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EM3-Praktikum
Eingangstest:
1) U, I, f, n, P, Leistungsfaktor, M/Ma, M/Mk, ect. gegeben
Polpaarzahl ermitteln, Wirkungsgrad und Kippdrehzahl berechnen
2) Ersatzschaltbild ASM zeichnen und beschriften
3) M-n-Kennlinie zeichnen
4) Wie kann man Drehzahl erhöhen (Kennlinien zeichnen)?
5) Was ändert sich bei Umschaltung von Stern auf Dreieck bezüglich M und n (Kennlinien zeichnen)?
6) Warum sind Eisenverluste im Läufer geringer als im Stator?
Eingangstest:
1) U, I, P, n, Leistungsfaktor gegeben
M, s, eta ausrechnen
2) Querschnitt ASM mit p=1, q=1 zeichnen, Bauelemente benennen
3) Unterschied zwischen Dreh-, Gleich-, Wechselfeld?
4) Warum sind Eisenverluste im Läufer geringer als im Stator?
5) M-n-Kennlinie bei Frequenzsteuerung
6) M-n-Kennlinie bei Spannungssteuerung
Kolloquium:
- Unterschied zwischen Gleich-, Wechsel-, Drehfeld
- Wie entstehen Dreh-, Wechsel-, Gleichfelder
- Querschnitt ASM zeichnen mit p=1 und q=1. Anhand von Momentanwerten eines Drehstromes die Ausbildung der Pole einzeichnen.
- Bauteile ASM benennen
- Flussgesetz (formelmäßig)? Wo findet es Anwendung in ASM?
- Induktionsgesetz (formelmäßig)? Wo findet es Anwendung in ASM?
- Leistungsbilanz
- Welche Kraft (formelmäßig) ist für Drehmomentbildung verantwortlich?
- Welche Frequenz f besitzt der Rotor?
...

Hi,

unser Betreuer hat ganz überraschend einen kleinen Test hervorgezaubert, dessen Ergebnis er irgendwie mit dem Kolloqium verrechnen wird.
Es war das Ersatzschaltbild eines Stranges einer ASM mit allen Werten gegeben, siehe Datei. Die Fragen:
1. Spannung 230V -> ASM als Stern oder Dreieck angeschlossen? (Stern)
2. 50Hz, p=2 -> Wie ist die Synchrondrehzahl n0? (1500/min)
3. Angenommen U wird halbiert, wie ändern sich I und M? (Durch konstante Frequenz verändert der Zweipol seinen Widerstand nicht -> I wird auch halbiert. Dadurch viertelt sich die Leistung ungefähr (U/2 * I/2), wegen n=const viertelt sich also auch das Drehmoment M)
4. zwei Zustände: Rotor steht, Rotor dreht so schnell wie Statorfeld.
4a) wie heißen diese Zustände? (Anlauf und Leerlauf/Synchronbetrieb wurden akzeptiert)
4b) wie ist der Schlupf in den Zuständen? (1 und 0)
4c) in welchem Zustand fließt ein größerer Strom und warum? (Anlauf, da durch großen Schlupf viel Strom in Käfig induziert wird. Bin mir bei der Begründung nicht sicher.)
4d) f wird jetzt auf 30Hz reduziert, wie muss sich die Spannung ändern damit der gleiche Strom fließt wie vorher? Bei der Fragestellung bin ich mir nicht mehr sicher. Lösung ging glaube ich über U/f=const für konstanten Fluss.

Irgendwo wurde noch nach dem Betrag eines Stromes gefragt, man musste dazu nach dem Prinzip I=U/R_komplex den gesamten komplexen Zweipol unter den Bruch schreiben und einen Betrag ziehen.

Haut rein!

Bei Zhang gabs auch nen Eingangstest + Kolloquium:

Test:

1. geg.:
5kW-Motor (=P_ab), U=400V, f=50Hz, I=..., cos_phi=..., n_N=1450 1/min, s_K=..., M_A/M_K=..., M_N/M_K=..., I_A/I_N=..., ...viele viele Zahlen, konnt ich mir nich merken^^
ges.:
n_0 (=1500 1/min)
s_N (=(n_0-n_N)/n_0=0.0333)
P_auf (=Wurzel3*U*I*cos_phi)
P_v (=P_auf-P_ab)
M_K (ging über Kloss-Formel; man musste vorher nur M_N bestimmen über das Verhältnis M_N/M_K, nachdem man s_N ausgerechnet hatte...)

