571797 LI Drehstrommaschinen de - Festo · Die Teachware zum Trainingspaket TP 1410 besteht aus...

Arbeitsbuch

Mit CD-ROM

Festo Didactic

571797 de

GrundlagenDrehstrommaschinen

200 400 600 800 1000 1200 1600

600.2

0.40.3

0.6120

1800.8

0.6

1.0

1.2

0.9

240

1.4300

1.6

1.2

1.8360

2.0

2.6

2.2

2.8

2.4

3.0

1.5

1.8

2.1

2.4

min-1

Nm

A

W

MI P2

n

I n= f [ ]

P2 n= f [ ]

M n= f [ ]

L1

L2

L3

N

PE

6

4

2

5

3

1-F1

1 3 5

4 62I> I>I>

n

-Q1

L1DC+

L2 PEL3/NDC-

Output

InputMotor

-M1-A1.1

-A1.2

M3

Bestell-Nr.: 571797

Stand: 08/2011

Autoren: Jürgen Stumpp

Redaktion: Frank Ebel

Grafik: Anika Kuhn, Jürgen Stumpp

Layout: 11/2011, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, 2013

Internet: www.festo-didactic.com

E-Mail: [email protected]

Der Käufer erhält ein einfaches, nicht-ausschließliches, zeitlich unbeschränktes und geografisch nur auf die

Nutzung innerhalb des Standortes/Sitz des Käufers beschränktes Nutzungsrecht wie folgt.

Der Käufer ist berechtigt, die Inhalte des Werkes zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter,

des Standortes zu nutzen und hierzu auch Teile der Inhalte zur Erstellung eigener Fortbildungsunterlagen

zur Fortbildung seiner Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Standortes unter Angabe der Quelle zu

verwenden und für die Fortbildung am Standort zu kopieren. Bei Schulen/Hochschulen und

Ausbildungsstätten umfasst das Nutzungsrecht auch die Nutzung für deren Schüler, Lehrgangsteilnehmer

und Studenten des Standortes für den Unterricht.

Ausgeschlossen ist in jedem Fall das Recht zur Veröffentlichung sowie zur Einstellung und Nutzung in

Intranet- und Internet- sowie LMS-Plattformen und Datenbanken wie z. B. Moodle, die den Zugriff einer

Vielzahl von Nutzern auch außerhalb des Standortes des Käufers ermöglichen.

Weitere Rechte zu Weitergabe, Vervielfältigungen, Kopien, Bearbeitungen, Übersetzungen,

Mikroverfilmungen sowie die Übertragung, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen,

unabhängig ob ganz oder in Teilen, bedürfen der vorherigen Zustimmung der Festo Didactic GmbH & Co. KG.

Hinweis

Soweit in dieser Broschüre nur von Lehrer, Schüler etc. die Rede ist, sind selbstverständlich auch

Lehrerinnen, Schülerinnen etc. gemeint. Die Verwendung nur einer Geschlechtsform soll keine

geschlechtsspezifische Benachteiligung sein, sondern dient nur der besseren Lesbarkeit und dem

besseren Verständnis der Formulierungen.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 III

Inhalt

Bestimmungsgemäße Verwendung __________________________________________________________ IV

Vorwort ______________________________________________________________________________ V

Einleitung _____________________________________________________________________________ VII

Arbeits- und Sicherheitshinweise __________________________________________________________ VIII

Trainingspaket „Grundlagen Drehstrommaschinen“ ____________________________________________ IX

Lernziele _______________________________________________________________________________X

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben ______________________________________________________ XI

Komponenten ___________________________________________________________________________ XIII

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder __________________________________________________________ XV

Struktur der Aufgaben ____________________________________________________________________ XVI

Bezeichnung der Komponenten ____________________________________________________________ XVI

Inhalte der CD-ROM _____________________________________________________________________ XVII

Aufgaben und Lösungen

Übersicht Wechselstrommaschinen ___________________________________________________________ 3

Aufgabe 1: Grundlagen des Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer ______________________ 5

Aufgabe 2: Drehstrom-Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer: Messungen und Berechnungen bei

verschiedenen Belastungen _____________________________________________________ 15

Aufgabe 3: Drehstrom-Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer: Messungen mit der Software DriveLab __ 29

Aufgabe 4: Grundlagen des Drehstrom-Synchronmotors _______________________________________ 43

Aufgabe 5: Drehstrom-Synchronmotor im Leerlauf und bei verschiedenen Belastungen ______________ 49

Aufgabe 6: Drehstrom-Synchronmotor bei verschiedenen Belastungen:

Messung mit der Software DriveLab ______________________________________________ 59

Aufgaben und Arbeitsblätter










IV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

Bestimmungsgemäße Verwendung

Das Trainingspaket „Grundlagen Drehstrommaschinen“ ist nur zu benutzen:

• für die bestimmungsgemäße Verwendung im Lehr- und Ausbildungsbetrieb

• in sicherheitstechnisch einwandfreiem Zustand

Die Komponenten des Trainingspakets sind nach dem heutigen Stand der Technik und den anerkannten

sicherheitstechnischen Regeln gebaut. Dennoch können bei unsachgemäßer Verwendung Gefahren für Leib

und Leben des Benutzers oder Dritter und Beeinträchtigungen der Komponenten entstehen.

Das Lernsystem von Festo Didactic ist ausschließlich für die Aus- und Weiterbildung im Bereich

Automatisierung und Technik entwickelt und hergestellt. Das Ausbildungsunternehmen und/oder die

Ausbildenden hat/haben dafür Sorge zu tragen, dass die Auszubildenden die Sicherheitsvorkehrungen, die

in diesem Arbeitsbuch beschrieben sind, beachten.

Festo Didactic schließt hiermit jegliche Haftung für Schäden des Auszubildenden, des

Ausbildungsunternehmens und/oder sonstiger Dritter aus, die bei Gebrauch/Einsatz dieses Gerätesatzes

außerhalb einer reinen Ausbildungssituation auftreten; es sei denn Festo Didactic hat solche Schäden

vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 V

Vorwort

Das Lernsystem Automatisierung und Technik von Festo Didactic orientiert sich an unterschiedlichen

Bildungsvoraussetzungen und beruflichen Anforderungen. Abgeleitet hieraus ergibt sich die Gliederung des

Lernsystems:

• Technologieorientierte Trainingspakete

• Mechatronik und Fabrikautomation

• Prozessautomation und Regelungstechnik

• Mobile Robotik

• Hybride Lernfabriken

Parallel zu den Entwicklungen im Bildungsbereich und in der beruflichen Praxis wird das Lernsystem

Automatisierung und Technik laufend aktualisiert und erweitert.

