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A

Abtriebsmoment

Das Moment, das an der Welle eines Elektromotors oder an der Ausgangswelle eines Getriebes gemessen wird. Für die angetriebene Arbeitsmaschine oder das Getriebe ist es das Antriebsmoment.

Das Abtriebsmoment ist die Drehkraftwirkung als Drehmoment, z. B. in Nm, an der Abtriebswelle eines Getriebes. Das Abtriebsmoment ist über den Wirkungsgrad und die Getriebeübersetzung mit dem erforderlichen Antriebsdrehmoment verbunden.

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Abtriebsdrehzahl

Die Anzahl der Umdrehungen der Abtriebswelle ist die Abtriebsdrehzahl pro Zeiteinheit z. B. in 1/min

AC

AC (alternating current, engl. für Wechselstrom) bezeichnet den elektrischen Strom, der seine Richtung (Polung) in regelmäßiger Wiederholung ändert und bei dem sich positive und negative Augenblickswerte so ergänzen, dass der Strom im zeitlichen Mittel null ist.

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AC-Motor

Kurzbezeichnung für einen Wechselstrommotor. AC steht für alternating current = Wechselstrom. Man unterscheidet Motoren für den Betrieb an verschiedenen Netzen. Üblich sind das Einphasennetz (230V/50Hz) und das Dreiphasennetz (400V/50Hz).

Es gibt technisch verschiedene Prinzipien nach denen Wechselstrommotoren gebaut werden können. Allen Verfahren gemeinsam ist, dass Aufgrund des Umstandes von nur einer Phase kein Drehfeld unmittelbar vorliegt und es daher zusätzliche konstruktive Maßnahmen benötigt, um eine Drehbewegung zu erhalten.

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B

Bauform

Befestigungsmöglichkeit von Elektromotoren. Grundbauformen (horizontal):
IM B3 oder IM 1001: Motor mit Fuß
IM B5 oder IM 3001: Motor mit Flansch (Befestigungslöcher Durchgangsbohrungen)
IM B14 oder IM 3601: Motor mit Flansch (Befestigungslöcher Gewindebohrungen)

 
Baugröße (IEC) Bauform Lochkreis Zentrierrand Ø Flansch
56 B5 100 80 120
B14 K 65 50 80
B14 G 85 70 105
63 B5 115 95 140
B14 K 75 60 90
B14 G 100 80 120
71 B5 130 110 160
B14 K 85 70 105
B14 G 115 95 140
80 B5 165 130 200
B14 K 100 80 120
B14 G 130 110 160
90 B5 165 130 200
B14 K 115 095 140
B14 G 130 110 160
100 B5 215 180 250
B14 K 130 110 160
B14 G 165 130 200
112 B5 215 180 250
B14 K 130 110 160
B14 G 165 130 200
132 B5 265 230 300
B14 K 165 130 200
B14 G 215 180 250
160 B5 300 250 350
B14 K 215 180 250
B14 G 265 230 300
180 B5 300 250 350
B14 K 300 250 350
B14 G - - -

Baugröße

Die Baugröße eines Motors ist mit dem Abstand (in mm) von der Welle zur Auflage definiert. Für Asynchronmotoren ist diese Größe normiert (IEC-Normmotor). Beispiel: Ein Motor der Baugrösse 80 hat eine Achshöhe von 80 mm und somit einen Durchmesser von ca. 160 mm.

Die Baugröße ist Bestandteil der Typenbezeichnung eines Normmotors. Sie wird nach IEC aus der Achshöhe und eventuell mit einem Kennbuchstaben für die Gehäuselänge gebildet.
Die Normreihe umfasst die Baugrößen 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, usw.

Baugröße (IEC) Ø Welle Wellenlänge Zentrierbohrung Paßfeder
56 9 mm 20 mm M3 3 mm
63 11 mm 23 mm M4 4 mm
71 14 mm 30 mm M5 5 mm
80 19 mm 40 mm M6 6 mm
90 24 mm 50 mm M8 8 mm
100 28 mm 60 mm M10 8 mm
112 28 mm 60 mm M10 8 mm
132 38 mm 80 mm M12 10 mm
160 42 mm 110 mm M16 12 mm
180 48 mm 110 mm M16 14 mm

Bemessungsleistung

siehe "Nennleistung"

Betriebsart

Eine Nennbetriebsart ist eine grundlegende Beschreibung der Beanspruchung einer elektrischen Maschine. Die Nennbetriebsarten sind in der internationalen Norm IEC 60034-1 definiert, die der europäischen Norm EN 60034-1 und diversen nationalen Normen entspricht. Weil es unwirtschaftlich wäre, alle Maschinen auf jede denkbar schwere Aufgabe auszulegen, wurden Nennbetriebsarten definiert, um sowohl eine Eignung für erschwerte Bedingungen, als auch eine Beschränkung auf besonders leichte Aufgaben eindeutig benennen zu können. Beispielsweise unterscheiden sich die Anforderungen an Motoren von Aufzugsanlagen und Fahrtreppen grundlegend. Während erstere immer wieder unter großer Last anlaufen müssen, werden letztere gewöhnlich ohne nennenswerte Last in Gang gesetzt. Noch niedriger können die Anforderungen sein, wenn Maschinen regelmäßig abgeschaltet werden und dann abkühlen können.

 
Betriebsart Beschreibung
S1 Dauerbetrieb
mit konstanter Belastung
S2 Kurzzeitbetrieb
S3 Periodischer Aussetzbetrieb
S4 Periodischer Aussetzbetrieb
mit Einfluss des Anlaufvorganges
S5 Periodischer Aussetzbetrieb
mit Einfluss des Anlaufvorganges und elektrischer Bremsung
S6 Ununterbrochener periodischer Betrieb
S7 Ununterbrochener periodischer Betrieb
mit elektrischer Bremsung
S8 Ununterbrochener periodischer Betrieb
mit Last- und Drehzahländerungen
S9 Betrieb mit nichtperiodischen Last- und Drehzahländerungen
S10 Betrieb mit einzelnen konstanten Belastungen

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Betriebsspannung

Die Betriebsspannung ist nach VDE 0100-200 die jeweils örtlich zwischen den Leitern eines elektrischen Betriebsmittels oder Anlagenteiles herrschende Spannung. Im Gegensatz zur Nennspannung, welche sich auf die Auslegung seitens des Herstellers bezieht, beschreibt die Betriebsspannung diejenige Spannung, mit der das Betriebsmittel oder der Anlagenteil tatsächlich betrieben wird.

Ein Außenleiter, veraltet Phase, ist ein Leiter, der im üblichen Betrieb unter Spannung steht und zur Übertragung oder Verteilung elektrischer Energie beitragen kann, aber kein Neutralleiter oder Mittelleiter ist.[1] Bei einphasigen Anschlüssen mit einer Nennspannung von 230 V tritt er nur einfach auf und wird mit L (von englisch line conductor) bezeichnet; bei Dreiphasenanschlüssen gibt es drei Außenleiter, die mit L1, L2 und L3 bezeichnet werden (früher R, S, T).

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C

CE

Mit der CE-Kennzeichnung erklärt der Hersteller, Inverkehrbringer oder EU-Bevollmächtigte gemäß EU-Verordnung 765/2008, „dass das Produkt den geltenden Anforderungen genügt, die in den Harmonisierungsrechtsvorschriften der Gemeinschaft über ihre Anbringung festgelegt sind.“ Die CE-Kennzeichnung ist daher kein Qualitätssiegel, sondern eine Kennzeichnung, die durch den Inverkehrbringer in eigenem Ermessen aufzubringen ist und mittels der er zum Ausdruck bringt, dass er die besonderen Anforderungen an das von ihm vertriebene Produkt kennt und dass selbiges diesen entspricht..