2.
Ständerquerschnitt zeichnen mit p=q=1
wieviele nuten hat der ständer?

3.
Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie zeichnen
n_O, Nennpunkt, Anlaufpunkt, Kipppunkt mit eintragen
Kennlinie für halbe Frequenz einzeichnen

4.
Wie verändert sich die Kennlinie, wenn man einen Rotorvorwiderstand anschließt?

5.
Beziehung zwischen Stern- und Dreieckschaltung für M und U_str (M_Dreieck=3*M_stern; U_Dreieck=Wurzel3*U_stern)

6.
Welche Verlustarten treten bei Asynchronmaschinen auf? Nennen Sie min 4! (Stromwärme-, Eisen-, Reibungsverluste...)
Sind die Eisenverluste im Rotor oder im Stator höher? Warum? (wegen f_2=s*f_1 immer höhere Frequenz im Stator, deswegen wird Eisen im Stator öfter ummagnetisiert und deswegen Eisenverluste im Stator höher)

Kolloquium:

- Gleich-, Wechsel-, Drehfeld (Erzeugung, Erklärung, Feldlinienverteilung,...); wo findet man diese bei nem Asynchronmotor?
- Betreuer gibt U-t-Diagramm aus, 3 Phasen jeweils um 120° verschoben; zu zeichnen: ständerquerschnitt mit p=1 und für 3 Zeitpunkte im Diagramm Stromrichtung in Leiter eintragen sowie Richtung des resultierendes Feldes/der resultierenden Durchflutung angeben
- Gleichungen für Durchflutung, Flussverkettung, Fluss, magnetische Feldstärke, magnetische Flussdichte, Induktionsspannung, Kraft auf Leiter,.... also im Prinzip das ganze Zeug aus dem 2.Semester!
- Kennlinien
- Möglichkeiten zur Drehzahlregelung
- Einphasenbetrieb von Asynchronmotoren möglich? wie?
- special Frage zum Schluss: mit welcher frequenz dreht sich die Rotordurchflutung?

Wertung war 60% Test, 40% Kolloquium, wobei das Kolloquium recht entspannt lief. Betreuer hat viel selbst erklärt, wenn man ab un zu ma was sagte war er schon zufrieden... Er sagte zum Schluss nur so 'Also, Sie haben ja alle gut mitgemacht, Kolloquium geb ich ihnen allen volle punkte.' und dabei hamm wir auch nich wirklich alles gewusst, also sollte machbar sein

Hi,
wir hatten gestern auch wieder Eingangstest und Kolloquium. Im Kolloquium nach dem Test hat unser Betreuer auch mehr erklärt als gefragt. Wir haben den Aufbau erklären müssen, ein paar Querschnitte gezeichnet, die Flüsse eingezeichnet und son Kram. Also völlig entspannt.

Hier der Test:

ESB war gegeben und alle möglichen Werte.

1. In Stern oder Dreieck angeschlossen?
Lösung: U_LL/Wurzel(3)=U_1 -> Stern

2. Synchrondrehzahl?
Lösung: f/p=n[1/s] -> 1500 1/min

3. Synchrondrehzahl bei 30Hz?
-> 900 1/min

4. U_1 wird halbiert? Wie verhalten I_1 und M?
Lösung: aus Ohm folgt I_neu=I_1/2 über P zu M folgt dann M_neu rund M/4

5. a) 0 1/min und 1500 1/min. Wie nennt man diese Zustände?
Lösung: Stillstand und Synchronbetrieb

b) Schlupf für a)?
Lösung: s=1 und s=0

c) in welchem Fall aus a) ist der Statorstrom größer?
Lösung: über s und ESB lösbar. jX_h || (jX'_2sigma + R'_2) < jX_h
-> der Stillstandstrom größer ist.

d) Formel für I_1?
Lösung: I_1 = U_1 / Gesamtwiderstand( || erlaubt)
oder man sieht das alles zahlenmäßig relativ klein ist, außer X_h.
-> I_1 rund U_1 / jX_h (Fehler erst in 2. Nachkommastelle)

e) Betrag von I_1 berechnen.

Bei Zhang gab es wieder den fast identischen Eingangstest.

