Was bleibt beim U/f-Betrieb einer ASM konstant und wie wird dieser Betriebspunkt gehalten?
Statorfluss (magnetischer Arbeitspunkt) konstant halten
Wenn Frequenz (Drehzahl) erhöht, dann muss auch Statorspannung erhöht werden
Bei Umax wird bei Frequenz Erhöhung das Feld geschwächt
Wann liegt bei der ASM Stabilität vor? Wie hängen Statorwiderstand und Dämpfung damit zusammen?
Stabilität wenn: Wurzelortskurve ausschließlich in linker Halbebene
Hoher Statorwiderstand -> niedrige Dämpfung
Niedrige Drehzahl -> niedrige Dämpfung
Sehr niedrige Dämpfung -> Instabilität
Was kann bei einer ASM mit langer Leitung passieren?
Lange Leitung -> hoher Statorwiderstand
-> niedrige Dämpfung -> Instabilität
Was sind typische Werte für Rotor-/ Statorwiderstand und bezogene Induktivität bei ASM?
Statorwiderstand: 0,03/ 0,1/ 0,3
Rotorwiderstand: 0,05
Statorinduktivität: 3
Rotorinduktivität: 2,8
Warum wird bei ASM Feldorientierte Regelung genutzt?
Probleme durch hohe Ströme bei schneller Veränderung der Synchrondrehzahl.
Hochdynamischer Betrieb bei feldorienteriter Steuerung
Erkläre das grundlegende Prinzip der feldorientierten Regelung
1.Regelkreis hält Rotorflussbetrag auf gewünschtem Wert
2.Regelkreis stellt einen zum Rotorfluss senkrecht stehenden Strom (somit kein Einfluss auf Rotorfluss) ein um Drehmoment zu regeln.
Welche Regler werden für flussorientierte Regelung verwendet?
P-Regler
PI-Regler
Welche Parameter müssen für die Bestimmung des Rotorflusses einer ASM gemessen werden?
Statorstrom
Streureluktanz
Welche Probleme treten auf wenn eine ASM bei doppelter Nenndrehzahl betrieben wird?
Drehmoment geht hyperbolisch zurück (1/n)
Ab Kippmoment quadratisch (1/n^2)
Sind Kippmoment und Kippschlupf der ASM bei motorischem und generatorischem Betrieb gleich?
Kippschlupf gleich wenn Statorwiderstand vernachlässigt werden kann
Kippmoment unterschiedlich, da Rotor im motorischen Betrieb langsamer als Drehfeld und im generatorischen schneller
(generatorisch höheres Kippmoment)
Wie kann man bei einer ASM im U/f Betrieb eine höhere Drehzahl erreichen?
Frequenz (und falls noch nicht maximal auch Spannung erhöhen)
Statorfluss reduzieren
Welchen Parameter einer ASM muss man verändern um den Punkt ab welchem das Drehmoment - bei Erhöhen der Drehzahl -quadratisch abnimmt zu verschieben?
Streuung
Was ist der Unterschied zwischen einem Schleifring- und einem Kurzschlussläufer bei der ASM?
Kurzschlussläufer: Leiterstäbe kurzgeschlossen, fester Rotorwiderstand
Schleifringläufer: Leiter über Bürsten herausgeführt, Rotorwiderstand veränderbar -> verändert Strom -> verändert Drehmoment
Wie richtet man das KOS bei der feldorientierten Regelung aus und warum?
So, dass der Rotorfluss in der reellen Achse liegt
isx zeigt somit in Rotorfluss Richtung
isy liegt in der Imaginären Achse und kann somit frei das Drehmoment regeln
Wie schaut die Schlupfkennlinie einer kleinen bzw. Großen ASM aus wenn beide auf Kippmoment bezogen sind? Welche Maschine neigt eher dazu beim Anlauf hängen zu bleiben?
Groß: niedrige Nennschlupfwerte
Klein: höhere Nennschlupfwerte, größeren Rotorwiderstand, geringeres Lastmoment
Kleine Maschine -> bleibt eher hängen
Was bringt ein Doppelkäfigläufer?
Anlaufkäfig: hoher Rotorwiderstand -> hohes Drehmoment zum anlaufen
Hauptkäfig: kleiner Rotorwiderstand
Was ist die wirtschaftlich wichtigste Maschine?
