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Was ist ein Synchronmotor?
Erkläre kurz das Funktionsprinzip!
- Drehfeldmaschine
- Ständer trägt Wechsel- oder Drehstromwicklungen => Drehfeld
- Läufer besitzt ein oder mehrere Polpaare, Magnetisierung elektromagnetisch durch zugeführten Gleichstrom oder über Permanentmagnete
- Ändert der magn. Fluß im Ständer eine Richtung, so führt Läufer durch abwechselnde Anziehung und Abstoßung bei jeder netzperiode eine Umdrehung aus
- Läuferdrehung synchron zum Ständerfeld
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Welchen grundsätzlichen Aufbau hat ein Synchronmotor?
- Ständer wie beim Asynchronmotor aufgebaut (Drehstromwicklung im Ständerblechpaket)
- Läufer mit massiven oder geplechten Polkern trägt Erregerwicklung oder Permanentmagnete (je nach Leistung)
- Erregerwicklung über Schleifringe mit Gleichstrom versorgt
- Hochfahren auf Synchronfrequenz z.B. über Kurzschlußkäfig (asynchroner Hochlauf)
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Welche Ausführungsformen des Synchronmotors gibt es?
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Was ist der Lastwinkel?
- auch Polradwinkel genannt
- gibt an um wieviel das Polrad dem Drehfeld hinterher hinkt
- abhängig von der Last, größere Last => größerer Polradwinkel
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Wie hängen Moment und Polradwinkel zusammen?
- mit zunehmendem Polradwinkel nimmt Moment zu
- wird Kippmoment erreicht, löst sich magn. Verbindung zw. Stator und Polrad => Läufer fällt außer Tritt (wird asynchron oder bleibt stehen)
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Wie sieht der Drehzahl-, Drehmomentenverlauf des Synchronmotors aus?
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Welche Größen beeinflussen das Moment des Synchronmotors?
- Lastwinkel
- Netzspannung
- Erregerstrom
- jeweils direktproportional
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Wie kann die Drehmoment-Drehzahl Charakteristik des Synchronmotors beeinflusst werden?
- Polpaarzahl ändern
- Änderung der Frequenz der Ständerspannung => Frequenzumrichter
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Was ist ein Schrittmotor?
Was haben alle Schrittmotoren gemeinsam?
- Drehbewegung nicht kontinuierlich, sonder in diskreten Schritten
- Stator mit einzel ansteuerbaren Wicklungen
- Durch Ansteuerung bestimmter Statorwicklungen erzeugt Schrittmotor bestimmte Drehwinkeländerungen
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Wie wird ein Schrittmotor angesteuert?
- Ansteuerung z.B. eines dreisträngigen Schrittmotors erfolgt über elektische Ansteuerung
- Besteht aus dreistufigem Ringzähler und drei Leistungsschaltern
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Was ist ein Reluktanz-Schrittmotor?
Erkläre den Aufbau!
Wie hängt das Moment von der Rotorstellung ab?
- Beruht auf Reluktanzkraft!
- Wird ein Stromkreis geschlossen und ist der magnetische Kreis nach nicht optimal geschlossen, so wirkt aufgrund der Reluktanzkraft ein Moment => Drehbewegung
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Wie berechnet sich die Schrittauflösung des Reluktanzschrittmotors?
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Was ist ein Permanentmagnet-Schrittmotor?
Aufbau und Wirkungsweise!
- Permanentmagnet als Läufer
- Hat auch im ausgeschaltetem Zustand ein Rastmoment
- Wird er angeschaltet hat er wesentlich größeres Haltemoment
- beim Umschalten von einem auf anderen Strang folgt Läufer dem Feld
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Was ist ein Hybrid-Schrittmotor?
Aufbau!
- Kombination aus Reluktanzschrittmotor und Permanentmagnetschrittmotor
- Besteht aus 2 weichmagnetischen, gezahnten Polschuhen und dazwischenliegenden Dauermagneten
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Nenne Vor- und Nachteile von Schrittmotoren!
- Vorteile:
- Einfache Steuerungsmöglichkeit von Position und definierbarer Drehbewegung
- Breiter Drehzahlbereich
- Offener Regelkreis erspart kostspielige Lage- und Geschwindigkeits-Istwerterfassung
- Besitzt Raststellungen, die Rotor in Sollposition festhalten
- Lange Lebensdauer
- Nachteile:
- Schrittverluste bei momentenmäßiger Überforderung
- geringes dynamisches Moment wgn. fehlender Rückführung
- aufwendige Ermittlung der Schaltzeitpunkte
- schwingungsfähig
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Wie unterteilen sich die Lineatmotoren?
Synchron- und Asynchron-Linearmotoren
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Wie ist der grundsätzliche Aufbau eines Asynchron-Lionearmotors?
- Aufbeschnittener und gestreckter Stator eines Drehstrommotors (heißt Induktor-Blechpaket)
- Wird die, in eine Ebene gestreckte, Drehstromwicklung mit Drehstrom gespeist, so bewegen sich die Magnetpole in eine Richtung
- => Wanderfeld
- Der dem Kurzschlussläufer entsprechende Teil heißt Anker oder Reaktionsschniene und ist mit Kurzschlusswicklung versehen
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Wie funktioniert der Asynchron-Linearmotor?
- In der Reaktionsschiene werden aufgrund des Induktionsprinzips el. Ströme Induziert, deren Magnetfelder in Wechselwirkung mit dem wanderndem Magnetfeld im Induktor treten
- schlupfabhängige Kraft tritt auf
- Mitwandern der Reaktionsschiene
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Wie unterscheiden sich Asynchron-Kurzstator-Linearmotor und Synchron-Kurzstator-Linearmotor?
Gemeinsamkeiten?
Beim Synchron-Kurzstator-Linearmotor ist Sekundärteil mit Permanentmagneten versehen
Primärteil wird wie beim asynchronen eisenbehaftet, beweglich, mit mehrsträngiger Wicklung versehen und über ein Schleppkabel versorgt
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Nenne Vor- und Nachteile von Linearmotoren!
- Vorteile:
- Einfachheit
- Hohe Genauigkeit
- Geringer Verschleiß
- Hohe Dynamik und aktive Dämpfung
- Hohe Steifigkeit
- Hohe Verfahrgeschwindigkeit
- Nachteile:
- Größerer Motorquerschnitt (im Vergleich zu Spindel mit rotierendem Antrieb)
- Größeres Eigengewicht ('')
- schlechte Kühlbedingungen
- erhöhte Kupferverluste (Wärme)
- hohe Anforderungen an mechanische Führung
- Kosten
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