Hallo zusammen, hat jemand zufällig Infos darüber, wie hoch die Stromstärke in den Stäben im Käfig von Asynchron-Elektromotoren so ungefähr ist? Z.B. beim Tesla-Modell S ? Damit der Käfig einen kräftgen Magneten bildet und weil ja nur sehr wenige Stäbe vorhanden sind (im Gegensatz zu Magnetspulen mit hunderten von Windungen) müsste dort doch eigentlich ein extrem hoher Strom fließen oder? Danke für eure Infos bzw Einschätzungen. Viele Grüße Karl Römer
Karl-alfred R. schrieb: > Damit der Käfig einen kräftgen Magneten bildet und weil ja nur sehr > wenige Stäbe vorhanden sind (im Gegensatz zu Magnetspulen mit hunderten > von Windungen) müsste dort doch eigentlich ein extrem hoher Strom > fließen Selbstverständlich. Das kann man ausrechnen, man bewegt sich hier aber im kA-Bereich. Und das schon bei kleineren Motoren.
Eine Überschlagsrechnung ergibt sich, wenn die Windungszahl der Ständerwicklung bekannt ist. Man kann nämlich die Windungszahl des Läufers als eine Windung annehmen. Dann ergibt sich als Läuferstrom N2/N1 mal I. I ist dabei der Stromanteil im Ständerstrom, der über die Leerlaufaufnahme hinausgeht. Da kommen leicht -zig oder hunderte A heraus. Was man nicht so gut bestimmen kann ist die Verteilung des Stroms in den verschiedenen Stäben des Läuferkäfigs. Die Stäbe direkt unter dem Pol haben halt mehr Strom als die etwas außen liegenden. Man müsste halt die Zahl der unter einem Pol liegenden Stäbe kennen und als erste Näherung eine sinusförmige Verteilung des Strombelags des Läufers annehmen.
>>Man kann nämlich die Windungszahl des Läufers als eine Windung annehmen.
Ah, wenn man das so sehen darf, wäre das ja eine gute Faustformel. Ich
dachte, die Ströme in den Stäben wären von den Strömen im Stator
vollkommen unabhängig und einfach nur gigantisch groß.
Wenn man bedenkt, wie schwach das Magnetfeld um einen
stromdurchflossenen Leiter ist...
Peter R. schrieb: > ann ergibt sich als Läuferstrom N2/N1 mal I. Gilt das nicht nur im Stillstand? Erzeugt ein Asynchronmotor keine Gegen-EMK? Karl-alfred R. schrieb: > Wenn man bedenkt, wie schwach das Magnetfeld um einen > stromdurchflossenen Leiter ist... Naja, die Lorenzkraft kann auch bei recht kleinen Flußdichten einen ordentlichen Betrag annehmen.
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Karl-alfred R. schrieb: > müsste dort doch eigentlich ein extrem hoher Strom > fließen oder? Ja, die Dicke der Stäbe mag dir eine Idee davon geben.
Danke für all eure Antworten. :) >Gilt das nicht nur im Stillstand? Erzeugt ein Asynchronmotor >keine Gegen-EMK? Das frage ich mich auch. Nur mal angenommen, die Stäbe im Rotor hätten Null ohmschen Widerstand. Dann kann doch schlecht ein unendlich hoher Strom induziert werden? Damit hätte man ja quasi unendlich stark Magneten. Wäre ja zu schön um wahr zu sein. Wenn es aber stimmt, dass die Stromstärkenverhältnisse ungefähr umgekehrt den Windungszahlverhältnissen entsprechen, wäre die Stromstärke in den Stäben von daher doch wieder begrenzt. Kann man sagen, dass der Wirkungsgrad von Asynchronmotoren extrem stark vom ohmschen Widerstand der Stäbe abhängt und im Extremfall (also Widerstand der Stäbe = 0) genauso hoch wird, wie bei Synchronmotoren mit dem teuren Neodym-Magnet-Gedöhnse?
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> Kann man sagen, dass der Wirkungsgrad von Asynchronmotoren extrem stark
vom ohmschen Widerstand der Stäbe abhängt und im Extremfall (also
Widerstand der Stäbe = 0) genauso hoch wird, wie bei Synchronmotoren mit
dem teuren Neodym-Magnet-Gedöhnse?
Ja, genau so!
> .. Wirkungsgrad ..
