Läuferspannung

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Beispiel: Leistungsschild
eines Schleifringläufermotors (3. Zeile von unten, links die Läuferspannung)

Als Läuferspannung bezeichnet man in der Elektrotechnik die Wechselspannung, die im Läufer eines Elektromotors induziert[1] oder von außen zugeführt wird.[2] Bei stillstehendem Motor wird diese Spannung auch als Läuferstillstandsspannung bezeichnet.[3] Sie wird auf dem Leistungsschild des Motors in Volt angegeben.[4]

Entstehung und Verhalten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Werden die Statorspulen eines Asynchronmotors mit einem symmetrischen Drehstrom gespeist, dann nehmen die drei Spulen einen Strom auf, der in ihnen jeweils eine räumlich und zeitlich phasenverschobene Durchflutung aufbaut.[5] Dadurch bedingt laufen im Luftspalt zwischen Stator und Rotor Drehwellen um.[6] Dies hat zur Folge, dass im Läufer eine Spannung, die als Läuferspannung bezeichnet wird, induziert wird.[7] Die Höhe der Läuferspannung ist von der Anzahl der Windungen im Läufer, von den Wicklungsfaktoren sowohl der Stator- als auch der Rotorwicklung[8] und von der Schlupfdrehzahl abhängig.[9] Die Läuferspannung ist bei stillstehendem Läufer am höchsten[ANM 1] und beträgt in der Regel etwa 1/4 bis 1/2 der Statorspannung.[4] Die bei stillstehendem Motor als Läuferstillstandsspannung bezeichnete Spannung lässt sich bei Schleifringläufermotoren an den Schleifringen[ANM 2] messen.[10] Die Höhe der Läuferstillstandsspannung hängt nur von dem Verhältnis der Läufer- und Statorwindungszahlen ab.[1] Bei Motoren mit Käfigläufer ist die Läuferspannung konstruktionsbedingt Null Volt.[11] Dennoch fließt aufgrund der induzierten Spannung durch die Läuferstäbe der Läuferstrom.[12] Bei stillstehende Motor hat die Läuferspannung die gleiche Frequenz wie die Netzfrequenz.[5] Die Spannung in der Läuferwicklung ist für Schleifringläufermotoren bis 250 Kilowatt genormt.[13] Konstruktionsbedingt liegt sie selbst bei Hochspannungsmotoren nur selten über 1000 Volt.[4] Bei geschlossener Wicklung fließen aufgrund der Läuferspannung durch die Wicklung oder Läuferstäbe Ströme,[ANM 3] der Rotor dreht sich.[9] Bei nun laufendem Motor nimmt die Läuferspannung entsprechend dem geringer werdenden Schlupf ab.[5] Bei synchroner Drehzahl ist die Läuferspannung gleich Null Volt.[1] Unter Zuhilfenahme eines Frequenzumrichters lässt sich auch eine Läuferspannung in die Läuferwicklung einprägen.[2] Dadurch lassen sich beispielsweise bei doppelt gespeisten Asynchronmaschinen die Drehzahlen regeln.[14] Des Weiteren lässt sich durch die von außen zugeführte Läuferspannung der Wirkleistungsfluss der Maschine beeinflussen, sodass auch die Blindleistungsabgabe beim Einsatz als Generator bei diesen Maschinen kontinuierlich geregelt werden kann.[2]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1 Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 1998, ISBN 3-14-221730-4, S. 112, 113, 472.
  2. a b c Johannes Weidner: Beitrag zur statischen und transienten Stabilitätsanalyse in Verteilungsnetzen. Genehmigte Dissertation an der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik der Gottfried Leibnitz Universität. Hannover 2021, S. 21, 22.
  3. Andreas Kremser: Elektrische Maschinen und Antriebe, Grundlagen, Motoren und Anwendungen. 2., überarbeitete und ergänzte Auflage. Mit 122 Abbildungen, 10 Tabellen und 14 Beispielaufgaben mit Lösungen, B.G. Teubner Verlag, Leipzig/ Wiesbaden 2004, ISBN 3-519-16188-5, S. 92.
  4. a b c Hans-Günter Boy, Horst Flachmann: Die Meisterprüfung - Elektrische Maschinen und Steuerungstechnik. 4. völlig neu bearbeitete Auflage. Vogel Buchverlag, Würzburg 1983, ISBN 3-8023-0725-9, S. 118.
  5. a b c Attila Miluczky: Die Gesetzmäßigkeiten des Fahrwerklaufs erprobter Multigelenk-Niederflurstadtbahnwagen. Genehmigte Dissertation an der Fakultät für Maschinenwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen. Aachen 2008, S. 129–132, 136.
  6. Andreas Binder: Elektrische Maschinen und Antriebe. Grundlagen, Betriebsverhalten. Springer Verlag, Berlin/ Heidelberg 2012, ISBN 978-3-540-71849-9, S. 180, 238, 279, 412.
  7. Wissenschaftlicher Verein für mobile Arbeitsmaschinen, WVMA e. V. (Hrsg.): Hybride und energieeffiziente Antriebe für mobile Arbeitsmaschinen. Scientific Publishing, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Print of Demand, ISBN 978-3-7315-0601-0, S. 96.
  8. W. Schuisky: Elektromotoren. Ihre Eigenschaften und ihre Verwendung für Antriebe. Mit 384 Textabbildungen, Springer Verlag Wien, Wien 1951, S. 109–118.
  9. a b Rolf Fischer: Elektrische Maschinen. 12. neu bearbeitete Auflage. Mit 448 Bildern, Carl Hanser Verlag, München und Wien 2004, ISBN 3-446-22693-1, S. 172, 173.
  10. Hanskarl Eckardt: Grundzüge der elektrischen Maschinen. Mit 216 Bildern und 30 Beispielen. B. G. Teubner, Stuttgart 1982, ISBN 3-519-06113-9, S. 130, 131.
  11. Friedrich W. Koch: Simulation und Analyse der dynamischen Wechselwirkung von Windenergieanlagen mit dem Elektroenergiesystem. Genehmigte Dissertation am Fachbereich der Universität Duisburg - Essen. Duisburg - Essen 2005, S. 18, 20, 22.
  12. Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9, S. 282, 283, 288.
  13. Rudolf Richter: Kurzes Lehrbuch der elektrischen Maschinen. Wirkungsweise - Berechnung - Messung. Mit 406 Abbildungen im Text, Springer - Verlag, Berlin / Heidelberg 1949, S. 184, 185, 313.
  14. Paul Burgwinkel, G. Eltaliawi, N. Vijayakumar, D. Vreydal: Dynamische Modellierung und Simulation komplexer Antriebssysteme von Großbandanlagen. Institut für Maschinentechnik der Rohstoffindustrie, RWTH Aachen.

Anmerkungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. In der Regel ist die Höhe der Läuferspannung geringer als die der Statorspannung. (Quelle: Hans-Günter Boy, Horst Flachmann: Die Meisterprüfung - Elektrische Maschinen und Steuerungstechnik.)
  2. Die Messung erfolgt dabei bei geöffnetem Läuferkreis zwischen zwei Schleifringen. (Quelle: Hans-Günter Boy, Horst Flachmann: Die Meisterprüfung - Elektrische Maschinen und Steuerungstechnik.)
  3. Diese Ströme werden als Läuferströme bezeichnet. (Quelle: W. Schuisky: Elektromotoren.)