Elektrische machines
1 Herhaling magnetisme-wisselstroom
1.1 Magnetisme
1.1.1 Veldlijnen
Magnetische veld -> voorgesteld door een bundel veldlijnen welke een richting toegekend
krijgen.


Binnen magneet -> Zuid naar noord
Buiten magneet -> Noord naar zuid
1.1.2 Veldsterkte
Is de kracht die een magnetisch veld tot gevolg heeft op een magneetpool van 1Wb.
Bij een elektromagneet wordt de veldsterkte H veroorzaakt door een stroom I.
Stijgt de stroom -> veldsterkte neemt toe
Eenheden: N/wb of A/m
Men onderscheidt 3 situaties:
1. Rechte stroom voerende geleider
2. Cirkelvormige stroom voerende geleider
3. Spoel als stroom voerende geleider
1.1.3 Flux
Soort magnetische stroom (eenheid: Wb (weber))
De flux die ontstaat ten gevolge van een magnetisch veldsterkte is afhankelijk van de
materiaalsoort en de oppervlakte waarin de flux zich ontwikkeld.
< 1: koper, hout, lood
>1: staal
Geeft aan in welke mate een materiaal de magnetische stroom gaat versterken of verzwakken.
Elektrische machines
1
1.1.4 Inductie
Staat voor de magnetische fluxdichtheid en is de flux uitgedrukt per eenheid van oppervlakte.
Evenredig verband tussen veldsterkte en inductie, deze
evenredigheid is slechts geldig zolang het materiaal geen
magnetische verzadiging vertoont.
Afhankelijk van de materiaalsoort waarin het magnetisch veld
zich voordoet zal bij een bepaalde veldsterkte een zekere
verzadiging optreden waardoor de toename in inductie niet
meer evenredig gebeurt met de toename van de veldsterkte en
dus van de elektrische stroom
1.1.5 Magnetische hysteresis
Ten gevolge van het remanent magnetisme dat vooral de ferromagnetische materialen
vertonen, ontstaan de hysteresislus
Geïdealiseerde curve -> niet in werkelijkheid
Dit fenomeen wordt meestal geïllustreerd door middel van een
magnetisatiecurve, ook wel een hysteresis-lus genoemd. Deze curve
toont de magnetisatie van het materiaal als functie van het
aangelegde magnetische veld. Bij het vergroten van het aangelegde
veld zal de magnetisatie van het materiaal toenemen, maar er zal
een punt komen waarop verdere toename van het veld weinig
verandering in de magnetisatie veroorzaakt. Dit wordt het verzadigingspunt genoemd.
Wanneer het aangelegde veld vervolgens wordt verminderd, zal de magnetisatie niet
onmiddellijk naar nul terugkeren, maar een resterende magnetisatie behouden. Dit wordt de
remanente magnetisatie genoemd. Als het aangelegde veld nu in de tegenovergestelde
richting wordt verhoogd, zal de magnetisatie eerst in de tegenovergestelde richting afnemen
voordat deze weer verzadigt. De magnetisatie zal dan niet volledig naar nul terugkeren, maar
een negatieve restmagnetisatie behouden.
De breedte van de hysteresis-lus geeft de magnetische retentie van het materiaal aan, dat wil
zeggen de neiging van het materiaal om zijn magnetisatie te behouden. Materialen met een
brede hysteresis-lus, zoals ferromagnetische materialen, worden vaak gebruikt in
toepassingen waarbij magnetische opslag of schakelingen nodig zijn, zoals in harde schijven
of transformatoren.
Elektrische machines
2
1.1.6 Magnetische weerstand – magnetomotorische kracht
1.1.7 Lorentzkracht
Op een stroom voerende geleider, in een magnetisch veld wordt een kracht uitgeoefend.
1.1.8 De wet van Lenz
Zelfinductie van een spoel. Een fluxvariatie doorheen een wikkeling doet een spanning
ontstaan welke de fluxvariatie probeert tegen te werken.
Elektrische machines
3
1.2 Wisselstroomgrootheden
1.2.1 Resistieve belasting
1.2.1.1
Impedantie
1.2.1.2
Stroom en spanning vectorieel
1.2.1.3
Stroom en spanning als tijdsfunctie
1.2.2 Zuiver inductieve belasting
1.2.2.1
Impedantie
1.2.2.2
Spanning en stroom vectorieel
1.2.2.3
Spanning en stroom als tijdsfunctie
Elektrische machines
4
1.2.3 Zuiver capacitieve belasting
1.2.3.1
Impedantie
1.2.3.2
Spanning en stroom vectorieel
1.2.3.3
Spanning en stroom als tijdsfunctie
1.2.4 Vermogen
Enkel het actief vermogen kan in een andere vorm van energie worden omgezet
1.2.5 Driefasige wisselstroomgrootheden
Direct eenfasig net: 3 wisselspanningen met dezelfde grootte maar telkens 120° verschoven in
de tijd.
Elektrische machines
5
1.2.5.1


Sterschakeling
Lijnspanning -> tussen 2 lijndraden
Fasespanning -> tussen 1 lijndraad en nul geleider
1.2.5.2
Driehoekschakeling
1.2.5.3
Vermogen
Elektrische machines
6
2 Transformatoren
De transformator is een statisch elektromagnetisch toestel dat instaat voor de omzetting van
elektrische energie bij U1, I1, f -> elektrische energie U2, I2, f.
De werking is gebaseerd op het verschijnsel van wederzijdse inductie -> ontstaan van een EMK
in een spoel t.g.v. stroomverandering in een andere spoel.
2.1 De ideale transformator
2.1.1 Kenmerken





