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Asynchronmaschine Asynchronmaschine Asynchronmaschine Asynchronmaschine Vor- und Nachteile Mit dem Siegeszug der Spannungsumformer werden heute nahezu ausschließlich Kurzschluss-Käfigläufermotoren (engl. squirrel cage induction motor) benötigt. Dieser Ausführungsart verdankt der Asynchronmotor seine Bezeichnung als „Arbeitspferd“ der elektrischen Antriebstechnik. Kombiniert mit einem entsprechend gesteuerten Frequenzumrichter ist er auch in der Lage, gegen große Gegenmomente von Arbeitsmaschinen anzulaufen. Die Frequenzumrichterbaugruppen übernehmen derzeit zunehmend auch die Aufgabe des Motorschutzes. Außerdem werden Motoren mit angebautem Frequenzumrichter angeboten. Hierdurch verringert sich der Verdrahtungsaufwand. Vorteile Asynchronmaschine • lange Lebensdauer, wartungsarm, kein Bürstenverschleiß beim Kurzschlussläufer (typischer mittlerer Ausfallabstand 20.000 Stunden) • kurzzeitig stark überlastbar (bis größer 2× Nennmoment) • nahezu konstante Drehzahl, kein „Durchgehen“ im Leerlauf • einsetzbar im Ex-Bereich (explosionsgefährdeter Bereich), da keine Bürsten oder Schleifringe (Vermeidung des Bürstenfeuers, etc. • „selbstständiger“ Anlauf möglich • vergleichsweise geringe Herstellungskosten • der Läufer ist spannungslos und kann auch in Flüssigkeiten, Gasen oder im Vakuum laufen. (Beispiel: Umwälzpumpe) • Anlauf gegen hohe Gegenmomente ohne Hilfsmittel (auch abhängig von Läuferbauform) • sehr robuste Ausführung, Medienverträglichkeit des Aktivteils hohe Drehzahltauglichkeit, daher bei Betrieb mit Spannungsumformer hohe Leistungsausbeute • hoher Wirkungsgrad im Feldschwächbereich Asynchronmaschine Nachteile • Drehzahlveränderung nur bei Sonderbauformen mit Polumschaltung oder mit zusätzlichem Frequenzumrichter möglich • insbesondere bei kleinen Ausführungen ca. 20 bis 30 % mehr Volumen pro Drehmoment gegenüber permanent – magnetisierten Synchronmotoren • 3 Außenleiter zur Versorgung notwendig (ersatzweise Frequenzumrichter oder Betriebskondensator (Kondensatormotor) bei Einphasenwechselstrom möglich) • kleinerer Wirkungsgrad im Vergleich zur permanent magnetisierten Synchronmaschine bei hoher Momentausnutzung • komplexe theoretische Verfahren zur Berechnung (im Vergleich zu anderen elektrischen Maschinen) • geringes Anlaufmoment, außer bei Verwendung eines Frequenzumrichters mit Hochlaufsteuerung • Schritt- bzw. Servomotoren haben bei Positionieraufgaben Vorteile und sind im Vergleich leichter Einphasen-Wechselstrommotoren Einphasen-Wechselstrommotoren werden für kleine Leistungen bis etwa 5 kW gebaut. Sie werden einphasig an ein Wechselstromnetz angeschlossen. Die gebräuchlichste Betriebsspannung hierfür ist 230V. Ein einphasiger Anschluss an ein Drehstromnetz ist ebenfalls möglich. Die Betriebsspannung entspricht dann der Sternspannung (Strangspannung U). Durch das einphasige Wechselfeld ist für den Motor keine eindeutige Drehrichtung gegeben, er läuft daher aus dem Stillstand nicht selbst an. Um eine eindeutige Drehrichtung festzulegen, wird im Ständer eine Hilfswicklung (Anlaufwicklung) angebracht, deren Strom über einen Kondensator zur Ständerwicklung phasenverschoben wird. So ergibt sich ein eindeutiges magnetisches Drehfeld, der Motor läuft immer in der vorgegebenen Drehrichtung an. Einphasen-Wechselstrommotoren Für Kreiselpumpenantriebe genügt in der Regel die Ausführung mit einem Betriebskondensator. Das Anzugsmoment des Motors beträgt hierbei das 0,3- bis 0,4-fache des Nennmoments. Falls dies nicht ausreicht, ist eine Ausführung mit Betriebs- und Anlaufkondensator möglich. Das Anzugsmoment bei dieser Ausführung beträgt das 1,5- bis 1,8-fache des Nennmoments. Der Anlaufkondensator wird nach dem Hochlauf durch einen Fliehkraftschalter abgeschaltet. Kondensatormotoren Der Kondensatormotor ist ein Elektromotor und zählt zu den Asynchronmotoren. Wie diese besitzt er einen Kurzschlussläufer (Käfigläufer), in dem durch ein vom Stator erzeugtes elliptisches Drehfeld ein Drehmoment erzeugt wird. Kondensatormotoren Im Unterschied zu mit Drehstrom gespeisten Asynchronmotoren läuft der Kondensatormotor jedoch mit einphasigem Wechselstrom. Kondensatormotoren Einsatzgebiete Die Vor- und Nachteile des Kondensatormotors bestimmen seine Einsatzgebiete: Seine gegenüber Drehstrommotoren höhere Masse, das geringere Anlaufmoment sowie der zusätzlich erforderliche Kondensator verhindern den breiteren Einsatz. Sein Hauptvorteil ist die Möglichkeit, ihn bei gutem Wirkungsgrad mit einphasiger Wechselspannung betreiben zu können. Seine für Asynchronmotoren typische Laufruhe, Wartungsfreiheit, hohe Lebensdauer sowie der gegenüber den ebenfalls für Einphasenbetrieb geeigneten Spaltpolmotoren höhere Wirkungsgrad haben ihm ein breites Anwendungsfeld im Haushaltsbereich (z.B. als Rohrmotor für Rollladen- und Markisenantriebe), an kleinen Werkzeugmaschinen und z.B. für Umwälzpumpen in Heizungsanlagen oder in Rasenmähern verschafft.