Elektrische Maschinen

Zusammenfassung

Antreiben bedeutet die Bewegung von Massen. Zur Einleitung oder Aufrechterhaltung einer Bewegung ist mechanische Energie erforderlich. Die erforderliche Energie kann über elektromechanische Energiewandler (Elektrische Maschinen) aus dem elektrischen Versorgungsnetz bezogen werden. Gegenüber anderen Lösungen (Verbrennungsmotor, hydraulische oder pneumatische Aktoren) ergeben sich folgende Vorteile:

• elektrische Energie ist flächendeckend und jederzeit verfügbar, eine Bevorratung ist nicht erforderlich (außer bei mobilen Anwendungen);

• hoher Wirkungsgrad und günstige Primärenergieausbeute;

• emissionsfreier und geräuscharmer Betrieb;

• Energierückspeisung bei Bremsvorgängen möglich;

• elektrische Energieflüsse können schnell und verlustarm gesteuert werden;

• elektromechanische Energiewandler sind in einem weiten Leistungsbereich (einige mW bis GW) verfügbar und wirtschaftlich ausführbar;

• elektrische Maschinen können praktisch wartungsfrei ausgeführt werden;

• sehr gleichförmige Kraft- und Drehmomentverläufe.

Elektrische Maschinen können elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln (Motorbetrieb). Die Umkehrung ist prinzipiell bei jeder elektrischen Maschine ebenfalls möglich. Generatoren wandeln beispielsweise in Kraftwerken mechanische Energie in elektrische Energie um. Die mechanische Energie wiederum steht entweder direkt in dieser Form zur Verfügung (beispielsweise bei Windkraft- oder Wasserkraftwerken) oder wird ihrerseits über Turbinen aus thermischer Energie bereitgestellt. In diesem Kapitel werden die grundsätzlichen Wirkungsprinzipien und die Grundausführungen (rotierender) elektrischer Maschinen, nämlich die Gleichstrom-, Synchron- und Asynchronmaschine erläutert.