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cos φ (cosinus phi) = Leistungsfaktor

Leistungsfaktor - kennzeichnet den Wirkanteil am Bemessungsstrom.

Ausschließlich bei sinusförmigen Strömen und Spannungen wird der Wirkfaktor definiert aus dem Verhältnis P/S . Er ist gleich dem Kosinus des Phasenverschiebungswinkels φ .

siehe auch "Leistungsfaktor"

D

Drehmoment

Das Drehmoment ist die um einen Mittelpunkt auf kreisförmiger Bahn wirkende Kraft. Die Maßeinheit ist Nm. Aus dem Produkt des Drehmomentes und der Drehzahl ergibt sich die Leistung.

siehe auch "Leistung"

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Drehrichtungsumkehr

Zur Änderung der Drehrichtung muss der Drehsinn des Ständerdrehfeldes geändert werden, beim Betrieb am Drehstromnetz genügt das Vertauschen zweier Außenleiter, z. B. Außenleiter L1 und L3. In der praktischen Anwendung werden die Motorklemmen U2, V2 und W2 gebrückt und angeschlossen:

  • beim rechten Drehfeld : L1 an U1, L2 an V1 und L3 an W1
  • beim linken Drehfeld : L1 an W1, L2 an V1 und L3 an U1

Eine übliche Schaltung dazu ist die Wende-Schützschaltung. Die Wende-Schützschaltung ist eine Schütz-Schaltung, mit der sich die Drehrichtung eines Drehstrommotors ändern lässt. Damit bei einem Drehstrommotor die Drehrichtung geändert werden kann, müssen zwei Außenleiter vertauscht werden. Das manuelle Vertauschen der Außenleiter ist sehr zeitaufwändig und kann nur bei abgeschaltetem Motor erfolgen. Für diese Zwecke wird die Wende-Schützschaltung benötigt.

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Drehstrom-Asynchronmotor

Eine Drehstrom-Asynchronmaschine (Drehstrom-Induktionsmaschine) ist eine Drehstrommaschine, bei der der Rotor (auch Läufer) dem Drehfeld des Stators als Generator vor- und als Elektromotor nachläuft. Sie besitzt einen passiven Läufer, der entweder ständig (Kurzschlussläufer, Käfigläufer) oder fallweise kurzgeschlossen wird (Schleifringläufer). Beim Einsatz als Generator kann der Läufer dieser Asynchronmaschine auch mit einer abweichenden Frequenz erregt werden (doppelt gespeiste Asynchronmaschine). Einphasig betreibbare Asynchronmotoren sind der Kondensatormotor, der Spaltpolmotor und der Anwurfmotor. Die Drehstrom-Asynchronmaschine wurde 1889 von Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski bei der Firma AEG entwickelt und ist in der elektrischen Antriebstechnik weit verbreitet.

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Dreieckschaltung

In der Dreieckschaltung werden die drei Phasenstränge eines Drehstromsystems in Reihe geschaltet.

Das heißt, das Ende eines Phasenstrangs wird mit dem Anfang des nächsten Phasenstrangs verbunden. Hierdurch entstehen drei Eckpunkte (u1, v1 und w1) an denen die Außenleiter (L1, L2 und L3) angeschlossen werden. Im Gegensatz zur Sternschaltung wird bei dieser Schaltung kein Neutralleiter (N) benötigt und es ist kein physischer Sternpunkt vorhanden. In Europa beträgt die Spannung im Niederspannungsnetz üblicherweise 400 V zwischen zwei beliebigen Phasenleitern. Die einzelnen Außenleiter haben gegen Erde eine Spannung von 230 Volt.

Die Dreieckschaltung wird unter anderem bei leistungsstarken elektrischen Maschinen eingesetzt. Zum Anlaufen dieser Maschinen wird beispielsweise die Stern-Dreieck-Anlaufschaltung verwendet. Da die Leistung in Sternschaltung auf 1/3 der Leistung der Dreieckschaltung sinkt (die Widerstände der Motorwicklungen sind unveränderlich), vermeidet man hohe Anlaufströme.

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E

Effizienzklasse

siehe "Wirkungsgrad und Effizienz"

Elektromotor

Der Elektromotor bezeichnet einen elektromechanischen Wandler, der elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. In Elektromotoren wird die Kraft, die von einem Magnetfeld auf die stromdurchflossenen Leiter einer Spule ausgeübt wird, in Bewegung umgesetzt. Damit ist der Elektromotor das Gegenstück zum Generator. Elektromotoren erzeugen meist rotierende Bewegungen, sie können aber auch translatorische Bewegungen ausführen (Linearantrieb).

Er ist neben dem Generator die wichtigste elektrische Maschine. Elektromotoren werden für Leistungen bis etwa
10 MW gebaut und vielseitig verwendet z.B zum Antrieb von:
- Haushaltsgeräten - Förderanlagen
- Büromaschinen - Walzenstraßen
- Elektrowerkzeugen - Elektrischen Bahnen
- Pumpen
Elektromotoren dürfen für kurze Zeit über die Nennleistung hinaus belastet werden. Im Dauerbetrieb wird die Belastbarkeit durch die Erwärmung begrenzt.

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Energieeffizienz

Die Energieeffizienz ist gemäß Energieeffizienz-Richtlinie 2012/27/EU das Verhältnis von Ertrag an Leistung, Dienstleistungen, Waren oder Energie zu Energieeinsatz. Unter Energieeffizienz wird somit also die rationellere Verwendung von Energie verstanden. Durch optimierte Prozesse sollen „die quantitativen und qualitativen Verluste, die im Einzelnen bei der Wandlung, dem Transport und der Speicherung von Energie“ entstehen, minimiert werden „um einen vorgegebenen (energetischen) Nutzen bei sinkendem Primär- bzw. Endenergieeinsatz zu erreichen“.

Viele Elektromotoren laufen bei konstanter Drehzahl, aber mit einer elektronischen Drehzahlregelung kann die Energieabgabe des Motors an die jeweilige Last angepasst werden. Damit können, je nach Art des Motoreinsatzes, Einsparungen von 3 bis 60 % erreicht werden.

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F

Frequenzumrichter

Ein Frequenzumrichter ist ein Stromrichter, der aus Wechselspannung eine in der Frequenz und Amplitude veränderbare Wechselspannung für die direkte Versorgung von elektrischen Maschinen wie Drehstrommotoren generiert. Sollwerte für Frequenz und Amplitude der Ausgangswechselspannung richten sich nach den Erfordernissen der elektrischen Maschine und deren aktueller Last. Manche Frequenzumrichter weisen zusätzliche Sensoreingänge auf, um Zustandsparameter der elektrischen Maschine wie Drehzahl oder momentane Winkelposition des Rotors zu erfassen. Je nach Art der elektrischen Maschine können Frequenzumrichter sowohl mit Einphasenwechselspannung als auch Dreiphasenwechselspannung arbeiten und auch aus Einphasenwechselspannung eine Dreiphasenwechselspannung für die Versorgung von Drehstrommotoren generieren. Umrichter sind elektrisch ähnlich aufgebaut, dienen aber nicht der Steuerung und Versorgung eines elektrischen Motors, sondern arbeiten üblicherweise mit einer fixen Frequenz und Spannungsamplitude am Ausgang zur Versorgung mehrerer, unterschiedlicher Verbraucher. Frequenzumrichter und Umrichter sind elektronische Geräte ohne mechanisch bewegte Komponenten. Im Gegensatz dazu ist ein Umformer eine rotierende elektrische Maschine, wie sie unter anderem in Bahnstromumformerwerken verwendet werden.