Die technologieorientierten Trainingspakete befassen sich mit den Technologien Pneumatik,

Elektropneumatik, Hydraulik, Elektrohydraulik, Proportionalhydraulik, Speicherprogrammierbare

Steuerungen, Sensorik, Elektrotechnik, Elektronik und elektrischen Antrieben.

Der modulare Aufbau des Lernsystems ermöglicht Anwendungen, die über die Grenzen der einzelnen

Trainingspakete hinausgehen. Beispielsweise sind SPS-Ansteuerungen von pneumatischen, hydraulischen

und elektrischen Antrieben möglich.

VI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

Alle Trainingspakete setzen sich aus den folgenden Elementen zusammen:

• Hardware

• Medien

• Seminare

Hardware Die Hardware der Trainingspakete besteht aus didaktisch aufbereiteten Industriekomponenten und

Systemen. Die Komponentenauswahl und Ausführung in den Trainingspaketen ist speziell an die Projekte

der begleitenden Medien angepasst.

Medien Die Medien zu den einzelnen Themengebieten sind den Bereichen Teachware und Software zugeordnet. Die

praxisorientierte Teachware umfasst:

• Fach- und Lehrbücher (Standardwerke zur Vermittlung fundamentaler Kenntnisse)

• Arbeitsbücher (praktische Aufgaben mit ergänzenden Hinweisen und Musterlösungen)

• Lexika, Handbücher, Fachbücher (bieten Fachinformationen zu vertiefenden Themenbereichen)

• Foliensammlungen und Videos (zur anschaulichen und lebendigen Unterrichtsgestaltung)

• Poster (für die übersichtliche Darstellung von Sachverhalten)

Aus dem Bereich Software werden Programme für die folgenden Anwendungen bereitgestellt:

• Digitale Lernprogramme (didaktisch und medial aufbereitete Lerninhalte)

• Simulationssoftware

• Visualisierungssoftware

• Software zur Messdatenerfassung

• Projektierungs- und Konstruktionssoftware

• Programmiersoftware für Speicherprogrammierbare Steuerungen

Die Lehr- und Lernmedien sind in mehreren Sprachen verfügbar. Sie sind für den Einsatz im Unterricht

konzipiert, aber auch für ein Selbststudium geeignet.

Seminare Ein umfassendes Seminarangebot zu den Inhalten der Trainingspakete rundet das Angebot in Aus- und

Weiterbildung ab.

Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch?

Dann senden Sie eine E-Mail an: [email protected]

Die Autoren und Festo Didactic freuen sich auf Ihre Rückmeldung.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 VII

Einleitung

Das vorliegende Arbeitsbuch ist ein Element aus dem Lernsystem Automatisierung und Technik der Firma

Festo Didactic GmbH & Co. KG. Das System bildet eine solide Grundlage für eine praxisorientierte Aus- und

Weiterbildung. Das Trainingspaket TP 1410 „Servo Brems- und Antriebssystem“ behandelt die folgenden

Themen:

• Grundlagen Gleichstrommaschinen

• Grundlagen Wechselstrommaschinen

• Grundlagen Drehstrommaschinen

Das Arbeitsbuch „Grundlagen Drehstrommaschinen“ liefert die Einführung in das Thema der elektrischen

Maschinen mit Drehstromanschluss. Die Inhalte Aufbau, Anschluss und Anwendungsgebiete werden

vermittelt. Dabei werden die Maschinen unterschiedlichsten, nachgebildeten Belastungssituationen

ausgesetzt, um so ihre Möglichkeiten experimentell auszuloten.

Technische Voraussetzungen für den Aufbau der Schaltungen sind

• ein Laborarbeitsplatz ausgestattet mit einem A4-Rahmen,

• der Gerätesatz TP 1410 Servo Brems- und Antriebssystem,

• ein 400 V AC Netzanschluss,

• ein Drehstrom-Asynchronmotor,

• eine Drehstrom-Synchronmaschine,

• Komponenten zur Ansteuerung der elektrischen Maschinen und

• Sicherheits-Laborleitungen.

Mit dem Gerätesatz TP 1410 und den Drehstromantrieben werden die kompletten Schaltungen der

Aufgabenstellungen aufgebaut. Die theoretischen Grundlagen für das Verständnis dieser Aufgaben enthält

das Lehrbuch

• Fachkunde Elektrotechnik, Bestell-Nr. 567297.

Des Weiteren stehen Datenblätter der einzelnen Komponenten (Drehstrom-Asynchronmotoren, Drehstrom-

Synchronmaschinen usw.) zur Verfügung.

VIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

Arbeits- und Sicherheitshinweise

Allgemein • Die Auszubildenden dürfen nur unter Aufsicht einer Ausbilderin/eines Ausbilders an den Schaltungen

arbeiten.

• Beachten Sie die Angaben der Datenblätter zu den einzelnen Komponenten, insbesondere auch alle

Hinweise zur Sicherheit!

• Störungen, die die Sicherheit beeinträchtigen können, dürfen beim Schulungsbetrieb nicht erzeugt

werden und sind umgehend zu beseitigen.

Mechanik • Hängen Sie alle dafür vorgesehenen Komponenten in den A4-Rahmen ein.

• Beachten Sie Angaben zur Platzierung der Komponenten.

Elektrik

• Das Servo Brems- und Antriebssystem (Motorenprüfstand) darf nur mit einem zusätzlichen Schutzleiter

in Betrieb genommen werden.

PE

L1DC+

L2 L3/NDC-

Input

Output

PE

• Verbinden Sie immer den Temperaturschalter des Motors mit dem Eingang „Motor ϑ„ des

Motorenprüfstands.

• Herstellen bzw. Abbauen von elektrischen Anschlüssen nur in spannungslosem Zustand!

• Verwenden Sie für die elektrischen Anschlüsse nur Verbindungsleitungen mit Sicherheitssteckern.

• Ziehen Sie beim Abbauen der Verbindungsleitungen nur an den Sicherheitssteckern, nicht an den

Leitungen.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 IX

Trainingspaket „Grundlagen Drehstrommaschinen“

Gegenstand dieses Teils des Trainingspakets TP 1410 sind die Grundlagen von Drehstrommaschinen.

Einzelne Komponenten aus dem Trainingspaket TP 1410 können auch Bestandteil anderer Pakete sein.

