Der 4-Quadrantenbetrieb
Mathematische Grundlagen Ersatzschaltbild von Anker und Erregerwicklung (Feldwicklung) Setzt man den Strom als zeitlich konstant voraus Berücksichtigt man zusätzlich das Induktionsgesetz, wird daraus
Mathematische Grundlagen Darin ist iA der Ankerstrom, uA die Ankerspannung, RA der Wicklungswiderstand, LA die Induktivität der Ankerwicklung, der Luftspaltfluss, n die Drehzahl, M das Drehmoment, k1 und k2 je eine Maschinenkonstante.
Mathematische Grundlagen Diese Gleichung lässt sich wie folgt deuten: Für konstantes UA und dem in der Praxis kleinen RA ist die induzierte Spannung Uind unwesentlich kleiner als UA. Damit ist bei konstantem Drehmoment n ungefähr proportional der Ankerspannung. Im Bereich - Unenn < UA < Unenn ist damit die Drehzahl über die Ankerspannung steuerbar.
Mathematische Grundlagen Für den Fall UA = Unenn und n = nnenn spricht man vom Typenpunkt. Oberhalb des Typenpunktes ist bei konstanter Ankerspannung UA eine Drehzahlsteigerung durch eine Verringerung des magnetischen Flusses über eine Verringerung des Erregerstromes möglich (Feldschwächbereich). sdHierbei sind jedoch einige Randbedingungen zu beachten. Die Drehzahl darf einen zugelassenen Maximalwert nicht überschreiten. Wegen der Wirkung der Lorentzkraft gilt M = k1. . IA und folglich wird das zulässige Drehmoment M proportional mit kleiner.
Mathematische Grundlagen Darin ist: uE die Erregerspannung, iE der Erregerstrom, der Wicklungswiderstand RE und die Induktivität LE der Erregerwicklung, die Winkelgeschwindigkeit des Rotors, uind die im Anker induzierte Spannung, E der Erregerfluss, n die Drehzahl, M das Drehmoment, k1 und k2 je eine Maschinenkonstante.
Mathematische Grundlagen Die Gleichungen des mechanischen Systems mit der Annahme, dass der Erregerkreis nicht gesättigt ist: Darin ist: NE– die Anzahl der Windungen der Erregerwicklung, J das Massen-trägheitsmoment des Ankers und aller damit starr verbundenen Massen, der Drehwinkel des Ankers, die Winkelgeschwindigkeit des Ankers, L die Summe aller Lastmomente am Anker. cA bezeichnet die sog. Maschinenkonstante.