Statorströme

Statorströme sind die Ströme, die durch die Statorwicklungen elektrischer Maschinen fließen, etwa in Gleichstrom- oder Wechselstrommotoren und Generatoren. In typischen dreiphasigen Maschinen liegen Ia, Ib und Ic an der Stromversorgung an. Diese Ströme erzeugen ein magnetisches Feld im Stator; bei Wechselstrommaschinen bilden sie ein sich drehendes Magnetfeld, das mit dem Rotor wechselwirkt, um mechanische Drehmoment zu erzeugen, oder bei Generatoren mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Betrag und die Phasenlage des Stroms relativ zur Statorenspannung bestimmen Drehmoment, Geschwindigkeit und Effizienz. Harmonische Anteile im Statorstrom können zu zusätzlichen Verlusten, Erwärmung, Tremor und Geräuschbildung führen.

In Induktionsmaschinen erzeugt der Statorstrom ein synchrones drehendes Feld mit Geschwindigkeit proportional zur Versorgung frequency; die Rotorströme werden durch dieses Feld induziert und erzeugen das Drehmoment. Der Schlupf zwischen dem Statorfeld und dem Rotor bestimmt die Rotorbewegung. Der Statorstrom enthält zudem magnetisierende und drehmomentbezogene Anteile; in der dq-Regelung werden diese als Id (Magnetisierung) und Iq (Drehmoment) bezeichnet.

Steuerung und Diagnostik: In Antriebssystemen wird der Statorstrom durch eine Inverterstufe gesteuert; Vektor- oder Direct-Torque-Kontrolle modulieren Ströme so, dass Id und Iq folgen. Statorstromsensoren überwachen Zustand und Leistung; Anomalien in den Signalen können auf Wicklungsfehler, Kurzschlüsse, Isolationsverschleiß oder mechanische Probleme hindeuten. Übermäßige Ströme lösen häufig thermoelektrische Schutzmaßnahmen aus.

Messung und Betrieb: In einem balancierten Dreiphasensystem gilt Ia + Ib + Ic = 0 zu jedem Zeitpunkt, und die Statorstrom-Phasoren bilden eine geschlossene räumliche Darstellung. Statorstromsauslegung ist durch die Maschine ausgelegt, und thermische Auslegung muss Kupferverluste berücksichtigen.