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Anlaßwiderstand Gleichstrommaschine

Hier können Sie kostenlos den Anlaßwiderstand einer Gleichstrommaschine berechnen lassen. Geben Sie dazu unten einfach nur die Klemmspannung, den Anlaßspitzenstrom sowie den Ankerwiderstand an.

Klemmspannung [V]  
Anlaßspitzenstrom [A]  
Ankerwiderstand [Ω]  

Die Gleichstrommaschine, auch Kommutatormaschine genannt, hat ein Magnetsystem, das ruhend angeordnet ist und den Außenteil der Maschine bildet. Der innere Teil wird von einem Anker gebildet und ist drehbar angeordnet. Der Kommutatormotor hat ein gutes Anlaufverhalten und ist gut regelbar.
Ein Anlasswiderstand, ein hoch belastbarer Leistungswiderstand mit sehr niedrigen Widerstandswerten, ist ein elektrisches Bauelement und begrenzt den Anlaufstrom von Elektromotoren.

Bei der Gleichstrommaschine ist die Ankerwicklung eine geschlossene Schleifenwicklung. In gleichmäßigen Abständen ist sie mit dem Kommutator, auch Polwender genannt, ein mechanischer Wechselrichter, verbunden, welcher angeordnete Bürsten hat mit denen er den Momentan wert der Wechsel EMK auf den Schleifringen fest hält Die Spannung zwischen seinen Bürsten bleibt konstant erhalten. Die Gleich EMK ist am größten, wenn die Kommutator Bürsten in neutraler Achse stehen.

Anlasswiderstände, kommen in der Physik vor, werden aus Metallen oder Elektrolyte gebaut. Entweder werden Drahtwiderstände, Blechwiderstände oder Gusswiderstände hergestellt.
Drahtwiderstände werden aus Drähten gebaut und auf einen isolierten Tragkörper aufgewickelt oder freiliegend zwischen den Isolatoren angeschlossen wird. Sie werden für kleinere Antriebe verwendet, da die Wärmeleitung nicht sehr gut ist. Blechwiderstände werden aus Blechen mit Schlitzen versehen, aus Stahllegierungen gebaut und verlängern den Stromweg. Gusswiderständen werden aus Gusseisen, welches eine gute Speicherfähigkeit besitzt, gefertigt und verschiedene Elemente mit unterschiedlichen Stablängen und Stabquerschnitten werden kombiniert.

Berechnung Anlaßwiderstand


Um den Anlasswiderstand auszurechnen muss man Klemmspannung (V),Anlassspitzenstrom(IAN) und Ankerwiderstand RA [?] kennen.

Die einfache Formel ist: RAN = U / IAN - RA

Beispiel:Ein Gleichstrommotor läuft mit 49 Volt, die unbestromte Ankerwicklung hat einen ohmschen Widerstand von 6 Ohm. Maximal 3 Ampere können von der Stromversorgung verkraftet werden.
Der maximale Strom ohne Anlasswiderstand: IAN=U/RA also 49 Volt/7 Ohm =7A
die Gleichstrommaschine muss mit Vorschaltwiderstand angeschlossen werden, da nur 3 Ampere zugelassen sind, somit berechnet man den Anlasswiderstand: RAN=U/IAN - RA also 49 Volt/3A-7W=9W aufgerundet

Neu zu installierenden Anlagen, die dimensioniert werden oder bei Austausch einzelner Anlagenbestandteile findet man die Berechnung vom Anlasswiderstand wieder. Die Anforderung an den maximalen Anlassstrom kann durch eine Anpassung des Anlasswiderstandes ermöglicht werden.