Geen koperverliezen: elektrische weerstand primaire en secundaire wikkeling
worden verwaarloosd.
Geen lekreactanties: geen lexflux, alle veldlijnen die worden opgewekt in de
magnetische kern blijven volledig binnen het magnetisch materiaal
Geen
ijzerverliezen:
geen
rekening
gehouden
met
hysteresis
en
wervelstroomverliezen.
Magnetiseringsstroom: Iµ = 0, het magnetisch veld dat wordt opgewekt in de kern
ondervindt geen magnetische weerstand (Rm = 0).
t.g.v. de laatste twee is I0 = 0.
2.1.2 Werking van de onbelast ideale transformator
Primaire wikkeling -> spanning U1 aangelegd. Ten gevolge van U1 ontstaat er een stroom I0
doorheen de spoel (I0 ijlt 90° na op U1). I0 = zeer klein, verwaarloosbaar bij een ideale
transformator.
Ten gevolge van I0 ontstaat er een flux (nullastflux, magnetiseringsflux) = Ф0
Door deze fluxvariatie wordt er een (tegen) EMK opgewekt in primaire en secundaire
wikkeling.
Uit afleiding van de formules blijkt dat de spanning E1 90 graden voor ijlt op de nullastflux en
dus in fase is met U1.
Aangezien de flux in de primaire en secundaire wikkeling dezelfde is kunnen we stellen dat
Elektrische machines
7
Uit verdere afleiding van de formules kunnen we zien dat er een evenredig verband is tussen
de spanning en flux.
Uit deze uitdrukking kunnen we vaststellen dat de flux die stroomt doorheen de een
gemagnetiseerde kern enkel afhankelijk is van de spanning, frequentie en het aantal
windingen. Factoren constant -> flux constant.
Vectordiagram:
2.1.3 Werking van de belast ideale transformator
Ten gevolge van de belasting Z zal er een secundaire stroom I2 vloeien. De faseverschuiving
tussen I2 en U2 wordt volledig bepaald door de aard van de belasting.
Elektrische machines
8
Vectordiagrammen:
2.2 De werkelijke transformator
2.2.1.1 Koperverliezen
Zowel primaire als secundaire wikkelingen hebben een ohmse weerstand. Gezien de wet van
Pouillet bekomen we R1 en R2 voor de primaire en secundaire wikkeling.
Wanneer er door deze weerstanden een stroom vloeit ontstaat er hierover een spanningsval
en wordt er dus ook elektrische energie omgezet in warmte (joulle-effect: R1.I1² en R2.I2²).
2.2.1.2 De lekfluxen
Ideale transformator -> alle veldlijnen doorheen magnetisch materiaal sluiten en dus ook door
beide wikkelingen omvat zijn.
In werkelijkheid zal echter een gedeelte van de flux zich doorheen de lucht sluiten.


Primaire lekflux (in fase met I1): Gaat door primaire wikkeling maar sluit zich
doorheen de lucht en vloeit dus niet doorheen de secundaire wikkeling.
Secundaire lekflux (in fase met I2): Gaat door de secundaire wikkeling maar sluit zich
doorheen de lucht en vloeit dus niet doorheen de primaire wikkeling.
Elektrische machines
9
2.2.2 De magnetiseringsstroom
2.2.3 De ijzerverliezen
Bestaan uit hysteresisverliezen en wervelstroomverliezen.
Bij een constante spanning en frequentie, de flux en dus ook de inductie in het magnetisch
materiaal constant blijft. Beide verliezen leiden tot warmteontwikkeling en kunnen dus als een
zuiver actief vermogen worden beschouwd.
Warmtedissipantie: Pfe = Rfe.I²fe -> ijzerverliezen worden voorgesteld door een fictieve
weerstand Rfe welke doorlopen wordt door de stroom Ife.
2.2.4 De nullaststroom
De som van de magnetiseringsstroom Iµ en de ijzerverliesstroom Ife wordt de nullaststroom
genoemd.
Ten gevolge van de ijzerverliezen zal de nullaststroom I0 niet in fase zijn met de nullastflux
(Ф0).
Dit faseverschil is ook te verklaren aan de hand van de magnetisatiekromme.
Vectordiagram kunnen opstellen p22
Elektrische machines
10
2.3 Vermogen en rendement



Actief vermogen: P = U.I.cos (fie) [W]
Reactief vermogen: Q = U.I.sin (fie) [VAR]
Schijnbaar vermogen: S = U.I [VA]
Op de kentekenplaat van een transformator staat steeds het schijnbaar vermogen vermeld
samen met de spanningen. Hieruit kan men onmiddellijk de maximale stroom I2 afleiden die
door de secundaire wikkeling van deze transformator mag vloeien.
I2 = S/U2
2.3.1 De ideale transformator
2.3.2 De werkelijke transformator
De verliezen die optreden in een werkelijke transformator zorgen ervoor dat het rendement
nooit 100% kan bereiken. P1 = P2 + PV (Pv = verliesvermogen)
Volgende componenten nemen actief vermogen op: R1, R2, Rfe
Volgende componenten nemen geen actief vermogen op: X1, X2, Xµ
Actief vermogen verlies kan opgesplitst worden in 2 componenten
1. Koperverliezen (Pcu)
2. ijzerverliezen (Pfe)
Pv = Pcu + Pfe
Uit de jouleverliezen weten we dat: Pcu = R1.I1² + R2.I2²
Ijzerverliezen -> te wijten aan hysteresis- en wervelstroomverliezen
2.3.3 Rendement
Het rendement van een transformator is maximaal als de koperverliezen gelijk zijn aan de
ijzerverliezen. Het punt waarbij beiden gelijk zijn aan elkaar is volledig afhankelijk van de
belasting en dus van I2.
Praktisch: rendement (kleine transfo’s) = 90% // grote = 95-98%
Elektrische machines
11
2.4 Bepalen van de verliezen van de werkelijke transformator
2.4.1 Equivalente keten van de transformator


Bij k = 1 is E1 = E2 en mag de verbinding gerealiseerd worden
Bij k ≠1 moeten de waarden van R2 en X2 worden aangepast zodanig dat er op het vlak
van vermogensverlies niks veranderd.
Door de doorverbinding te maken veranderen spanningen en stromen in de secundaire keten.
E2 -> E1 = k.E2
I2 -> I1’ = I2/k
Bijgevolg R2 -> R’2 en X2 -> X’2 zodanig dat de verliezen in secundaire gelijk blijven.
Elektrische machines
12
2.4.2 Nullastproef
Men zal tijdens deze proef de transformator onbelast laten en hierbij vermogen, stroom en
spanning meten. In de equivalente keten betekent dit dat er geen secundaire stroom zal vloeien
en dat we dus X2 en R2 mogen weglaten.
Aangezien I0 klein is en R1 en X1 ook klein zijn, kunnen we bij nullast de verliezen in R1 en
X1 verwaarlozen terwijl Iµ en Ife even groot zijn bij nullast als bij vollast.
Elektrische machines
13
2.4.3 Kortsluitproef
Men gaat de secundaire klemmen van de transformator kortsluiten. Men gaat de aangelegde
spanning verlagen om te grote stroom in de primaire en secundaire zijde uit te sluiten
(verbranden van de wikkelingen).
De spanning die wordt aangelegd aan de primaire wikkelingen wordt ingesteld tot de stroom
in primaire en in de kortgesloten secundaire wikkeling gelijk is aan de nominale stroom.
Uk = ± 5% Unom
Uk << Unom zal de flux ook veel kleiner zijn dan de nominale spanning U1



