Einphasen-Asynchronmotor

Wirkungsweise

Induktionsprinzip

Ein Statordrehfeld induziert im Kurzschlussläufer eine ULäufer. Der Läuferstrom erzeugt seinerseits ein Rotorfeld, das dem Drehfeld nacheilt.

Drehfeldbildung

allgem.: phasenverschobene Wechselströme, die durch räumlich versetzte Spulen fließen, erzeugen ein

Drehfeld
3~ 1~
3 x 120° el. verschobene IL 2 x 90° el. verschobene IStr
3 x 120° räumlich versetzte Spulen 2 x 90° räumlich versetzte Spulen
durch Drehstrom in Drehstromwicklung entsteht ein Drehfeld durch Wechselstrom in Haupt- und Hilfsstrang entsteht ein elyptisches Drehfeld

Bei der Einphasenasynchronmaschine wird die 90 grädige Phasenverschiebung durch

  1. Kondensator in Reihe zum Hilfsstrang (kapazitiver Strom)
  2. oder Erhöhung des Wirkwiderstandes im Hilfsstrang

erreicht.

Bauart

Der Rotor ist immer ein Kurzschluss- oder Käfigläufer. Die Bauarten lassen sich also nach der Art der Drehfeldbildung (ΦD) unterscheiden.

Spaltpolmotor

Der Magnetische Hauptfluss ΦH wird in der Hauptwicklung erzeugt und schließt sich über die Hauptpole.
Die Kurzschlussringe (Sekundärwicklung) in den Spaltpolen erzeugen einen zeitlich und räumlich versetzten Fluss.
Dadurch entsteht ein Drehfeld.

Der Spaltpolmotor besitzt einen schlechten Wirkungsgrad (η = 0,6) - ein Teil der Leistung wird im Kurzschlussring bewußt verheizt - und ein relativ kleines Drehmoment.

Verwendung: Hauptsächlich als Lüfterantrieb oder für kleine Pumpen bis ca. 300W.

Spaltpolmotor

Kondensatormotor

2.1 Aufbau: Der Läufer ist meistens ein Kurzschluss- und selten ein Schleifringläufer. Der Stator ist entweder der einer normalen DSM oder ein spezielles Blechpacket mit unterschiedlichem Nutenquerschnitt für den Haupt- und den Hilfsstrang.
Blechschnitt eines Kondensatormotors

2.2 Wicklung: 2/3 Hauptstrang (U1 - U2)
1/3 Hilfsstrang (Z1 - Z2)
(siehe Wicklungsschemata)
2.3 Wirkungsweise:

Der Haupt- und Hilfsstrang sind parallelgeschaltet. Der Hilfsstrang wird durch den Kondensator überkompensiert.

So entsteht zwischen den Strömen (im Hauptstrang fließt I1, im Hilfsstrang fließt I2) eine Phasenverschiebung.

(siehe Drehfeldbildung)

Kirchoffsche Regel beim Kondensatormotor

Die geometrische Summe der Strangströme ergibt den Motornennstrom. (idealerweise mit leichter induktiver Phasenverschiebung, die sich bei Belastung aufhebt;)

Der Betriebskondensator kann durch folgende überlegung gefunden werden:

Die Blindleistung des Kondensators soll 30% höher als die Motorleistung gewält werden: Blindleistung des Kondensators
aus dem Zeigerbild ergibt sich die Näherungsrechnung: Berechnung des Betriebskondensators

Die Rechnung ergibt eine anschauliche Kennlinie:

Kennline zur graphischen Bestimmung des Betriebskondensators

Motor mit Widerstandshilfswicklung

Der Hilfsstrang besitzt eine hohe Windungszahl und ist mit deutlich dünnerem Draht gewickelt. So ist der Wirkwiderstand des Hilfsstranges viel höher als sein Blindwiderstand. Das führt zu einer beinahe 90-grädigen Phasenverschiebung der Strangströme.

Motor mit Bifilarwicklung

Der Blindwiderstand des Hilfsstranges kann auch durch gegensinnig gewickelte Spulen verkleinert werden.

Drehstrommaschine am Einphasennetz

Jeder Drehstrommotor kann bei Wechselstrom betrieben werden, wenn die Strangspannung der vorhandenen Wechselspannung entspricht. (UN = 400/230V)

Steinmetzschaltung

Steinmetzschaltung für 230V

Der Kondensator kann durch eine Messung der Strangspannungen und -ströme genauer bestimmt werden. Dabei treten im Leerlauf die höchsten Spannungs- und Stromwerte auf. Bei Belastung sinken die Werte um etwa 10%.