Das Potierdreieck

Die Kurzschlusskennlinie $I_k = f(I_f)$ stellt den Zusammenhang zwischen Erregerstrom und Ständerstrom dar, wie in Abschnitt 8.2 erläutert. Aus der Leerlaufkennlinie $U_i = f(I_f)$ wird der Zusammenhang zwischen Erregerstrom und induzierter Spannung abgelesen (siehe Abschnitt 8.1).

Für den Betrieb der Synchronmaschine ist es wichtig den Anteil des Erregerstroms zu kennen, der benötigt wird um den Streufluss $\Phi_{1,\sigma}$ in der Ständerwicklung zu magnetisieren.

Bei bekannter Ständerstreuinduktivität $X_{1,\sigma}$ wird die Spannung $X_{1,\sigma} I_N$ gemäß Abbildung 18 in die Leerlaufkennlinie eingetragen. Die zugehörige Abszisse stellt den gesuchten Erregerstrom $I_{f,\sigma}$ dar. Aus der Kurzschlusskennlinie kann nun der zum Ständernennstrom $I_N$ gehörende Erregerstrom $I_{f,k}$ entnommen werden.

Abbildung 18: Leerlaufkennlinie $U_i = f(I_f)$, Kurzschlusskennlinie $I_k = f(I_f)$ und Potierdreieck (ABC) einer Synchronmaschine

Man nennt das in Abbildung 18 grau hinterlegte Dreieck Potierdreieck. Da seine Katheten dem Strom $I_{1}$ proportional sind, ändert es für verschiedene Ströme $I_{1}$ nur seine Größe, nicht aber seine Winkel.

Abbildung: Zeigerdiagramm der Synchronmaschine bei Betrieb am Netz der Spannung $\underline{U}_{1}$, ohne Wirkleistungsumsetzung ( $\cos\varphi = 0$), ,,übererregt``: Maschine gibt induktive Blindleistung ans Netz ab

Abbildung: Kennlinie für induktive Belastung. Bestimmung der Potierreaktanz durch Messung des ,,Induktiven Volllastpunkts`` Q

Der Strom $\underline{I'}_{1,k}$ bezeichnet hierbei den auf einen äquivalenten Polradstrom umgerechneten Ständerstrom. Das heißt, ein Polradstrom $I_{f} = I'_{1}$ (Gleichstrom in der Erregerwicklung) erzeugt ein Luftspaltfeld gleich großer Amplitude und Grundwelle wie ein aus drei Strömen $\underline{I}_{1}$ gebildetes Drehstromsystem im Ständer der Maschine.

Meist kennt man die Ständerstreuinduktivität $X_{1,\sigma}$ nicht. Um dennoch das Potierdreieck konstruieren zu können, wird der induktive Volllastpunkt aufgenommen ( $I_{1} = I_N$, $\cos\varphi = 0$, übererregt). Bei reinem Blindstrombetrieb mit $\cos\varphi = 0$, übererregt, führt die Ständerwicklung einen Strom, der gegenüber der Polradspannung $\underline{U}_{P}$ um $90^\circ$ phasenverschoben ist. Das bedeutet, dass die resultierenden Durchflutungsrichtungen von Ständerwicklung und Polrad zusammenfallen. Für das von beiden gemeinsam erregte Feld ist deswegen die algebraische Summe von $\underline{I}_{f}$ und $\underline{I'}_{1}$ maßgebend, wie das Zeigerdiagramm in Abbildung 19 zeigt.

Trägt man vom induktiven Volllastpunkt Q in Abbildung 20 ausgehend die Strecke $\overline{OK}$ nach links auf ( $\overline{O'Q} = I_{fK}$) und zieht von $O'$ eine Parallele zum linearen Teil der Leerlaufkennlinie, so schneidet diese die Leerlaufkennlinie im Punkt P. Das Dreieck $\Delta$(PQR) ist das gesuchte Potierdreieck. Die Strecke $\overline{PR}$ entspricht der so genannten Potierreaktanz $X_{P}$.

Abbildung: Addition des Polstreuflusses $\Phi _{2,\sigma }$ zum Hauptfluss $\Phi _{h}$ in Polschaft und Läuferjoch (am stärksten wirksam bei rein induktiver Blindlast)

Die Potierreaktanz ist streng genommen nicht gleich der Ständerstreureaktanz ( $X_{p} \not= X_{1,\sigma}$), da sie auch die Polradstreuung gemäß Abbildung 21 beinhaltet. Sie liefert aber einen guten Anhaltspunkt für den Wert der Ständerstreuung [6], Abschnitt 2.3.9.6.

Sie interessieren sich für die elektrische Antriebstechnik? Dann besuchen Sie doch auch einmal meine geschäftliche Homepage.