I0 veel kleiner
Iµ en Ife veel kleiner
Xµ en Rfe kunnen bijgevolg weggelaten worden
Elektrische machines
14
2.5 Karakteristieken van de belaste eenfasige transformator
2.5.1 U2 = f(I2)
Lineaire daling zet zich door daar de spanningsval over R2 en X2 evenredig is met de stroom
I2
2.5.2 I1 = f(I2)
I1 = I0 + I1’
I0 is onafhankelijk van de belasting terwijl de stroom I1’ evenredig is met de stroom I2.
2.5.3 P2 = f(I2)
P2 = U2.I2.COS(fie2)
Door de lichte daling van U2 bij stijgende I2 zal de karakteristiek van het vermogen iets lager
liggen dan bij de veronderstelling.
2.5.4 P1 = f(I2)
P1 = P2 + Pv
Pv bestaat enerzijds uit de ijzerverliezen (Pfe = P0) welke onafhankelijk zijn van I2 en
anderzijds uit de koperverliezen die evenredig zijn met I2.
Elektrische machines
15
2.5.5 ŋ = f(I2)
Rendement = max als ijzerverliezen even groot zijn als de koperverliezen. Is I2 = 0 is P2 = 0
2.5.6 Cos(fie1) = f(I2)
Eenvoudig te voorspellen door het tekenen van 2 vectordiagramma’s, één bij een kleine I2 en
één bij een grote I2 (bij een gelijke cos(fie2)).
In de meeste gevallen blijkt hieruit dat de faseverschuiving tussen primaire spanning en
stroom verkleint bij groter wordende stroom waardoor cos(fie1) vergroot tot een maximul van
1 en daarna eventueel kan dalen indien de stroom blijft stijgen.
Dit fenomeen wordt sterk bepaald door de belasting Z en dus door Cos(fie2).
Elektrische machines
16
2.6 Driefasige transformatoren
Wanneer we drie transformatoren gelijk opbouwen en voorzien van eenzelfde belasting dan
zullen de drie fluxen 120° ten opzicht van elkaar verschoven zijn. De benen die bij elkaar staan
kunnen nu vervangen worden door 1 gemeenschappelijk been (zie bovenstaande schets)
zonder dat hier magnetisch enige verandering optreedt.
De totale flux is op ieder moment = 0 en heeft dus geen betekenis van bestaan en mag dus even
goed weggelaten worden.
Ф1 + Ф2 + Ф3 = 0
2.6.1 Schakelgroepen + vermogen en rendement
Oef p40-41
Elektrische machines
17
2.7 Bijzondere transformatoren
2.7.1 De spaartransformator
Deze bevat slechts 1 wikkeling waarvan een gedeelte
gemeenschappelijk is aan de primaire en secundaire zijde. De
transformatieverhouding van een spaartransformator kan echter ook
kleiner zijn dan 1.
Regelbare spaartransformator -> RHEOTOR
2.7.2 De lastransformator
2.7.2.1 Elektrisch booglassen
Voldoende hoge startspanning nodig om een kortsluiting te bekomen (=boog). Eens de boog
aanwezig is -> kleine spanning, constante stroom nodig om de boog in stand te houden.
Door verandering booglengte -> spanningsval booglengte veranderd.
Goede las kwaliteit? -> spanningsverandering niet gepaard met grote stroomverandering.
2.7.2.2


2.7.2.3
Karakteristiek
A -> Geeft de spanning weer over de boog I.F.V. de lasstroom. (P1 = werkingspunt)
B -> karakteristiek voor een kortere boog (P2)
Belastingskarakteristiek
De lichte daling is te wijten aan de verliezen
verlies.
: actief en inductief
Sterk dalende karakteristiek bekomen -> verliezen laten toenemen
j.X2.I2 laten toenemen aangezien R2.I2 laten toenemen zorgt voor toename actief vermogen
verlies. Verliezen gerealiseerd door -> ФI2 te vergroten.
Elektrische machines
18
2.7.2.4
Manieren om ФI2 te vergroten
2.7.2.4.1
Luchtspleet in de magnetische kern
2.7.2.4.2
Magnetische shunt
Door de shuntkern verschuifbaar op te stellen is ФI2 regelbaar, waardoor ook de belastingkarakteristiek.
2.7.2.4.3
Lekreactantie
Men plaats in serie een reactantie waarin een tegen EMK wordt opgewekt die groter wordt
naarmate de lasstroom stijgt.
2.7.2.5 Regeling van de lasstroom
 Regeling van de nullastspanning
 Regeling van het inductief spanningsverlies (lekflux, lekreactantie)
2.7.2.6 Regeling van de nullastspanning
Door verandering transformatieverhouding -> nullastspanning aanpasbaar
Dit kan gerealiseerd worden door aftakkingen op de primaire of secundaire wikkelingen te
voorzien.
Verliezen in de 3 standen = dezelfde -> 3 evenwijdige grafieken
Elektrische machines
19
2.7.2.7 Regeling van het inductief spanningsverlies
 Regeling luchtspleet verschuifbare kern
 Regeling verschuifbare shunt
 Voormagnetisatie van de bijkomende reactantie
Door instelling voormagnetisatiestroom (gelijkstroom) -> magnetisch veld in bijkomende
reactantie ingesteld op een zekere waarde. Door voormagnetisatie en het effect van
verzadiging -> fluxvariantie minder groot -> tegen EMK kleiner -> lasstroom groter
3 De asynchrone motor
3.1 Opbouw en constructie
3.1.1 Stator
De stator bestaat voornamelijk uit 2 delen:
1. De wikkelingen
2. Magnetiseerbaar materiaal -> opgebouwd uit een dynamoplaat om de hysteresis- en
werverstroomverliezen tot een minimum te beperken.
In het magnetiseerbaar materiaal -> gleuven waar de koperwikkelingen in zijn ondergebracht.
Aan voor- en achterzijde van de stator worden de verschillende windingen van
opeenvolgende spoelen met elkaar doorverbonden.
De uitvoeringsvorm van deze wikkelingen bepaalt het aantal poolparen.
3.1.1.1





