Ein dreiphasiger AsynchronmotorMotorist ein Induktionsmotor, der durch gleichzeitiges Anschließen eines 380-V-Dreiphasenwechselstroms (Phasendifferenz 120 Grad) angetrieben wird. Da sich Rotor und Stator eines Dreiphasen-Asynchronmotors in die gleiche Richtung und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen, entsteht ein Schlupf, weshalb er als Dreiphasen-Asynchronmotor bezeichnet wird.
Die Rotordrehzahl eines Drehstrom-Asynchronmotors ist geringer als die Drehzahl des rotierenden Magnetfelds. Die Rotorwicklung erzeugt durch die Relativbewegung zum Magnetfeld elektromotorische Kraft und Strom. Durch die Wechselwirkung mit dem Magnetfeld entsteht ein elektromagnetisches Drehmoment, wodurch Energie umgewandelt wird.
Im Vergleich zu einphasigen AsynchronmotorenMotoren, dreiphasige AsynchronmaschineMotorenhaben eine bessere Betriebsleistung und können verschiedene Materialien einsparen.
Je nach Rotorstruktur können Drehstrom-Asynchronmotoren in Käfigläufermotoren und Wickelmotoren unterteilt werden.
Der Asynchronmotor mit Käfigläufer zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion, zuverlässigen Betrieb, geringes Gewicht und niedrigen Preis aus und ist daher weit verbreitet. Sein Hauptnachteil ist die schwierige Drehzahlregelung.
Rotor und Stator eines gewickelten Drehstrom-Asynchronmotors sind ebenfalls mit dreiphasigen Wicklungen ausgestattet und über Schleifringe und Bürsten mit einem externen Rheostat verbunden. Durch Einstellen des Widerstands des Rheostaten können das Anlaufverhalten des Motors verbessert und die Drehzahl angepasst werden.
Das Funktionsprinzip des Dreiphasen-Asynchronmotors
Wenn an die dreiphasige Statorwicklung ein symmetrischer Dreiphasenwechselstrom angelegt wird, wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, das sich im Uhrzeigersinn entlang des inneren Kreisraums von Stator und Rotor mit der Synchrondrehzahl n1 dreht.
Da sich das rotierende Magnetfeld mit der Geschwindigkeit n1 dreht, ist der Rotorleiter zu Beginn stationär, sodass der Rotorleiter das rotierende Magnetfeld des Stators unterbricht und so eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt (die Richtung der induzierten elektromotorischen Kraft wird durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt).
Durch den Kurzschluss des Rotorleiters an beiden Enden durch einen Kurzschlussring erzeugt der Rotorleiter unter Einwirkung der induzierten elektromotorischen Kraft einen induzierten Strom, der grundsätzlich in die gleiche Richtung wie die induzierte elektromotorische Kraft verläuft. Der stromführende Leiter des Rotors ist im Statormagnetfeld einer elektromagnetischen Kraft ausgesetzt (die Kraftrichtung wird durch die Linke-Hand-Regel bestimmt). Die elektromagnetische Kraft erzeugt ein elektromagnetisches Drehmoment auf der Rotorwelle und treibt den Rotor in Richtung des rotierenden Magnetfelds an.
Aus der obigen Analyse lässt sich schlussfolgern, dass das Funktionsprinzip eines Elektromotors wie folgt ist: Wenn die dreiphasigen Statorwicklungen des Motors (jeweils mit einem elektrischen Winkelunterschied von 120 Grad) mit dreiphasigem symmetrischem Wechselstrom gespeist werden, entsteht ein rotierendes Magnetfeld, das die Rotorwicklung unterbricht und in der Rotorwicklung induzierten Strom erzeugt (die Rotorwicklung ist ein geschlossener Stromkreis). Der stromdurchflossene Rotorleiter erzeugt unter der Einwirkung des rotierenden Statormagnetfelds eine elektromagnetische Kraft. Dadurch entsteht ein elektromagnetisches Drehmoment an der Motorwelle, das den Motor in die gleiche Richtung wie das rotierende Magnetfeld rotieren lässt.
Schaltplan eines dreiphasigen Asynchronmotors
Grundschaltung von Drehstrom-Asynchronmotoren:
Die sechs Drähte aus der Wicklung eines Drehstrom-Asynchronmotors lassen sich in zwei grundlegende Schaltungsarten unterteilen: Dreieckschaltung und Sternschaltung.
Sechs Drähte = drei Motorwicklungen = drei Kopfenden + drei Schwanzenden, wobei ein Multimeter die Verbindung zwischen den Kopf- und Schwanzenden derselben Wicklung misst, d. h. U1-U2, V1-V2, W1-W2.