Ausser, dass die Permanentmagnete das Feld schon haben und nicht erst
erzeugen muessen. Und dass die Neodym Motore sich wahrscheinlich teurere
Materialien leisten koennen wie die total optimierten Asynchronmotore.
Ein Asynchronmotor ist nicht auf maximalen Wirkungsgrad gebaut, sondern
auf akzeptable Verluste bei minimalstem Preis.
Karl-alfred R. schrieb: > Kann man sagen, dass der Wirkungsgrad von Asynchronmotoren extrem stark > vom ohmschen Widerstand der Stäbe abhängt und im Extremfall (also > Widerstand der Stäbe = 0) genauso hoch wird, wie bei Synchronmotoren mit > dem teuren Neodym-Magnet-Gedöhnse Der Wirkungsgrad bei Kurzschlussläufern hängt direkt mit dem Schlupf zusammen: Ist der Schlupf z.B. 5%, wird eta nicht besser als 0,95 Karl-alfred R. schrieb: > Nur mal angenommen, die Stäbe im Rotor hätten > Null ohmschen Widerstand. Dann kann doch schlecht ein unendlich hoher > Strom induziert werden? Der Kurzschlussläufer ist ein verkappter Transformator,mit beweglicher Sekundärwicklung. Deshalb gilt auch die Transformatorregel I1/I2 = N2/N1. Nix mit unendlich. Supraleitung ist dann aber ein Grenzfall. Da würde das Feld im Motor durch die für Supra typische Stromverdrängung ganz extrem verbogen.
> Deshalb gilt auch die Transformatorregel I1/I2 = N2/N1. Nix mit unendlich.
Die Traforegel gilt nur fuer linearen Betrieb. Der primaere Strom kann
viel groesser werden wenn das Feld in die Saettigung geht.
Hui Nei schrieb: >> Deshalb gilt auch die Transformatorregel I1/I2 = N2/N1. Nix mit > unendlich. > > Die Traforegel gilt nur fuer linearen Betrieb. Der primaere Strom kann > viel groesser werden wenn das Feld in die Saettigung geht. Deshalb betreibt man Motoren nicht oberhalb ihrer Nennspannung, wie Trafos auch.
Karl-alfred R. schrieb: > Kann man sagen, dass der Wirkungsgrad von Asynchronmotoren extrem stark > vom ohmschen Widerstand der Stäbe abhängt und im Extremfall (also > Widerstand der Stäbe = 0) genauso hoch wird,... Bei Widerstand der Stäbe gegen null wird der Wirkungsgrad sehr gut, da dann der durch den Schlupf erzeugte Ankerstrom seine volle Größe hat. Mit dem Widerstand der Ankerstäbe hat zwar Einfluss auf den Wirkungsgrad, genutzt wird er aber für Veränderung der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie im Anlaufbereich. Großer Widerstand verringert den Anlaufstrom deutlich. Beispiel ist da der Doppelkäfig-Läufer: außen, für Normalbetrieb, Stäbe aus Kupfer (da mit gutem Wirkungsgrad). Innen, fürs Anlaufverhalten, Stäbe aus Widerstandsmaterial (auf Kosten des Wirkungsgrades). im Normalbetrieb hat der Ankerstrom nur die Frequenz des Schlupfs z.B. 5% von 50 Hz. Der Strom fließt dann vorwiegend im verlustarmen Außenkäfig da dessen Induktivität bei 2,5Hz geringen Widerstand hat. Bei Stillstand des Ankers fließt auch im inneren Widerstandskäfig Strom, weil der Widerstand des äußeren Käfigs durch die 50Hz des Ankerstroms induktive Widerstandserhöhung bekommt.
Karl-alfred R. schrieb: > die Ströme in den Stäben wären von den Strömen im Stator > vollkommen unabhängig und einfach nur gigantisch groß. Sind sie nicht, sie haben mit dem Drehmoment des Motors zu tun und sind erst einmal linear zum geforderten Drehmoment. Groß sind sie nur insoweit, dass sie in einer Windung fließen im Gegensatz zu den vielen Windungen des Stators. Die Durchflutung in Amperewindungen bleibt in etwa gleich
>hinz schrieb : >>Hui Nei schrieb: >>> Deshalb gilt auch die Transformatorregel I1/I2 = N2/N1. Nix mit >>> unendlich. >> >> Die Traforegel gilt nur fuer linearen Betrieb. Der primaere Strom kann >> viel groesser werden wenn das Feld in die Saettigung geht. > >Deshalb betreibt man Motoren nicht oberhalb ihrer Nennspannung, wie >Trafos auch. Mit dem Unterschied, dass ein Trafo bei Nennleistung nicht gegen einen Kurzschluss arbeitet, eine Asynchronmaschine bei Anlauf eben schon. Einen grossen Trafo scheint man im Kurzschlussfall zerlegen zu koennen.
