Drehstrom-Asynchronmaschine allgemein

Aufbau

Explosionszeichnung einer ASM

Stator: Rotor:
  • 1. Gehäuse mit Blechpacket und Drehstromwicklung
  • 3. vorderes Lagerschild
  • 4. hinteres Lagerschild
  • 6. Flügelhaube
  • 7. Klemmbrett
  • 2. Welle mit Blechpacket und Läuferkäfig
    Im Läuferblechpacket kann auch eine Drehstromwicklung in den Nuten liegen, die auf drei Schleifringe herausgeführt und dort verschaltet wird.
  • 5. Lüfterflügel
  • Der Läuferkäfig besteht aus Querstäben die an beiden Seiten durch Kurzschlussringe kurzgeschlossen werden. Die Stäbe samt Kurzschlussringen werden bei modernen Rotoren direkt in das Blechpacket eingegossen (Aluminium-Druckguss-Verfahren). Läuferkäfig ohne Blechpacket also quasi nackt

    Wirkungsweise als Motor

    Freilich kann auch die Asynchronmaschine als Generator betrieben werden. Dazu folgt ein eigenes Kapitel. Wieso dreht sich aber der Asynchronmotor, ohne dass sein Läufer mit Spannung versorgt wird?

    Drehmomentbildung

    Im Stator der Maschine wird ein Drehfeld erzeugt. Dieses Drehfeld schneidet die Rotorstäbe und induziert so im Käfig eine Spannung. Der Käfig wirkt wie eine Leiterschleife also fließt in ihm ein Strom. Der Rotorstrom erzeugt ein Rotorfeld, das dem Drehfeld nachläuft. So dreht sich der magnetisierte Läufer dem Drehfeld nach, ohne es jemals einholen zu können.

    Der Rotor der Asynchronmaschine läuft langsamer als das Drehfeld, weil in ihm eine Spannung durch das Drehfeld induziert werden muss. Der Drehzahlunterschied zwischen Drehfeld und Läufer heißt Schlupf.

    Der Schlupf s wird in Prozent der Synchrondrehzahl nS angegeben. Die Läufer- oder Rotordrehzahl nL ist im Motorbetrieb immer kleiner, als die nächst höhere Synchrondrehzahl. Die Berechnung ist eine simple Prozentrechnung:

    Das Drehmoment M des Asynchronmotors ist von der Drehzahl n und vom Rotorwiderstand RL abhängig. Die folgende Kennlinie zeigt den typischen Verlauf und die Abhängigkeit in einem Diagramm:

    MA......Anlaufmoment
    MS......Sattelmoment (das tiefste Drehmoment während des Hochlaufens)
    MK......Kippmoment (das höchste Drehmoment während des Hochlaufens)
    MN......Nennmoment (das Drehmoment bei Nennbelastung)

    Betrieb als Motor

    Die Maschine nimmt aus dem Stand einen hohen Anlaufstrom auf, der sich während der Anlaufphase bis zum Nennstrom verringert. Dem Anlauf der Asynchronmaschine ist ebenfalls ein eigenes Kapitel gewidmet. Das folgende Diagramm zeigt den prinzipiellen Stromverlauf:

    Verlauf des Anlaufstromes

    Das Diagramm zeigt auch, dass beim Abbremsen des Motors (das tut nun mal jede Last) der Strom rlativ stark ansteigt. Der Motor wird immer mehr zur Heizung. Die Wicklung muss daher gegen Überlastung geschützt werden.