Ein dreiphasiger asynchronerMotorEin Drehstrom-Asynchronmotor ist ein Induktionsmotor, der mit 380 V Drehstrom (Phasenverschiebung 120°) betrieben wird. Da sich Rotor und Stator in einem Drehstrom-Asynchronmotor in die gleiche Richtung, aber mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen, entsteht ein Schlupf. Daher wird er als Drehstrom-Asynchronmotor bezeichnet.
Die Drehzahl des Rotors eines Drehstrom-Asynchronmotors ist geringer als die Drehzahl des rotierenden Magnetfelds. Die Rotorwicklung erzeugt durch die Relativbewegung zum Magnetfeld eine elektromotorische Kraft und einen Strom und interagiert mit diesem, wodurch ein elektromagnetisches Drehmoment erzeugt und somit Energie umgewandelt wird.
Im Vergleich zu einphasigen asynchronenMotorendreiphasig asynchronMotorenSie weisen eine bessere Betriebsleistung auf und können verschiedene Materialien einsparen.
Je nach Rotorstruktur lassen sich Drehstrom-Asynchronmotoren in Käfigläufer- und Wicklungsläufermotoren unterteilen.
Der Käfigläufer-Asynchronmotor zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, zuverlässigen Betrieb, geringes Gewicht und niedrigen Preis aus und findet daher weite Verbreitung. Sein Hauptnachteil liegt in der Schwierigkeit der Drehzahlregelung.
Rotor und Stator eines dreiphasigen Asynchronmotors mit Wicklungen sind ebenfalls mit dreiphasigen Wicklungen ausgestattet und über Schleifringe und Bürsten mit einem externen Widerstand verbunden. Durch Anpassen des Widerstands des Widerstands lassen sich das Anlaufverhalten des Motors verbessern und seine Drehzahl regeln.
Das Funktionsprinzip des Drehstrom-Asynchronmotors
Wird an die dreiphasige Statorwicklung ein symmetrischer dreiphasiger Wechselstrom angelegt, so entsteht ein rotierendes Magnetfeld, das sich mit der Synchrondrehzahl n1 im Uhrzeigersinn entlang des inneren Kreisraums von Stator und Rotor dreht.
Da sich das rotierende Magnetfeld mit der Geschwindigkeit n1 dreht, ist der Rotorleiter zu Beginn stillstehend. Daher schneidet der Rotorleiter das rotierende Magnetfeld des Stators und erzeugt so eine induzierte elektromotorische Kraft (die Richtung der induzierten elektromotorischen Kraft wird durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt).
Durch die Kurzschlussverbindung des Rotorleiters an beiden Enden mittels eines Kurzschlussrings wird unter Einwirkung der induzierten elektromotorischen Kraft ein Strom im Rotorleiter induziert, der im Wesentlichen in Richtung der induzierten elektromotorischen Kraft fließt. Der stromdurchflossene Leiter des Rotors ist im Magnetfeld des Stators einer elektromagnetischen Kraft ausgesetzt (die Richtung der Kraft wird mithilfe der Linke-Hand-Regel bestimmt). Diese elektromagnetische Kraft erzeugt ein Drehmoment auf die Rotorwelle und versetzt den Rotor in Rotationsrichtung des rotierenden Magnetfelds.
Aus der obigen Analyse lässt sich schließen, dass das Funktionsprinzip eines Elektromotors wie folgt ist: Werden die dreiphasigen Statorwicklungen des Motors (jeweils mit einer elektrischen Winkeldifferenz von 120°) mit dreiphasigem symmetrischem Wechselstrom versorgt, entsteht ein Drehfeld. Dieses schneidet die Rotorwicklung und induziert in ihr einen Strom (die Rotorwicklung bildet einen geschlossenen Stromkreis). Der stromdurchflossene Rotorleiter erzeugt unter dem Einfluss des Drehfelds eine elektromagnetische Kraft. Dadurch entsteht ein elektromagnetisches Drehmoment an der Motorwelle, das den Motor in Drehrichtung des Magnetfelds antreibt.
Verdrahtungsplan eines Drehstrom-Asynchronmotors
Grundlegende Verdrahtung von Drehstrom-Asynchronmotoren:
Die sechs Drähte der Wicklung eines Drehstrom-Asynchronmotors können in zwei grundlegende Anschlussarten unterteilt werden: Dreieck-Dreieck-Schaltung und Sternschaltung.
Sechs Drähte = drei Motorwicklungen = drei Kopfenden + drei Fußenden, wobei mit einem Multimeter die Verbindung zwischen den Kopf- und Fußenden derselben Wicklung gemessen wird, d. h. U1-U2, V1-V2, W1-W2.