Wichtige Komponenten des TP 1410 • Fester Arbeitsplatz mit A4-Rahmen

• Gerätesätze oder Einzelkomponenten (Drehstrom-Asynchronmotor, Drehstrom-Synchronmotor)

• Sicherheits-Laborleitungen

• Komplette Laboreinrichtungen

Medien Die Teachware zum Trainingspaket TP 1410 besteht aus einem Fachbuch und Arbeitsbüchern. Das Fachbuch

vermittelt die Grundlagen der Drehstrommaschinen und ihrer Steuerschaltungen. Die Arbeitsbücher

enthalten zu jeder Aufgabe die Aufgabenblätter, die Lösungen zu jedem einzelnen Arbeitsblatt und eine

CD-ROM. Ein Satz gebrauchsfertiger Aufgaben- und Arbeitsblätter zu jeder Aufgabe ist enthalten.

Datenblätter zu den Hardware-Komponenten werden mit dem Trainingspaket zur Verfügung gestellt.

Medien

Fachbuch Fachkunde Elektroberufe

Arbeitsbuch Grundlagen Gleichstrommaschinen

Grundlagen Wechselstrommaschinen

Grundlagen Drehstrommaschinen

Digitale Lernprogramme WBT Elektrische Antriebe 1

WBT Elektrische Antriebe 2

Übersicht der Medien zum Trainingspaket TP 1410

Als Software zum Trainingspaket TP 1410 stehen die digitalen Lernprogramme Elektrische Antriebe 1 und

Elektrische Antriebe 2 zur Verfügung. Diese Lernprogramme beschäftigen sich ausführlich mit den

Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik. Die Lerninhalte sind sowohl fachsystematisch als auch

anwendungsbezogen an praxisnahen Fallbeispielen dargestellt.

Weitere Ausbildungsmittel ersehen Sie aus unseren Katalogen und im Internet. Das Lernsystem

Automatisierung und Technik wird laufend aktualisiert und erweitert. Die Foliensätze, Videos, CD-ROMs,

DVDs und Lernprogramme sowie die weitere Teachware werden in mehreren Sprachen angeboten.

X © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

Lernziele

Grundlagen Drehstrom-Asynchronmotor • Sie kennen den Aufbau eines Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer.

• Sie kennen das Motorklemmbrett mit seinen Bezeichnungen.

• Sie kennen die Lage der Brücken am Motorklemmbrett bei Stern- und Dreieckschaltung.

• Sie kennen den Unterschied in der Praxis zwischen Stern- und Dreieckschaltung.

• Sie kennen das Prinzip des Drehstrommotors.

• Sie kennen die Bedeutung des Begriffs Asynchronmotor.

• Sie kennen das Anlaufverhalten des Drehstrommotors.

• Sie kennen die Drehrichtungsänderung bei einem Drehstrommotor.

• Sie kennen Möglichkeiten zur Änderung der Drehzahl bei einem Drehstrommotor.

• Sie kennen die Messschaltung zur punktuellen Aufnahme von Belastungskennlinien mit einem

Einphasen-Leistungsmesser und einem Dreiphasen-Leistungsmesser.

• Sie kennen die Voraussetzungen für die Inbetriebnahme des Motors im Leerlauf.

• Sie kennen die Inbetriebnahme des Motors bei verschiedenen Belastungen.

• Sie kennen die rechnerische Ermittlung von Scheinleistung und abgegebener Wirkleistung.

• Sie kennen die Erstellung eines Diagramms mit den Lastkennlinien des Motors.

• Sie kennen die rechnerische Ermittlung von Blindleistung, Wirkungsgrad und Leistungsfaktor.

• Sie kennen die Auswertung der Lastkennlinien mit den berechneten Werten.

• Sie kennen Vorgaben für Motormomente und Anlaufverhalten.

Grundlagen Drehstrom-Synchronmotor • Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Drehstrom-Synchronmotors.

• Sie kennen die Anlaufhilfe des Synchronmotors.

• Sie kennen die Bedeutung des Begriffs Synchronmotor.

• Sie kennen die Lage der Brücken am Motor bei Stern- oder Dreieckschaltung.

• Sie kennen die Lage der Brücken am Motor bei einem Drehstromnetz 230 V/400 V.

• Sie kennen die Drehrichtungsänderung bei einem Synchronmotor.

• Sie kennen Möglichkeiten zur Änderung der Drehfrequenz bei einem Synchronmotor.

• Sie kennen die Problematik bei der Einstellung der Erregerspannung.

• Sie kennen die Problematik beim Anlaufen von großen Synchronmotoren.

• Sie kennen die Messschaltung für die Leerlaufmessung des Synchronmotors.

• Sie kennen die Inbetriebnahme des Synchronmotors im Leerlauf.

• Sie kennen die Durchführung einer Messung zur Darstellung der Untererregung und der Übererregung.

• Sie kennen die Darstellung einer Kennlinie für die Untererregung und die Übererregung

• Sie kennen die Bedeutung der Untererregung und der Übererregung.

• Sie kennen die Steuerung der Blindleistung durch den Erregerstrom bei verschiedenen Belastungen.

• Sie kennen die Darstellung der Kennlinien für die Steuerung der Blindleistung durch den Erregerstrom.

• Sie kennen die Auswertung der Kennlinien mit kapazitiver und induktiver Blindleistung.

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 XI

Einsatz des Servo Brems- und Antriebssystems und der Software DriveLab • Sie kennen den Umgang mit dem Servo Brems- und Antriebssystem und der Software DriveLab.

• Sie kennen Anschluss und Inbetriebnahme der Motoren mit dem Servo Brems- und Antriebssystem und

der Software DriveLab.

• Sie kennen die Programmoberfläche der Software DriveLab.

• Sie kennen Auswahl und Änderung der Messgrößen auf der X-Achse und der Y-Achse.

• Sie kennen die Anpassung von Farbe und Stil der Messkurven.

• Sie kennen die Einstellung von Drehfrequenz und Drehmoment über den Rechner.

• Sie kennen Vorbereitung und Start einer Messung über den Rechner.

• Sie kennen die Eintragung eines neuen Motors in die Motorbibliothek.

• Sie kennen Aufnahme und Dokumentation von Lastkennlinien über den Rechner.

