Läuferfrequenz

Die Läuferfrequenz ist die elektromagnetische Schwingung im Läufer einer Drehstrom-Asynchronmaschine, die aufgrund der Gegeninduktion im Läufer erzeugt wird.[1] Sie nimmt mit zunehmender Drehzahl linear bis zur maximalen Drehzahl des Rotors ab.[2] Dadurch bedingt sind die Läuferfrequenz und die Stator-Frequenz des Motors im Betrieb unterschiedlich hoch.[3]

Entstehung und Verhalten

Werden die Statorspulen eines Asynchronmotors mit einem symmetrischen Drehstrom gespeist, dann nehmen die drei Stränge einen Strom auf, der in den drei Strängen jeweils eine zeitlich und räumlich phasenverschobene Durchflutung aufbaut.[4] Dadurch bedingt laufen im Luftspalt zwischen Stator und Rotor Drehwellen um, welche in die Rotorwicklung induzieren.[1] Dadurch entsteht im Läufer eine Spannung, die als Läuferquellenspannung bezeichnet wird.[3] Bei stillstehendem Läufer hat diese Spannung ihre maximale Frequenz, die der jeweiligen Speisefrequenz entspricht. Bei direkten Betrieb am öffentlichen Stromnetz ohne Frequenzumrichter entspricht dies der Netzfrequenz.[5] Gemäß der lenzschen Regel läuft der Motor in Drehfeldrichtung an.[4] Beim Hochlaufen des Motors nimmt die Läuferfrequenz kontinuierlich ab.[6] Bei Erreichen des idealen Leerlaufs[ANM 1] des Motors würde der Wert der Läuferfrequenz bei 0 Hz liegen.[5] Allerdings wird dieser Punkt bei Asynchronmaschinen aufgrund der zu überwindenden Reibungsverluste nicht ganz[ANM 2] erreicht.[4] Mit der Veränderung der Läuferfrequenz[ANM 3] und in Abhängigkeit von der Läuferleitergeometrie verändert sich auch, bedingt durch Wirbelströme, die Streuimpedanz und der Wirkwiderstand des Läufers und somit der gesamte Läuferwiderstand.[7]

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Andreas Binder: Elektrische Maschinen und Antriebe. Grundlagen, Betriebsverhalten. Springer Verlag, Berlin/ Heidelberg 2012, ISBN 978-3-540-71849-9, S. 180, 238, 279, 412.
  2. ↑ Hermann Linse: Elektrotechnik für Maschinenbauer. 10., überarbeitete Auflage. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2000, ISBN 3-519-26325-4, S. 272.
  3. ↑ a b Hans-Ulrich Giersch, Hans Harthus, Norbert Vogelsang: Elektrische Maschinen Prüfen, Normung, Leistungselektronik. 4., überarbeitete und erweiterte Auflage. B.G. Teubner/ GWV Fachverlage, Wiesbaden 1998, ISBN 978-3-322-92707-1, S. 264, 265.
  4. ↑ 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. 129–131, 136.
  5. ↑ a b Andreas Kremser: Elektrische Maschinen und Antriebe. Grundlagen, Motoren und Anwendungen. 2. Auflage. B.G. Teubner Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-519-16188-5, S. 74, 75.
  6. ↑ Adolf Senner: Fachkunde Elektrotechnik. 4. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, 1965, S. 191–193.
  7. ↑ Abdelbahi Tamzarti: Auslegung und Optimierung von Generatoren für eine systemfähige Windkraftanlage kleiner Leistung. Genehmigte Dissertation am Fachbereich Elektrotechnik / Informatik der Universität Kassel. Kassel 2008, S. 40.

Anmerkungen

  1. ↑ Der ideale Leerlauf ist dann erreicht wenn die Umlaufgeschwindigkeit von Läufer- und Ständerfeld identisch sind und somit zwischen beiden keine Relativgeschwindigkeit existiert. Die Drehzahl im idealen Leerlauf entspricht der Synchrondrehzahl. (Quelle: Andreas Kremser: Elektrische Maschinen und Antriebe.)
  2. ↑ Bei synchroner Drehzahl wird in der Läuferwicklung kein Strom mehr induziert. Somit ist auch kein Drehmoment vorhanden, welches die Reibungsverluste ausgleichen könnte. Die Drehzahl des Läufers bleibt somit zwangsläufig hinter der Ständerdrehzahl zurück. (Quelle: Attila Miluczky: Die Gesetzmäßigkeiten des Fahrwerklaufs erprobter Multigelenk-Niederflurstadtbahnwagen.)
  3. ↑ Der Läuferwiderstand wird mit wachsender Frequenz größer und mit sinkender Frequenz kleiner. (Quelle: Abdelbahi Tamzarti: Auslegung und Optimierung von Generatoren für eine systemfähige Windkraftanlage kleiner Leistung.)