Kolloquium wurde sehr human bewertet.
Fragen waren z.B.
- Wie ist der Motor aufgebaut.
- Warum dreht sich der Läufer?
- Was für Feldtypen gibt es (Drehfeld, Wechselfeld ..).
- Wie kann man sie generieren?
- Weshalb sind die Stäbe im Läufer geschränkt (-> Oberwellen vermeiden, Drehmoment konstanter)
- Was ist Stromverdrängung, welchen Einfluss hat er, wie wirds umgesetzt?
- Wie entsteht das Drehmoment?
- Ersatzschaltbild zeichnen und erklären
..

Der Betreuer des Praktikum war heute Hr. Micklitz.

Eingangstest: Jeder hatte einen anderen Test mit anderen Aufgaben, hier einige Bespiele:
- Angaben für ASM vom Typenschild, daraus Nennschlupf, Verlustleistung und Kippdrehzahl berechnen
- Drehzahl - Drehmomentkennlinie zeichnen mit motorischem und generatorischem Betrieb
- Wie ändern sich Moment, Strom und Leistung, wenn ASM nicht im Stern sondern im Dreieck verschalten ist
.......

Kolloquium:
- Bauteile der ASM mit Funktion, Beispiel: Gehäuse für Wärmeabführ, Schutz vor Umwelt und Aufnahme des Gegenmoments (Befestigung der Maschine)
- Induktionsgesetz -> Lorenzkraft etc.
- Hystere- und Wirbelstromverluste
- Größenordnung von Anlaufstrom, Nennstrom und Leerlaufstrom
- Was passiert im Stillstand der Maschine bei anliegender Spannung: Stromfluss im Stator - Magnetfeld (Stator) - Spannungsinduktion in Rotorwicklung - Stromfluss im Rotor - Magnetfeld (Rotor)
- Drehzahl - Drehmoment - Kennlinie (auch mit Schlupf statt Drehzahl möglich): Änderung der Kennline bei Änderung von Rotorwiderstand oder Spannung
- Aufbau der Maschine: Blechpakete in Stator und Rotor, Leiterstäbe, Kurzschlussring etc.
.......und noch vieles mehr!
Was nicht dran kam:
- Wirkungsgrad
- Strom-Ortskurve
- Ersatzschaltbild

Der Betreuer hat es recht genau genommen, wenn man sich nicht gut vorbereitet hatte, war man schnell mit seinem Wissen am Ende.

Alles in allem hatte das Praktikum und Kolloquium wenig mit dem Inhalt der Vorlesung oder den Vorbereitungsfragen auf der Aufgabenstellung des Praktikums zu tun. Ebenso war das Buch von Prof. Hoffmann keine große Hilfe. Auch der Betreuer hat ausschließlich das Buch von Müller : Grundlagen Elektrischer Maschinen (Position 3 in der Literaturempfehlung) für die Vorbereitung empfohlen. Mein Tipp daher: Schaut nur in das Buch von Müller für die Vorbereitung aufs Praktikum und vergesst die Kontrollfragen.

Der Betreuer hat es recht genau genommen, wenn man sich nicht gut vorbereitet hatte, war man schnell mit seinem Wissen am Ende.

Ich muss Sie ja schließlich irgendwie bewerten!

Alles in allem hatte das Praktikum und Kolloquium wenig mit dem Inhalt der Vorlesung oder den Vorbereitungsfragen auf der Aufgabenstellung des Praktikums zu tun. [...] Mein Tipp daher: Schaut nur in das Buch von Müller für die Vorbereitung aufs Praktikum und vergesst die Kontrollfragen.

Das kann ich so nicht auf mir sitzen lassen und versuche mal, meine Sicht auf die Dinge kund zu tun.
Ein Kolloquium dient dazu, Ihre Vorbereitung auf das vor Ihnen liegende Praktikum zu kontrollieren. Dazu müssen grundlegende Kenntnisse zum Aufbau einer Maschine vorhanden sein. Die Grundgesetze der Elektrotechnik, z.B. das Induktions- und das Durchflutungsgesetz, sollten Ihnen nach dem Grundstudium bekannt sein. Wenn Sie über den Wirkungsgrad reden möchten, sollten Sie erst die Verluste und deren Einflüsse kennen. Die Beantwortung der Kontrollfragen setzt die Kenntnis der abgefragten Zusammenhänge voraus.