Kenplaat
Nominaal vermogen
Nominaal toerental
Nominale spanningen
Nominale stromen
….
3.1.2 Rotor
Men onderscheidt twee types:
1. Kooirotor
2. Sleepringrotor
3.1.2.1 Kooirotor
Cilindervormig gelammeleerde magnetiseerbare kern waarin koperen of aluminium geleiders
zitten langsheen de buitenmantel. Deze geleiders zitten voor- en achteraan kortgesloten door
twee ringen. Ook de uitgaande as bevindt zich hier.
3.1.2.2 Sleepringrotor
Wikkelingen verwerkt in de rotorgleuven. Wegens draaiende beweging -> elektrische
verbindingen van deze rotor via 3 sleepringen naar buiten worden gebracht. De andere zijde
van de drie spoelen staan meestal in sterpunt met elkaar verbonden. De naar buiten gebracht
contacten kan men aansluiten op een driefasige weerstand -> regelbare rotorweerstand
Elektrische machines
20
3.2 Werking
3.2.1 Draaiveld
Door aansluiting driefasige spanning aan driefasig statorspoelen -> ontstaan draaiveld
L1
L2
L3
4 verschillende tijdstippen -> momentele waarde van de stroom. Er verschijnt een magnetisch
veld dat constant is in grote maar steeds ronddraait. De verdraaiing van het veld tussen t1 en
t4 bedraagt 180°. In bovenstaande grafiek -> tijdsverschil = halve periode = 3000 tr/min. De
verdraaiing is telkens 60°.
3.2.2 Motorwerking
3.2.2.1 Statorwikkeling
 U = cte
 f = cte
E = 4,44.f.N. Фmax -> flux moet een constante waarde bedragen
Magnetiseringsstgroom (Iµ) -> groter dan bij een transformator omwille van de luchtspleet.
Het draaiveld dat ontstaat -> ns = 60.f/p


Rechterhandregel: bepalen van de stroomzin van een opgewekte emk. E = -B.l.v
Linkerhandregel: bepalen van de beweging van een stroom voerende geleider in een
magnetisch veld. Fl = B.I.L
3.2.2.2 Rotor
Erotor = 4,44.k.frotor // k = vorm- en wikkelfactor
Het verschil in toerental draaiveld en toerental rotor = SLIP


Absolute slip: s = ns – nr
Relatieve slip: s = ns-nr/ns (.100%)
De slip is ≠ 0, enkel als de rotor extern wordt aangedreven. De stator en rotor kunnen ook nooit
op hetzelfde toerental draaien -> anders geen koppel
Elektrische machines
21
3.2.3 Equivalente keten van de asynchrone motor
3.2.3.1
Equivalent schema bij een draaiende rotor
Stator
Rotor
De weerstand R2.(1-s/s) is slipafhankelijk:


3.2.3.2
Bij s = 0 is deze waarde oneindig groot wat tot gevolg heeft dat de stroom I2 = 0 en er
geen motor vermogen wordt geleverd
Bij s = 1 is deze waarde gelijk aan 0 wat tot gevolg heeft dat de stroom zeer groot is
maar er geen nuttig vermogen wordt geleverd.
Vectordiagram + Cosinus(fie) - slip karakteristiek
Cos (fie) = Peff/Pschijnbaar
Stijgt I1’ -> dan wordt de vectorhoek kleiner -> arbeidsfactor in de primaire kring wordt beter.
I1 = I0 + I1’
Slip 1 -> 0 = betere cos (fie)
Elektrische machines
22
3.2.4 De koppel-slip karakteristiek
De slip waarbij het maximaal koppel optreedt is afhankelijk van de waarde van R2. Passen we
R2 aan dan kunnen we de slip waarbij het maximaal koppel optreedt ook wijzigen.
Bijvoorbeeld:
In deze grafiek, verhogen we R2 dan zal het kipkoppel zich verplaatsen naar links
Afname van het koppel met toenemend slip: Naarmate het slippercentage toeneemt, neemt
het koppel af. Dit komt doordat de relatieve snelheid tussen het magnetische veld van de stator
en de rotor toeneemt
3.2.5 Motorkarakteristiek en belastingskarakteristiek
Wanneer een motor gekoppeld wordt aan zijn mechanische belasting ->
motor stelt zich in op bepaald toerental, dit toerental wordt bepaald
door een koppel-snelheid karakteristiek van de belasting (snijpunt van
beide karakteristieken).
3.3 Aanzetten van een asynchrone motor
3.3.1 Aanzetten op het net
Motor rechtstreeks op nominale 3-fasige spanning aangesloten. De
aanloopstroom 5 à 6 maal de nominale stroom van de motor. Voor grote
motoren is deze manier niet toepasbaar.
Voor- en nadelen



Grote aanloopstroom
Aanloopkoppel middelmatig tot sterk
Eenvoudig, goedkoop
Elektrische machines
23
3.3.2 SKA met aanloopweerstanden
Sleepring kooianker motor -> voordeel: rotorwikkelingen via
klemmen en sleepringen naar buiten worden gebracht zodat men
een weerstand in serie met deze wikkelingen kan plaatsen.
I2 daalt wanneer rotorweerstand R2 verhoogd -> statorstroom en
lijnstroom naar de stator dalen ook.
Voor- en nadelen




Duurder methode
Vermogen weerstanden nodig
Optimaal koppel instelbaar
Betere cos (fie)
3.3.3 Ster-driehoek aanloop
Aanloopprincipe gebaseerd op een lagere spanning die wordt aangeboden aan de spoelen van
de stator √3 lager dan de nominale spanning van de spoelen.
3.3.3.1 Driehoek
De lijnstroom is √3 maal lager dan de fasestroom. We komen hierbij op:
3.3.3.2 Ster
De fasespanning is √3 maal lager dan de lijnspanning. We komen hierbij op:
Maken we nu de verhouding van Driehoek/ster dan krijgen we:
Lijnstroom is 3 maal kleiner tijdens ster in vergelijking tot de lijnstroom bij
driehoek
Aanloopkoppel eveneens factor 3 kleiner = langere aanlooptijd
Voor- en nadelen





Lijnstroom 3 maal kleiner
Aanloopkoppel 3 maal kleiner
Goedkope oplossing
Veel gebruikt
Complexere schakeling
Elektrische machines
24
3.3.4 Aanzetten met spaartransformator
Gebaseerd op het aanlopen met een lage spanning -> bereikt door instellen
van de spaartransfo.
Voor- en nadelen


Dure oplossing
Uitvoerbaar in meerdere stappen
3.3.5 Aanzetten met weerstanden in de stator
Motor wordt op een verlaagde spanning gestart. De motor wordt bij het
aanzetten op het net geschakeld via drie weerstanden die in serie geschakeld
zijn met de motorwikkelingen.
Motor normale snelheid -> weerstanden kortgesloten -> motor volle
voedingspanning
Motorkoppel neemt sneller toe dan bij ster/driehoek -> motorkoppel
evenredig met kwadraat motorstroom.
Interessant bij toepassingen waar het belastings-koppel toeneemt met de
snelheid (pompen, ventilatoren).
Voor- en nadelen



Weerstanden = jouleverlies
Kleiner aanloopkoppel
Extra kost weerstanden met groot vermogen
3.3.6 Aanzetten met Softstarter
Schakeling wordt gerealiseerd door gebruik te maken van twee antiparallel geschakelde thyristoren in elke lijndraad -> wijzigen stuurhoek
-> startspanning, startstroom en koppel zijn regelbaar (50 Hz)
Voor- en nadelen