Zuordnung von Lernzielen und Aufgaben

Aufgabe 1 2 3 4 5 6

Lernziel

Sie kennen den Aufbau eines Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer. •

Sie kennen das MotorMotorklemmbrett mit seinen Bezeichnungen. •

Sie kennen die Lage der Brücken am MotorMotorklemmbrett bei Stern- und Dreieckschaltung. •

Sie kennen den Unterschied in der Praxis zwischen Stern- und Dreieckschaltung. •

Sie kennen das Prinzip des Drehstrommotors. •

Sie kennen die Bedeutung des Begriffs Asynchronmotor. •

Sie kennen das Anlaufverhalten des Drehstrommotors. •

Sie kennen die Drehrichtungsänderung bei einem Drehstrommotor. •

Sie kennen Möglichkeiten zur Änderung der Drehzahl bei einem Drehstrommotor. •

Sie kennen den Umgang mit dem Servo Brems- und Antriebssystem und der Software DriveLab. •

Sie kennen die Messschaltung zur punktuellen Aufnahme von Belastungskennlinien mit einem

Einphasen-Leistungsmesser und einem Dreiphasen-Leistungsmesser. •

Sie kennen die Voraussetzungen für die Inbetriebnahme des Motors im Leerlauf. •

Sie kennen die Inbetriebnahme des Motors bei verschiedenen Belastungen. •

Sie kennen die rechnerische Ermittlung von Scheinleistung und abgegebener Wirkleistung. •

Sie kennen die Erstellung eines Diagramms mit den Lastkennlinien des Motors. •

Sie kennen die rechnerische Ermittlung von Blindleistung, Wirkungsgrad und Leistungsfaktor. •

Sie kennen die Auswertung der Lastkennlinien mit den berechneten Werten. •

Sie kennen die Vorgaben für Motormomente und Anlaufverhalten. •

XII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

Aufgabe 1 2 3 4 5 6

Lernziel

Sie kennen den Umgang mit dem Servo Brems- und Antriebssystem und der Software DriveLab. • •

Sie kennen Anschluss und Inbetriebnahme des Motors mit dem Motorenprüfstand und der

Software DriveLab. • •

Sie kennen die Programmieroberfläche der Software DriveLab. • •

Sie kennen Auswahl und Änderung der Messgrößen auf der X-Achse und der Y-Achse. • •

Sie kennen die Anpassung von Farbe und Stil der Messkurven. • •

Sie kennen die Einstellung von Drehfrequenz und Drehmoment über den Rechner. • •

Sie kennen Vorbereitung und Start einer Messung über den Rechner. • •

Sie kennen die Eintragung eines neuen Motors in die Motorbibliothek. • •

Sie kennen Aufnahme und Dokumentation von Lastkennlinien über den Rechner. • •

Sie kennen den Aufbau und die Funktion eines Drehstrom-Synchronmotors. •

Sie kennen die Anlaufhilfe des Synchronmotors. •

Sie kennen die Bedeutung des Begriffs Synchronmotor. •

Sie kennen die Lage der Brücken am Motorklemmbrett bei Stern- oder Dreieckschaltung. •

Sie kennen die Lage der Brücken am Motorklemmbrett bei einem

Drehstromnetz 230 V/400 V. •

Sie kennen die Drehrichtungsänderung bei einem Synchronmotor. •

Sie kennen Möglichkeiten zur Änderung der Drehfrequenz bei einem Synchronmotor. •

Sie kennen die Problematik bei der Einstellung der Erregerspannung. •

Sie kennen die Problematik beim Anlaufen von großen Synchronmotoren. •

Sie kennen die Messschaltung für die Leerlaufmessung des Synchronmotors. •

Sie kennen die Inbetriebnahme des Synchronmotors im Leerlauf. •

Sie kennen die Durchführung einer Messung zur Darstellung der Untererregung und der

Übererregung. •

Sie kennen die Darstellung einer Kennlinie für die Untererregung und die Übererregung. •

Sie kennen die Bedeutung der Untererregung und der Übererregung. •

Sie kennen die Steuerung der Blindleistung durch den Erregerstrom bei verschiedenen

Belastungen. •

Sie kennen die Darstellung der Kennlinien für die Steuerung der Blindleistung durch den

Erregerstrom. •

Sie kennen die Auswertung der Kennlinien mit kapazitiver und induktiver Blindleistung. •

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 XIII

Komponenten

Die Komponenten des Trainingspakets „Grundlagen Drehstrommaschinen“ vermitteln Kenntnisse über

Aufbau, Anschluss und Anwendungsgebiete von Drehstrommaschinen. Zum Aufbau funktionsfähiger

Schaltungen werden zusätzlich ein Laborarbeitsplatz, optional mit A4-Rahmen, der Gerätesatz TP 1410

„Servo Brems- und Antriebssystem“, eine 400 V Wechselspannungsversorgung und Ansteuerungen für die

elektrischen Maschinen und benötigt.

Gerätesatz TP 1410 „Servo Brems- und Antriebssystem“

Komponente Bestell-Nr. Menge

Servo Brems- und Antriebssystem 571870 1

Elektrische Maschinen „Grundlagen Drehstrommaschinen“


Drehstrom-Asynchronmotor 400 V/690 V 571875 1

Synchronmaschine 572095 1

Ansteuerungen für die elektrischen Maschinen


Drehstromversorgung EduTrainer 571812 1

Netzteil 24 V EduTrainer 571813 1

Schützboard EduTrainer 571814 1

Schützsatz Motortechnik 571816 1

Bedien- und Meldegerät EduTrainer 571815 1

XIV © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

Grafische Symbole des Gerätesatzes

Komponente Grafisches Symbol

Drehstrom-Asynchronmotor mit Käfigläufer

(Kurzschlussläufer)

M3

Drehstrom-Asynchronmotor mit Schleifringläufer

M3

Drehstrom-Synchronmaschine

MS3

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 XV

Hinweise für den Lehrer/Ausbilder

Lernziele Das Groblernziel des vorliegenden Arbeitsbuchs ist das Kennenlernen der Grundlagen von

Drehstrommaschinen. Durch diese direkte Wechselwirkung von Theorie und Praxis ist ein schneller und

nachhaltiger Lernfortschritt gewährleistet. Die Feinlernziele sind in der Matrix dokumentiert. Konkrete

Einzellernziele sind jeder Aufgabenstellung zugeordnet.

Richtzeit Die benötigte Zeit für das Durcharbeiten der Aufgabenstellungen hängt vom Vorwissen der Lernenden ab.

Auszubildende im Elektrobereich: ca. 3 Tage. Mit Facharbeiterausbildung: ca. 1 Tag.

Komponenten Arbeitsbuch und Komponenten sind aufeinander abgestimmt. Für 3 Aufgaben benötigen Sie einen

Drehstrom-Asynchronmotor, für weitere 3 Aufgaben benötigen Sie eine Synchronmaschine.

Normen Im vorliegenden Arbeitsbuch werden die folgenden Normen angewendet:

EN 60617-2 bis

EN 60617-8: Graphische Symbole für Schaltpläne

EN 81346-2: Industrielle Systeme, Anlagen und Ausrüstungen und Industrieprodukte;

Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung

Kennzeichnungen im Arbeitsbuch Lösungstexte und Ergänzungen in Grafiken oder Diagrammen sind rot dargestellt.

