Abb. Typenschild Lüftermotor mit Blindleistungskompensation
Wesentlich Daten zur elektrischen Leistungsfähigkeit eines Gerätes gehen aus dem Typenschild hervor. Wie an vorangegangener Stelle (Text und Abbildungen folgen zeitnah) exemplarisch durch Messung und Rechnung belegt wird, lassen sich aus den Angaben des Typenschilds weitere Daten auch durch Rechnung ermitteln. Dieser Abschnitt stellt zunächst Fragestellungen exemplarisch dar, die sich durch Rechnung aus den Angaben eines Typenschilds ableiten lassen. Stehen die Angaben des ebenfalls verfügbaren Datenblattes oder eigene Messungen zu den abgeleiteten Daten im Widerspruch, sind entweder ein Defekt der elektrischen Maschine oder Falschangaben im Datenblatt nicht auszuschließen.
Statt die Angaben des obig abgebildeten Typenschilds erneut durch Messung und Rechnung zu bestätigen eine Aufgabe:
Auf dem Typenschild eines Lüftungsmotors lesen sie folgende Angaben für seine elektrischen Leistungen:
Spannung 230V; (Wirk)leistung 120 W; cos φ = 0,75 (Leistungsfaktor); Frequenz 50 Hz
Teil A) Welcher Winkel ergibt sich für die Scheinleistung S?
a) Ermitteln Sie Schein- und Blindleistung des Motors.
b) Welcher Strom würde durch die Windungen der Motorspulen fließen, wenn es eine reine Wirkleistung P gäbe?
c) Wie hoch wird der fließende Strom aufgrund der obigen Angaben tatsächlich sein? (Hinweis es wird mehr Strom fließen als aufgrund der Wirkleistung zu vermuten wäre)
Teil B)
a) Erstellen Sie ein Ersatzschaltbild für den Motor und berechnen Sie die Impedanz, den ohmschen Widerstand und den Blindwiderstand der Motorspule.
b) Welche Induktivität L besitzt der Motor? Berechnen Sie die Induktivität aus den auf dem Typenschild verfügbaren Angaben.
(Hinweis: Wie würde man den Blindwiderstand ermitteln, wenn die Induktivität gegeben wäre).
Für Teil C)
Im Motor ist ein Kondensator mit 8µF und einer Spannungsfestigkeit von 300V parallel zur Motorwicklung verbaut – nicht in Serie – .
a) Genügt die Spannungsfestigkeit des Kondensators den Anforderungen?
b) Ist der Kondensator in der Lage den Blindwiderstand des Motors zu kompensieren?
(Hinweis: Ermitteln Sie zunächst den Blindstrom des Motors aus der zuvor ermittelten Blindleistung QL. Die Blindleistung QC des Kondensators müsste ebensogroß sein wie die Blindleistung der Motorspule, da sich die Blindleistungen gegenseitig ausgleichen sollen. Absolutwert sollte also gleich sein, während die Zeiger der Blindleistungen in die jeweils entgegengesetzte Richtung zeigen.)
-QL = QC = UC * IC
Da Kondensator und Spule (mit Innenwiderstand) parallelgeschaltet sind, liegen an beiden Zweigen identische Spannungen an, was für die Berechnung des Kondensatorblindwiderstandes zu berücksichtigen ist. Es ist also der Strom durch einen geeigneten Ersatzterm zu ersetzen.
c) Wie groß müsste die Kapazität bemessen sein, damit eine vollständige Kompensation eintritt?
d) In welche Richtung (Erhöhung oder Senkung) müsste die Frequenz geändert werden, damit im vorliegenden System eine Kompensation mit den gegebenen Bauteilen eintreten kann?
Die Lösung der Aufgabeerfolgt in wenigen Wochen nach Veröffentlichung der Aufgabe. Über zugesandt Vorschläge zur Lösung würden wir uns freuen. Datum der Aufgabenstellung: 5.3.2018