Duurder
Zeer gecontroleerde aanloop
Goed rendement
Elektrische machines
25
3.4 Snelheidsregeling van een asynchrone motor
3.4.1 Basisprincipe
Uit de formules kunnen we dan afleiden dat volgende parameters kunnen worden aangepast
om de rotorsnelheid te regelen:



s : slipregeling
p : wijzigen van het aantal poolparen
f : frequentie regeling
3.4.2 Slipregeling
Bij een KA-motor wordt de slip gewijzigd door het veranderen
van de aangelegde spanning. Men kan aantonen dat het
kipkoppel evenredig is met het kwadraat van de aangelegde
spanning (zie formule Mk).
De kipslip (slip waarbij koppel optreed) is onafhankelijk van
deze spanning.
3.4.3 Wijziging van het aantal poolparen
3.4.3.1 Stator met gescheiden wikkelingen
Nadeel -> slechts 1 statorwikkeling wordt gebruikt -> slechte benutting van het koper. Meestal
in ster geschakeld
3.4.3.2 Stator met dahlanderwikkeling
Iedere fasewikkeling bezit 2 spoelen die zodanig kunnen geschakeld worden dat het draaiveld
p1 en p2 poolparen produceert.
3.4.4 Frequentie regeling
Y-as : koppel / X-as: toerental
Kippelkoppel blijft hetzelfde alleen het toerental wijzigt bij verschillende
frequenties. Het koppel is onafhankelijk van de frequentie
De spanning blijvend laten toenemen is geen optie, er is een bepaalde
bovengrens en deze wordt bereikt bij een frequentie van 50 Hz. We zien
in de grafiek dus dat bij een frequentie hoger dan 50Hz het koppel zal
dalen, vanaf dan zal er gewerkt worden met een constant vermogen dat
geleverd
Elektrische machines
wordt.
26
Wanneer we frequentie aanpassen -> spanning varieert lineair mee, in werkelijkheid is dit niet
het geval dit dan voornamelijk bij zeer lage frequenties.
Bij de lage frequenties zal dus een compensatie toegevoegd worden, men zal dus de spanning
meer laten toenemen dan eigenlijk nodig is volgens het lineaire verband.
Toegevoegd voor lage frequenties (lage snelheden) zodat we de ohmse weerstand in de
wikkelingen niet meer kunnen verwaarlozen t.o.v. inductieve weerstand van de spoelen. De
zelfinductie coëfficiënt zal kleiner worden t.o.v. van de ohmse weerstand.
µ
3.4.4.1 Pulsbreedtemodulatie (PWM)
Door de verandering van de pulspauze-verhouding van het stuursignaal wordt de
gelijkspanning van de tussenkring omgevormd tot een wisselspanning met regelbare
frequentie.
Controle- en regeleenheid -> vergelijkt veranderlijke gelijkspanning met het ingevoerde
inganssignaal en regelt de chopperfunctie.
Microprocessor vergelijkt sinus signaal driehoekspanning. Wanneer de driehoekspanning
lager is dan de sinus is de uitgang van de inverter aangestuurd -> omgekeerd geval uitgang
inverter uitgeschakeld = PWM
3.4.5 Remmen van een asynchrone motor




Generatorisch remmen
Tegenstroom remmen
Gelijkstroom remmen
Mechanisch remmen
Elektrische machines
27
4 Gelijkstroommotoren
= een omvormer van elektrische energie (qua vorm gelijk aan de gelijkstroomdynamo)
4.1 Werkingsprincipe
4.1.1 Opbouw
Een rotor met wikkelingen staat opgesteld in een magnetisch veld. Door de geleiders wordt
een stroom gestuurd -> ontstaan lorentzkracht op de geleiders die door de opstelling van de
rotor leidt tot een aandrijfmoment.
Wanneer de rotor ronddraait in het magnetisch veld -> wikkelingen voorzien van een
elektrische stroom in de juiste richting -> gerealiseerd door de borstels en commutator.
Borstels: Stroom geleidende elementen
Commutator: Cirkelvormige samenstelling van koperen lamellen -> staan in verbinding met
verschillende spoelen van de rotor.
Geleiders bovenaan en onderaan in het anker bevinden werken niet mee aan het koppel van
de motor.
4.1.2 Draaizin
In de schematische voorstelling vinden we de twee variabelen
terug die zorgen voor het aandrijvend koppel van de motor.
Keren we één van beiden om bijvoorbeeld If dan keert het
aandrijfmoment van zin om en zal de motor in tegengestelde zin
beginnen aanlopen.
4.1.3 Tegen EMK
Rotor in stilstand en motor wordt ingeschakeld -> vergelijking: Ia =
U/Ra
Ankerweerstand zeer klein -> stroom loopt hoog op -> wordt beperkt
door de voorschakelweerstand. -> vergelijking: Ia = U/(Ra + Rv)
Zodra motor draait -> ankerdraden snijden de veldlijnen van het
magnetisch veld -> EMK in het anker wordt opgewekt
De zin van het EMK is tegengesteld aan de aangesloten bronspanning = TEGEN EMK
Elektrische machines
28
4.1.4 Berekening van de aanzetweerstand
Om de motor een voldoende groot aanzetkoppel te geven moet de stroom bij aanloop voor
een beperkte duur groter zijn dan de nominale stroom.
4.1.5 Snelheidsregeling
E = k.Ф.n <-> n = E/k.Ф
Uit deze formule kunnen we dus elementen halen om de snelheid van de motor te regelen.



Regelen van de voedingsspanning
Regeling van de flux
Regeling van Ra
4.1.6 Ankerreactie
Wanneer de gelijkstroommotor belast draait, dan vloeit er een ankerstroom
door de ankerwikkelingen -> door deze stroom -> rond ankerwikkelingen
ontstaat een bijkomend magnetisch veld, welke invloed heeft op het
magnetisch veld van de stator.
Door dit bijkomend magnetisch veld zal het totaal magnetisch veld aan de
uittrede van de poolschoenen verzwakken en aan de intrede versterken ->
negatieve beïnvloeding, versterking aan de intrede wordt beperkt door
verzadiging van het staal.
Stellen we beide fluxen vectorieel samen kunnen we zien dat de neutrale lijn wordt verdraaid
door de samenstelling van de hoofdflux en ankerflux.
Ankerreactie leidt dus tot vermindering van het aandrijvend koppel.
Voorkomen:



