

Gruß, Stucki

mfg
W.

#7

Hallo,

Eine Drehstrommkommutatormaschine läßt sich sowohl asynchron, synchron und auch übersynchron betreiben. heute gibt es nur noch -wenn überhaupt- ganz vereinzelt Drehstromnebenschlußkommutatormaschinen.

Eine läufergespeiste Drehstromkommutatornebenschlußmaschine besteht aus einem Ständer mit einer dreiphasigen Wicklung für Drehstrom in Sternschaltung und einen Läufer mit einer Drehstromwicklung in Sternschaltung,
deren Enden auf drei Schleifringe geführt werden und einer zusätzlichen Gleichstromwicklung, deren Enden mit einem Kommutator mit verstellbaren Bürsten verbunden sind. Der Kommutator sorgt dafür, daß die an den Bürsten
abgegriffene Spannung die gleiche Frequenz wie die Spannung in der Ständerwicklung hat. Die Enden der Ständerwicklung werden ebenfalls zum Kommutator geführt.

Die Drehstromwicklung des Läufers wird über die Schleifringe mit dem Netz verbunden. Um den Läufer herum ensteht ein Drehfeld, welches in der Ständerwicklung eine Spannung induziert, die einen Stromfluß
und damit ebenfalls ein Magnetfeld hervorruft. Der Läufer beginnt sich entgegengesetzt der Drehrichtung seines eigenen Drehfeldes zu drehen, da sich dessen Drehfeld vom Ständerdrehfeld abstößt. Gleichzeitig wird auch in
der Gleichstromwicklung, die über den Kommutator mit der Ständerwicklung verbunden ist, eine Spannung induziert. Durch Verstellung der Bürsten kann damit die Höhe der Spannung am Kommutator und da die Gleichstromwicklung
über den Kommutator mit der Drehstromwicklung im Ständer verbunden ist auch der Stromfluß durch dei Ständerwicklung und somit die Drehzahl eingestellt werden.

#8

Hallo,

Eine Drehstrommkommutatormaschine läßt sich sowohl asynchron, synchron und auch übersynchron betreiben. heute gibt es nur noch -wenn überhaupt- ganz vereinzelt Drehstromnebenschlußkommutatormaschinen.
Eine läufergespeiste Drehstromkommutatornebenschlußmaschine besteht aus einem Ständer mit einer dreiphasigen Wicklung für Drehstrom in Sternschaltung und einen Läufer mit einer Drehstromwicklung in Sternschaltung,
deren Enden auf drei Schleifringe geführt werden und einer zusätzlichen Gleichstromwicklung, deren Enden mit einem Kommutator mit verstellbaren Bürsten verbunden sind. Der Kommutator sorgt dafür, daß die an den Bürsten
abgegriffene Spannung die gleiche Frequenz wie die Spannung in der Ständerwicklung hat. Die Enden der Ständerwicklung werden ebenfalls zum Kommutator geführt.
Die Drehstromwicklung des Läufers wird über die Schleifringe mit dem Netz verbunden. Um den Läufer herum ensteht ein Drehfeld, welches in der Ständerwicklung eine Spannung induziert, die einen Stromfluß
und damit ebenfalls ein Magnetfeld hervorruft. Der Läufer beginnt sich entgegengesetzt der Drehrichtung seines eigenen Drehfeldes zu drehen, da sich dessen Drehfeld vom Ständerdrehfeld abstößt. Gleichzeitig wird auch in
der Gleichstromwicklung, die über den Kommutator mit der Ständerwicklung verbunden ist, eine Spannung induziert. Durch Verstellung der Bürsten kann damit die Höhe der Spannung am Kommutator und da die Gleichstromwicklung
über den Kommutator mit der Drehstromwicklung im Ständer verbunden ist auch der Stromfluß durch dei Ständerwicklung und somit die Drehzahl eingestellt werden.