Technischer Hintergrund

Prinzip eines Frequenzumrichters Werden Asynchronmotoren direkt am Wechselspannungsnetz betrieben, haben sie eine von ihrer Polzahl und der Netzfrequenz abhängige feste Drehzahl, die Nenndrehzahl. Beim Anlauf entstehen hohe Stromspitzenwerte und das Drehmoment ist gering. Dem wird konventionell mit verschiedenen Mitteln entgegengewirkt. Dazu gehören Stern-Dreieck-Schaltung, KUSA-Schaltung, Anlasstransformator und Thyristor-Anlasser mit Phasenanschnittsteuerung. Auf diese Weise kann jedoch kein höheres Drehmoment unterhalb der Nenndrehzahl erreicht werden, ein Betrieb oberhalb der Nenndrehzahl ist ebenfalls nicht möglich.

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G

Generator

Ein elektrischer Generator (zu lateinisch generare ‚hervorholen‘, ‚erzeugen‘) ist eine elektrische Maschine, die Bewegungsenergie in elektrische Energie wandelt. Der Generator ist das Gegenstück zum Elektromotor, der elektrische Energie in Bewegungsenergie wandelt.

Der Generator beruht auf dem von Michael Faraday 1831 entdeckten Prinzip der elektromagnetischen Induktion.

Wirkungsweise
Bei allen elektrischen Generatoren, die mittels elektrischer Induktion arbeiten, ist das Prinzip, mechanische Leistung in elektrische Leistung umzuwandeln, gleich. Die mechanische Leistung wird dem Generator in Form der Drehung einer mechanischen Welle zugeführt. Die Umwandlung beruht auf der Lorentzkraft, die auf bewegte elektrische Ladungen in einem Magnetfeld wirkt. Bewegt sich ein Leiter quer (senkrecht) zum Magnetfeld, wirkt die Lorentzkraft auf die Ladungen im Leiter in Richtung dieses Leiters und setzt sie so in Bewegung. Diese Ladungsverschiebung bewirkt eine Potentialdifferenz und erzeugt eine elektrische Spannung zwischen den Enden des Leiters. In der nebenstehenden Animation ist ausschließlich die Verschiebung des Leiters (oder der zwei relevanten Spulenabschnitte) quer senkrecht zum Magnetfeld relevant. Dies wird anhand der roten Fläche veranschaulicht. Je größer die Flächenänderung pro Zeitänderung (durchlaufene Strecke des Leiters) ist, desto höher ist die Spannung. Um die Spannung zu erhöhen, werden mehrere in Form einer Spule in Reihe geschaltete Leiter verwendet.

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Getriebe

Ein Getriebe (oder Umformerelement) ist ein Maschinenelement, mit dem Bewegungsgrößen geändert werden. Mitunter spielt die Änderung einer Kraft oder eines Drehmoments die entscheidende Rolle. Die zu ändernde Bewegung ist oft eine Drehbewegung. Ein Getriebe besitzt im Allgemeinen einen Antrieb, an dem die zu übersetzende Kraft „eingespeist“ wird (z. B. von einem Motor), sowie einen Abtrieb, an dem ein Werkzeug oder eine Arbeitsmaschine angeschlossen ist.

(siehe auch "Schneckengetriebe / Stirnradgetriebe")

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Getriebe Selbsthemmung

Ein Getriebe ist selbsthemmend, wenn es sich über die Antriebswelle, aber nicht über die die Abtriebswelle antreiben lässt. Vor allem Schneckengetriebe können diese Anforderung erfüllen, wenn der Steigungswinkel kleiner ist als der wirksame Winkel des Reibkegels.

Des Weiteren unterscheidet man bei Getrieben und Gewindespindeln zwischen

dynamischer Selbsthemmung oder auch Selbstbremsung:
Der Antrieb bleibt sofort oder nach kurzer Zeit stehen, auch wenn an der Abtriebsseite noch ein Drehmoment wirkt. In ieben muss der Steigungswinkel kleiner als der Winkel des Reibkegels bei Gleitreibung sein. In der Regel wird dies bei Schneckengetrieben mit einem Wirkungsgrad kleiner 0,5 erreicht. Andere Getriebe, wie Stirnradgetriebe oder Planetengetriebe sind auch bei Wirkungsgraden unter 0,5 nicht selbsthemmend. Der Effekt darf in sicherheitsrelevanten Bereichen wie Aufzügen und Förderanlagen und bei Positioniervorrichtungen auf keinen Fall eine Bremse ersetzen, da die Selbsthemmung bereits bei kleinen Stößen oder Vibrationen aufgehoben werden kann.

statischer Selbsthemmung:
Der Antrieb bleibt nur in Ruhelage stehen. Bei Abschalten des Motors und anhängender Last abtriebseitig bleibt der Antrieb nicht zuverlässig stehen.

Der Effekt, dass ein bestimmtes Lastmoment nötig ist, um über die Übersetzung des Getriebes im Rückwärtsbetrieb die antriebsseitige Reibung oder ein antriebsseitiges Rastmoment zu überwinden, zeigt zwar eine ähnliche Wirkung, gilt aber nicht als Selbsthemmung.

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Getriebe Untersetzung/Übersetzung

  • Untersetzung: Mehrere Umdrehungen am Antriebsrad = eine Umdrehung am Abtriebsrad.
  • Übersetzung: Eine Umdrehung am Antriebsrad = mehre Umdrehungen am Abtriebsrad
Die häufigste Aufgabe eines gleichmäßig-unter-/übersetzenden Getriebes ist die Anpassung einer gegebenen Eingangsdrehzahl, z. B. die Drehzahl von Elektromotoren, an eine geforderte Ausgangsdrehzahl
Folgende Begriffe werden im Zusammenhang mit gleichmäßig-übersetzenden Getrieben von Drehbewegungen häufig verwendet:
  • Die Übersetzung ist das Verhältnis zwischen Antriebs- und Abtriebsdrehzahl. Das Übersetzungsverhältnis größer Eins wird gelegentlich Untersetzung (kein in DIN genormter Begriff) genannt.
  • Das Übersetzungsverhältnis ist fest oder nur in Stufen veränderlich: Schaltgetriebe mit mehreren Gängen konstanten Drehverhältnisses.
  • Das Übersetzungsverhältnis ist stufenlos veränderlich: stufenloses Getriebe.
  • Das Verhältnis des maximalen zum minimalen Übersetzungsverhältnis ist der Stellbereich des Getriebes.
Das Getriebe befindet sich in der Regel zwischen einer antreibenden Kraftmaschine (Motor) und einer getriebenen Arbeitsmaschine (oder einem Maschinenteil). Mit beiden ist es über je eine Kupplung fest oder lösbar verbunden. Getriebe werden nach verschiedenen Kriterien unterteilt:
  • Feste Getriebe - Drehzahlverhältnis und Drehmomentwandlung sind nicht veränderbar
  • Riemengetriebe (Flachriemen, Keilriemen)

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H

Halbkeilwuchtung

Bei einer Halbkeilwuchtung wird die Passfedernut durch einen Wuchtausgleich ausgefüllt. Die Passfederform, Länge und Lage müssen abgestimmt sein. Bei der Bestellung ist darum die Angabe des Motors mit den dazugehörigen Maßen und der Wuchtart von größer Wichtigkeit. Da bei Halbkeilwuchtung im Gegensatz zur Vollkeilwuchtung, die Trennung durch ein gemeinsames Bauteil geht, können toleranzbehaftete Unwuchten nach dem Zusammenbau auftreten. Es wird daher ein Nachwuchten nach der Montage der Verbundteile empfohlen.