Peter R. schrieb: > Beispiel ist da der Doppelkäfig-Läufer: außen, für Normalbetrieb, Stäbe > aus Kupfer (da mit gutem Wirkungsgrad). Innen, fürs Anlaufverhalten, > Stäbe aus Widerstandsmaterial (auf Kosten des Wirkungsgrades). Falsch: Im Anlauf ist die Rotofrequenz aufgrund des großen Schlupfes vergleichsweise hoch, so dass aufgrund der Stromverdrängung der Strom in den Rotorstäben nur in der Nähe des Luftspalts fließt. Grüßle, Volker
Sapperlot W. schrieb: > Einen grossen Trafo scheint man im Kurzschlussfall zerlegen zu koennen. Dem fehlt für gewöhnlich der Luftspalt.
Vielen Dank für all eure Antworten. Ich glaube, meine Frage ist grob beantwortet. Von den Sonder- und Extremfällen sehe ich mal ab. DerLuftspalt hat mich schon in anderem Zusammenhang Kopfzerbrechen bereitet. Habe gelesen, dass in so nem Luftspalt magnetische Energie gespeichert werden kann. Dazu werde ich aber einen getrennten Thread erstellen, wenn sich mir die Frage noch mal konkreter aufdrängt.
Karl-alfred R. schrieb: > Z.B. beim > Tesla-Modell S ? Der Motor der großen DriveUnit, welche bei den alten Modellen und heutzutage noch bei den P-Modellen eingesetzt wird, hat 5 Windungen pro Phase im Stator. Der Maximalstrom beim alten P85 waren 1300A. Wenn man jetzt simpelstes Trafoprinzip anwenden würde, käme man auf 6500A.
Ingo S. schrieb: > Der Maximalstrom beim alten P85 waren 1300A. > Wenn man jetzt simpelstes Trafoprinzip anwenden würde, käme man auf > 6500A. Ja und? Wenn der Stator, mit 5 Windungen, 1300A abkann, dürfte der Rotor mit 1 Windung die 6500A auch abkönnen. Schließlich haben die Käfigstäbe in den Nuten des Läufers etwa die gleiche Durchflutung ( Amperewindungen ) wie die Windungen in den Statornuten. Das ist halt so bei einem Trafo, dass primär und sekundär für optimale Auslegung einen gleich großen Wickelraum haben sollte.
Peter R. schrieb: > Ja und? Nichts "Ja und?". Alles gut ;-) Ich wollte nur nochmal ein paar Daten zum Falle Tesla einwerfen, da der Themenstarter u.a. auch hiernach fragte.
5 Windungen nur (pro Pol?) im Stator? Ist ja heftig. Aus welchem Grund haben kleine Trafos eigentlich hunderte bis tausende Windungen auf den Spulen, wenn es doch auch mit so wenigen Windungen geht?
Karl-alfred R. schrieb: > 5 Windungen nur (pro Pol?) im Stator? Ist ja heftig. > > Aus welchem Grund haben kleine Trafos eigentlich hunderte bis tausende > Windungen auf den Spulen, wenn es doch auch mit so wenigen Windungen > geht? Weil sie keine paar hundert kW umsetzen müssen? Wenn man nur ein paar mA hat dann braucht man viele Windungen um spürbare AmperWindungen zusammen zu bekommen.
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@ Karl-alfred Römer (karl-alfred_roemer) >5 Windungen nur (pro Pol?) im Stator? Ist ja heftig. Jo. >Aus welchem Grund haben kleine Trafos eigentlich hunderte bis tausende >Windungen auf den Spulen, wenn es doch auch mit so wenigen Windungen >geht? Weil sie einen kleinen magnetischen Querschnitt haben, aber wie ihre großen Brüder die volle Netzspannung als Magnetisierungsquelle verkraften müssen. Siehe https://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen#Entwicklung_von_Netztrafos
Auch bei Trafos nimmt die Zahl der Windungen ab. Bei hypothetischen 1 m² Eisenquerschnitt kommt man in die Größenordung 300 V pro Windung - ist dann also nichts mehr mit kleinen Spannungen.
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