Verschuiving van de borstels
Plaatsen van compensatiewikkelingen
Plaatsen van hulppolen
Commutatie: omkeren van de stroom in een ankerspoel om ervoor te zorgen dat de motor
blijft draaien dit proces wordt meestal gerealiseerd met behulp van een commutator en
borstels.
Elektrische machines
29
4.1.7 Karakteristieken van de seriemotor
4.1.7.1
De koppel-stroom-karakteristiek M=f(Ia)
Stijgende stroom -> koppel stijgt kwadratisch
Stroom te groot -> verzadiging van de poolkernen
Flux stijgt weinig of niet, M stijgt weinig (± lineair)
Verzadiging -> door beperking materiaal
4.1.7.2
Snelheid-stroom karakteristiek
Stijgende belasting -> ankerstroom stijgt ->
toerental daalt
De snelheid is dus sterk afhankelijk van de
belasting.
Gevaar: Bij nullast -> stroom Ia wordt klein -> toerental zeer groot -> seriemotor slaat op hol
bij nullast
4.1.7.3
Koppel-snelheid-karakteristiek
Kleine stroom -> hoog toerental -> klein moment
Gemiddelde stroom -> kleiner toerental -> groter
moment
Grote stroom -> zeer klein toerental -> zeer groot
moment
Elektrische machines
30
4.2 De compoundmotor
4.2.1 Algemeenheden
Voordeel -> constante rotatiefrequentie bij een veranderlijke belasting.
Nadeel -> beperkt aanloopkoppel, belast aanlopen is geen optie
De compound motor bezit dus een combinatie van serie- en shunt eigenschappen.
4.2.1.1 Draaizin
Mogelijkheden tot omkeren van de draaizin:



Ankerstroom Ia omkeren
Verwisselen van A1-A2
Zin flux omkeren (D1-D2 en E1-E2)
Elektrische machines
31
5 Gelijkspanningsgenerator of dynamo
5.1 Algemeenheden
Dynamo -> het opwekken van een gelijkspanning t.g.v. een roterende krachtbron.
Voor het bekomen van gelijkspanning is een dynamo niet noodzakelijk. Een wisselspanning
kan met elektronische componenten omgezet worden in een gelijkspanning.
5.2 Principe
De werking steunt op de Blv-regel: Wanneer een geleider een magnetisch
veld snijdt, zal in deze geleider een EMK opgewerkt worden: E = B.L.v
Bepaling van de zin van de opgewekte EMK d.m.v. de rechterhandregel


Opwekking van wisselspanning in de geleider
Vorm wordt bepaald door de vorm van de
magneetpolen
5.3 Ankerreactie
Wanneer een dynamo belast wordt -> stroom door geleiders -> zorgen voor bijkomend
magnetisch veld -> flux stijging aan de uittredende polen en fluxdaling aan de intredende
polen met een verschuiving van de neutrale lijn als gevolg.
Ankerreactie lijdt tot spanningsvermindering -> middelen om dit te verminderen zijn dezelfde
als bij gelijkstroommotoren.
5.4 Commutatie
Idem als bij de gelijkstroommotor
Elektrische machines
32
5.5 Bekrachtiging
De bekrachtiging van de dynamo kan op verschillende manieren gebeuren:



Permanente magneten
Bekrachtiging vanuit een onafhankelijke stroombron
Zelfbekrachtiging
5.5.1 Afzonderlijke bekrachtiging
Bij kleine gelijkstroomgeneratoren en kleine motoren wordt het magnetisch veld opgewekt
door krachtige permanente magneten.
Afzonderlijke bekrachtiging kan gebeuren door gebruik te maken van een batterij, een
generator of door een regelbare gelijkspanning
Gelijkspanning geleverd door generator = zelfbekrachtiging
Links zien we een veldketen en rechts de ankerketen. Als bekrachtigingsbron gebruikt men
tegenwoordig meestal een gestuurde gelijkrichting op basis van een thyristorbrug.
5.5.2 Magnetisatiekromme
W laten in bovenstaand schema de veldstroom (If)
geleidelijk toenemen 0 -> 3A door de veldregelaar R te
verminderen.
Kleine veldstromen, van 0 -> 0,5A -> polen niet
verzadigd zodat de flux lineair toeneemt met de
veldstroom (gebied O-A)
Bereiken we het knikgebied A-B -> toename van de
flux zal veel kleiner worden.
Vanaf 1-3A -> flux stijgt nauwelijks omwille van verzadiging van de polen. (B-C gebied)
Verloop opgewekt EMK is identiek
Elektrische machines
33
5.5.3 Nullastkarakteristiek
De nullastkarakteristiek E = f(If) geeft het grafisch verband weer tussen de opgewekte emk E
en de magneetstroom If bij een constant toerental en zonder belasting.
E = k.Ф.n <-> n=cte -> E = k.Ф
Daarom heeft de nullastkarakteristiek hetzelfde verloop als de magnetisatiekromme.
5.5.4 Aanpassen van de draaisnelheid
Voor het aanpassen zijn 2 veelvoorkomende manieren:
1. Spanningsregeling: Een shuntdynamo kan worden geregeld door de veldspanning
aan te passen. De veldwikkeling van de dynamo wordt parallel (shunt) geschakeld met
het belastingscircuit. Door de veldspanning te verhogen of te verlagen, kun je de
draaisnelheid van de dynamo wijzigen.
2. Mechanische regeling: Een andere manier om de draaisnelheid van een shuntdynamo
aan te passen, is door de mechanische belasting op de as te veranderen. Dit kan worden
gedaan door het toevoegen of verwijderen van belastingselementen, zoals riemen,
katrollen of tandwielen. Door de belasting te vergroten, wordt meer mechanisch
vermogen van de motor gevraagd, waardoor de draaisnelheid kan dalen.
Elektrische machines
34
6 Kleine motoren
6.1 De eenfasige asynchrone motor
Bestaat uit een stator met eenfasige of tweefasige wikkeling die twee of meerpolig kan worden
uitgevoerd. Rotor = kooirotor -> geconstrueerd voor relatief kleine vermogens.
6.1.1 Opwekking van een draaiveld door een eenfasige spanning
φ1
φ1
φ=0
φ=0
Besluit: er ontstaat geen draaiveld maar een wisselveld -> gevolg -> motor kan niet aanlopen
Dit wisselveld kan echter ontbonden worden in twee gelijke, tegengesteld draaiende
draaivelden.
6.1.2 De eenfasige motor met hulpwikkelingen
Deze motor bezit 2 statorwikkelingen die ruimtelijk 90° van elkaar verschoven zijn t.o.v.
elkaar. Beide wikkelingen worden doorlopen door stromen die 90 graden in fase verschoven
zijn en even groot zijn.
Waarom een hulpwikkeling?
Dit is nodig om een roterend magnetisch veld te creëren dat op zijn beurt nodig is voor het
starten en draaien van de motor.
Enkelfasig kan enkel een oscillerend magnetisch veld produceren. Dit oscillerende veld is niet
geschikt voor het opwekken van het benodigde koppel om de motor te laten draaien. Daarom
wordt er een hulpwikkeling, ook wel een startwikkeling of hulpstartwikkeling genoemd,
gebruikt in een éénfasige asynchrone motor.
Elektrische machines
35
6.1.3 Aanzetmethoden
Hoe zorgen we ervoor dat de twee stromen in fase verschoven zijn t.o.v. elkaar?