Haltemoment

Das Haltemoment ist das Drehmoment, das aufgewendet werden muss, um ein Getriebe rückwärts - von der Abtriebsseite her - aus seiner Ruhestellung zu bewegen.

Haltemoment (MH)

Wird die Rotorwelle eines bestromten Schrittmotors bei einer Schrittfrequenz fS = 0 Hz durch ein äußeres Drehmoment ML langsam aus der Ruhelage ausgelenkt, steigt das dabei messbare Gegenmoment des Motors bis zu einem Maximalwert. Bei der Überschreitung dieses als Haltemoment MH bezeichneten Wertes dreht sich die Rotorwelle ungebremst um eine Schrittwinkelweite in die nächste sogenannte Ruhelage.

Für den Begriff Haltemoment wird gelegentlich der Begriff Kippmoment verwendet, der von der grundsätzlichen Definition den Synchronmotoren zugeordnet ist.

I

IP-Schutzart

Berührungs-, Fremdkörper- und Wasserschutz für elektrische Betriebsmittel

Die Schutzart gibt die Eignung von elektrischen Betriebsmitteln (zum Beispiel Geräten, Leuchten und Installationsmaterial) für verschiedene Umgebungsbedingungen an, zusätzlich den Schutz von Menschen gegen potentielle Gefährdung bei deren Benutzung. Schutzarten sind IP 00 bis IP 69K, Schutzklassen sind Klasse I bis III. Die Schutzklasse beschreibt den Schutz gegen bzw. bei Berührungsspannungen, die Schutzart (IP XX) beschreibt den Schutz gegen direktes Berühren bzw. gegen Eindringen von Feststoffen und Flüssigkeiten.

Die erste Kennziffer hinter dem Kennbuchstaben IP kennzeichnet den Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Staub. Die zweite Kennziffer steht für den Schutz gegen das Eindringen von Wasser. Beispielsweise ist bei der Schutzart IP65 vollständiger Berührungsschutz, ein Schutz gegen Eindringen von Staub und der Schutz gegen Strahlwasser aus allen Richtungen gewährleistet.

Bei vielen Anwendungen müssen elektrische und elektronische Geräte unter erschwerten Umweltbedingungen über viele Jahre sicher arbeiten. Außer dem zulässigen Temperaturbereich stellt die korrosive Belastung – hierunter wird die Beständigkeit gegen aggressive Medien in der Industrie wie Feuchte, Wasser, Dämpfe, Säuren, Laugen, Öl oder Kraftstoffe verstanden – eine Einsatzbeschränkung dar. Zudem muss das Eindringen von Fremdkörpern und von Staub, sowie die Kontamination mit Bakterien und Viren (in der Medizintechnik), oder die mechanische Beanspruchung durch Stoßeinwirkung für eine zuverlässige Funktion und sicheren Gebrauch verhindert werden.

 
1. Kennzeichen Schutz gegen Fremdkörper/Berührung 2. Kennzeichen Schutz gegen Wasser
0 Kein Schutz 0 Kein Schutz
1 Geschützt gegen feste Fremdkörper mit Durchmesser ab 50 mm
Geschützt gegen den Zugang mit dem Handrücken
1 Schutz gegen Tropfwasser
2 Geschützt gegen feste Fremdkörper mit Durchmesser ab 12,5 mm
Geschützt gegen den Zugang mit einem Finger
2 Schutz gegen fallendes Tropfwasser, wenn das Gehäuse bis zu 15° geneigt ist
3 Geschützt gegen feste Fremdkörper mit Durchmesser ab 2,5 mm
Geschützt gegen den Zugang mit einem Werkzeug
3 Schutz gegen fallendes Sprühwasser bis 60° gegen die Senkrechte
4 Geschützt gegen feste Fremdkörper mit Durchmesser ab 1,0 mm
Geschützt gegen den Zugang mit einem Draht
4 Schutz gegen allseitiges Spritzwasser
5 Geschützt gegen Staub in schädigender Menge
Vollständiger Schutz gegen Berührung
5 Schutz gegen Strahlwasser (Düse) aus beliebigem Winkel
6 Schutz gegen Eindringen von Staub (staubdicht), vollständiger Berührungsschutz. 6 Schutz gegen starkes Strahlwasser
7 Schutz gegen zeitweiliges Untertauchen
8 Schutz gegen dauerndes Untertauchen

Genauere Erläuterungen finden sich in den jeweiligen Normen.(ISO 20653/DIN EN 60529)

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J

Joule

Joule [dʒuːl] ist die abgeleitete SI-Einheit der Energie. Benannt nach James Prescott Joule, wird diese Einheit heute für alle Energieformen verwendet, also auch für die Arbeit und Wärmemenge.
Das Kurzzeichen für Joule ist J, Einheit der Arbeit und Energie. Ein Joule (1 J) ist diejenige Arbeit, die verrichtet wird, wenn die Kraft ein Newton (1 N) längs eines Weges von einem Meter (1 m) wirkt:
1 J = 1 N × 1m = 1 Nm = 1 kg × m² / s².

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K

Kaltleiter

Ein Kaltleiter, "PTC-Widerstand" oder PTC-Thermistor (englisch Positive Temperature Coefficient Thermistor) ist ein temperaturabhängiger Widerstand welcher zu der Gruppe der Thermistoren zählt. Er weist als wesentliche Eigenschaft einen positiven Temperaturkoeffizienten auf und leitet bei tiefen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei hohen Temperaturen.

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L

Leistung

Die physikalische Größe der Leistung ist definiert als Arbeit je Zeiteinheit und wird in der Einheit Kilowatt [Kw] gemessen. Man unterscheidet unter anderem die elektrische Leistung (Spannung U x Strom I ) und die mechanische Leistung (Drehmoment M x Drehzahl n ).


Elektrische Leistung.

Die physikalische Größe Leistung ist die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie bezogen auf diese Zeitspanne. Sie wird dann als elektrische Leistung bezeichnet, wenn die bezogene oder gelieferte Energie eine elektrische Energie ist.

Bei Wechselstrom sind die Größen Spannung und Stromstärke von der Zeit t abhängige Größen U und I .

Hier sind mehrere Leistungsbegriffe zu unterscheiden:

  • Augenblickswert P der Leistung oder auch Momentanleistung

               P = U ×I

  • Wirkleistung P , die tatsächlich umgesetzte Energie pro Zeitspanne. Sie wird in Watt (Einheitenzeichen W) angegeben.

  • Scheinleistung S , auch als Anschlusswert oder Anschlussleistung bezeichnet. Sie wird in Voltampere (Einheitenzeichen VA) angegeben.

  • Blindleistung Q , eine im Regelfall unerwünschte und nicht nutzbare Energie pro Zeit. Sie wird in Var (Einheitenzeichen var) angegeben.
    Die Bezeichnung Var kommt vom Begriff „Voltampere Reaktiv“


Mechanische Leistung.

Für eine Welle mit Drehmoment M und Drehzahl n = ω × 2 × π ergibt sich die Wellenleistung zu

P = 2 × π × M × n .

Wenn man die üblichen Einheiten Kw, Nm und min−1 zugrunde legt, erhält man die Zahlenwertgleichung

P = M × n × π / 30.000 ≈ M × n / 9550 ,

wobei
P der Zahlenwert der Leistung in kW,
M der Zahlenwert des Drehmoments in Nm und
n der Zahlenwert der Drehzahl in min−1 ist.

