Wirkungsweise

Im Ständer einer Synchronmaschine sei eine symmetrische, zweipolige und dreisträngige Drehstromwicklung untergebracht. Legt man diese Maschine ans Netz, so bildet sich ein Drehfeld aus, welches eine Spannung induziert, die der Netzspannung das Gleichgewicht hält und mit der Netzfrequenz - der synchronen Geschwindigkeit - umläuft.

Abbildung: Ausrichten eines Stabmagneten in die Achse des vom Stator her eingeprägten magnetischen Felds

Bringt man einen Stabmagneten in die Bohrung dieser Maschine, so wird er sich - bei Vernachlässigung der Reibung - stets in Richtung der Ständerdurchflutung $\Theta_1$ ausrichten und mit dem synchron umlaufenden Drehfeld ohne Auslenkung aus seiner Vorzugslage mitrotieren.

Versucht man den Stabmagnet abzubremsen, so wird er etwas hinter der angestrebten Lage zurückbleiben, aber seine synchrone Geschwindigkeit beibehalten. Man kann sich diesen Vorgang anschaulich erklären, indem man sich die in Abbildung 2 skizzierten Feldlinien als Gummibänder vorstellt. Ein Drehmoment kann nur aufgebracht werden, wenn diese ,,Gummibänder`` nicht vollständig radial verlaufen, sondern eine tangentiale Komponente aufweisen. Diese tangentiale Komponente bewirkt dann einen Winkel (in Abbildung 2 mit $\psi$ bezeichnet) zwischen der Polradachse d - d und der Achse der Ständerdurchflutung $\Theta_1$. Dieser Winkel wird Durchflutungswinkel genannt (siehe Zeigerdiagramm Abbildung 5).

Hinweis:

In der Literatur kann der Durchflutungswinkel $\psi$ auch zwischen Polradspannung $U_p$ und Läuferlängsachse definiert sein. Die beiden Definitionen unterscheiden sich um einen Winkel von $90^\circ$.

Der Polradwinkel $\vartheta$ ist aus Abbildung 2 nicht ersichtlich, da der resultierende Luftspaltfluss $\Phi_\delta$ lediglich die induzierte Spannung $U_i$ bestimmt, der Polradwinkel aber von Polradspannung $U_p$ und Klemmenspannung $U_1$ (siehe Zeigerdiagramm Abbildung 5) aufgespannt wird.

Die in Abbildung 2 beschriebene Anordnung entspricht einer Synchronmaschine mit Permanentmagneteregung. Diese soll hier aber nicht weiter betrachtet werden. Für Interessierte sei auf die Literatur verwiesen [4], [5].

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