Ersatzschaltbild erster Art

Nimmt man die Anordnung aus Abbildung 2 und ersetzt den Dauermagnet durch einen über Schleifringe gespeisten Elektromagnet, so erhält man eine elektrisch erregte Schenkelpolsynchronmaschine. Trennt man diese nun vom speisenden Netz und treibt den Läufer extern an, so wird man an den Klemmen ein Drehspannungssystem feststellen können. Dieses wird von der rotierenden Durchflutung des Läufers in den Ständerwicklungen induziert.

Die rotierende Durchflutung kann im einsträngigen Ersatzschaltbild durch die Wechselstromquelle $I'_f$ dargestellt werden. Zusammen mit dem Strom $I_1$ erzeugt sie den Magnetisierungsstrom $I_\mu$, welcher in der Hauptinduktivität die Spannung $U_i$ induziert. Abbildung 3 zeigt das resultierende Ersatzschaltbild erster Art.

Abbildung: Einsträngiges Ersatzschaltbild erster Art der Synchronmaschine

Die induzierte Spannung $\underline{U}_i$ und die Klemmenspannung $\underline{U}_{1}$ sind aufgrund der Spannungsabfälle am ohmschen Ständerwiderstand $R_1$ und der Ständerstreureaktanz $X_{1,\sigma}$ nicht identisch. Der Blindwiderstand $X_{1,\sigma}$ erfasst dabei die Wirkung des gesamten Streuflusses, der von der Ständerdurchflutung erzeugt, und nicht mit der Erregerdurchflutung verkettet ist.

Die Hauptfeldreaktanz $X_h$ ist hier zwar als konzentriertes Element eingezeichnet, sie darf jedoch im Normalbetrieb nicht als konstant angenommen werden. Aufgrund der Sättigung der Eisenwege ändert sich die Hauptinduktivität abhängig vom Magnetisierungsstrom. Dieser Zusammenhang wird durch die Magnetisierungskurve ausgedrückt. Die Magnetisierungskurve wird aus der Leerlaufkennlinie (LLK) gemäß Abbildung 14 ermittelt. Die Streuinduktivität hingegen kann als konstant angenommen werden, da der Streufluss im Gegensatz zum Hauptfluss nur zum geringeren Teil im (sättigbaren) Eisen verläuft.

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