Drehstrom ASM mit Kurzschlussläufer
Robust, Zuverlässig -> wartungsarm
Kosteneffizient (keine teuren Magneten oder Wicklungen im Läufer)
Bei einer ASM wird der Käfigläufer durch einen Reluktanzkäfig ersetzt, wie wirkt sich dies auf die Verluste der Maschine aus?
Maschine ist nun defacto eine Reluktanzmaschine
Kein stromfluss im Rotor -> keine Stromwärmeverluste
Welche Maschine läuft schneller ASM oder RM?
ASM
RM läuft nur schneller wenn Rutschkupplung eingebaut ist
Rutschkupplung: schlupft bei überschreiten des eingestellten Drehmoments
Was kann man tun wenn bei der ASM das Anlaufmoment zu klein ist?
Rotorwiderstand erhöhen (Schleifringläufer)
Skineffekt nutzen (Doppelkäfigläufer)
Wie kann eine ASM ohne Drehzahlmessung mit einem Umrichter betrieben werden?
U/f Steuerung
Statorfluss muss konstant bleiben
Man steigert bei einer ASM im Umrichterbetrieb die Drehzahl immer weiter. Was begrenzt letztendlich den Anstieg?
Steigerung der Drehzahl über Spannungserhöhung
Aufgrund fester Zwischenkreisspannunh des Umrichters lässt dieser nur eine begrenzte Spannungsüberhöhung zu
Gibt es bei sehr hohen Frequenzen noch einen Effekt, wenn die Drehzahl der ASM mit Steuerung weiter erhöht wird? Wenn ja, wodurch wird dieser Effekt bestimmt?
Drehmoment geht hyperbolisch und ab Kipppunkt quadratisch zurück
Sinnvoll hier entlang der Kippgrenze zu fahren
Bestimmt durch Streufluss bzw. Streuinduktivität
Wie sollte die Streuinduktivität bei Drehzahlüberhöhung optimalerweise dimensioniert sein?
Klein -> späterer Beginn und verbesserter Verlauf des Feldschwächbereichs
Was sind Kriterien um Stabilität zu prüfen?
Pole in linker Halbebene
Flussfestes KOS (Rotorfluss auf reeller Achse)
bei ASM Rotorzeitkonstante ca. 100
Statorwiderstand möglichst klein
Nenne die Kloßsche Formel (ASM). Welchen Einfluss hätte ein Rotorwiderstand ungleich Null?
Bei Rotorwiderstand erhöht sich das Drehmoment bei gleichem Strom
Kippmoment ändert sich, Kippstrom bleibt gleich
Wie sieht das T Ersatzschaltbild einer Asynchronmaschine aus?
Welche Größe bestimmt beim Trafo den Kurzschlussstrom?
Die Kurzschlussspannung
iks = 1/uks (bezogen)
Kann durch Streufluss begrenzt werden
Was sind Streuflüsse, was sind positive Auswirkungen und wie können sie reduziert werden?
Streuflüsse: Flussanteile der Wicklung welche nicht mit der jeweils anderen Wicklung verkettet sind
Vorteil: Begrenzen Kurzschlussstrom
Reduzieren durch: Aufspalten der Wicklung in abwechselnd Primäre und sekundäre Teile
Wie kann man Kurzschlussströme im Trafo begrenzen?
Kurzschlussimpedanz Zk vergrößern
Lieber durch Xk als Rk, da sonst Wirkverluste entstehen
Oder höhere Streuinduktivität
Was muss man beachten wenn man 2 Trafos Parallel schaltet?
Folgende Größen müssen gleich groß sein:
U
f
bezogene Kurzschlussimpedanz (zk)
bezogene Kurzschlussspannung (uk)
Leistung darf unterschiedlich sein !!!
Wie ist eine Zick Zack Trafo Schaltung aufgebaut?
Wicklungen auf unterschiedliche Schenkel gesetzt
Ruft entgegengesetzte Durchflutungen hervor
Ausnützung gegenüber Y&D reduziert
Was sind Nachteile von Streuung im Trafo?
Spannungsabfall unter Last
Wirkungsgradverluste
Ersatzschaltbild eines Kurzschlusstrafos
Kann die sekundäre Spannung eines einphasigen Trafos größer werden als die Primäre?
