Berechnungen und Bremsmethoden von Asynchronmotoren

Analyse eines Drei-Phasen-Asynchronmotors

Ein Drei-Phasen-Asynchronmotor weist folgende Merkmale bei einer Nennspannung von 220/380 V und 50 Hz auf. Eisen- und mechanische Verluste sind zu vernachlässigen. Gegeben sind: R'rot = 1,5 Ω und X'rot = 2 Ω.

Berechnung des Wirkungsgrades

Bei einer Drehzahl von 1400 U/min ergibt sich:

• Synchrondrehzahl: n1 = (60 · 50) / 2 = 1500 U/min
• Schlupf: s = (1500 - 1400) / 1500 = 0,0667
• Impedanz: Zt = (1,5 + 1,5 / 0,0667) + j4 = 24 Ω
• Strom: I = (380 / √3) / 24 ≈ 9,14 A
• Leistung P1 = √3 · 380 · 9,14 · cos(φ)
• Wirkungsgrad: η = P_ab / P_zu ≈ 0,88

Leistungsberechnung eines 6-poligen Asynchronmotors

Ein Drehstrom-Asynchronmotor (5152 W, 6-polig, 50 Hz) ist an 230 V angeschlossen und nimmt 7,2 kVA bei einem Leistungsfaktor von 0,844 auf.

Berechnung:

• P_zu = 7200 · 0,844 = 6076,8 W
• Wirkungsgrad η = P_ab / P_zu = 5152 / 6076,8 ≈ 84,78 %

Analyse eines 4-poligen Asynchronmotors

Gegeben ist ein Asynchronmotor mit gewickeltem Rotor (R'rot = 0,1 Ω, X'rot = 0,5 Ω). Der Motor ist im Dreieck an 380 V / 50 Hz angeschlossen. Berechnen Sie die Rotorgeschwindigkeit bei einer Leistung von 86 kW.

• Synchrondrehzahl: n1 = 1500 U/min
• Die Berechnung erfolgt über die mechanische Leistung P_mi = m1 · R'rot · ((1-s)/s) · I'2²

Methoden der Bremsung von Asynchronmotoren

Es gibt drei wesentliche Methoden zum Bremsen von Asynchronmotoren:

1. Regenerative Bremsung (Energierückgewinnung)

Der Motor arbeitet als Generator, wenn die Drehzahl über der Synchrondrehzahl liegt. Der Schlupf wird negativ, wodurch sich das Vorzeichen des Drehmoments umkehrt und eine Bremswirkung erzielt wird.

2. Gegenstrombremsung (Reversierung)

Durch das Vertauschen von zwei Phasen wird das Drehfeld sofort umgekehrt. Dies führt zu einer schnellen Abbremsung, da das Drehmoment nun der Drehrichtung entgegenwirkt.

3. Gleichstrombremsung

Hierbei wird ein festes Magnetfeld im Luftspalt erzeugt, indem Gleichstrom durch die Statorwicklungen geleitet wird, was den Motor effektiv zum Stillstand bringt.