Elektrotechnik Grundlagen: Kabel, Montage & Asynchronmotor-Anlauf

Elektrische Leitungen: Aufbau und Klassifizierung

Aufbau eines elektrischen Kabels

Ein elektrisches Kabel besteht aus mehreren Komponenten, die jeweils eine spezifische Funktion erfüllen:

• Leiter: Dies ist das Material (meist Kupfer oder Aluminium), das für die Leitung des elektrischen Stroms verantwortlich ist.
• Isolierung: Sie umhüllt den elektrischen Leiter und besteht aus isolierendem Material, um Kurzschlüsse und Stromschläge zu verhindern.
• Mantel: Die äußere Hülle dient dem mechanischen Schutz des Kabels vor äußeren Einflüssen.
• Füllung: Dieses Material dient der Trennung zwischen der Isolierung und dem äußeren Mantel und sorgt für eine runde Kabelform.

Klassifizierung von elektrischen Leitungen

Elektrische Leitungen werden hauptsächlich nach der Anzahl der Leiter und ihrer Nennspannung kategorisiert:

Nach Anzahl der Leiter

• Einpolig: Besteht aus einem einzelnen, isolierten und ummantelten elektrischen Leiter.
• Mehrpolig: Enthält mehrere Leiter, die jeweils isoliert sind und von einem gemeinsamen Mantel umschlossen werden.

Nach Nennspannung des Kabels

Die Nennspannung ist die maximale Spannung, der die Isolierung standhalten kann. Ihr Wert muss stets höher sein als die Nennspannung des angeschlossenen Verbrauchers.

Montagehilfen für elektrische Installationen

Montagehilfen erleichtern die mechanische Installation und die spätere elektrische Verdrahtung von Automatisierungskomponenten innerhalb eines Schaltschranks oder einer elektrischen Anlage.

• Montagepfosten: Werden verwendet, um Lochplatten oder Montageschienen mittels Schrauben zu befestigen.
• Lochplatten oder Montageschienen: Diese werden an den Montagepfosten befestigt und dienen als Träger für elektrische Automatisierungsgeräte.

Probleme beim Anlauf von Drehstrom-Asynchronmotoren

Der Anlauf von Drehstrom-Asynchronmotoren ist mit spezifischen Herausforderungen verbunden:

Hoher Anlaufstrom und Anlaufmoment

Beim Einschalten erreicht der Anlaufstrom sehr hohe Werte, typischerweise das 5- bis 7-fache des Nennstroms. Dies führt zu einem hohen Anlaufmoment, das im Moment der Netzanbindung auf die Motorwelle wirkt. Dieser Drehmomentwert liegt zwischen dem 1,5- und 3-fachen des Nennmoments.

Folgen hoher Anlaufströme

• Thermische Effekte: Die hohen Anlaufströme verursachen durch den Joule-Effekt eine starke Erwärmung, was die Lebensdauer der Maschine begrenzt.
• Spannungsabfall: Es kommt zu einem erhöhten Spannungsabfall in den Hauptleitungen, was andere Verbraucher beeinträchtigen kann.

Begrenzung von Anlaufstrom und Anlaufmoment

Es ist daher ratsam, den Anlaufstrom und das Anlaufmoment zu begrenzen. Dies kann auf zwei Arten erfolgen:

1. Durch Einwirkung auf den effektiven Wert der an den Motor angelegten Spannung.
2. Durch Einwirkung auf den kombinierten Widerstand des Motors.

Anlaufvorrichtungen für Asynchronmotoren

Abhängig von der gewählten Methode werden folgende Anlaufvorrichtungen für Asynchronmotoren unterschieden:

Anlauf durch Variation der Statorspannung

• Spartransformatoren
• Stern-Dreieck-Anlauf
• Softstarter

Anlauf durch Variation des kombinierten Widerstands

• Statorwiderstand
• Rotorwiderstand