Ja, wegen Blindanteilen (nicht wegen Übersetzung)
Streuinduktivität und kapazitive Effekte (z.B. lange Kabel) verursachen Blindspannungsüberhöhung
Wie funktioniert die Kopplung Zwischen OS und US im Trafo?
Wechselstrom in Primärwicklung erzeugt magnetischen Fluss im Kern
Fluss durchsetzt Sekundärwicklung und induziert Spannung
Was ist der Unterschied zwischen 3 und 5 Schenkeltrafos? Welcher ist besser bzgl. Nullsystemunterdrückung?
3 Schenkeltrafo unterdrückt Nullsystemflüsse (kein separater Rückflussweg für Nullsystemfluss)
5 Schenkeltrafo führt Nullsystemflüsse (Nullsystem fließt über Aussenschenkel)
Wie sieht der Flussverkettungsverlauf bzw. Strom eines Einphasentrafos aus wenn primärseitig eine Batterie angeschlossen ist und sekundär Leerlauf? Welche Spannung wird sekundär gemessen?
Linearer Anstieg bei vernachlässigtem Wicklungswiderstand
Mit Wicklungswiderstand abgeknickt
Wie setzen sich Magnetische Verluste zusammen? Wie skalieren diese mit f und B?
Mag. Verluste = Wirbelverluste + Hystereseverluste
Hystereseverluste: linear mit f und quadratisch mit B
Wirbelverluste: quadratisch mit f und B
Welchen Trafotypen sollte man zwischen 20kV MS und 400V NS installieren?
Im NS wird ein Nulleiter benötigt -> Yy und Dd nicht geeignet
Zickzack nur bei unsymmetrischen Lasten
Dy und Yd geeignet
Von welchen Zeigern wird bei der RM das Drehmoment bestimmt?
Aufgespannte Fläche zwischen Statorfluss- und Statorstromzeiger
Fläche ist =0 wenn stromrsumzeiger in d oder q Achse liegt
Vor und Nachteile einer RSM gegen ASM/PSM
Vorteile:
kein Rotorstrom -> keine Rotorverluste
Höherer Wirkungsgrad als ASM weil Schlupflos (aber schlechter als PSM)
Nachteile:
Hohe Blindleistungsaufnahme wegen schlechtem cos(phi)
Mehr Strom benötigt bei gleicher Leistung
Wie sind die Statorinduktivitäten einer RSM dimensioniert?
ld > lq
3:1 oder 5:1
Wie ist der Luftspalt einer RSM dimensioniert und warum?
Gleich wie ASM: ca. 0,3 mm
Dadurch ist bezogene Statorinduktivität (ld) ca. 3
Dann kann mit 33% Nennstrom der Nennfluss aufgebaut werden
Welches KOS ist bei der RSM mit dem Rotor verbunden?
dq-KOS
Wozu braucht man den Drehgeber bei der RSM?
Drehgeber ermittelt die Rotorlage
Ermöglicht korrektes Schalten der Statorströme für maximales Reluktanzmoment
Wovon hängt die Induktivität der RSM ab?
Vom Drehwinkel
Wie sieht das Zeigerdiagramm der RSM unter optimalem Stromwinkel aus?
Was sind die Unterschiede zwischen RSM und APSM
APSM: Achsiger Rotor mit unterschiedlichen Wegen hohen magnetischen Widerstands in d und q Richtung
lq>ld bei APSM
Wie groß ist die relative magnetische Permeabilität von Magnetmaterial?
Fast so hoch wie Luft ~ 1
Wie sieht die Drehmomentbildung einer symmetrischen PSM verglichen mit einer APSM aus?
Wie schaut der Stromraumzeiger einer APSM in der id/iq - Ebene bei maximaler Ausbeute aus?
Was ist die generelle Funktionsweise der RSM
Rotor besitzt unterschiedliche magnetische widerstände
richtet sich so aus, dass der magnetische Fluss den Weg mit der kleinsten Reluktanz nimmt.
Dauerhafte Ausrichtung gegenüber des Drehfeldes dreht den Rotor
Wie beeinflusst kapazitive bzw. Induktive Belastung die Sekundärspannung eines Trafos?
Kapazitiv: erhöht U2
Induktiv: verringert U2
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