Aus der Geschichte des Lehrstuhls für Elektrische Maschinen und Geräte und des Fachgebiets Energiewandlungstechnik

Die Synchronmaschine

Wichtige Jahreszahlen

• 1887    F. Haselwander baut eine dreiphasige Ringanker-Innenpolmaschine.
• 1890    M. von Dolivo-Dobrovolski verwendet zuerst Mantelspulen.
• 1891    Drehstrom-Kraftübertragung Lauffen Frankfurt a. M.
• 1895    C. Brown führt die Schirmtype ein.
• 1901    C. Brown erfindet den Walzenturboläufer
• 1905    Durch die Arbeiten von A. Field wird die Wirkung der vom Nutenquerfeld herrührenden zusätzlichen Kupferverluste in Wechselstromwicklungen erkannt.
• 1911    Roebel gibt den Kunststab zur Verminderung dieser zusätzlichen Verluste an.
• 1926    Behandlung von Ausgleichsvorgängen bei Synchronmaschinen.
• 1965    Erster Synchrongenerator mit supraleitender Erregerwicklung.

Beschreibung

Grundsätzlich ist die Synchronmaschine ähnlich wie die Asynchronmaschine aufgebaut. Der große Unterschied besteht jedoch in der prinzipiell anderen Ausführung des Läufers: Er wird bei der Synchronmaschine von einem gleichstromerregten Polrad gebildet. Nach der Bauform kann man hier zwischen den Schenkelpolmaschinen (Polrad mit ausgeprägten Polen) und den Vollpolmaschinen (massive Walze mit eingelegter Wicklung) unterscheiden. Zur Versorgung der rotierenden Wicklung besitzt die Maschine meist zweipolige Schleifringe.

Die Ständerwicklung wird wieder aus dem Netz gespeist. Das durch sie erzeugte Drehfeld bewirkt eine Drehung des erregten Läufers ebenfalls mit synchroner Drehzahl. Belastet man nun einen Synchronmotor, eilt das Polrad mechanisch dem Ständerdrehfeld nach. Umgekehrt verhält es sich im Generatorbetrieb. Dort eilt das Ständerdrehfeld mechanisch dem Polrad nach. Die Belastung kann so lange erhöht werden, bis der Winkel zwischen dem Ständerdrehfeld und dem Polrad einen Maximalwert überschreitet. Wird vom Motor ein noch größeres Moment gefordert, bzw. wird der Generator mit einem höheren Moment beaufschlagt, so fällt die Maschine außer tritt. Sie verläßt dann die synchrone Drehzahl.

Bei konstanter Belastung kann zusätzlich durch Verstellen des Erregerstromes die Phasenlage von Netzspannung und Netzstrom verändert werden. Die Synchronmaschine kann sich somit kapazitiv (Übererregung) oder induktiv (Untererregung) verhalten.

Quelle: Bödefeld, Sequenz: Elektrische Maschinen, 8. Auflage 1971