Kennzeichnungen in den Arbeitsblättern Zu ergänzende Texte sind durch Raster oder graue Tabellenzellen gekennzeichnet.

Zu ergänzende Grafiken sind durch Raster hinterlegt.

Hinweise für den Unterricht Hier werden zusätzliche Informationen zu den einzelnen Komponenten und Schaltungen gegeben. Diese

Hinweise sind in den Arbeitsblättern nicht enthalten.

Lernfelder Im Folgenden ist eine Zuordnung der Lernfelder der Berufsschule auf das Ausbildungsthema „Grundlagen

Drehstrommaschinen“ für ausgewählte Ausbildungsberufe dargestellt.

XVI © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

Ausbildungsberuf Lernfeld Thema

Elektroniker/in für

Automatisierungstechnik

1 Elektrotechnische Systeme analysieren und Funktionen prüfen

3 Steuerungen analysieren und anpassen

6 Anlagen analysieren und deren Sicherheit prüfen

Mechatroniker/in 3 Installieren elektrischer Betriebsmittel unter Beachtung sicherheitstechnischer

Aspekte

4 Untersuchen der Energie- und Informationsflüsse in elektrischen, pneumatischen

und hydraulischen Baugruppen

7 Realisieren mechatronischer Teilsysteme

11 Inbetriebnahme, Fehlersuche und Instandsetzung

Struktur der Aufgaben

Alle Aufgaben haben den gleichen methodischen Aufbau. Die Aufgaben sind gegliedert in:

• Titel

• Lernziele

• Problemstellung

• Lageplan

• Projektauftrag

• Arbeitshilfen

• Arbeitsblätter

Das Arbeitsbuch enthält die Lösungen zu jedem Arbeitsblatt.

Bezeichnung der Komponenten

Die Bezeichnung der Komponenten in den Schaltplänen erfolgt nach der Norm DIN EN 81346-2. In

Abhängigkeit der Komponente werden Buchstaben vergeben. Mehrere Komponenten innerhalb eines

Schaltkreises werden durchnummeriert.

Relais: -K, -K1, -K2, …

Schalter/Taster: -S, -S1, -S2, …

Schütz: -Q, -Q1, -Q2, …

Sicherungen: -F, -F1, -F2, ...

Signalgeräte: -P, -P1, -P2, ...

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 XVII

Inhalte der CD-ROM

Das Arbeitsbuch ist auf der mitgelieferten CD-ROM als pdf-Datei gespeichert. Zusätzlich stellt die CD-ROM

Ihnen weitere Medien zur Verfügung.

Die CD-ROM enthält folgende Ordner:

• Bedienungsanleitungen

• Bilder

• Datenblätter

Bedienungsanleitungen Bedienungsanleitungen für verschiedene Komponenten des Trainingspakets stehen zur Verfügung. Diese

Anleitungen helfen bei Einsatz und Inbetriebnahme der Komponenten.

Bilder Fotos und Grafiken von Komponenten und industriellen Anwendungen werden bereitgestellt. Hiermit

können eigene Aufgabenstellungen illustriert werden. Auch Projektpräsentationen können durch den

Einsatz dieser Abbildungen ergänzt werden.

Datenblätter Die Datenblätter der Komponenten des Trainingspakets stehen als pdf-Dateien zur Verfügung.

XVIII © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 1

Inhalt

Aufgaben und Lösungen










2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797


Übersicht Wechselstrommaschinen

Wechselstrommaschinen

Transformatoren umlaufende Maschinen

Sonder-transformatorenz. B.Streufeld-transformatorenSpar-transformatoren

Dreiphasen-transformator

Einphasen-transformator

Asynchron-maschinen

Synchron-maschinen

Motoren Generatoren Einphasen-maschinen

Dreiphasen-maschinen

Motoren mitHilfswicklungoderKondensator

Kurzschluss-läufermotor

Sonder-maschinenz. B.SpaltpolmotorRepulsions-motor

Schleifring-läufermotor

Sonder-maschinenz. B.LinearmotorKollektormotor


Aufgabe 1 Grundlagen des Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

Lernziele Wenn Sie die Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie den Aufbau eines Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer.

• kennen Sie das Motorklemmbrett mit seinen Bezeichnungen.

• kennen Sie die Lage der Brücken am Motorklemmbrett bei Stern- und Dreieckschaltung.

• kennen Sie den Unterschied in der Praxis zwischen Stern- und Dreieckschaltung.

• kennen Sie das Prinzip des Drehstrommotors.

• kennen Sie die Bedeutung des Begriffs Asynchronmotor.

• kennen Sie das Anlaufverhalten des Drehstrommotors.

• kennen Sie die Drehrichtungsänderung bei einem Drehstrommotor.

• kennen Sie Möglichkeiten zur Änderung der Drehzahl bei einem Drehstrommotor.

Problemstellung Ein Auszubildender in der Lehrwerkstatt erhält vom Ausbilder den Auftrag, einen neu gelieferten

Drehstrommotor zu untersuchen und über die Untersuchung ein ausführliches Protokoll anzufertigen.

Hinweis

Der Motor wird in dieser Aufgabe nicht in Betrieb genommen!

Aufgabe 1 – Grundlagen des Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer


Arbeitsaufträge 1. Beschreiben Sie den Aufbau eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer.

2. Ordnen Sie die einzelnen Angaben in die entsprechenden Felder auf dem Leistungsschild ein.

3. Vervollständigen Sie die Vorgaben für das Motorklemmbrett des Motors bei Stern- und

Dreieckschaltung.

4. Beschreiben Sie den Unterschied in der Praxis bei Stern- und Dreieckschaltung.

5. Beschreiben Sie das Prinzip eines Drehstrommotors.

6. Welche Bedeutung hat der Begriff Asynchronmotor?

7. Beschreiben Sie das Anlaufverhalten des Drehstrommotors.

8. Beschreiben Sie, wie sich die Drehrichtung eines Drehstrommotors verändern lässt.

9. Wovon ist die Drehzahl eines Drehstrommotors abhängig und wie lässt sich dieselbe verändern?

Arbeitshilfen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Auszüge aus Herstellerkatalogen

• Datenblätter

• Internet

• WBT Elektrische Antriebe 1



1. Aufbau eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

1

10

9

4

3

2

8 7 56

Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer – Schnittbild

Bezeichnungen Antriebswelle; Ständerblechpaket zur Aufnahme der Ständerwicklung; Kurzschlussring des

Kurzschlussläufers; Ständerwicklung; Klemmenkasten; Wälzlager zur Lagerung der Antriebswelle;

Läuferblechpaket des Kurzschlussläufers; Motorklemmbrett für die Schaltung des Motors in Stern oder

Dreieck; Lüfter zur Kühlung des Motors; Läuferhaube zur Abdeckung des Lüfters

– Ordnen Sie den Zahlen im Schnittbild des Motors die Bezeichnungen der einzelnen Bauteile zu.

