Asynchronmotoren: Funktion, Aufbau und Anlaufmethoden

Asynchronmotoren: Grundlagen und Funktionsweise

Asynchronmotoren (oder Induktionsmotoren): Im Gegensatz zu Synchronmotoren benötigen Asynchronmotoren keine externe Erregung. Die Spannung wird in der Läuferwicklung (rotoriqes) induziert. Der Rotor benötigt keinen Erregerstrom, um in Betrieb genommen zu werden.

Interner Aufbau

Der Stator von Asynchronmotoren ist identisch mit dem von Synchronmotoren. Der Rotor unterscheidet sich jedoch. Es gibt zwei Haupttypen:

Käfigläufer

Der Käfigläufer besteht aus einer Reihe von Stäben aus leitfähigem Material, die in Rotor-Nuten an der Außenseite des Rotors platziert sind. Alle Enden der Stäbe sind durch Kurzschlussringe verbunden.

Schleifringläufer

Der Schleifringläufer besitzt eine dreiphasige Wicklung (bobibes trifasiqes), die identisch mit der Statorwicklung ist. Die Endpunkte der Wicklung sind mit Schleifringen verbunden, die auf der Rotorwelle montiert sind. Über Bürsten, die mit den Schleifringen in Kontakt stehen, kann die Läuferwicklung extern beschaltet werden.

Drehzahl und Schlupf

Der Schlupf ist die Differenz zwischen der synchronen Drehzahl und der tatsächlichen Drehzahl des Rotors eines Asynchronmotors.

Anlaufmethoden für Asynchronmotoren

Es gibt verschiedene Methoden, um Käfigläufermotoren anzufahren:

• Direktes Einschalten: Der Stator wird direkt mit dem Stromnetz verbunden.
• Stern-Dreieck-Anlauf: Der Motor wird zunächst mit in Stern geschalteten Statorspulen gestartet. Dadurch erhält jede Spule eine Spannung, die dem Wert der Netzspannung geteilt durch die Wurzel aus 3 entspricht. In einem zweiten Schritt wird die Sternschaltung durch eine Dreieckschaltung ersetzt, wodurch die Spulen mit der vollen Netzspannung versorgt werden.
• Anlauf mit Vorwiderständen: In Reihe mit jeder Phase des Stators werden Widerstände geschaltet. Während des Anlaufs werden die Widerstände schrittweise reduziert, um den Motor zu beschleunigen.
• Sanftanlauf: Der Stator wird über einen Sanftanlasser mit Spannung versorgt.

Einphasenmotoren und spezielle Motoren

Universalmotor

Der Universalmotor ist ein spezieller Motortyp, der sowohl mit Gleichstrom (DC) als auch mit Wechselstrom (AC) betrieben werden kann. Es handelt sich um einen Reihenschlussmotor, bei dem die Feldwicklung und die Ankerwicklung in Reihe geschaltet sind. Die magnetischen Verluste sind jedoch sehr hoch.

Einphasen-Asynchronmotor

Der Einphasen-Asynchronmotor ist ein Induktionsmotor mit einem Rotor, der dem eines Drehstrom-Asynchronmotors ähnelt, aber nur eine einzige Wicklung am Stator besitzt. Um den Motor zum Laufen zu bringen, sind spezielle Maßnahmen erforderlich:

Hilfsphasen-Methode

Die Statorwicklung wird in zwei Teile aufgeteilt: eine Hauptwicklung und eine Hilfswicklung. Die Hilfswicklung ist um 90 Grad phasenverschoben zur Hauptwicklung angeordnet.

Kondensatormotor

Die Ständerwicklung wird ebenfalls in zwei Teile geteilt. Die Hilfswicklung ist in Reihe mit einem Kondensator geschaltet. Dadurch fließt durch die Hilfswicklung ein Strom, der um 90 Grad gegenüber dem Strom in der Hauptwicklung phasenverschoben ist. Da die Spulen mechanisch um 90 Grad versetzt sind, erzeugt die Phasenverschiebung zwischen den Strömen ein rotierendes Magnetfeld, das eine gleichmäßige Rotation des Motors ermöglicht. Der Motor verhält sich so, als ob er an eine zweiphasige Stromversorgung angeschlossen wäre.