Elektrische Energietechnik, Band 1 (Maschinen)

Dem jetzt vorliegenden Band 1 ist, ebenso wie dem bereits erschienenen Band 2, ein allgemeiner Abschnitt mit Formelzeichen, Schaltzeichen und Liste der für das behandelte Gebiet geltenden nationalen und internationalen Normen, Vorschriften und Empfehlungen vorangestellt. Dem in der Berufspraxis stehenden Ingenieur, für den die Anwendung von Normen selbstverständlich ist, soll dieser Abschnitt zum bequemen Nachschlagen dienen. Mindestens ebenso wichtig ist aber, dass dadurch Studierende der Hoch- und Fachhochschulen mit einem System bekannt gemacht werden, welches erfahrungsgemäß in den Vorlesungen oftmals zu wenig berücksichtigt wird, in der beruflichen Ingenieurarbeit aber fundamentale Bedeutung hat.

Ebenfalls in den allgemeinen Teil mit aufgenommen wurden Abschnitte über Werkstoffe und Messtechnik, weil der darin behandelte Stoff nicht nur für die elektrischen Maschinen, sondern auch für die in Band 2 und 3 behandelten Geräte gilt.

Erst der Hauptabschnitt 2 wendet sich speziell den gemeinsamen Grundlagen der rotierenden elektrischen Maschinen zu. Die Unterabschnitte über elektrische und mechanische Entwurfsberechnung dienen wegen der gebotenen Beschränkung des Umfangs weniger als Berechnungsanleitungen, sondern mehr als Einführungen in diese umfangreichen Gebiete. Daher musste in Abschnitt 2.3 auf die Darstellung spezieller elektromagnetischer und elektromechanischer Randprobleme verzichtet werden. Erstmalig in einem Handbuch über elektrische Maschinen wird jedoch die mechanische Berechnung der funktionskritischen Bauteile vergleichsweise ausführlich behandelt. Dies entspricht der Tatsache, dass infolge der in den letzten zwanzig Jahren entwickelten Kühlverfahren die Grenzleistungen von Turbo- und Wasserkraftgeneratoren heute nicht mehr durch die Erwärmung und damit durch die Isolation, sondern hauptsächlich durch die mechanische Beanspruchung bestimmt wird.

Der dritte Hauptabschnitt über Kenngrössen und Betriebsverhalten der heute verwendeten Maschinenarten bildet den Schwerpunkt des vorliegenden Bandes. Es werden nur solche Maschinen behandelt, die heute und in absehbarer Zukunft Bedeutung haben. Wegen der stark angewachsenen und weiterhin zunehmenden Steuerung und Regelung elektrischer Maschinen durch Systeme der Leistungselektronik sind die elektromechanischen Steuer- und Regelsätze (zum Beispiel Amplidyne, Metadyne, Scherbiusmaschine) heute wohl nur noch von geschichtlichen Interesse. Auch die noch von einigen Firmen gebauten Drehstrom- Kommutatormaschinen werden höchstwahrscheinlich in nicht allzu ferner Zukunft entweder durch Gleichstrom- oder Stromrichtermotoren ersetzt sein. Bemerkenswerterweise zeichnet sich für den heute fast durchweg aus dem Drehstromnetz über Thyristorgleichrichrichter betriebenen Gleichstrommotor keine abnehmende Tendenz ab, wie die Produktionsziffern besonders im mittleren Leistungsbereich und die immer noch fortschreitende Weiterentwicklung an der oberen Leistungsgrenze beweisen. Der Stromrichtermotor ist bisher nur für besondere Anwendungsfälle, vor allem bei sehr hohen Drehzahlen oder sehr grossen Leistungen in ernsthaften Wettbewerb mit dem Gleichstrommotor getreten.

Die Darstellung des Betriebsverhaltens der Synchron- und Asynchronmaschine in dem hier vorliegenden HÜTTE-Band entspricht im wesentlichen der neuzeitlichen verallgemeinerten Betrachtungsweise, welche anhand des Gleichungssystems für den allgemeinen Betrieb das Rüstzeug für die angenäherte Beschreibung des transienten Verhaltens liefert. Der symmetrische Dauerbetrieb ergibt sich dabei zwanglos als einfachster Sonderfall. Für die hinreichend genaue Ermittlung des eingeschwungenen und transienten Verhaltens am Netz wird diese auf analytischen Ansätzen und vereinfachenden Annahmen beruhende Betriebstheorie noch für längere Zeit ausreichen. Insbesondere die Berechnungsingenieure des Grossmaschinenbaus wissen aber heute, dass mit den gebotenen Möglichkeiten der elektrischen Grossrechner und der darauf fussenden Einführung der numerischen Feldberechnung sich auch für die Berechnung des Betriebsverhaltens eine neue Dimension erschlossen hat, in welcher eine wesentliche Anzahl der bisher notwendigen Vereinfachungen fallen gelassen werden kann. Jedoch ist die Zeit für eine Darstellung auf der Grundlage derartiger Rechnerverfahren - zumindest in einem Handbuch wie dem hier vorliegenden - noch nicht reif, in erster Linie deshalb, weil eine einheitliche Anwendung der numerischen Verfahren sich noch nicht abzeichnet. Ausserdem ist der Herausgeber sich mit namhaften Fachleuten darin einig, dass auch in Zukunft Rechenverfahren auf der Basis analytischer Ansätze - zum Beispiel die Zweiachsentheorie der Synchronmaschine - aus didaktischen Gründen und wegen der Übersichtlichkeit neben den numerischen Verfahren bestehen werden.

Entsprechend den Bedürfnissen der neuzeitlichen Antriebstechnik wurde ein eigener Abschnitt über Sondermaschinen aufgenommen. Es sind zum einen die oben erwähnten Stromrichtermotoren, ferner die anstelle früherer Getriebe direkt gekuppelten Maschinen mit besonders hohen oder besonders niedrigen Drehzahlen. Ein eigenes Gebiet stellen die Wanderfeld - Motoren dar, die entweder in Sektorbauweise ohnehin vorhandene Schwungräder als elektrisch aktive Sekundärteile ausnutzen oder als Linearmotoren einen berührungslosen und daher reibkraftunabhängigen und verschleissfreien Antrieb ermöglichen.

Das abschliessende Kapitel über die Prüfung und Betriebsüberwachung kann unmittelbar als Leitfaden für den mit entsprechenden Aufgeben betrauten Praktiker dienen. Dies gilt im besonderen Masse für den in Tabellenform zusammengefassten ,Störungsbeistand" für Kommutierungsprobleme bei Gleichstrommaschinen.

(Auszüge aus dem Vorwort zur 29. Auflage von Prof. W. Böning)



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