Häufig gestellte Fragen

Beispielrechnung aus der Praxis

Eine als Motor betriebene Gleichstrommaschine wird mit 42 Volt betrieben. Die Ankerwicklung weist im Ruhezustand (unbestromt) einen ohmschen Widerstand von 6 Ohm auf. Die vorgeschaltete Stromversorgung verkraftet laut Datenblatt maximal 3 Ampere. Es ergeben sich zwei Fragestellungen:

  1. Kann die Gleichstrommaschine direkt an dieser Stromversorgung betrieben werden?

  2. Falls sich aus Frage 1 ein Anlasswiderstand als notwendig erweist, wie groß wäre dieser zu dimensionieren?

Berechnung des maximalen Stroms ohne Anlasswiderstand

Aus dem ohmschen Gesetz abgeleitet ergibt sich für den Anlasssitzenstrom:

IAN = U / RA

= 42 V / 6 Ohm

= 7 A

Da die Stromversorgung nur für Ströme bis 3 A ausgelegt ist, darf die Gleichstrommaschine also nicht ohne Vorschaltwiderstand angeschlossen werden.

Berechnung des notwendigen Anlasswiderstandes

RAN = U / IAN – RA

= 42 V / 3 A – 6 W

= 8 W

Der für einen korrekten Betrieb der Gleichstrommaschine erforderliche Anlasswiderstand muss also mindestens 8 W betragen, um die Stromversorgung nicht zu überlasten. Er muss zudem auf eine bestimmte Leistung hin ausgelegt sein, diese ergibt sich aus der folgenden Berechnung:

P = I * U

= 3 A * (42 V * 8 W / 14 W) → Anwendung der Spannungsteilerregel

= 72 W

Es wird sichtbar, dass der in diesem Beispiel benötigte Anlasswiderstand größerer Bauart ist und neben räumlichen Erfordernissen auch eine Ausrüstung mit einem Kühlkörper erforderlich sein wird!

 

Was ist ein Anlasswiderstand?

Schaltet man eine Gleichstrommaschine ein, bringt sie also in Bewegung, dann ist der anfänglich dafür benötigte Strom deutlich größer als der im späteren Betrieb bei Nenndrehzahl. Die Ursache dafür liegt darin, dass im Einschaltmoment die später einsetzende ständige Induktion noch fehlt. Diese erzeugt während der Drehbewegung eine zusätzliche Widerstandskomponente (den induktiven Widerstand), der für eine Erhöhung des Gesamtwiderstandes und damit eine Reduzierung des Ankerstroms sorgt.

Damit es im Anlassmoment nicht zu einer unzulässig hohen Stromaufnahme kommt, fügt man einen sogenannten Anlasswiderstand, auch Vorschaltwiderstand genannt, in Reihe zur Ankerwicklung ein. Er wird dimensioniert auf Basis der maximal zulässigen Belastungen für die dabei als rein ohmschen Widerstand betrachtete Ankerwicklung und natürlich die vorgeschalteten Versorgungseinrichtungen wie Stromquelle, Schaltelemente und Zuleitungen.

 

 

Wie berechnet man den Anlasswiderstand?

Für die Berechnung des Anlasswiderstandes sind drei Systemkenngrößen erforderlich:

U … Klemmenspannung in V
(meist angegeben auf dem Typenschild)

IAN … Anlassspitzenstrom in A
(meist in den Betriebsbedingungen definiert oder durch die Anlagenparameter bestimmt)

RA … Ankerwiderstand in W
(aus dem technischen Datenblatt der Gleichstrommaschine zu entnehmen oder durch Messung des Wicklungswiderstandes zu bestimmen)

 

Die Formel zur Bestimmung des vorzuschaltenden Anlasswiderstandes lautet dann:

RAN = U / IAN – RA

 

Wo findet die Berechnung ihren Einsatz?

Die Berechnung des Anlasswiderstandes findet vornehmlich Einsatz bei der Dimensionierung von neu zu installierenden Anlagen. Gleichermaßen wichtig ist die Berechnung, wenn einzelne Anlagenbestandteile ausgetauscht werden müssen – dadurch kann sich im konkreten Fall durchaus eine neue Anforderung an den maximalen Anlassstrom ergeben, die nur durch eine Anpassung des Anlasswiderstandes zu erfüllen ist.

 



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