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oreo
Newbie
Anmeldungsdatum: 04.11.2010
Beiträge: 44
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 Verfasst am: 28 Mai 2012 - 15:25:27 Titel: Elektrische Antriebe, warum sinusförmiger Strom? |
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Mich würde mal interessieren, warum der Strangstrom bei einer elektrischen Maschine (bsp. Drehstrom-Asynchron in Sternverschaltung) möglichst sinusförmig sein soll? Die Maschine hat drei um 120° zeitlich verschobene Phasen. Das Ziel für den Betrieb ist ein möglichst konstanter Fluß, der proportional zum Strom ist.
Also alle 60° kommt eine Amplitude einer anderen Phase, nur warum unbedingt sinusförmig? Um einen sauberen Übergang für die nächste Phase zu schaffen, also einen ruhigeren Lauf?
Das klingt jetzt alles schön, aber wie kann man sich das beweisen? Ich suche schon nach einer Herleitung im Netz, aber scheinbar falsch. |
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elexberd
Senior Member
Anmeldungsdatum: 08.10.2010
Beiträge: 529
Wohnort: Berlin
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| Verfasst am: 28 Mai 2012 - 18:14:59 Titel: |
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Das ist ganz einfach.
Der Fluss ergibt sich aus der Summe der Einzelflüsse. Die Einzelflüsse sind die, die von den einzelnen Phasen erzeugt werden. Wenn du nun voraussetzt, dass die Einzelflüsse sinusförmig sind und deren Summe bildest, ergibt sich eine konstante Größe. Dies ist umgekehrt nur dann erfüllt, wenn die Einzelflüsse sinusförmig und sowohl zeitlich, als auch geometrisch um 120° phasenverschoben sind. |
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frischell1990
Full Member
Anmeldungsdatum: 11.06.2011
Beiträge: 425
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| Verfasst am: 28 Mai 2012 - 20:56:02 Titel: |
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| elexberd hat folgendes geschrieben: |
Das ist ganz einfach.
Der Fluss ergibt sich aus der Summe der Einzelflüsse. Die Einzelflüsse sind die, die von den einzelnen Phasen erzeugt werden. Wenn du nun voraussetzt, dass die Einzelflüsse sinusförmig sind und deren Summe bildest, ergibt sich eine konstante Größe. Dies ist umgekehrt nur dann erfüllt, wenn die Einzelflüsse sinusförmig und sowohl zeitlich, als auch geometrisch um 120° phasenverschoben sind. |
Das dick markierte ist nicht wahr. Du kannst eine Gesamtgröße problemlos auch anders in drei symmetrische Teilgrößen zerlegen. Ich denke der Sinus hat Vorteile bei der gleichmäßigen Übertragung bzw. Erzeugung des Drehmoments. |
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elexberd
Senior Member
Anmeldungsdatum: 08.10.2010
Beiträge: 529
Wohnort: Berlin
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| Verfasst am: 28 Mai 2012 - 21:09:52 Titel: |
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Rechne mal nach, dann wirst du sehen. Die geometrische Verteilung ist fest vorgegeben und die Netzspannungen sind in der Regel symmetrisch.
Im Übrigen war gefragt, warum die Einzelflüsse sinusförmig sein sollten. |
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pa1n
Full Member
Anmeldungsdatum: 06.12.2006
Beiträge: 324
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| Verfasst am: 28 Mai 2012 - 23:12:36 Titel: |
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"Ich denke der Sinus hat Vorteile bei der gleichmäßigen Übertragung bzw. Erzeugung des Drehmoments."
Das ist es. Letztendlich ist es halt die Art der Erzeugung, die den Sinus so attraktiv macht. Die Spule bewegt sich, vereinfacht gesagt, ins Magnetfeld rein und wieder raus, dabei steigt die Spannung und faellt dann wieder ab, alles in einer Sinusform.
Die Vorteile des Dreiphasennetzes liegt in der guenstigeren Uebertragung (man spart sich 2 von 3 Rueckleitern).