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Leistungsfaktor

Als Leistungsfaktor (auch: Wirkleistungsfaktor) bezeichnet man in der Elektrotechnik das Verhältnis vom Betrag der Wirkleistung       P       zur Scheinleistung    S   .

Das Verhältnis wird in folgender Formel ausgedrückt:

Leistungsfaktor = ג = |P|/S

Der Leistungsfaktor kann zwischen 0 und 1 liegen.

cos φ (cosinus phi) beschreibt die durch Blindleistung entstehenden Verluste.
Gute Werte für den Leistungsfaktor liegen zwischen 0,85 und 0,95.

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M

Motordaten

Die Motordaten geben die elektrischen und mechanischen Informationen des Motors wieder.
Typische charakterisierende Informationen sind Drehzahl, Nennspannung, Abtriebsdrehmoment, Wirkungsgrad usw.
Die wichtigsten Daten eines Elektromotors sind auf dem Typenschild festgehalten.
Alle weiteren Daten sind in einem Datenblatt dokumentiert

Motordrehmoment

Auch Antriebsdrehmoment oder (Getriebe-) Eingangsmoment = das vom Motor abgegebene Drehmoment.

siehe auch "Drehmoment"

Motordrehzahl

Als Motordrehzahl bezeichnet man die vom Motor abgegebene Drehzahl der Motorwelle,
wobei als Drehzahl oder Umdrehungsfrequenz (n) man den Quotienten, gebildet aus der Anzahl der Umläufe oder Umdrehungen und der dafür benötigten Zeitspanne (t) bezeichnet.
Die übliche technische Einheit ist U/min (Umdrehungen pro Minute).

Motorleistung

Unter der Motorleistung versteht man die Abgabeleistung des Motors (Drehzahl x Drehmoment). Diese unterscheidet sich von der Aufnahmeleistung (Spannung x Strom) durch Verlustleistung des Elektromotors bei der Wandlung der elektrischen in mechanische Energie.

N

Nennbetriebsart

Eine Nennbetriebsart ist eine grundlegende Beschreibung der Beanspruchung einer elektrischen Maschine. Die Nennbetriebsarten sind in der internationalen Norm IEC 60034-1 definiert, die der europäischen Norm EN 60034-1 und diversen nationalen Normen entspricht.
Weil es unwirtschaftlich wäre, alle Maschinen auf jede denkbar schwere Aufgabe auszulegen, wurden Nennbetriebsarten definiert, um sowohl eine Eignung für erschwerte Bedingungen, als auch eine Beschränkung auf besonders leichte Aufgaben eindeutig benennen zu können. Beispielsweise unterscheiden sich die Anforderungen an Motoren von Aufzugsanlagen und Fahrtreppen grundlegend. Während erstere immer wieder unter großer Last anlaufen müssen, werden letztere gewöhnlich ohne nennenswerte Last in Gang gesetzt. Noch niedriger können die Anforderungen sein, wenn Maschinen regelmäßig abgeschaltet werden und dann abkühlen können.
Wenn auf dem Typenschild einer Maschine keine Nennbetriebsart angegeben ist, ist sie für Dauerbetrieb mit konstanter Belastung ausgelegt

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Nennlast

Die Nennlast ist die Belastung (Abtriebsdrehmoment bei bestimmter Abtriebsdrehzahl), der das Getriebe dauerhaft unbeschadet ausgesetzt sein kann.

Nennleistung

Als Nennleistung wird die vom Hersteller angegebene („genannte“) Leistung eines elektrischen Verbrauchers oder eines anderen Energiewandlers (Generator, Hydraulikmotor, Wärmekraftmaschine) bezeichnet, die diese umsetzen (aufnehmen) oder generieren (abgeben) können. Meist wird als Nennleistung die maximal im Dauerbetrieb erreichbare Leistung angegeben.

Die Nennleistungsangabe gibt üblicherweise die aufgenommene Leistung an:
Die vom Gerät abgegebene Leistung ist um den Wirkungsgrad kleiner.
Die Nennleistungsangabe gibt üblicherweise die abgegebene Leistung an:
Unter anderem bei Motoren, Getrieben und Generatoren wird die abgegebene elektrische oder mechanische Leistung als Nennleistung angegeben.

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O

Ohmsches Gesetz

Das ohmsche Gesetz beschreibt folgenden Zusammenhang: Wird an ein Objekt eine veränderliche elektrische Spannung angelegt, so verändert sich der hindurchfließende elektrische Strom in seiner Stärke proportional zur Spannung. Mit anderen Worten: Der als Quotient aus Spannung und Stromstärke definierte elektrische Widerstand ist konstant, also unabhängig von Spannung und Stromstärke.
Tatsächlich gilt das Gesetz nur in engem Rahmen und nur für einige Stoffe – insbesondere für Metalle unter der Voraussetzung konstanter Temperatur. Dennoch ist es die Basis für das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Stromstärke und Spannung in elektrischen Stromkreisen.

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Ohmscher Widerstand

Ein elektrischer Widerstand ist dann ein ohmscher Widerstand, wenn sein Wert unabhängig von der Spannung, der Stärke des fließenden Stroms und dessen Frequenz ist. An einem solchen Widerstand gilt das ohmsche Gesetz. Wenn man in einem Liniendiagramm die Spannung U über der Stromstärke I aufträgt, erhält man bei einem ohmschen Widerstand eine Ursprungsgerade; die an einem Bauteil mit ohmschem Widerstand abfallende Spannung ist proportional zu der durch den Widerstand fließenden Stromstärke mit dem Proportionalitätsfaktor R und mit dem Anstieg der Geraden:

U = R × I .

Näherungsweise und mit Einschränkungen kann ein ohmscher Widerstand durch ein Bauelement, im einfachsten Fall einen Metalldraht, realisiert werden, das üblicherweise ebenfalls einfach Widerstand – siehe Widerstand (Bauelement) – genannt wird. Wenn Strom durch einen Widerstand fließt und Spannung daran abfällt, wird elektrische Energie in thermische Energie umgesetzt. Der Kehrwert des ohmschen Widerstands, also der Proportionalitätsfaktor zwischen Stromstärke und Spannung, heißt elektrischer Leitwert G eines Leiters. Es gilt also: G = 1 / R .

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P

Passfeder

Die Passfeder ist ein Maschinenelement das als Zusatzbauteil zur Welle-Nabe-Verbindung benutzt wird. Die Verbindung ist formschlüssig und dient der Übertragung von Drehmomenten und Drehzahlen (zum Beispiel Antriebswelle – Riemenrad).

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Planetengetriebe

Ein Planetengetriebe (manchmal auch Planetenradgetriebe genannt) ist eine spezielle Bauform eines Zahnrad-Getriebes. Es verfügt über eine charakteristische kompakte Bauform mit drei koaxial angeordneten Wellen.
Prinzipiell kann man davon zwei Wellen antreiben und eine als Abtrieb verwenden, oder man treibt eine Welle an und verzweigt die Leistung auf zwei Abtriebe. Zeitlauf nutzt das Planetengetriebeprinzip standardmäßig als “Standgetriebe“. Dabei erfolgt der Antrieb über das zentral angebrachte “Sonnenrad“, das gleichzeitig mit mehreren um das Sonnenrad herum angeordneten Planetenrädern im Eingriff steht. Die Planetenräder wiederum greifen ihrerseits in ein feststehendes Hohlrad ein und bewegen sich so auf einer Kreisbahn um die Sonne (daher der Name). Der Abtrieb des Getriebes erfolgt über die Achsen der Planetenräder, die alle auf einem gemeinsamen “Planetenträger“ zusammengefasst sind und das resultierende Drehmoment in die Abtriebeswelle überleiten.