Door een condensator in serie te schakelen met de hulpwikkelingen
Door een spoel in serie te schakelen met de hulpwikkelingen
Door een weerstand in serie met de hulpwikkelingen te schakelen
Door een hulpwikkeling aan te brengen waarvan de zelfinductiecoëfficiënt sterk
verschilt van deze van de hoofdwikkelingen.
6.2 De spleetpoolmotor
6.2.1 Opbouw





De rotor
Stator met 1 statorwikkeling
In de statorpolen zijn gleuven voorzien, in de gleuven is een hulpwikkeling of een
kortsluitring voorzien.
Toerentalrichting ligt vast
Kan zelfstandig aanlopen
Door de wisselstroom in de eenfasige statorwikkeling wordt een sinusoïdale flux opgewekt.
Deze wisselflux zorgt voor een tegen EMK in de kortsluitwikkeling -> doordat deze wikkeling
is kortgesloten vloeit er een stroom Ik t.g.v. deze stroom flux Фk opgewekt.
Ф en Фk in fase verschoven en Ф en Фk verschillend van grootte = elliptisch draaiveld -> motor
loopt vanzelf aan.
6.2.2 Steinmetz-schakeling op 1 fasige spanning
C
Geen draaiveld maar wisselveld -> wisselveld = twee tegengesteld draaiende draaivelden.
De motor kan niet aanlopen zolang hij geen aanzetbeweging meekrijgt
Deze schakeling wordt gebruikt om een driefasige AS-motor aan te sluiten op een 1 fasig net.
Elektrische machines
36
In bovenstaand schema wordt er dus een condensator tussen de vrije klem en 1 netgeleider
aangesloten. Door de faseverschuiving van de bijkomende stroom ten gevolge van de
condensator ontstaat opnieuw een elliptisch draaiveld zodat de motor kan aanlopen. ->
gevolg:
Reductie van het motorkoppel t.o.v. de normale werking
Aanzetkoppel -> tot 30% gereduceerd van het originele aanzetkoppel, het vermogen die de
motor kan lever is dus beperkt tot 70% van het nominaal vermogen.
Vuist regel voor het bepalen van bedrijfscondensator:
70µF per KW nominaal vermogen
Deze manier kan ook gebruikt worden op een driehoekschakeling van de spoelen van de
motor. Draairichting motor -> bepaald door stand condensator
7 De stappenmotor
7.1 Alegemeen
7.1.1 Wat is een stappenmotor
Een digitaal werkende motor -> de as kan enkel discrete posities aannemen en niet om het
even in welke positie gepositioneerd worden. De motor wordt dus vooral gebruikt voor
positioneringen.
Aangestuurd d.m.v. elektrische pulsen i.p.v. een continu aangelegde spanning/stroom.
7.1.2 Principiële werking
Werking wordt uitgelegd a.d.h.v. een motor met een tweepolig permanente magneet op de
rotor en een stator met twee loodrecht op elkaar staande wikkelingen
Wikkelingen tussen klemmen A1-A2 en B1-B2 -> ieder eigen magnetisch circuit.
Elektrische machines
37
Elke circuit bestaat uit 2 lichamelijke polen en twee wikkelingen = fazen
Circuit A: polen 1 en 3 met de fasen L1 en L3
Circuit B: polen 2 en 4 met de fasen L2 en L4
Geen fasen bekrachtigd? -> rotor neemt voorkeurstand in, waarbij de magnetische reluctantie
voor de veldlijnen van de permanente magneet minimaal is. Rotor komt tussen de polen 1 en
3 of 2 en 4 te staan -> 4 voorkeurstanden
De motor heeft dus 4 stappen per omwenteling
Bekrachtigen we 1 fase dan is pool 1 een noordpool en pool 3 een zuidpool.
Bekrachtigen we de wikkeling L2 op dezelfde wijze -> rotor hoekverdraaiing van 90 graden
Door afwisselend L1,L2,L3,L4 te bekrachtigen zal de motor een stappende beweging rechtsom
uitvoeren -> schakel frequentie opvoeren -> van stappen overgaan in draaien.
Draaizin omkeren? -> bekrachtiging veranderen
Verkleining van de staphoek wordt gerealiseerd door meer fasen op de stator of rotor aan te
brengen.
Verdere verfijning = ministapbedrijf -> 2 spoelen bekrachtigd -> stroom door spoelen wordt
geregeld in functie van de gewenste hoekverdraaiing .
Elektrische machines
38
7.2 Uitvoeringsvormen
3 types:
1. De permanente magneet stappenmotor (PM)
2. De variabele reluctantie stappenmotoren (VR)
3. De hybride stappenmotoren (H)
7.2.1 De permanent magneet stappenmotor
Rotor bestaat uit een permanent magnetisch materiaal. 4 fasen nodig voor dubbele
draairichtingen te realiseren. -> Met 2 wikkelingen is dit ook realiseerbaar door de stroom
doorheen de respectievelijke wikkelingen in tegengestelde richting te laten vloeien = semivierfasig-systeem.
Grootte staphoek -> afhankelijk aantal poolparen op de rotor en fasen op de stator
Eventueel van tanden voorzien -> per statorpool krijgen we dan een groter koppel door een
grotere fluxverandering per stap.
7.2.2 De variabele reluctantie stappenmotor
De rotor bestaat uit vertand zacht staal. De tanden zijn vergelijkbaar met de polen van de
magneetrotor. Tandsteek van de rotorpool dient overeen te komen met de tandsteek van de
statorpool.
Koppelontwikkeling -> gebaseerd op het reluctantie principe -> tand rotor richt zich naar een
tand van de bekrachtigde statorpool.
Door vertanding van de rotor -> kan men een groot aantal stappen per omwenteling realiseren.
Minimaal 3 fasen nodig om in 2 richtingen te kunnen draaien.
Draairichting wordt bepaald door volgorde waarin de bekrachtiging van de fasen plaatsvindt
en niet door de polariteit van de bekrachtiging.
7.2.3 De hybride stappenmotor
Combinatie PM en VR stappenmotor -> gunstige eigenschappen verenigd