Nr. Bezeichnung

1 Ständerblechpaket zur Aufnahme der Ständerwicklung

2 Ständerwicklung

3 Wälzlager zur Lagerung der Antriebswelle

4 Antriebswelle

5 Kurzschlussring des Kurzschlussläufers

6 Läuferblechpaket des Kurzschlussläufers

7 Motorklemmbrett für die Schaltung des Motors in Stern oder Dreieck

8 Klemmenkasten

9 Läuferhaube zur Abdeckung des Lüfters

10 Lüfter zur Kühlung des Motors



2. Leistungsschild eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

Information

Die wichtigsten Kennwerte eines Drehstrommotors sind auf seinem Leistungsschild angegeben.

1 2

3

5

9

7

11

13

12

10

8

6

4

– Ordnen Sie den Zahlen auf dem Leistungsschild die entsprechenden Kennwerte des Motors zu.

Nr. Kennwerte des Motors

1 Name und Kennzeichnung des Herstellers

2 Fertigungsnummer oder Identkennzeichen des Herstellers

3 Typenbezeichnung des Herstellers

4 Strangzahl bei Wechselstrommaschinen

5 Strangspannung

6 Bemessungsstrom

7 Bemessungsleistung

8 Leistungsfaktor

9 Bemessungsdrehzahl

10 Bemessungsfrequenz bei Wechselstrommaschinen

11 Isolations- und Wärmeklasse der Wicklungen

12 Schutzart durch das Gehäuse (IP-Code) nach DIN EN 60529

13 VDE-Richtlinie für umlaufende elektrische Maschinen



3. Das Motorklemmbrett des Motors bei Stern- und Dreieckschaltung

Information

Die Ständerwicklung des Motors ist eine Dreiphasenwicklung und erzeugt das Drehfeld.

Die Anfänge und Enden der drei Stränge sind an das Motorklemmbrett geführt, an dem die Stränge

entweder in Stern oder in Dreieck geschaltet werden.

a) Vervollständigen Sie die Schaltungen der Wicklungen für Stern- und Dreieckschaltung.

V1

V2

W1

W2U2

U1

L1 L2 L3

L2 L3

W1W2

U2

U1 V2

V1

L1

Sternschaltung Dreieckschaltung

b) Zeichen Sie die Lage der Brücken am Motorklemmbrett für Stern- und Dreieckschaltung ein.

V1

V2

U1

U2

W1

W2

V1

U2

W1

V2

U1

W2

V1

V2

U1

U2

W1

W2

V1

U2

W1

V2

U1

W2




c) Welcher Wert auf dem Leistungsschild entscheidet, ob der Motor in Stern- oder in Dreieckschaltung

betrieben wird?

Wichtig für die Schaltung ob in Stern oder Dreieck ist die Strangspannung des Motors.

Ist als Strangspannung 400 V angegeben, so muss jede einzelne Wicklung 400 V erhalten. Dies

geschieht nur, wenn der Motor in Dreieck geschaltet wird. Bei der Dreieckschaltung ist die

Strangspannung so groß wie die Leiterspannung.

Ist als Strangspannung 230 V angegeben, so muss jede einzelne Wicklung 230 V erhalten. Dies

geschieht nur, wenn der Motor in Stern geschaltet wird. Bei der Sternschaltung ist die Strangspannung um 3 kleiner als die Leiterspannung.

4. Unterschied in der Praxis bei Stern und Dreieckschaltung

Information

Die Ständerwicklung eines Drehstrommotors kann aus einer zwei- oder mehrpoligen Wicklung

bestehen. Die drei getrennten Stränge der Wicklung sind um 120° (elektrisch) gegeneinander

versetzt angeordnet.

Verbindet man die Enden der drei Wicklungsstränge mit einander, so entsteht die Sternschaltung.

Wird das Ende eines Stranges jeweils mit dem Anfang des nächsten Stranges verbunden, so

entsteht die Dreieckschaltung.

a) Tragen Sie in die leeren Spalten die entsprechenden Schaltungen ein (Stern oder Dreieck).

Netzspannung Zulässige Strangspannung

400 V 230 V

Dreieck — 400 V

Stern Dreieck 230 V



b) Der Motor ist für Sternschaltung ausgelegt und wird versehentlich in Dreieck geschaltet. Beschreiben

Sie die Auswirkungen.

Ist der Motor für die Sternschaltung ausgelegt (Brücken am Motorklemmbrett waagrecht), so darf an

unserem Netz (230/400 V) jede einzelne Wicklung nur 230 V erhalten.

Wird der Motor jedoch versehentlich in Dreieck betrieben, so erhält jede einzelne Wicklung 400 V

(Strangspannung bei Dreieckschaltung). die Motorwicklung erhält eine zu hohe Spannung, der Strom

steigt über Nennstrom an und die Wicklungen brennen durch, der Motor wird zerstört.

c) Der Motor ist für Dreieckschaltung ausgelegt und wird versehentlich in Stern geschaltet. Beschreiben


Ist der Motor für Dreieckschaltung ausgelegt (Brücken am Motorklemmbrett senkrecht), so muss jede

einzelne Wicklung 400 V erhalten.

Wird der Motor versehentlich in Sternschaltung bei seiner Nennlast betrieben, so erhält die

Ständerwicklung eine zu kleine Spannung. Da die Drehzahl nicht von der Spannung abhängig ist, hat

dies keine Auswirkung auf die Drehzahl.

Das Drehmoment ändert sich jedoch mit dem Quadrat der Spannung, so dass bei verkleinerter

Spannung ein kleineres Drehmoment vorliegt. Der Motor kommt nicht aus dem Stillstand heraus, er

nimmt den Einschaltstrom auf. Dieser Strom ist größer als der Nennstrom und der Motor wird trotz

kleinerer Spannung einen zu großen Strom aufnehmen. Der Motor wird warm und die Wicklungen

würden mit der Zeit zerstört.

Information


Symbol Y Δ

Strangspannung 3

StrUU = StrU U=

Strangstrom StrI I=

3Str

II =

Scheinleistung für einen Strang 3

StrUS I= ⋅

3Str

US I= ⋅

Gesamtscheinleistung 33

US I= ⋅ ⋅ 33

US I= ⋅ ⋅

zugeführte Leistung 1 3P U I cos= ⋅ ⋅ ⋅ ϕ



5. Das Prinzip des Drehstrommotors

– Beschreiben Sie, wie beim Drehstrommotor die Drehbewegung des Ankers zustande kommt.