Uebrigens sieht die Netzspannung schon seit geraumer Zeit nicht mehr aus wie eine ideale Sinusspannung (eher verkrueppelt), alles dank unseren Handy- und Laptopnetzteilen.  |
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wasp
Senior Member
Anmeldungsdatum: 13.01.2007
Beiträge: 2545
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| Verfasst am: 29 Mai 2012 - 00:21:00 Titel: |
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| pa1n hat folgendes geschrieben: |
Uebrigens sieht die Netzspannung schon seit geraumer Zeit nicht mehr aus wie eine ideale Sinusspannung (eher verkrueppelt), alles dank unseren Handy- und Laptopnetzteilen. |
Könntest das für einen Nicht-Etechniker kurz erklären? |
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pa1n
Full Member
Anmeldungsdatum: 06.12.2006
Beiträge: 324
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wasp
Senior Member
Anmeldungsdatum: 13.01.2007
Beiträge: 2545
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| Verfasst am: 29 Mai 2012 - 00:46:10 Titel: |
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| Vielen Dank für die schnelle Antwort und die PDF. Werde mir das mal durchlesen. |
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oreo
Newbie
Anmeldungsdatum: 04.11.2010
Beiträge: 44
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| Verfasst am: 29 Mai 2012 - 10:17:02 Titel: |
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| pa1n hat folgendes geschrieben: |
"Ich denke der Sinus hat Vorteile bei der gleichmäßigen Übertragung bzw. Erzeugung des Drehmoments."
Das ist es. Letztendlich ist es halt die Art der Erzeugung, die den Sinus so attraktiv macht. Die Spule bewegt sich, vereinfacht gesagt, ins Magnetfeld rein und wieder raus, dabei steigt die Spannung und faellt dann wieder ab, alles in einer Sinusform.
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D.h. wegen der Drehbewegung des Läufers ist ein sinusförmiger Motorstrangstrom optimal? Es kam nämlich die Frage auf "was ist eigentlich optimal?" und da wäre meine Erklärung ein möglichst konstanter Fluß, aber den könnte man doch über eine andere Größen erreichen, oder? Die würden dann aber wahrscheinlich zu einem unruhigeren Lauf führen, aber konstanten Fluß.
Deine Begründung klingt logisch, aber ein echter Beweis fehlt mir noch. Dazu gibt es doch bestimmt irgendwo eine Herleitung, oder ist das zu trivial? |
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xmisterDx
Valued Contributor
Anmeldungsdatum: 11.11.2008
Beiträge: 7573
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| Verfasst am: 29 Mai 2012 - 15:04:37 Titel: |
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Optimal ist der Sinus mit 50 Hz, denn er sorgt für ein konstantes Drehmoment an der Drehstrom-Maschine...
Alles Andere ist für den Nutzbetrieb suboptimal, weil es für Erwärmung, "sinnlosen" Stromfluss oder sonstige schädliche Nebeneffekte (durch Oberschwingungen) sorgt, die nicht zur Drehmomentbildung in der Maschine beitragen... |
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Smudie
Newbie
Anmeldungsdatum: 07.02.2010
Beiträge: 3
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| Verfasst am: 29 Mai 2012 - 16:13:57 Titel: |
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Noch ne Erklärung:
http://www.fh-sw.de/sw/fachb/et/labinfo/em/iSEE/dreh.htm
Ziel: Drehflusszeiger (orange) hat immer den gleichen Betrag und dreht sich mit konstanter Geschwindigkeit.
Was braucht man dafür: 3 (örtlich) um 120° versetzte Spulen,
3 um 120° phasenverschobene Ströme die jeweils die Spulen durchfließen,
sinusförmigen Wechselstrom
Herleitung aus mehreren Zeigerdiagrammen (zu verschiedenen Zeitpuntken) möglich oder aus der Animation ersichtlich.
Warum muss der Strom sinusförmig sein? Das liegt meiner Meinung an der Kreisform des Drehfeldes. Der Sinus lässt sich ja aus dem Einheitskreis ableite, und anders kann man Kreise nicht aufteilen meine ich.
