Was ist drehstrom asynchronmotor?

Drehstrom-Asynchronmotor (Induktionsmotor)

Der Drehstrom-Asynchronmotor (auch Induktionsmotor genannt) ist ein weit verbreiteter Elektromotor, der in vielen industriellen und kommerziellen Anwendungen zum Einsatz kommt. Er zeichnet sich durch seine robuste Bauweise, seinen einfachen Aufbau, seinen relativ geringen Wartungsaufwand und seine vergleichsweise hohe Effizienz aus.

Funktionsprinzip:

Der Asynchronmotor basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Ein rotierendes Magnetfeld, erzeugt durch den Drehstrom in den Statorwicklungen, induziert eine Spannung im Rotor. Diese Spannung treibt einen Strom im Rotor an, der wiederum ein eigenes Magnetfeld erzeugt. Die Wechselwirkung zwischen dem Stator- und Rotormagnetfeld erzeugt ein Drehmoment, das den Rotor in Bewegung setzt. Die Drehzahl des Rotors ist dabei nicht synchron mit der Drehzahl des Statorfeldes, daher der Name "Asynchronmotor" (siehe https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Asynchronmotor). Die Differenz zwischen den beiden Drehzahlen wird als Schlupf bezeichnet (siehe https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Schlupf).

Aufbau:

Ein Drehstrom-Asynchronmotor besteht hauptsächlich aus zwei Hauptteilen:

Stator: Der feststehende Teil des Motors. Er enthält die Statorwicklungen, die an das Drehstromnetz angeschlossen werden und das rotierende Magnetfeld erzeugen. Die Statorwicklungen sind in der Regel in Nuten des Statorblechpakets untergebracht.
Rotor: Der rotierende Teil des Motors. Es gibt zwei Haupttypen von Rotoren:
- Kurzschlussläufer (Käfigläufer): Der häufigste Typ. Der Rotor besteht aus einem Blechpaket mit eingebetteten Aluminium- oder Kupferstäben, die an beiden Enden durch Kurzschlussringe verbunden sind (siehe https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Kurzschlussläufer).
- Schleifringläufer: Dieser Rotortyp verfügt über gewickelte Spulen, die über Schleifringe und Bürsten mit externen Widerständen verbunden werden können. Dies ermöglicht die Steuerung des Anlaufmoments und der Drehzahl (siehe https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Schleifringläufer).

Eigenschaften und Kenngrößen:

Drehzahl: Die Drehzahl des Asynchronmotors ist abhängig von der Frequenz des Drehstromnetzes und der Polpaarzahl des Motors. Sie wird durch den Schlupf beeinflusst.
Drehmoment: Das Drehmoment ist die Kraft, die den Rotor in Bewegung setzt. Es ist abhängig vom Strom im Rotor und der Stärke des Magnetfelds.
Leistung: Die Leistung ist das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl.
Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad gibt an, wie effizient der Motor elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt.
Leistungsfaktor (cos φ): Der Leistungsfaktor beschreibt das Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung. Ein hoher Leistungsfaktor ist wünschenswert, da er die Effizienz des Stromnetzes erhöht.
Anlaufverhalten: Das Anlaufverhalten beschreibt, wie sich der Motor beim Start verhält. Asynchronmotoren haben in der Regel ein höheres Anlaufmoment und einen höheren Anlaufstrom als im Normalbetrieb.

Anwendungen:

Drehstrom-Asynchronmotoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:

Pumpen
Ventilatoren
Kompressoren
Förderbänder
Werkzeugmaschinen
Haushaltsgeräte

Vorteile:

Robuste Bauweise
Einfacher Aufbau
Geringer Wartungsaufwand
Hoher Wirkungsgrad
Gutes Preis-Leistungs-Verhältnis

Nachteile:

Drehzahl nicht stufenlos regelbar (ohne Frequenzumrichter)
Hoher Anlaufstrom

Drehzahlregelung:

Die Drehzahl von Asynchronmotoren kann auf verschiedene Arten geregelt werden:

Frequenzumrichter: Die gebräuchlichste Methode. Der Frequenzumrichter ändert die Frequenz des Drehstromnetzes und somit die Drehzahl des Motors (siehe https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Frequenzumrichter).
Polumschaltbare Motoren: Diese Motoren verfügen über mehrere Wicklungen, die unterschiedliche Polpaarzahlen erzeugen und somit verschiedene Drehzahlen ermöglichen.
Spannungsregelung: Die Spannung des Stators wird verändert, was das Drehmoment und somit die Drehzahl beeinflusst. Diese Methode ist jedoch weniger effizient.
Rotorwiderstandsregelung (nur bei Schleifringläufern): Durch Variation des Widerstands im Rotorstromkreis kann die Drehzahl beeinflusst werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Drehstrom-Asynchronmotor eine vielseitige und zuverlässige Antriebslösung für eine breite Palette von Anwendungen darstellt.