• Man überlege sich die Schritte zum analytischen Nachweis der Entstehung eines Drehfeldes durch eine drehstromgespeiste, dreisträngige Wicklung.
  = Aufbau, Induktionsgesetz, Durchflutungsgesetz, Verständnis von Strom, Spannung, magnetischem Fluss und Durchflutung

• Wie entsteht in einem Kurzschlussläufermotor die magnetische Durchflutung im Rotor? Stellen Sie qualitativ die Richtung und den Betrag (mittels Amplitudenzeiger) der Durchflutungsgrundwelle während des Anlaufs dar. Wie ist der Schlupf definiert und wie lässt sich mit seiner Hilfe die Beziehung zwischen Läuferdrehzahl und Drehfelddrehzahl ausdrücken?
  = Induktionsgesetz, Durchflutungsgesetz, Stromverdrängung, Zeigerbild

• Man erläutere den Mechanismus des Leerhochlaufs und der Lastübernahme eines Asynchronmotors bei Betrieb am starren Netz auf der Basis einer ersten Näherung der Beschreibung, d.h. für R_1=0, X_1σ=0, X_2σ=0
  = "Was passiert im Stillstand der Maschine bei anliegender Spannung", Induktionsgesetz, Durchflutungsgesetz, Verständnis von Streuung

• Man entwickle das Kreisdiagramm ausgehend von dem genäherten Ersatzschaltbild.
  = Ersatzschaltbild, Zeigerbild, Verständnis von Leerlauf, Anlauf und Kurzschluss

• Auf der gleichen Grundlage [genähertes Ersatzschaltbild] ist die Kloss'sche Beziehung abzuleiten und es sind Ausdrücke bei M_kipp und s_kipp zu gewinnen.
  = Ersatzschaltbild, Drehzahl-Drehmoment- oder Schlupf-Drehmoment-Kennlinie

• Welchen Einfluss hat die Stromverdrängung in den Stäben des Kurzschlusskäfigs auf die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie und das Kreisdiagramm?
  = Aufbau, Durchflutungsgesetz, Verständnis von Streuung, Drehzahl-Drehmoment- oder Schlupf-Drehmoment-Kennlinie

• Aus welcher Überlegung ergibt sich die Steuerbedingung für die Spannung bei Drehzahlstellung über die Frequenz?
  = Induktionsgesetz, Drehzahl-Drehmoment- oder Schlupf-Drehmoment-Kennlinie

Gut ist, dass Sie die Vorbereitung auf das Praktikum zum Anlass nehmen, sich mit Zusatzliteratur auseinanderzusetzen. Das dürfen und sollten Sie während des Studiums öfter tun.
Je nachdem, wie sehr sich die Praktikumsgruppe "anstellt", schafft man alle Gebiete oder aber man lässt z.B. das Ersatzschaltbild aus.
Übrigens: wenn Sie sich zur Orientierung an die Kontrollfragen im Kolloquium die Konstruktion der Stromortskurve wünschen, dürfen Sie das meinen Kollegen und mir gerne mitteilen.

Außerdem: konstruktive Kritik und Verbesserungsvorschläge heißen meine Kollegen und ich willkommen. Ich gebe mir Mühe, Sie möglichst objektiv zu bewerten. Ich muss Sie aber auch fordern, sonst sinkt der Maßstab. Fast alle Betreuer haben die Versuche selbst "durchgemacht".
Die Anleitungen sind teilweise in die Jahre gekommen, das wissen wir. Teilweise gibt es schon neue (Trafo) und wir aber auch an neuen Dokumenten (GSM). Demnächst kommt auch ein neues Musterprotokoll. Wenn Sie uns und Ihren Kommilitonen helfen möchten, dürfen Sie sich auch gerne als SHK-Bewerber bei uns melden.

Vorne drauf steht in großen freundlichen Buchstaben: "Keine Panik!"

Betreuer heute war Herr Schlegel.

Es gibt vier verschiedene Eingangstests (vgl. oben) dafür sollte man auch ein bisschen die grundlegenden Sachen rechnen können (also lohnt sichs mal Energietechnik 3. Semester in Erinnerung zu rufen).

Ein sehr guter Themeneinstieg sind der Wikipediaartikel "Drehstrom-Asynchronmaschine" und youtube "Wie funktioniert ein Induktionsmotor? "
Bereitet euch auf die Kontrollfragen vor mit dem Müller-Buch, den Vorlesungsfolien und dem Internet, Hofmanns Buch und das von Nürnberg könnt ihr ab und zu als Ergänzung verwenden.

Generell gilt: keine Angst! Es ist alles fair. Wenn ihr euch mit dem Thema beschäftigt habt, kommt ihr gut duch und erhaltet auch eine gute Note.
Die Experimente sind in der Zeit gut zu schaffen.

Viel Spaß!