Wird die im Ständer des Drehstrommotors befindliche Wicklung von einem Drehstrom durchflossen,

so erzeugt dieser ein Drehfeld.

Die Drehfrequenz dieses Drehfeldes ergibt sich nach der Formel 60

Pfn ⋅= ,

n: Drehzahl in min-1, f: Frequenz in Hz, P: Polpaarzahl.

Nach dieser Formel ist die höchste Drehfrequenz des Feldes an einem 50 Hz-Netz 3000 min-1.

Die Leiterstäbe des zunächst noch ruhenden Kurzschlussläufers werden durch das umlaufende

Ständerdrehfeld einer Magnetflussänderung ausgesetzt, so dass in den Läuferstäben eine Spannung

induziert wird. Diese Spannung bewirkt einen Stromfluss in der kurzgeschlossenen Läuferwicklung.

Die stromdurchflossenen Kurzschlusswicklung wird aus ihrer Ruhelage ausgelenkt, der Läufer beginnt

sich zu drehen. Das mit konstanter Drehfrequenz umlaufende Drehfeld „nimmt den Läufer mit“. Die

Drehrichtung des Läufers stimmt mit der Drehrichtung des Feldes überein.

Je mehr sich die Läuferdrehzahl der Drehfelddrehzahl nähert, umso geringer wird die Feldänderung.

Die im Läufer induzierte Spannung und damit auch der Strom werden kleiner.

6. Bedeutung des Begriffs Asynchronmotor

– Beschreiben Sie die Bedeutung des Begriffs Asynchronmotor.

Die Läuferdrehfrequenz bleibt hinter der synchronen Drehfelddrehfrequenz zurück. Die Differenz

zwischen Läuferdrehfrequenz und Drehfelddrehfrequenz bezeichnet man als Schlupf. Der Motor läuft

als Asynchronmotor.

Der Schlupf wird meist in Prozent der Drehfelddrehfrequenz angegeben. Bei Nennlast der Motoren

liegt der Schlupf zwischen 1 % und 8 %. Die kleineren Schlupfwerte haben Motoren größerer Leistung.



7. Verhalten beim Anlauf

– Beschreiben Sie das Anlaufverhalten des Drehstrom-Asynchronmotors.

Der größte Strom fließt im Einschaltaugenblick, d. h. wenn der Läufer noch stillsteht. Dieser

Einschaltstrom (Anlaufstrom, Anzugsstrom) beträgt beim Betreiben an der vollen Netzspannung – je

nach Bauart des Läufers – das Vier- bis Achtfache des Nennstromes.

Diese hohe Belastung des speisenden Netzes kann zu einer störenden Spannungsabsenkung führen.

Aus diesem Grund sind bei größeren Motoren am öffentlichen Netz Anlaufbegrenzungen

vorgeschrieben.

Für die Anlaufbegrenzung am öffentlichen Netz werden hauptsächlich die Stern-Dreieckschaltung

(Schalter oder Schütz) und der Frequenzumrichter verwendet.

8. Drehrichtungsänderung eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

a) Beschreiben Sie, wie sich die Drehrichtung eines Drehstrommotors ändern lässt.

Die Drehrichtung des Drehstrommotors kann durch das Vertauschen von zwei Außenleitern geändert

werden. Welche Außenleiter vertauscht werden spielt keine Rolle.

b) Beschreiben Sie zwei Möglichkeiten, wie die Drehrichtung eines Drehstrommotors in der Praxis

geändert wird.

Die Drehrichtung wird in der Praxis entweder durch einen Wendeschalter oder durch eine

Wendeschützschaltung geändert.



9. Abhängigkeit der Drehfrequenz eines Drehstrommotors

Information

Schaltet man die Wicklung eines Drehstrommotors an das Drehstromnetz, so entsteht ein Drehfeld.

Die Umlaufgeschwindigkeit des Drehfeldes ist abhängig von der Frequenz und der Polpaarzahl der

Wicklungen.

a) Vervollständigen Sie die Polpaarzahlen und die dazugehörigen Drehfrequenzen.

Synchrone Drehfrequenzen für übliche Polzahlen bei einer Frequenz von 50 Hz

Polzahl 2 4 6 8 10 12

Polpaarzahl 1 2 3 4 5 6

Drehfrequenz [min-1] 3000 1500 1000 750 600 500

b) Beschreiben Sie Möglichkeiten für die Praxis zur Drehfrequenzänderung bei Drehstrommotoren.

In der Praxis kann die Drehfrequenz des Drehstrommotors durch Veränderung der Polpaarzahl

geändert werden. Hier ist jedoch nur eine stufige Änderung der Drehfrequenz möglich

(Polumschaltung durch eine Dahlanderschaltung).

Eine elegantere Methode zur Drehfrequenzsteuerung erfolgt durch Änderung der Frequenz. Die

Frequenz lässt sich mit Hilfe von Frequenzumrichtern stufenlos einstellen.


Inhalt

Aufgaben und Arbeitsblätter











Übersicht Wechselstrommaschinen

Wechselstrommaschinen

Transformatoren umlaufende Maschinen

Sonder-transformatorenz. B.Streufeld-transformatorenSpar-transformatoren

Dreiphasen-transformator

Einphasen-transformator

Asynchron-maschinen

Synchron-maschinen

Motoren Generatoren Einphasen-maschinen

Dreiphasen-maschinen

Motoren mitHilfswicklungoderKondensator

Kurzschluss-läufermotor

Sonder-maschinenz. B.SpaltpolmotorRepulsions-motor

Schleifring-läufermotor

Sonder-maschinenz. B.LinearmotorKollektormotor


Aufgabe 1 Grundlagen des Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

Lernziele Wenn Sie die Aufgabe bearbeitet haben,

• kennen Sie den Aufbau eines Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer.

• kennen Sie das Motorklemmbrett mit seinen Bezeichnungen.

• kennen Sie die Lage der Brücken am Motorklemmbrett bei Stern- und Dreieckschaltung.

• kennen Sie den Unterschied in der Praxis zwischen Stern- und Dreieckschaltung.

• kennen Sie das Prinzip des Drehstrommotors.

• kennen Sie die Bedeutung des Begriffs Asynchronmotor.

• kennen Sie das Anlaufverhalten des Drehstrommotors.

• kennen Sie die Drehrichtungsänderung bei einem Drehstrommotor.

• kennen Sie Möglichkeiten zur Änderung der Drehzahl bei einem Drehstrommotor.

Problemstellung Ein Auszubildender in der Lehrwerkstatt erhält vom Ausbilder den Auftrag, einen neu gelieferten

Drehstrommotor zu untersuchen und über die Untersuchung ein ausführliches Protokoll anzufertigen.