Minder neiging tot slingeren
Minder resorantieverschijnselen
Groot aantal stappen mogelijk = nauwkeuriger
Vergelijking tussen de PM en VR stappenmotor
Elektrische machines
39
8 Synchrone machines
8.1 Principe
De gemagnetiseerde rotor draait met dezelfde snelheid als het draaiveld. Is er een
positieverschil tussen het draaiveld en de stand van de rotor, dan wordt er energie omgezet.
De synchrone machine wordt dus in hoofdzaak gebruikt als opwekker van elektriciteit, dus
als generator.
Voordeel: zowel een inductief als capacitief karakter afhankelijk van de vraag inductief of
capacitief kan de generator blindvermogen leveren, hierdoor kan er een gunstige cos φ
worden geleverd.
Geen slip -> hoog rendement haalbaar + nauwkeurige snelheidscontrole mogelijk
Toepassingen: waar een hoog vermogen wordt verlangd.
8.2 Werking
De stator wekt een draaiveld op, met dit draaiveld beweegt een gemagnetiseerde rotor mee.
De magnetisatie van de rotor kan gebeuren door middel van een spoel die via sleepringen met
een gelijkstroom bekrachtigd wordt. Andere mogelijkheid -> rotor met permanente magneten
voorzien.
Rotor uitvoeringen:
We kunnen het ogenblikkelijk veld van de stator voorstellen als:


a: staat voor de hoekverschuiving in de stator
δlast : Staat voor het achterlijnen van de rotor t.o.v. het draaiveld ten gevolge van het
lastkoppel.
Ogenblikkelijk veld rotor:
Elektrische machines
40
In onderstaande figuur statorveld en rotorveld getekend. Splitsen van deze velden is fysisch
niet aan de orde -> er kan maar 1 magnetisch veld aanwezig zijn in de luchtspleet
(samenstelling: rotormagneetveld + statormagneetveld).
Omzetting van elektrische naar mechanische energie -> 2.π.fnet = ωrotor
Deze voorwaarde ligt aan de basis van het synchroon lopen (zelfde hoeksnelheid) van het
draaiveld en de rotor met een onderlinge hoekverdraaiing δlast
De velden hebben onderling een hoekverschil van δlast. Deze hoek δlast (koppelhoek, lasthoek)
bepaalt welk koppel er door de machine geleverd wordt. Is de koppelhoek = 0 dan zijn
statorveld en rotorveld in fase (theoretisch gezien nooit)


Generatorwerking -> motorveld loopt voor op het statorveld
Motorwerking -> draaiveld ijlt voor op rotorveld
De grootte van het koppel is evenredig met de sinus van de koppelhoek en afhankelijk van de
grootte van stator- en rotorveld.
De koppelhoek: bij synchrone machines verwijst naar de hoek tussen de rotorexcitatie (het
magnetische veld van de rotor) en de statorstroom (het magnetische veld van de stator). Deze
hoek beïnvloedt het koppel dat wordt geproduceerd door de synchrone machine.
Stabiele werking -> Geleverd koppel moet steeds kleiner zijn dan Tmax -> zo niet; raakt de
machine uit de pas.
Men zal dus altijd een veiligheidsmarge moeten inbouwen om niet te dicht bij de Tmax te komen
Elektrische machines
41
8.2.1 Stationaire koppeltoeren karakteristiek van een synchrone machine
Rechte lijn door de synchrone hoeksnelheid. Zowel aan motor- als aan generatorzijde wordt
de rechte begrensd door het maximale koppel.
8.2.2 V-kromme
Bij een synchrone machine wordt de V-kromme gebruikt om
de relatie tussen de veldstroom en de uitgangsspanning te
beschrijven. De V-kromme is een grafiek die de reactie van de
machine op veranderingen in de veldstroom weergeeft.
In een synchrone machine wordt de uitgangsspanning
bepaald door zowel de statorwikkeling als de veldwikkeling.
De veldwikkeling wekt een magnetisch veld op dat draait
met een bepaalde snelheid, terwijl de armatuurwikkeling de
stroom levert aan het externe circuit.
Wanneer de veldstroom wordt gevarieerd, heeft dit invloed op het magnetisch veld in de
machine. Hierdoor verandert de uitgangsspanning. De V-kromme laat zien hoe de
uitgangsspanning reageert op verschillende veldstroomwaarden.
Typisch gezien heeft de V-kromme een karakteristieke vorm met twee punten van belang: het
bocht- of kniepunt en het verzadigingspunt.
Het bochtpunt of kniepunt: Bij lage veldstroomwaarden neemt de uitgangsspanning lineair
toe met de veldstroom. Dit wordt weergegeven door een rechte lijn op de V-kromme. Op een
bepaald punt begint de curve echter af te vlakken en buigt deze af. Dit punt staat bekend als
het bocht- of kniepunt. Hier begint de synchrone machine tekenen van verzadiging te
vertonen.
Het verzadigingspunt: Na het bochtpunt blijft de uitgangsspanning relatief constant, zelfs als
de veldstroom verder wordt verhoogd. Dit komt doordat de machine verzadigd raakt, wat
betekent dat een verdere toename van de veldstroom geen significante verandering in de
uitgangsspanning veroorzaakt.
Het bochtpunt en het verzadigingspunt op de V-kromme zijn belangrijke parameters voor het
ontwerpen en bedienen van synchrone machines. Ze bepalen het werkingsbereik van de
machine
Elektrische machines
42
8.3 Gebruik en constructie generatoren
1. Elektrisch bekrachtigde generator:
2. Klauwpoolgenerator
3. Synchrone machine
8.3.1 Gebruik en constructie: elektrisch bekrachtigde generator
2 klassen:
1. Alternatoren met gladde of cilindrische rotor -> hoge snelheden (1500/3000 tr/min)
2. alternatoren met uitspringende polen -> lage snelheden
8.3.1.1





Gladde rotor of turbo generator
2 polig uitgevoerd
Lange rotor
Hoge draaisnelheid (3000 tr/min bij 50 Hz)
Bekrachtigingsstroom wordt toegevoerd via sleepringen
Stoomturbine
8.3.1.2
Generator met uitspringende polen of vliegwielrotor





Grote diameters
Korte rotor
Lage draaisnelheden (max 1500 tr/min)
Zware rotor die dienst doet als vliegwiel
Bekrachtigingsstroom wordt toegevoerd via sleepringen
8.4 Gebruik en constructie: synchrone machine
8.4.1 Elektrisch bekrachtigde generator



Zelfde principes als generator
Regeling arbeidsfactor mogelijk -> synchrone compensator
Snelheidsregeling via frequentieregelaar
Elektrische machines
43