Hallo, uns wurde folgende Aufgabenstellung gegeben, mit der wir uns in den Weihnachtsferien beschäftigen sollen: Ein Gleichstrom Nebenschlussmotor treibt eine konstante mechanische Last bei einer Drehzahl von 950 U/min an. Der Motor hat folgende Kennwerte: Ankerkreiswiderstand (Ra) = 0.3 Ohm, Widerstand der Erregerwicklung (Re) = 175 Ohm, Mechanische Verlustleistung (Pv) = 245 W. Bei einer Betriebsspannung von 190 V beträgt der Strom im Anker 12.8 A. Berechne die Drehzahl und den Wirkungsgrad bei gleicher mechanischer Last, wenn der Motor an eine Betriebsspannung von 250V angeschlossen wird. Leider werde ich nicht ganz schlau aus der Aufgabenstellung. Denn bei einer höheren Betriebsspannung steigt ja auch der Strom in der Erregerwicklung, was zu einer Erhöhung des magnetischen Flusses (Phi) führen müsste. Wenn das Drehmoment gleich bleibt, würde das doch bedeuten, dass der Ankerstrom kleiner werden müsste? Aber ich finde im Moment überhaupt keinen Ansatz für diese Aufgabe. Kann mir da vielleicht jemand auf die Sprünge helfen? Vielen Dank schon mal und schöne Grüße!
Hallo, Energieler schrieb: > Leider werde ich nicht ganz schlau aus der Aufgabenstellung. Denn bei > einer höheren Betriebsspannung steigt ja auch der Strom in der > Erregerwicklung, was zu einer Erhöhung des magnetischen Flusses (Phi) > führen müsste. Wenn das Drehmoment gleich bleibt, würde das doch > bedeuten, dass der Ankerstrom kleiner werden müsste? Die Aufgabe ist leider nicht lösbar, da der Aufgabensteller vergaß, die Erreger-Nennspannung zu erwähnen. Wenn diese 190V beträgt, dann steigt der Erregerfluss bei einer Erregerspannung von 250 V nicht nennenswert an, da der Erregerkreis gesättigt ist. Da es sich hier aber um eine Schulaufgabe handelt, soll vermutlich von einer ungesättigten Maschine ausgegangen werden. Also überlege Dir: Was passiert bei einer idealen Gleichstrommaschine (Ankerwiderstand 0), wenn der Erregerfluss um den Faktor 250/190 erhöht wird und gleichzeitig die Ankerspannung um den selben Faktor erhöht wird. Welche neue Drehzahl wird sich einstellen? Hilfestellung: Die Drehzahl einer (idealen) Gleichstrommaschine ist proportional zu welchen Größen? Im zweiten Schritt überlegst Du Dir, welche Größen das Drehmoment in einer Gleichstrommaschine bestimmen. Das Drehmoment ist das Produkt aus Ankerstrom und ... So, jetzt kennst Du das Verhalten der idealen Gleichstrommaschine und nun kannst Du den Einfluss des Ankerwiderstands berücksichtigen. Hinweis: Der Spannungsabfall am Ankerwiderstand, also Ra * Ia, "fehlt" für die Bildung der Drehzahl. Grüßle, Volker.
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Hallo und ein gutes neues Jahr 2013! Danke für die Tipps! Das Hauptproblem bei dieser Aufgabe war, dass ich nicht wusste, wie sich der Fluss verändert, wenn sich der Strom durch die Erregerwicklung erhöht. Bisher hatten wir bei ähnlichen Aufgaben immer eine Tabelle gegeben, aus der man den Fluss beim jeweiligen Strom in der Erregerwicklung ablesen konnte. Aber so wie ich deine Hinweise verstanden habe, kann man davon ausgehen, dass sich der Erregerfluss proportional zum Erregerstrom verhält, also eine lineare Funktion ist. Bei einer idealen Gleichstrommaschine würde das ja bedeuten, dass sich die Drehzahl nicht ändert (wenn man davon ausgeht, dass man nicht in die Sättigung rein kommt)? Um den Ankerwiderstand zu berücksichtigen habe ich ein paar Gleichungen aufgestellt (siehe Anhang). Zuerst Gleichung 1+2 gleichgesetzt, dann Ia eliminiert mit Gleichung 3 und dann die beiden Ui ersetzt durch Gleichung 4. Das umgestellt brachte mich auf die Quadratische Gleichung ganz unten. Diese Gleichung habe ich dann mit Hilfe der "Mitternachtsformel" gelöst. Wobei Ra, M und Pv(mech) konstant sind. "k2 phi" habe ich einmal berechnet mit Hilfe von Formel 4 bei einer Drehzahl von 950 U/min und einem Erregerstrom von 1.086 A (U=190V) -> k2 phi = 1.871 Vs. Wenn man annimmt, dass die Funktion linear ist, dann komme ich auf ein "k2 phi" von 2.362 Vs bei einem Erregerstrom von 1.371 A (U=250V). Mit der quadratischen Gleichung und den Parametern für U=190V komme ich dann auf eine Drezahl von 950.12 U/min (zur Kontrolle!) und bei U=250V ist die Drezahl bei 998.47 U/min. Ich hoffe, dass ich bei meiner Vorgehensweise keine Faktoren unberücksichtigt gelassen habe ?!
Hallo, Energieler schrieb: > Das Hauptproblem bei dieser Aufgabe war, dass ich nicht wusste, wie sich > der Fluss verändert, wenn sich der Strom durch die Erregerwicklung > erhöht. Tja, das ist ein Problem und genau deswegen erachte ich diese Aufgabe für unlösbar, wie ich ja oben bereits geschrieben habe. Leider war es mir mit den spärlichen informationen, die Du ein Deinem Eingangsposting gegeben hast, nicht möglich Dein Problem zu erkennen. > Bisher hatten wir bei ähnlichen Aufgaben immer eine Tabelle > gegeben, aus der man den Fluss beim jeweiligen Strom in der > Erregerwicklung ablesen konnte. Nur so kann man eine reale Nebenschlussmaschine berechnen... > Aber so wie ich deine Hinweise > verstanden habe, kann man davon ausgehen, dass sich der Erregerfluss > proportional zum Erregerstrom verhält, also eine lineare Funktion ist. Nein, das ist eine "geschickte Annahme" [1]. Wie bereits gesagt fehlten mir entscheidende Hintergrundinformationen. Mit den Informationen aus Deinem zweiten Posting würde ich jetzt sagen, dass die Aufgabe unlösbar ist. > Bei einer idealen Gleichstrommaschine würde das ja bedeuten, dass sich > die Drehzahl nicht ändert (wenn man davon ausgeht, dass man nicht in die > Sättigung rein kommt)? Genau. Dummerweise gibt es bei realen Maschinen noch weitere Erffekte. So wird sich z.B. die Erregerwicklung erwärmen und somit der Erregerstrom bei konst. Erregerspannung zurückgehen. > Ich hoffe, dass ich bei meiner Vorgehensweise keine Faktoren > unberücksichtigt gelassen habe ?! Auf den ersten Blick sieht das alles korrekt aus. Grüßle, Volker. [1] http://dilbert.com/strips/comic/1998-05-16/
Okay, das hat mir sehr geholfen. Vielen Dank für deine Bemühungen. Bin gespannt was unser Dozent da nächste Woche zu der Aufgabe sagt. Schöne Grüße!
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