Hinweis

Der Motor wird in dieser Aufgabe nicht in Betrieb genommen!


6 Name: __________________________________ Datum: ____________ © Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797

Arbeitsaufträge 1. Beschreiben Sie den Aufbau eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer.

2. Ordnen Sie die einzelnen Angaben in die entsprechenden Felder auf dem Leistungsschild ein.

3. Vervollständigen Sie die Vorgaben für das Motorklemmbrett des Motors bei Stern- und

Dreieckschaltung.

4. Beschreiben Sie den Unterschied in der Praxis bei Stern- und Dreieckschaltung.

5. Beschreiben Sie das Prinzip eines Drehstrommotors.

6. Welche Bedeutung hat der Begriff Asynchronmotor?

7. Beschreiben Sie das Anlaufverhalten des Drehstrommotors.

8. Beschreiben Sie, wie sich die Drehrichtung eines Drehstrommotors verändern lässt.

9. Wovon ist die Drehzahl eines Drehstrommotors abhängig und wie lässt sich dieselbe verändern?

Arbeitshilfen • Fachbücher, Tabellenbücher

• Auszüge aus Herstellerkatalogen

• Datenblätter

• Internet

• WBT Elektrische Antriebe 1


© Festo Didactic GmbH & Co. KG 571797 Name: __________________________________ Datum: ____________ 7

1. Aufbau eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

1

10

9

4

3

2

8 7 56

Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer – Schnittbild

Bezeichnungen Antriebswelle; Ständerblechpaket zur Aufnahme der Ständerwicklung; Kurzschlussring des

Kurzschlussläufers; Ständerwicklung; Klemmenkasten; Wälzlager zur Lagerung der Antriebswelle;

Läuferblechpaket des Kurzschlussläufers; Motorklemmbrett für die Schaltung des Motors in Stern oder

Dreieck; Lüfter zur Kühlung des Motors; Läuferhaube zur Abdeckung des Lüfters

– Ordnen Sie den Zahlen im Schnittbild des Motors die Bezeichnungen der einzelnen Bauteile zu.

Nr. Bezeichnung

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



2. Leistungsschild eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

Information

Die wichtigsten Kennwerte eines Drehstrommotors sind auf seinem Leistungsschild angegeben.

1 2

3

5

9

7

11

13

12

10

8

6

4

– Ordnen Sie den Zahlen auf dem Leistungsschild die entsprechenden Kennwerte des Motors zu.

Nr. Kennwerte des Motors

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13



3. Das Motorklemmbrett des Motors bei Stern- und Dreieckschaltung

Information

Die Ständerwicklung des Motors ist eine Dreiphasenwicklung und erzeugt das Drehfeld.

Die Anfänge und Enden der drei Stränge sind an das Motorklemmbrett geführt, an dem die Stränge

entweder in Stern oder in Dreieck geschaltet werden.

a) Vervollständigen Sie die Schaltungen der Wicklungen für Stern- und Dreieckschaltung.

V1

V2

W1

W2U2

U1

W1W2

U2

U1 V2

V1


b) Zeichen Sie die Lage der Brücken am Motorklemmbrett für Stern- und Dreieckschaltung ein.

V1

V2

U1

U2

W1

W2

V1

U2

W1

V2

U1

W2

V1

V2

U1

U2

W1

W2

V1

U2

W1

V2

U1

W2




c) Welcher Wert auf dem Leistungsschild entscheidet, ob der Motor in Stern- oder in Dreieckschaltung

betrieben wird?

4. Unterschied in der Praxis bei Stern und Dreieckschaltung

Information

Die Ständerwicklung eines Drehstrommotors kann aus einer zwei- oder mehrpoligen Wicklung

bestehen. Die drei getrennten Stränge der Wicklung sind um 120° (elektrisch) gegeneinander

versetzt angeordnet.

Verbindet man die Enden der drei Wicklungsstränge mit einander, so entsteht die Sternschaltung.

Wird das Ende eines Stranges jeweils mit dem Anfang des nächsten Stranges verbunden, so

entsteht die Dreieckschaltung.

a) Tragen Sie in die leeren Spalten die entsprechenden Schaltungen ein (Stern oder Dreieck).

Netzspannung Zulässige Strangspannung

400 V 230 V

400 V

230 V



b) Der Motor ist für Sternschaltung ausgelegt und wird versehentlich in Dreieck geschaltet. Beschreiben


c) Der Motor ist für Dreieckschaltung ausgelegt und wird versehentlich in Stern geschaltet. Beschreiben


Information


Symbol Y Δ

Strangspannung 3

StrUU = StrU U=

Strangstrom StrI I=

3Str

II =

Scheinleistung für einen Strang 3

StrUS I= ⋅

3Str

US I= ⋅

Gesamtscheinleistung 33

US I= ⋅ ⋅ 33

US I= ⋅ ⋅

zugeführte Leistung 1 3P U I cos= ⋅ ⋅ ⋅ ϕ



5. Das Prinzip des Drehstrommotors

– Beschreiben Sie, wie beim Drehstrommotor die Drehbewegung des Ankers zustande kommt.

6. Bedeutung des Begriffs Asynchronmotor

– Beschreiben Sie die Bedeutung des Begriffs Asynchronmotor.



7. Verhalten beim Anlauf

– Beschreiben Sie das Anlaufverhalten des Drehstrom-Asynchronmotors.

8. Drehrichtungsänderung eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer

a) Beschreiben Sie, wie sich die Drehrichtung eines Drehstrommotors ändern lässt.

b) Beschreiben Sie zwei Möglichkeiten, wie die Drehrichtung eines Drehstrommotors in der Praxis

geändert wird.



9. Abhängigkeit der Drehfrequenz eines Drehstrommotors

Information

Schaltet man die Wicklung eines Drehstrommotors an das Drehstromnetz, so entsteht ein Drehfeld.

Die Umlaufgeschwindigkeit des Drehfeldes ist abhängig von der Frequenz und der Polzahl der

Wicklungen.

a) Vervollständigen Sie die Polpaarzahlen und die dazugehörigen Drehfrequenzen.

Synchrone Drehfrequenzen für übliche Polzahlen bei einer Frequenz von 50 Hz

Polzahl 2 4 6 8 10 12

Polzahlpaar

Drehfrequenz [min-1]

b) Beschreiben Sie Möglichkeiten für die Praxis zur Drehfrequenzänderung bei Drehstrommotoren.

571797 LI Drehstrommaschinen de - Festo · Die Teachware zum Trainingspaket TP 1410 besteht aus...

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