1. Dreieck-Dreieck-Schaltung für Drehstrom-Asynchronmotoren
Die Dreieck-Delta-Verbindungsmethode besteht darin, die Köpfe und Enden dreier Wicklungen nacheinander zu einem Dreieck zu verbinden, wie in der Abbildung dargestellt:
2. Sternschaltungsmethode für Drehstrom-Asynchronmotoren
Bei der Sternschaltung werden die Enden (Anfangs- oder Endwicklung) von drei Wicklungen miteinander verbunden, die anderen drei Drähte dienen als Stromanschlüsse. Die Anschlussart ist in der Abbildung dargestellt:
Erläuterung des Schaltplans eines dreiphasigen Asynchronmotors in Abbildungen und Text
Dreiphasenmotor-Anschlusskasten
Beim Anschluss des Drehstrom-Asynchronmotors erfolgt die Verbindung des Verbindungsstücks im Anschlusskasten wie folgt:
Bei Eckschaltung des Drehstrom-Asynchronmotors erfolgt die Verbindung des Anschlusskastens wie folgt:
Es gibt zwei Anschlussmethoden für Drehstrom-Asynchronmotoren: Sternschaltung und Dreieckschaltung.
Triangulationsmethode
Bei Wicklungen mit gleicher Spannung und gleichem Drahtdurchmesser benötigt die Sternschaltung dreimal weniger Windungen pro Phase (1,732-mal) und benötigt dreimal weniger Leistung als die Dreieckschaltung. Die Schaltung des fertigen Motors ist für eine Spannung von 380 V ausgelegt und lässt sich im Allgemeinen nicht ändern.
Die Anschlussart kann nur geändert werden, wenn die Drehstromspannung von den üblichen 380 V abweicht. Beispielsweise kann bei einer Drehstromspannung von 220 V die Sternschaltung (ursprünglich 380 V) in eine Dreieckschaltung umgewandelt werden. Bei einer Drehstromspannung von 660 V kann die ursprüngliche Dreieckschaltung (380 V) in eine Sternschaltung geändert werden, ohne dass die Leistung beeinträchtigt wird. Im Allgemeinen werden Motoren mit geringer Leistung in Sternschaltung, Motoren mit hoher Leistung hingegen in Dreieckschaltung betrieben.
Bei Nennspannung sollte ein Motor in Dreieckschaltung verwendet werden. Wird er in Sternschaltung betrieben, handelt es sich um einen Motor mit reduzierter Spannung, was zu einer geringeren Motorleistung und einem niedrigeren Anlaufstrom führt. Beim Anlauf eines Hochleistungsmotors (Dreieckschaltung) ist der Strom sehr hoch. Um die Belastung des Netzes durch den Anlaufstrom zu reduzieren, wird üblicherweise ein Abwärtsanlaufverfahren angewendet. Eine Möglichkeit besteht darin, die ursprüngliche Dreieckschaltung für den Anlauf in Sternschaltung umzuwandeln. Nach dem Anlauf in Sternschaltung wird die Schaltung für den Betrieb wieder in Dreieckschaltung zurückgeschaltet.
Verdrahtungsplan eines Drehstrom-Asynchronmotors
Physikalisches Schema der Vorwärts- und Rückwärtsübertragungsleitungen für Drehstrom-Asynchronmotoren:
Um einen Motor vorwärts und rückwärts zu steuern, können je zwei Phasen seiner Stromversorgung relativ zueinander verstellt werden (Kommutierung). Üblicherweise bleibt die V-Phase unverändert, während die U- und W-Phase relativ zueinander verstellt werden. Um einen zuverlässigen Phasenfolgewechsel beim Ansteuern zweier Schütze zu gewährleisten, muss die Verdrahtung am oberen Anschluss des Schützes konsistent sein, während die Phaseneinstellung am unteren Anschluss erfolgt. Aufgrund des Phasenfolgewechsels darf die gleichzeitige Bestromung der beiden KM-Spulen nicht verhindert werden, 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 auch dann nicht gleichzeitig eingeschaltet werden, wenn die Vorwärts- und Rückwärtstasten gleichzeitig gedrückt werden, wodurch Kurzschlüsse zwischen den Phasen mechanisch vermieden werden.
Aufgrund der Verriegelung der verwendeten Schütze schließt deren Langzeitkontakt nicht, solange einer der Schütze eingeschaltet ist. Dadurch werden bei der Anwendung der mechanischen und elektrischen Doppelverriegelung Kurzschlüsse zwischen den Phasen im Stromversorgungssystem des Motors verhindert. Dies schützt den Motor wirksam und beugt Unfällen durch Kurzschlüsse zwischen den Phasen während der Phasenmodulation vor, die zum Durchbrennen des Schützes führen können.
Veröffentlichungsdatum: 07.08.2023