Ein zweiphasiges Drehfeld ginge glaube ich auch, allerdings lässt sich mit dem dreiphasigen mehr Kraft übertragen. Bei gleicher Stromamplitude. |
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pa1n
Full Member
Anmeldungsdatum: 06.12.2006
Beiträge: 324
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| Verfasst am: 29 Mai 2012 - 16:27:41 Titel: |
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Voellig richtig, MisterD. Das gilt aber auch nur deswegen, weil man sich darauf geeinigt hat. Die Drehstrommaschinen wurden eben in deutschland fuer 3600umdrehungen pro minute ausgelegt - in anderen laendern entsprechend anders (wobei die abweichungen meist nicht besonders groß/schaedlich sind).
Unterm Strich wurde halt noch kein Beweis erbracht. Ich denke, dass es sich eben so entwickelt hat, man nach und nach die Vorteile (randnotiz: ja, es gibt auch nachteile ) gesehen und sich (und damit die technik) auf das Gegebene eingerichtet hat.
| Smudie hat folgendes geschrieben: |
Ein zweiphasiges Drehfeld ginge glaube ich auch, allerdings lässt sich mit dem dreiphasigen mehr Kraft übertragen. Bei gleicher Stromamplitude. |
Dein Beitrag hat mir bis auf diesen Abschnitt sehr gefallen, Smudie. Die Kraft(Energie?)uebertragung (bei der Erzeugung?) sollte allerdings in etwa aequivalent sein. |
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elexberd
Senior Member
Anmeldungsdatum: 08.10.2010
Beiträge: 529
Wohnort: Berlin
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| Verfasst am: 29 Mai 2012 - 19:51:09 Titel: |
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Noch mal zur Klärung:
Bei einer Drehfeldmaschine ist Dreiphasigkeit Voraussetzung, d.h. es sind drei (oder ein ganzzahliges Vielfaches davon) Spulen im Ständer oder im Läufer oder in beiden gleichmäßig über den Maschinenumfang angeordnet.
Das Netz ist als dreiphasig vorauszusetzen.
Die Forderung nach einem Drehfeld mit konstantem Wert lässt sich dann nur mit sinusförmigen Einzelfeldern erfüllen.
Wenn diese Einzelfelder nicht sinusförmig verlaufen, ergibt sich bei deren Überlagerung (sprich: Summierung) kein konstantes Gesamtfeld und somit auch kein konstantes Moment. Wenn das Moment einen Wechselanteil hat, kann man nicht mehr von einem "ruhigen Lauf" sprechen und muss überdies mit vermeidbaren Verlusten rechnen. |
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xmisterDx
Valued Contributor
Anmeldungsdatum: 11.11.2008
Beiträge: 7573
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| Verfasst am: 30 Mai 2012 - 13:30:06 Titel: |
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Worauf hat man sich geeinigt? Dass man mit einem Drehstromsystem ein konstantes Moment an der Maschine erzeugen kann? Dass man durch ein Drehstromsystem und räumlich um 120° versetzte Wicklungen ein Drehfeld erzeugen kann?
Das ist in jedem vernünftigen Buch zu elektrischen Maschinen hergeleitet und damit belegt
Ich denke du meintest wohl 3000 min-1 |
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pa1n
Full Member
Anmeldungsdatum: 06.12.2006
Beiträge: 324
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| Verfasst am: 30 Mai 2012 - 18:35:22 Titel: |
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| xmisterDx hat folgendes geschrieben: |
Worauf hat man sich geeinigt? Dass man mit einem Drehstromsystem ein konstantes Moment an der Maschine erzeugen kann? Dass man durch ein Drehstromsystem und räumlich um 120° versetzte Wicklungen ein Drehfeld erzeugen kann?
Das ist in jedem vernünftigen Buch zu elektrischen Maschinen hergeleitet und damit belegt |
Ich habe mich va. auf die 50hz bezogen.
| Zitat: |
Ich denke du meintest wohl 3000 min-1 |
ja genau, 3600 gelten dann wohl fuer Amerika.  |
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