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Elektrische Antriebe, warum sinusförmiger Strom?
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Foren-Übersicht -> Ingenieurwissenschaften -> Elektrische Antriebe, warum sinusförmiger Strom?
 
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oreo
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Anmeldungsdatum: 04.11.2010
Beiträge: 44

BeitragVerfasst am: 28 Mai 2012 - 15:25:27    Titel: Elektrische Antriebe, warum sinusförmiger Strom?

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.
elexberd
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Anmeldungsdatum: 08.10.2010
Beiträge: 689
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BeitragVerfasst am: 28 Mai 2012 - 18:14:59    Titel:

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.
frischell1990
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Anmeldungsdatum: 11.06.2011
Beiträge: 425

BeitragVerfasst am: 28 Mai 2012 - 20:56:02    Titel:

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.
elexberd
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Anmeldungsdatum: 08.10.2010
Beiträge: 689
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 28 Mai 2012 - 21:09:52    Titel:

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.
pa1n
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Anmeldungsdatum: 06.12.2006
Beiträge: 374

BeitragVerfasst am: 28 Mai 2012 - 23:12:36    Titel:

"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. Wink
wasp
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Anmeldungsdatum: 13.01.2007
Beiträge: 2705

BeitragVerfasst am: 29 Mai 2012 - 00:21:00    Titel:

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. Wink


Könntest das für einen Nicht-Etechniker kurz erklären?
pa1n
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Anmeldungsdatum: 06.12.2006
Beiträge: 374

BeitragVerfasst am: 29 Mai 2012 - 00:44:10    Titel:

Das liegt an den Gleichrichtern in den Netzteilen.

http://www.grzelka.de/infothek/Oberschwingungen%20im%20EV%20Netz.pdf
wasp
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Anmeldungsdatum: 13.01.2007
Beiträge: 2705

BeitragVerfasst am: 29 Mai 2012 - 00:46:10    Titel:

Vielen Dank für die schnelle Antwort und die PDF. Werde mir das mal durchlesen.
oreo
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Anmeldungsdatum: 04.11.2010
Beiträge: 44

BeitragVerfasst am: 29 Mai 2012 - 10:17:02    Titel:

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.


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?
xmisterDx
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Anmeldungsdatum: 11.11.2008
Beiträge: 7572

BeitragVerfasst am: 29 Mai 2012 - 15:04:37    Titel:

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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