Analytische Berechnung von Stromwärmeverlusten in Käfigläufermotoren unter Einschluß der Ankerrückwirkung zweiter Art und der Ständernutung

摘要

Es wird ein analytisches Verfahren zur Vorausberechnung der Stromwärmeverluste von Induktionsmotoren mit Käfigläufer abgeleitet, das die Ankerrückwirkung zweiter Art sowie die Schwankung des magnetischen Leitwertes infolge der Ständernutung einbezieht. Hinsichtlich dieser Thematik gibt es zahlreiche Veröffentlichungen von Oberretl und seinen Schülern [z.B. 13 -17], die über Jahrzehnte hinweg fundierte Rechenalgorithmen hoher Präzision entwickelten. Diese basieren meist auf numerischen Feldberechnungen im Zeitschrittverfahren. Der Grundgedanke dieses Aufsatzes ist, ein alternatives Verfahren vorzustellen, das sich zur Integration in bestehende Motorenauslegungsprogramme aufgrund seiner einfachen Struktur und kurzen Rechenzeit eignet. Die Rechenwerte bezüglich des Einflusses der Ständernutung werden mit Meßwerten von zwei Hochspannungsmotoren verglichen, wobei sich eine gute Übereinstimmung ergibt. Die Rechenwerte hinsichtlich der Stromwärmeverluste aus der Ankerrückwirkung zweiter Art werden anhand der im Rahmen einer Dissertation durchgerührten meßtechnischen Untersuchungen verifiziert. Durch Anwendung des vorgestellten Rechenverfahrens lassen sich erhöhte spannungsabhängige Verluste erklären, die in der Prüffeldpraxis als scheinbar erhöhte Eisenverluste interpretiert werden, obwohl sie einen völlig anderen Ursprung haben. Außerdem zeigt sich, daß in Abhängigkeit vom Schalten paralleler Wicklungszweige sowie des Zuwachses der Läuferstromwärmeverluste mit zunehmender Last bei halbgeschlossenen Ständemuten das Einzelverlustverfahren gemäß IEC 60034-2 pauschal zu geringe Zusatzverluste veranschlagt. Diese Aussage basiert nur auf den vorausberechenbaren Stromwärmezusatzverlusten. In der Realität ergeben sich weitere Quellen für die Entstehung von Zusatzverlusten, so daß der Pauschalwert von 0,5 Prozent der aufgenommen elektrischen Leistung als sehr gering anzusehen ist.