Schenkelpoil

Ein Schenkelpolmagnet ist ein Feldmagnet in einer rotierenden elektrischen Maschine, üblicherweise in einem Synchronmotor oder Generator, bei dem das Polstück physisch vom Rotor oder Statorjoch nach außen in Richtung der gegenüberliegenden Komponente herausragt. Das Wort Schenkelpolmagnet beschreibt ein Polstück, das hervorsteht oder auffällig in Erscheinung tritt. Anders als ein unsalienter (oder zylindrischer) Pol, der in einen zylindrischen Kern eingesenkt ist, ragt ein Schenkelpolmagnet radial heraus und schafft einen deutlich erkennbaren Luftspalt zwischen der Polfläche und dem Anker, der an den Polspitzen breiter und zwischen den Polen enger ist.

Schenkelpolmagnete sind Standard in vielen Synchrongeneratoren, besonders in großen Wasser- und Dampfturbinensätzen über etwa 100 MVA, sowie in Synchronmotoren mit Schleifringläufer. Die Polstruktur besteht üblicherweise aus einem Stahlpolschuh, der auf einen Polkern geschraubt oder geschweißt ist, mit Feldspulen, die darum herumgewickelt sind. Der Polschuh, die dem Anker zugewandte Fläche, ist so geformt, dass er den Fluss so gleichmäßig wie möglich über den Luftspalt verteilt. Zwischen benachbarten Polen sind oft Polbrücken oder Dämpferwicklungen angebracht, um Oberwellen zu reduzieren und die Stabilität bei Lastsprüngen zu verbessern.

Der Hauptvorteil von Schenkelpolmagneten ist die Möglichkeit, kräftige Feldspulen wirtschaftlich anzubringen und gleichzeitig eine starke magnetische Kopplung zu erhalten. Der Nachteil besteht darin, dass der ungleichmäßige Luftspalt Oberwellen und Synchronreaktanzeffekte erzeugt, die sich mit der Rotorposition ändern. Deshalb erfordern Schenkelpolmaschinen eine sorgfältige Analyse der direktachsigen und querverachsigen Reaktanz bei der Modellierung von transienter Stabilität oder subsynchroner Resonanz. Dampfturbinengeneratoren über einer bestimmten Drehzahl verwenden üblicherweise zylindrische Läufer, weil Schenkelpolmagnete bei Drehzahlen über 1800 U/min übermäßige Vibration und mechanische Beanspruchung erzeugen.

Wo es in der Maschine sitzt

In einem Synchrongenerator sind die Schenkelpolmagnete auf dem Rotor angebracht und drehen sich an der feststehenden Ankerwicklung vorbei. In einem Synchronmotor ist es umgekehrt: Die Schenkelpolmagnete sitzen auf dem Stator und die Ankerleiter (oder in modernen Ausführungen Dauermagnete) sind auf dem Rotor. Die Wahl zwischen Schenkel- und zylindrischem Läufer wird weitgehend durch Drehzahl und Leistung bestimmt. Kleinere Maschinen, langsamläufige Wasserkraftmaschinen und ältere Industrie-motoren nutzen Schenkelpolmagnete; große hochdrehende Dampfturbinensätze und moderne netzgebundene Maschinen bevorzugen zylindrische Läufer.

Die Wartung von Schenkelpolmaschinen konzentriert sich darauf, den Luftspalt gleichmäßig und frei von Verschmutzung zu halten, lockere Pollamellen oder Beschädigungen der Spulenisolation zu überprüfen und Vibrationen zu überwachen. Ausfälle von Feldspulen sind in Schenkelpolausführungen leichter zu reparieren als bei zylindrischen Läufern, da die Spulenstruktur offener und modularer aufgebaut ist.