Elektrische Maschinen

Zusammenfassung

Elektrische Maschinen können immer als Generator oder als Motor betrieben werden. Im Generatorbetrieb ist der aus der Maschine heraus fließende Strom positiv, im Motorbetrieb ist der in die Maschine hinein fließende Strom positiv.

Wird bei der gegebenen Zählpfeilrichtung der Motor als Generator oder der Generator als Motor betrieben, so wird der Strom negativ.

Die Energieumwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie (oder umgekehrt) erfolgt hauptsächlich über magnetische Felder und nur selten über elektrostatische Felder. Der Grund liegt in der größeren Energiedichte, die man mit Magnetfeldern erreichen kann.

$$ \frac{\mathrm{d}W}{\mathrm{d}V}=\frac{1}{2}\varepsilon {{E}^{2}}$$

(4.1)

$$ \varepsilon ={{\varepsilon }_{0}}{{\varepsilon }_{\text{r}}}$$

(4.2)

In Luft (ε = ε ₀) erreicht man Feldstärken bei normaler Luftfeuchtigkeit bis zur Durchschlagsfeldstärke von 10 kV/cm (trockene Luft >20 kV) und damit eine maximale Energiedichte von:

$$ \frac{\mathrm{d}W}{\mathrm{d}V}=\frac{1}{2}8{,}86 \cdot {{10}^{-14}}\frac{\mathrm{F}}{\text{cm}} \cdot {{10}^{8}}\frac{{{\mathrm{V}}^{2}}}{\mathrm{cm}^2}=4{,}5 \cdot {{10}^{-6}}\frac{\mathrm{Nm}}{\mathrm{cm}^3}.$$

(4.3)