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PTC-Widerstand

Ein PTC-Widerstand oder PTC-Thermistor (englisch Positive Temperature Coefficient Thermistor) ist ein temperaturabhängiger Widerstand welcher zu der Gruppe der Thermistoren zählt. Er weist als wesentliche Eigenschaft einen positiven Temperaturkoeffizienten auf und leitet bei tiefen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei hohen Temperaturen.

siehe auch "Kaltleiter"

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R

Rotor

Ein Rotor (lateinisch rotare = ‚drehen‘) ist der sich drehende (rotierende) Teil einer Maschine oder eines Aggregates. Insbesondere wird von einem Rotor gesprochen, wenn es auch einen Stator gibt. Die Untersuchung und Lösung der bei schneller Rotation auftretenden Probleme ist Aufgabe der Rotordynamik als technische Wissenschaft.

Bei rotierenden elektrischen Maschinen wird der gesamte rotierende Teil der Maschine als Rotor oder alternativ als Läufer wie dem Kurzschlussläufer bezeichnet. Abhängig von der Bauform der Maschine sind auch die Bezeichnungen Anker oder Trommelanker, Induktor oder Polrad üblich. In Linearmotoren wird nur der Begriff Läufer verwendet.

Kurzschlussläufer (Rotor) eines Asynchronmotors

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S

Schneckengetriebe

Schneckengetriebe sind eine Kategorie der Schraubwälzgetriebe und bestehen aus einer schraubenförmigen sogenannten Schnecke, die bei Drehbewegung ein in diese greifendes Zahnrad (Schneckenrad) dreht.

Im Gegensatz zu den Wälzgetrieben ist auch ein Gleiten zur Bewegung erforderlich. Dieses kommt durch die funktionsbedingte Relativbewegung der Berührungsflächen von Schnecke und Schneckenrad zustande. Dies ist der Hauptgrund für den bei hohen Übersetzungen niedrigen Wirkungsgrad (~0.45 bis 0.96) und die meist notwendige Kühlung dieser Getriebe. Dies ist gleichzeitig der Grund dafür, dass das Schneckengetriebe der geräuschärmste Verzahnungsantrieb ist.

Aufgrund der Linienberührung und mehrfachem gleichzeitigem Zahneingriff zeichnet sich die Schneckenverzahnung durch eine sehr hohe Belastbarkeit aus.
 Schneckengetriebe

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Stator

Als Stator (auch: Ständer, vom lateinischen stare = stillstehen) bezeichnet man den feststehenden, unbeweglichen Teil eines Gerätes, insbesondere wenn es auch einen Rotor gibt. Zum Beispiel in einem Elektromotor, Generator, Hydromotor oder einer Pumpe – im Gegensatz zum beweglichen Teil, dem Rotor (klassisch drehend) oder dem Translator beim Linearmotor.

Elektrisches Gerät

Der Stator ist häufig zugleich das Gehäuse und besteht bei Elektromotoren und Generatoren, außer bei Gleichfeldmaschinen, bis auf seltene Ausnahmen stets aus „geblechtem Stahl“. Er dient hier als gemeinsamer Kern für die Induktionsspulen. Im Gegensatz dazu liegt beim Glockenanker-Motor und dem Ferrarisläufermotor der Stator teilweise innerhalb des hohlen Ankers. Beim Außenläufermotor befindet sich der Stator vollständig innerhalb des Rotors. Beim elektrostatischen Lautsprecher (kurz: „ESL“) werden die feststehenden Elektrodengitter als Statoren bezeichnet. Im Gegensatz zum Magnetostaten liegt das Audiosignal hier nicht an der schallabstrahlenden Membran an, sondern wird der Gitterspannung aufmoduliert. Die Membran selbst steht unter hoher, konstanter Spannung (zwischen 1.000 und 5.000 Volt) und tritt in elektrodynamische Wechselwirkung mit den Feldern der Statoren.

 

Rotor und Stator eines Elektromotors

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Steinmetzschaltung

Die Steinmetzschaltung, benannt nach Charles P. Steinmetz, ist eine elektrische Schaltung zum Betrieb von Drehstrom-Asynchronmotoren an einem einphasigen Wechselstromnetz. Die Schaltung wird nur bei kleineren Drehstrom-Asynchronmaschinen mit Kurzschlussläufer bis 3 kW angewendet.

Grundlagen

Damit bei einem Drehstrommotor der Rotor eine Drehbewegung vollzieht, muss der Stator mit Wechselstrom versorgt werden. Die drei Außenleiter erzeugen im Stator ein Drehfeld, das um 120° phasenverschoben ist. Fällt ein Außenleiter aus oder ist nur ein Außenleiter und der Neutralleiter vorhanden (alle Haushaltssteckdosen), kann der Motor nicht aus eigener Kraft anlaufen, er müsste von Hand angeworfen werden. Mit der Steinmetzschaltung kann man einen Drehstromasynchronmotor mit Kurzschlussläufer selbsttätig anlaufen lassen.

Anwendung der Steinmetzschaltung

Die Steinmetzschaltung ist als eine Art Notlösung für Haushalte ohne Drehstrom-Anschluss gedacht oder für Maschinen, bei denen man sich den Aufwand für die Verkabelung mit drei Außenleitern ersparen will. Das dritte Anwendungsgebiet sind Maschinen, bei denen so günstig wie möglich eine Drehbewegung mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt werden soll. Der Nachteil der Steinmetzschaltung ist, dass das Anlaufdrehmoment auf ⅓ des Motor-Nennmomentes begrenzt wird. Um die gleiche Leistung zu erreichen, muss man einen größeren Motor einsetzen, was mehr kostet und mehr Platz beansprucht. Zudem ist der Wirkungsgrad mit ca. 70 % ziemlich gering. Die Steinmetzschaltung war aus ökonomischen Gründen immer auf Motoren mit einer Leistung von weniger als zwei Kilowatt beschränkt. Mit dem Aufkommen der Drehstrom-Frequenzumrichter wurde das Anwendungsgebiet weiter eingeschränkt, denn dieser kann aus einer Gleich- oder Wechselspannung den für einen Drehstrommotor benötigten 3-Phasen-Drehstrom erzeugen. Damit ist es ohne Einschränkungen möglich, einen Drehstrommotor an nur einem Außenleiter zu betreiben. Drehstrommotoren in Steinmetzschaltung verwendet man z. B. zum Antrieb von Betonmischern, älteren Waschmaschinen und an Umwälzpumpen von Heizungsanlagen. Vielfach werden dort jedoch aufgrund der Einfachheit Kondensatormotoren verwendet.

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Stern-Dreieck-Anlaufschaltung

Eine Stern-Dreieck-Anlaufschaltung (kurz YΔ-Schaltung) dient dazu, größere Drehstrommotoren mit Kurzschlussläufer mit reduzierter Leistungsaufnahme anlaufen zu lassen. Dies vermeidet das Auslösen von Überstromschutzeinrichtungen aufgrund des sonst hohen Anlaufstroms bei direktem Anlauf (DOL = direct online) in Dreieckschaltung.

Bei dem Anlassverfahren wird der Drehstrommotor zum Anlaufen zunächst in Sternschaltung geschaltet, nachfolgend wird der Motor in Dreieckschaltung geschaltet. Die Leistungsaufnahme des Motors beträgt beim Anlaufen in Sternschaltung 1/3 der Leistung in Dreieckschaltung.

