Synchronmaschine

Aufbau und Wirkungsweise
(c) Friedrich Sick
synchron
Konstruktiv gibt es keinen Unterschied zwischen Synchrongeneratoren und -motoren. Man spricht deshalb von Synchronmaschinen. In Kraftwerken wird mit ihnen der weitaus größte Teil der elektrischen Energie erzeugt. In Pumpspeicherwerken arbeiten sie z.B. wechselnd im Motor- und Generatorbetrieb.
  • Aufbau und Funktion
    Es sind grundsätzlich 3-Phasen-Innenpolmaschinen. Im geblechten Stator befinden sich die um 120° versetzten 3-Phasenwicklungen. Der Läufer trägt eine Gleichstrom-Erregerwicklung die über Schleifringe versorgt wird und für das notwendige Magnetfeld sorgt. Da sich das Läuferfeld nicht umpolt (keine Wirbelstromverluste), kann der Läufer als Vollstahlrotor ausgeführt werden. Besitzt der Läufer nur ein Polpaar (siehe nebenstehende Schnitt-Skizze), so spricht man von einem Turboläufer. Bei mehreren Polpaaren (bis zu 28!) hat der Läufer ausgeprägte Pole.(Siehe unten!)
  • Generatorbetrieb (generell)
    Im Generator-Betrieb wird der Läufer angetrieben und erzeugt durch sein umlaufendes Magnetfeld in den Statorwicklungen eine 3-Phasen-Wechselspannung. Die Höhe der induzierten Spannung hängt ...
  • von der Drehzahl n und
  • der Höhe des Erregerstromes Ier ab.
    Die Frequenz f der erzeugten Spannung steigt ...
  • mit der Drehzahl n und
  • mit der Polpaarzahl p des Läufers.

  • Motorbetrieb (generell)
    Im Motorbetrieb wird der durch den Erregerstrom magnetisierte Läufer vom Stator-Drehfeld mitgezogen. (Näheres auf den nachfolgenden Seiten!) Da die Umlaufgeschwindigkeit des Statorfeldes von der Frequenz der 3-Phasen-Versorgungsspannung abhängt, dreht sich der Läufer lastunabhängig immer mit gleicher Drehzahl - also synchron!
    Wird der Motor überlastet, reißt der magnetische Kraftfluss zwischen Statordrehfeld und Läuferfeld ab und die Maschine bleibt ohne Drehmoment stehen. Synchronmaschinen können im Motorbetrieb nicht selbst anlaufen, da der Läufer ja aus dem Stand auf Nenndrehzahl gelangen müßte, was wegen seiner Masse nicht möglich ist. Die Synchronmaschine braucht für den Motorbetrieb also Anlaufhilfe! Bei kleinen Maschinen benutzt man dafür eine Kurzschluss-Hilfswicklung im Läufer (Dämpferwicklung).
    • sym-11
    1. geblechtes Ständereisen
    2. 3-Phasen-Wicklungen (120° versetzt)
    3. Läufer aus Vollstahl (hier Turboläufer)
    4. Gleichstrom-Erregerwicklung
    5. Schleifringe mit Bürstenapparat
    synm-111