1. Dreieck-Dreieck-Schaltung für Drehstrom-Asynchronmotoren
Bei der Dreieck-Dreieck-Verbindungsmethode werden die Köpfe und Enden von drei Wicklungen nacheinander verbunden, um ein Dreieck zu bilden, wie in der Abbildung gezeigt:
2. Sternschaltungsmethode für Drehstrom-Asynchronmotoren
Bei der Sternschaltung werden die Enden der drei Wicklungen miteinander verbunden. Die anderen drei Drähte dienen als Stromanschlüsse. Die Anschlussmethode ist in der Abbildung dargestellt:
Erläuterung des Schaltplans eines Dreiphasen-Asynchronmotors in Abbildungen und Text
Dreiphasen-Motoranschlusskasten
Beim Anschluss des Drehstrom-Asynchronmotors ist die Anschlussart des Anschlussstücks im Anschlusskasten wie folgt:
Bei Eckanschluss des Drehstrom-Asynchronmotors ist die Anschlussmethode des Anschlusskasten-Verbindungsstücks wie folgt:
Für Drehstrom-Asynchronmotoren gibt es zwei Anschlussarten: Sternschaltung und Dreieckschaltung.
Triangulationsmethode
Bei Wicklungen mit gleicher Spannung und gleichem Drahtdurchmesser weist die Sternschaltung dreimal weniger Windungen pro Phase (1,732-mal) und dreimal weniger Leistung auf als die Dreieckschaltung. Die Schaltung des fertigen Motors ist auf eine Spannung von 380 V ausgelegt und grundsätzlich nicht für Modifikationen geeignet.
Die Anschlussart kann nur geändert werden, wenn die Dreiphasenspannung von den üblichen 380 V abweicht. Beispielsweise kann bei einer Dreiphasenspannung von 220 V die Sternschaltung von ursprünglich 380 V auf Dreieckschaltung umgestellt werden. Bei einer Dreiphasenspannung von 660 V kann die ursprüngliche Dreiphasenspannung von 380 V in Dreieckschaltung auf Sternschaltung umgestellt werden, ohne dass die Leistung beeinträchtigt wird. Motoren mit geringer Leistung werden üblicherweise in Sternschaltung, Motoren mit hoher Leistung in Dreieckschaltung geschaltet.
Bei Nennspannung sollte ein Motor in Dreieckschaltung verwendet werden. Wird er durch einen Motor in Sternschaltung ersetzt, erfolgt der Betrieb mit reduzierter Spannung, was zu einer Verringerung der Motorleistung und des Anlaufstroms führt. Beim Starten eines Hochleistungsmotors (Dreieckschaltung) ist der Strom sehr hoch. Um die Auswirkungen des Anlaufstroms auf die Leitung zu reduzieren, wird üblicherweise ein Abwärtsstart verwendet. Eine Methode besteht darin, die ursprüngliche Dreieckschaltung zum Starten auf die Sternschaltung umzustellen. Nach dem Starten der Sternschaltung wird für den Betrieb wieder auf die Dreieckschaltung umgestellt.
Schaltplan eines dreiphasigen Asynchronmotors
Physikalisches Diagramm der Vorwärts- und Rückwärtsübertragungsleitungen für dreiphasige Asynchronmotoren:
Um die Vorwärts- und Rückwärtssteuerung eines Motors zu ermöglichen, können zwei beliebige Phasen seiner Stromversorgung relativ zueinander verstellt werden (Kommutierung). Normalerweise bleibt die V-Phase unverändert, während die U- und W-Phase relativ zueinander verstellt werden. Um einen zuverlässigen Phasenwechsel des Motors bei zwei Schützen zu gewährleisten, sollte die Verdrahtung am oberen Kontaktanschluss konsistent sein und die Phase am unteren Kontaktanschluss angepasst werden. Aufgrund der Phasenvertauschung der beiden Phasen muss sichergestellt werden, dass die beiden KM-Spulen nicht gleichzeitig eingeschaltet werden können, da sonst schwerwiegende Kurzschlüsse zwischen den Phasen auftreten können. Daher ist eine Verriegelung erforderlich.
Aus Sicherheitsgründen wird häufig ein doppelt verriegelter Vorwärts- und Rückwärtssteuerkreis mit Tastenverriegelung (mechanisch) und Schützverriegelung (elektrisch) verwendet. Durch die Tastenverriegelung können die beiden zur Phaseneinstellung verwendeten Schütze nicht gleichzeitig eingeschaltet werden, selbst wenn die Vorwärts- und Rückwärtstasten gleichzeitig gedrückt werden. Dadurch werden Kurzschlüsse zwischen den Phasen mechanisch vermieden.
Aufgrund der Verriegelung der eingesetzten Schütze schließt der lange geschlossene Kontakt eines Schützes nicht, solange es eingeschaltet ist. Dadurch wird bei Anwendung der mechanischen und elektrischen Doppelverriegelung verhindert, dass es im Stromversorgungssystem des Motors zu Phasenkurzschlüssen kommt. Dies schützt den Motor wirksam und verhindert Unfälle durch Phasenkurzschlüsse während der Phasenmodulation, die das Schütz durchbrennen können.
Beitragszeit: 07.08.2023