Ausführung In der Praxis wird die Stern-Dreieck-Anlaufschaltung mit einer Schützschaltung ausgeführt, die das Umschalten der Ständerwicklung (auch Statorwicklung genannt) zwischen den Außenleitern und dem Sternpunkt ermöglicht sowie diese beiden Schaltzustände im Betrieb gegeneinander verriegelt. Mit zusätzlichen Steuerrelais ist eine automatische Umschaltung möglich. Anstelle der Schützschaltung können auch handbetätigte spezielle Stern-Dreieck-Schalter Verwendung finden.

Anwendungsbedingungen Stern-Dreieck-Anlaufschaltung mit Schützkontakten, vereinfachte Darstellung ohne Steuer- und Sicherungseinrichtungen Das Umschalten von Sternschaltung auf Dreieckschaltung darf erst nach dem Hochlauf des Motors erfolgen. Bei zu früher Umschaltung entsteht ein starker Stromstoß und der Zweck der Umschaltung wird nicht erreicht. Wegen der Verringerung des Anzugsmoments auf ein Drittel kann die Stern-Dreieck-Umschaltung nur bei leichten Anlaufbedingungen, beispielsweise beim Anlaufen von leerlaufenden Werkzeugmaschinen, erfolgen. Sie wird von den Energieversorgungsunternehmen bis 11 kW (zum Teil auch höher) allgemein zugelassen. Die Stern-Dreieck-Anlaufschaltung kann nur bei Drehstrommotoren angewendet werden, deren Wicklungsanschlüsse nicht intern verbunden, sondern einzeln nach außen geführt sind. Die Stern-Dreieck-Anlaufschaltung kann nur bei Motoren angewendet werden, die bei der verfügbaren Spannung eine Dreieckschaltung zulassen. Jede der Motorwicklungen muss dazu der Spannung zwischen zwei Außenleitern standhalten können, die in Europa üblicherweise 400 V beträgt. Die entsprechende Bezeichnung auf dem Typenschild von Motoren, die sich am üblichen Netz für die Stern-Dreieck-Anlaufschaltung eignen ist „400/690 V“, „Δ400/Y690 V“ oder „400/400 V“. Der Motor wird zuerst in Stern geschaltet. Die Spannung an jeder Wicklung ist nun 230V. Ist der Motor angelaufen, schaltet man auf Dreiecksbetrieb um, an jeder Wicklung liegt nun die ganze Leiter-Leiter-Spannung (400V) an.

Stern-Dreieck-Anlaufschaltung mit Schützkontakten, vereinfachte Darstellung ohne Steuer- und Sicherungseinrichtungen

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Stern-Schaltung

Eine Sternschaltung ist die Zusammenschaltung beliebig vieler Anschlüsse über je einen Widerstand an einen gemeinsamen Punkt, der als Sternpunkt bezeichnet wird.

 
Allgemeine Sternschaltung:
Jeder Anschluss ist über einen Widerstand mit dem Sternpunkt verbunden.

Sternschaltung mit 230 V Dreiphasenwechselspannung
In der Sternschaltung werden die drei Außenleiterstränge eines Drehstromsystems an jeweils einem Ende zusammengeschaltet. Der so entstandene Zusammenschluss bildet den Mittelpunkt, der auch Sternpunkt oder Neutralpunkt genannt wird. Bei Drehstrommotoren und anderen symmetrischen Lasten kann auf die Verbindung von Sternpunkt und Neutralleiter verzichtet werden, da sich hier die Ströme im Sternpunkt aufheben. Die freien Enden werden dann mit den Außenleitern (L1, L2 und L3) verbunden.

Sternschaltung für Drehstromkreis an einem dreiphasigen 230-V-Netz mit 120° Phasenverschiebung

Diese Schaltung hat den Vorteil, dass man bei symmetrischer Belastung (d. h. die drei Stränge U, V, W haben die gleiche Impedanz) zwei unterschiedliche Spannungen abgreifen kann. Ausgehend von einer im deutschsprachigen Raum üblichen Außenleiterspannung sind dies zwischen einem der Außenleiter (L1, L2 oder L3) und dem Neutralleiter (N) 230 V. Greift man jedoch die Spannung zwischen zwei Außenleitern ab, z. B. L1 und L2, erhält man 400 V. Der Verkettungsfaktor gibt das Verhältnis von Außenleiterspannung/verkettete Spannung (400 V) zu Strangspannung/Sternspannung (230 V) an. Er entspricht bei drei Außenleitern der Quadratwurzel aus 3, gerundet 1,732.

Durch geeignete Transformatoren ist es möglich, ein Vier-Leiter-Sternschaltungssystem in ein Drei-Leiter-Dreieckssystem umzuwandeln – und umgekehrt. Einzelne Phasenstränge dieser Schaltung finden in Haushalten als bekannter 230-V-Anschluss (in Deutschland und in Österreich Schuko, in der Schweiz SEV 1011) für sogenannte Teilverbraucher ihre Verwendung. Der gemeinsame Einsatz der drei Phasenstränge erfolgt unter anderem bei Elektromotoren (Drehstrommotor) und elektrischen Heizsystemen. Hier werden die Enden der drei Phasenstränge dann wie folgt bezeichnet:

  • u1 - u2
  • v1 - v2
  • w1 - w2

Um z. B. einen Elektromotor in Sternschaltung zu betreiben, werden die Außenleiter L1, L2 und L3 mit den Strangenden u1, v1, und w1 folgendermaßen verbunden:

  • L1 - u1
  • L2 - v1
  • L3 - w1

Die übrigen Enden der Phasenstränge u2, v2 und w2 werden gebrückt (miteinander verbunden) und ergeben den eingangs erwähnten Sternpunkt. Die Energieversorgungsunternehmen streben eine gleichmäßige Belastung der drei Phasenstränge an. Da die drei Phasenstränge in der Praxis ungleichmäßig belastet sind, fließt im Neutralleiter deshalb ein vom Grad der Asymmetrie abhängiger Ausgleichsstrom.

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Stirnradgetriebe

Das Stirnradgetriebe ist eine Getriebeform, die durch Stirnräder auf parallelen Achsen charakterisiert ist. Einfachste Bauform ist das einstufige Stirnradgetriebe, das aus zwei Wellen, auf denen je ein Zahnrad sitzt, besteht. Es können jedoch durch Hinzufügen weiterer Zahnräder und Zwischenwellen mehrstufige Getriebe gebildet werden.

 

Skizze eines einstufigen Stirnradgetriebes

Stirnradgetriebe sind weit verbreitet; sie kommen beispielsweise in Uhrwerken, Kfz-Schaltgetrieben bis zu großen Industriegetrieben zum Einsatz. Ihre Vorteile bestehen in der relativ einfachen Bauweise, da wenig bewegte Teile zum Einsatz kommen und die außenverzahnten Stirnräder einfacher herzustellen sind als z. B. Hohlräder in Planetengetrieben oder Schnecken- oder Kegelräder sowie in der Robustheit und einem hohen Wirkungsgrad durch direkte, rein mechanische Übertragung. Nachteil ist die kleine Übersetzung, die in einer Stufe realisierbar ist; üblicherweise lässt sich mit einer Stufe eine maximale Übersetzung von etwa 6 in der Praxis verwirklichen. Ein Stirnradgetriebe ist größer und damit auch schwerer als ein Planetengetriebe bei gleicher gegebener Übertragungsleistung; gegenüber Schneckengetrieben sind Stirnradgetriebe lauter.

 

Schnitt durch ein dreistufiges Stirnradgetriebe (schrägverzahnt)

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T

Typenschild

Ein Typenschild, auch Leistungsschild oder manchmal Typschild genannt, ist eine vom Hersteller (oder vom verantwortlichen Importeur) angebrachte Kennzeichnung eines Gegenstandes mit identifizierenden, beschreibenden und klassifizierenden Daten, oft entsprechend den gesetzlichen Vorschriften, den Vorschriften von Überwachungsinstitutionen oder gemäß den Regeln einer Branche.

