Ein Induktionsmotor ist eine elektrische Wechselstrommaschine. Es nutzt ein rotierendes Magnetfeld, das im Stator erzeugt wird, um ein Drehmoment zu erzeugen. Drehstrom-Asynchron-Elektromotoren werden in der Industrie, im Bauwesen und in Haushaltsgeräten eingesetzt. Sie sind einfach und zuverlässig aufgebaut, wartungsarm, leicht zu starten und halten hohen Überlastungen stand.
Inhalt
- Gerät und Funktionsprinzip
- Verbindungsmethoden
- Vor- und Nachteile von Drehstrommotoren
- Motorschutz
Gerät und Funktionsprinzip
Ein asynchroner Drehstrommotor hat einen festen Teil - einen Stator und einen rotierenden Teil - einen Rotor. Zwischen Rotor und Stator entsteht Luftspalt etwa zwei Millimeter. Der Motorstator hat drei Wicklungen im Winkel von 120°. Im Inneren befindet sich ein magnetischer Kreis. Beim Anlegen einer Wechselspannung an die Wicklungen entsteht in ihnen ein rotierendes Magnetfeld, das im Rotor einen Induktionsstrom induziert.
Das Drehmoment tritt auf, wenn die rotierenden Magnetfelder von Stator und Rotor zusammenwirken. Im Betriebsmodus ist die Rotordrehzahl immer kleiner als die Drehzahl des Magnetfeldes. Wegen dieser Verzögerung wird der Motor als asynchron bezeichnet. Die Leiter der dreiphasigen Statorwicklung werden in die Nuten gelegt. Der Magnetkern des Stators ist aus Platten zusammengesetzt.
Motoren sind mit Käfigläufer und Phasenläufer erhältlich. Ein Käfigläufer wird manchmal als "Kurzhörnchenrad" bezeichnet. Es besteht aus Stäben, die an den Enden durch zwei Ringe geschlossen sind. Das Material der Stäbe ist Aluminium und seltener Kupfer oder Messing. Phasenrotoren haben drei Wicklungen, die sich auf die gleiche Weise wie am Stator befinden.
Die Wicklungsleitungen sind mit auf der Welle befestigten Schleifringen verbunden. Die Ringe sind voneinander und von der Welle isoliert. Mit Hilfe von Bürsten ist daran ein Rheostat angeschlossen, der dazu dient, die Drehzahl des Elektromotors einzustellen.
Verbindungsmethoden
Die Enden der Wicklungen werden an die Klemmleiste geführt und nach den üblichen "Stern"- oder "Dreieck"-Schaltungen geschaltet. Der Unterschied zwischen den Schaltungen besteht darin, dass der "Stern" eine höhere Netzspannung hat als der "Delta". In der Praxis wird häufig eine kombinierte Verbindung verwendet. Beim Anfahren und Beschleunigen wird der "Stern" kommutiert und in der Betriebsart das "Dreieck" verwendet. Methoden zum Anschließen des Motors an das Netzwerk:
- Direkte Verbindung.
- Durch einen Softstarter. Es wird verwendet, wenn eine Einstellung nur zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme erforderlich ist.
- Mittels eines Wechselrichters, der die Frequenz der am Eingang anliegenden Spannung regelt. Es regelt das sanfte Starten und Stoppen des Motors, ändert die Rotordrehzahl.
Vor- und Nachteile von Drehstrommotoren
Asynchron-Elektromotoren werden in Antrieben von Werkzeugmaschinen, Kränen, Aufzügen, Winden, Landmaschinen, Walzwerken eingesetzt. Ihre Vorteile umfassen die folgenden Faktoren:
-
einfaches Gerät; - Zuverlässigkeit und Haltbarkeit;
- niedriger Geräuschpegel;
- direkt aus einem Drehstromnetz arbeiten.
Die geringen Kosten elektrischer Maschinen und ihre einfache Handhabung machen sie häufig in Industrieanlagen zum Einsatz. Aber neben den unbestrittenen Vorteilen haben diese Maschinen auch Nachteile:
- Mangel an einfachen Möglichkeiten, die Geschwindigkeit zu regulieren.
- Abhängigkeit der Rotordrehzahl von der Belastung der Welle. Mit zunehmender Last nimmt die Drehzahl ab.
- Hoher Anlaufstrom.
- Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Netzspannung.
- Großer Blindleistungsverbrauch.
Asynchronmotoren sind induktive Lasten und verbrauchen Blindleistung, die keine mechanische Arbeit leistet. Es erwärmt die Kabel, senkt die Spannung, erhöht den Strom.
Die induktive Leistungsaufnahme kann durch Parallelschaltung von Kondensatorbänken zum Motor kompensiert werden. Dadurch werden Verluste und Energiekosten reduziert.
Motorschutz
Dreiphasige Motorschutzschalter schützen vor Kurzschlussstrom, vor längerer Überlastung, vor Phasenunsymmetrie in der Stromversorgung oder im Elektromotor. Dies führt zur Überhitzung des Motors und zu Fehlfunktionen. Eine Schutzvorrichtung schaltet den Motor automatisch ab, wenn Notfallsituation.
Der Schutz des Elektromotors wird oft mit Hilfe von universellen Motor-Automaten verwendet. Diese Geräte sind modular aufgebaut und steuern den Betrieb von Leistungsschützen, und bei einigen Automaten können Sie die Parameter der Schutzabschaltung genau einstellen.
Bei der Auswahl von Asynchronmaschinen und bei deren Betrieb sollten die Eigenschaften des Asynchron-Elektromotors berücksichtigt werden. Nur unter dieser Bedingung kann die effizienteste Nutzung der Anlage erreicht werden.
