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Eisenverluste


Als Eisenverluste bezeichnet man die Magnetisierungsverluste, die in den ferromagnetischen Bauteilen einer elektrischen Maschine entstehen.[1] Magnetische Wechselfelder haben eine ständige Ummagnetisierung zur Folge. Ohne diese Magnetfelder können diese Maschinen nicht funktionieren. Die Eisenverluste sind stark von der Qualität und von den Abmessungen (Dicke) der verwendeten Bleche abhängig.[2] Die Verluste werden in Wärme umgewandelt.[3] Die Eisenverluste werden im Leerlaufversuch ermittelt.[4]

Grundlagen

Legt man eine Wechselspannung an eine Spule mit Eisenkern an, dann entstehen Magnetisierungsverluste, die sich aus den Ummagnetisierungsverlusten und den Nachwirkungsverlusten zusammensetzen.[2] Die Ummagnetisierungsverluste setzen sich zusammen aus den Wirbelstromverlusten und den Hystereseverlusten.[5] Wirbelstromverluste entstehen im Spulenkern durch Induktionsströme, wenn der Kern aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht.[2] Hystereseverluste entstehen durch die Arbeit, die aufgebracht werden muss, um den Spulenkern im Rhythmus der Frequenz umzumagnetisieren.[5] Nachwirkungsverluste erfassen das zeitliche Nacheilen der Induktion hinter einer vorangegangenen Feldänderung. Für hohe Flussdichten sind sie gegenüber den vorstehenden Verlusten (Hysterese- und Wirbelstromverlusten) zu vernachlässigen. Zur Kennzeichnung einer Blechqualität werden in der Praxis diese Verlustarten zu einer Gesamtverlustziffer v1,0 bzw. v1,5 zusammengefasst. Der Index bezeichnet dabei den Scheitelwert der Flussdichte von 1,0 T bzw. 1,5 T.[6]

Der Aufbau des Eisenkerns mit isolierten Blechen mindert die Wirbelstromverluste.[2]

Messung der Verluste

Für die Ermittlung dieser Werte gelten als Bezugsbedingungen:

Die Bestimmung der Verlustziffer erfolgt messtechnisch im sogenannten Epsteinrahmen an genormten Blechproben.[7]

Berechnung

Die Eisenverluste der Masse [math]m[/math] errechnet man bei von den Nennwerten abweichenden Betriebsgrößen [math]B[/math] und [math]f[/math] aus:

[math]P_\text{Fe} = m_\text{Fe} \cdot v_\text{1,5} \cdot \left( \tfrac{B}{1,5 T}\right)^2 \cdot k_f \cdot k_B[/math]

Die unterschiedlichen Abhängigkeiten der Verlustanteile von der Frequenz werden durch den Frequenzfaktor [math]k_f[/math] in der Näherung

[math]k_f = (\tfrac{f}{50 Hz})^{1,6}[/math]

berücksichtigt.

Mit dem Bearbeitungszuschlag

[math]k_B \approx 1{,}3[/math]

werden die Wirkung des Stanzens und sonstige Einflüsse erfasst.[8]

Literatur

  • Rolf Fischer: Elektrische Maschinen. 12. Auflage, Carl Hanser Verlag, München und Wien, 2004, ISBN 3-446-22693-1
  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9
  • Paul E. Klein: Netztransformatoren und Drosseln. 5. neu bearbeitete Auflage, Franzis Verlag, München, 1979, ISBN 3-7723-1065-6
  • Jens Lassen la Cour: Leerlauf- und Kurzschlußversuch in Theorie und Praxis. Habilitationsschrift, Druck von Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1904
  • Karl Küpfmüller, Wolfgang Mathis, Albrecht Reibiger: Theoretische Elektrotechnik. 18. Auflage, Springer Verlag Berlin Heidelberg 2008, ISBN 978-3-540-78589-7

Einzelnachweise

  1. Elektrotechnik Prüfungsbuch. Verlag Europa-Lehrmittel, 1970.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Franz Moeller, Paul Vaske (Hrsg): Elektrische Maschinen und Umformer. Teil 1 Aufbau, Wirkungsweise und Betriebsverhalten, 11. überarbeitete Auflage, B. G. Teubner, Stuttgart 1970.
  3. Paul Vaske, Johann Heinrich Riggert: Elektrische Maschinen und Umformer. Teil 2 Berechnung elektrischer Maschinen, 8. überarbeitete Auflage, B. G. Teubner, Stuttgart 1974, ISBN 3-519-16402-7.
  4. Klaus Tkotz, Peter Bastian, Horst Bumiller: Fachkunde Elektrotechnik. 27. überarbeitete und erweiterte Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel Nourney Vollmer GmbH & Co. KG, Haan Gruiten 2009, ISBN 978-3-8085-3188-4.
  5. 5,0 5,1 E. Arnold (Hrsg) und Jens Lassen la Cour: Die Wechselstromtechnik. Zweiter Band; die Transformatoren, Verlag von Julius Springer, Berlin 1904.
  6. Hanskarl Eckardt: Grundzüge der elektrischen Maschinen. B. G. Teubner, Stuttgart 1982, ISBN 3-519-06113-9.
  7. Walter Hohle: Messung der Eisenverluste im Epsteinapparat mit der Wechselstrombrücke. Springer Verlag 1931.
  8. Hans-Ulrich Giersch, Hans Harthus, Norbert Vogelsang:Elektrische Maschinen. 5. Auflage, Teubner Verlag, Wiesbaden 2003, ISBN 3-519-46821-2, S. 181-184.

Weblinks


Kategorien: Magnetismus

Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Eisenverluste (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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