Zweck

Das Typenschild dient u. a. zur eindeutigen Identifizierung eines Gegenstandes und zur Zuordnung zu den Auftragsbüchern eines Herstellers oder Importeurs.

Beispiel für ein Typenschild:

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Thermistor

Ein Thermistor (Kofferwort aus englisch THERMally-sensitive resISTOR) ist ein elektrischer Widerstand, dessen Wert sich mit der Temperatur reproduzierbar ändert. Thermistoren unterteilen sich in ihren Temperaturverhalten in zwei Gruppen:

  • Heißleiter, welche über einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) verfügen und im heißen Zustand besser als im kalten Zustand elektrisch leiten
  • Kaltleiter, welche über einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) verfügen und im kalten Zustand besser elektrisch leiten.

Die Anwendungen von Thermistoren liegen unter anderem im Bereich der elektrischen Temperaturmessung im Rahmen des Widerstandsthermometers oder zur Anlaufstrombegrenzung von elektrischen Geräten.

 

Schaltsymbol

Kennzeichnend für einen Thermistor ist die Änderung des Widerstandes bei Änderung der Temperatur. Als Widerstandsmaterial werden Metalle, halbleitende Metalloxide (keramische Werkstoffe) oder Silizium verwendet, wobei je nach Anwendung sowohl Materialien mit positiven als auch negativen Temperaturkoeffizienten Anwendung finden. Im Kleinsignalverhalten kann die Abhängigkeit des Widerstandes von der Temperatur als lineare Gleichung mit dem Proportionalitätsfaktor beschrieben werden:

    ΔR = k × ΔT

Der Faktor wird auch als Temperaturkoeffizient erster Ordnung bezeichnet. Je nach Vorzeichen dieses Koeffizienten wird zwischen Heißleitern mit negativen Koeffizienten und Kaltleitern mit positiven Koeffizienten unterschieden. Bei Heißleitern, auch als NTC-Widerstand bezeichnet, sinkt der Widerstandswert mit steigender Temperatur. Bei Kaltleitern, auch als PTC-Widerstand bezeichnet, steigt der Widerstandswert mit steigender Temperatur.

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U

Untersetzung/Übersetzung

siehe "Getriebe Untersetzung/Übersetzung"

V

Vollkeilwuchtung

Bei einer Vollkeilwuchtung wird die Motorwelle mit ganzer Passfeder gewuchtet, die Nabe aber ohne.
Hierbei ist die Passfeder, Form, Länge und Lage unwichtig.

W

Wälzlager

Wälzlager sind Lager, bei denen zwischen einem sogenannten Innenring und einem Außenring, im Gegensatz zu der Schmierung in Gleitlagern, rollende Körper den Reibungswiderstand verringern. Sie dienen als Fixierung von Achsen und Wellen, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile (z. B. ein Rad) ermöglichen. Zwischen den drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen, ist die Rollreibung dieser Lager relativ gering.Nach der Belastungsrichtung unterscheidet man zwischen Radial- und Axiallagern. Zur Einordnung in diese beiden Kategorien wird der Druckwinkel α zur Hilfe genommen. Druckwinkel ist der Winkel zwischen der Radialebene und der Drucklinie, wobei die Lage der Drucklinie stark von verwendeten Wälzkörpern und Rollbahnen abhängig ist.

  • 0° α
  • 45° α

Es gibt sechs Grundformen von Wälzlagern:

  • Kugellager
  • Zylinderrollenlager
  • Nadellager
  • Kegelrollenlager
  • Tonnenlager
  • Toroidalrollenlager (SKF CARB, FAG TORB)

Die Lagerlebensdauer hängt von zahlreichen Faktoren ab. Einige Einflussgrößen sind mess- oder berechenbar (wie etwa Lagerbelastung oder Oberflächengüte der Komponenten). Andere können nicht numerisch bestimmt werden (Verschmutzung oder genauer Schmierzustand). Ob ein Lager seine Lebensdauer erreicht, hängt stark von den Einsatzbedingungen ab. Hohe Lagerbelastungen sollten ebenso möglichst vermieden werden wie schmutzige Einsatzbedingungen, hohe Betriebstemperaturen oder Eindringen von Wasser ins Lager.

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Wechselstrommotor

Der Wechselstrommotor bezeichnet eine Gruppe von verschiedenen Elektromotoren, die mit einphasigem Wechselstrom, also nur mit einem Außenleiter (Phase) aus dem Dreiphasenwechselstrom, betrieben werden. Es gibt technisch verschiedene Prinzipien nach denen Wechselstrommotoren gebaut werden können. Allen Verfahren gemeinsam ist, dass Aufgrund des Umstandes von nur einer Phase kein Drehfeld unmittelbar vorliegt und es daher zusätzliche konstruktive Maßnahmen benötigt, um eine Drehbewegung zu erhalten.

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Wirkungsgrad und Effizienz

Technologisch veraltete Elektromotoren führen zu einem erhöhten Energieverbrauch. 1998 wurde eine freiwillige Vereinbarung zwischen dem europäischen Sektorkomitee für elektrische Antriebe CEMEP und der Europäischen Kommission getroffen. In dieser heute veralteten Vereinbarung wurden drei Wirkungsgradklassen definiert:

  • EFF3 = Motoren mit niedrigem Wirkungsgrad
  • EFF2 = Motoren mit verbessertem Wirkungsgrad
  • EFF1 = Motoren mit erhöhtem Wirkungsgrad

Im Jahr 2009 wurde eine neue weltweit geltende Normierung für die Effizienzklassen (EN 60034-30:2009) eingeführt. Die folgenden Wirkungsgradklassen für Niederspannungs-Drehstrom-Asynchronmotoren im Leistungsbereich von 0,75 kW bis 375 kW sind heute geltend:

  • IE1 = Standard Wirkungsgrad (vergleichbar EFF2, im Betrieb >90 %, Vertrieb seit Juni 2011 nur noch eingeschränkt gestattet)
  • IE2 = Hoher Wirkungsgrad (vergleichbar EFF1, im Betrieb >94 %)
  • IE3 = Premium Wirkungsgrad IE4 = Super Premium (> 97 % realisiert)

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Z

Zahnrad

Das Maschinenelement Zahnrad ist ein Rad mit über den Umfang gleichmäßig verteilten Zähnen. Zwei oder mehr miteinander gepaarte Zahnräder bilden ein Zahnradgetriebe. Es wird vorwiegend zur Übertragung zwischen zwei Drehungen oder einer Drehung und einer linearen Bewegung (Paarung eines Zahnrades mit einer Zahnstange) gebraucht. Zahnradgetriebe bilden unter den Getrieben die größte Gruppe. Sie sind formschlüssig, und somit schlupffrei.
Die Räder eines Zahnradgetriebes drehen sich zusammen mit den Wellen, auf denen sie befestigt sind, oder drehen sich auf Achsen, auf denen sie gelagert sind.
Der Radabstand ist so ausgelegt, dass die Zähne ineinander greifen, und somit die Drehbewegung des einen Zahnrades auf das andere übertragen wird. Bei der Paarung zweier außen verzahnter Räder kehrt sich die Drehrichtung um. Falls das nicht erwünscht ist, wird ein drittes Zahnrad beliebiger Größe dazwischen angeordnet. Sind die Räder unterschiedlich groß, wird die Drehzahl erhöht oder verringert, wobei das Drehmoment vermindert oder erhöht wird (Änderung des Übersetzungsverhältnisses).

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