Elektrische Maschinen

Im Teilgebiet Elektrische Maschinen des Sammlungsgebietes Elektrische Energietechnik werden wir in den kommenden Monaten einige der teilweise seit Jahren in unserem Besitz stehenden Exponate vorstellen und greifen hierfür auf deren historische Entstehungsgeschichte zurück:  

  • Rotierende Gleichstrom-Kommutator-Maschinen können sowohl als Motor, versorgt durch eine externe Gleichspannungsquelle (Batterie, Netzteil mit nachgeschaltetem Gleichrichter) an eine Maschine Drehmoment und Drehzahl abgeben sowie als Generator, mechanisch angetrieben durch eine Arbeitsmaschine (Dampfmaschine oder -turbine, Wasserrad oder -turbine, Verbrennungsmaschine, andere elektr. Maschine bei Umformern) an einen "Verbraucher" elektrische Energie abgeben.

  • Transformatoren wurden anfänglich als "Sekundär-Generatoren" bezeichnet und zählen damit seit Ende des 19. Jahrhunderts zu den ruhenden elektrischen Maschinen. Sie übertragen Wechselströme unter Beibehaltung der Frequenz auf höhere oder niedrigere Spannungen, mitunter aus besonderen Gründen auch gleiche Werte, und entstanden zunächst als einphasige Transformatoren sowohl von niedrigen Generatorspannungen zu höheren Übertragungsspannungen wie auch umgekehrt von diesen zu niedrigeren Verbraucherspannungen. Kurz danach entstanden die dreiphasigen Drehstrom-Transformatoren.

  • Rotierende Wechselstrommaschinen für einphasigen Betrieb.

  • Rotierende Drehstrommaschinen können asynchron sowohl als Kurzschluss-(Käfig-)läufer-Ausführung wie auch Schleifringläufer-Ausführung im Motorbetrieb (mit Anlasser) wie auch im übersynchronen Generatorbetrieb laufen.

  • Rotierende Synchronmaschinen benötigen in Innenpol-Ausführung für die Magnetbildung zwei Schleifringe, in Außenpol-Ausführung für die Zu- bzw. Abführung der eingespeisten bzw. gewonnenen elektrischen Energie drei bzw. vier Schleifringe. Bei bürstenloser Innenpol-Ausführung haben sie auf der gleichen Welle eine Außenpol-Erregermaschine wie z. B. das im TMK ausgestellte Netzersatzaggregat.

(last update 17.09.2022) 

Energieversorgung mit Drehstrom-Transformatoren

Können Sie als Leser dieser Seite oder Besucher unseres TMK sich vorstellen, wie gern wir Ihnen ein solches "Prachtexemplar" eines Netztransformators zeigen würden? Dieser hier abgebildete ist aufgrund seines Alters zur Verschrottung bestimmt, hat also nur noch Materialwert. Selbst wenn wir diesen aufbringen und das noch mehrere Jahre abtropfende Trafoöl gefahrlos auffangen könnten, wir haben einfach nicht den Platz.

Enthalten ist fast noch alles, was einen Netztransformator ausmacht: Der komplette dreischenklige Kern mit Ober- und Unterjochen aus hochwertigem Trafoblech, die Ober- und Unterspannungsspulen mit ihren Ausleitungen zu den Durchführungen, die vor den OS-Spulen liegenden Anzapfungen zum Stufenschalter zur lastabhängigen Spannungsanpassung, der Stufenschalter mit Grob- und Feinwähler sowie dem Lastumschalter ganz links usw. usw.  

Wir begnügen uns im TMK mit einem 50-kVA-Ortsnetztransformator für 20/0,4 kV, den wir von der EAM Netz GmbH in Kassel als Spende erhalten haben, und schildern in unserer ausführlichen Dokumentation – bei Ihrem Besuch kostenfrei bei uns downloadbar – an seinem Beispiel die Entstehungsgeschichte der Transformatoren, ihre Weiterentwicklung, Kenndaten und Komponenten sowie auf dieser Internetseite die wesentlichen Punkte, um ihr Interesse zu wecken. Aber keine Sorge, in der downloadbaren Dokumentation wird auch das Innere des oben abgebildeten Netztransformators tabellarisch kurz dargestellt und außerdem ein Netztransformator für die Versorgung Kassels mit seinem Äußeren vorgestellt, denn wer als Nichtfachmann an einem Umspannwerk vorbeikommt, sieht immer nur das Stahlblechgehäuse mit den Trafo-Ausleitungen zur Schaltanlage, nie den aktiven Teil mit seinem inneren Aufbau und dessen Komponenten. Und um diese "Innereien" geht es bei dieser Internetseite. denn das Stahlblechgehäuse schützt den Trafo nur vor der Witterung und hält das zur Isolierung und Kühlung erforderlich Trafoöl im Inneren.

Um die Wirkungsweise eines Transformators und die Bedeutung des magnetischen Flusses in seinem Kern zu verstehen ein kurzer Blick in seine Entwicklungsgeschichte, zunächst zusammen mit der Entdeckung der Induktion durch Michael Faraday, für die ab 1886 für Beleuchtungszwecke zur Verfügung stehende Einphasenausführung:

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