In unserem Alltag nutzen wir wie selbstverständlich Elektrogeräte. Nun, diese hier gezeigten Geräte verwenden einen einphasigen Induktionsmotor. Aber wie funktioniert dieser Motor, den wir einfach in die Steckdose stecken?
Was sind seine Vor-und Nachteile? Nach diesem Video wissen Sie mehr. Spricht man über den einphasigen Induktionsmotor, dann meint man zumeist den Kondensatormotor. In diesem Video beschränken wir uns auf diesen Wechselstrommotor.
Die Funktion dieses Motors ist übrigens der Funktionsweise des Drehstrom-Asynchronmotors sehr ähnlich. Wie dieser Drehstrommotor funktioniert, wurde bereits in einem anderen Video erklärt. Bitte überprüfen Sie unsere Playlist. Um den Kondensatormotor zu verstehen, sollten Sie zunächst wissen, wie ein Drehfeld mit nur einer einzelnen Phase gebildet werden kann.
Schauen wir uns also den Stator genauer an. Der Stator besteht aus einem hohlen zylindrischen Kern mit gleichmäßig angeordneten Aussparungen für die Statorwicklung. Um den Weg der elektrischen Wirbelströme zu unterbrechen, besteht dieser Kern aus einem Blechpaket, wobei die einzelnen Bleche zueinander elektrisch isoliert sind.
Legen wir also eine Wicklung in den Stator und schließen diese an Wechselspannung an. Was Sie sehen, ist ein magnetisches Wechselfeld. Um dem Motor ein Anlaufmoment sowie eine definierte Drehrichtung zu geben, ben ötigen wir aber ein sich rotierendes Magnetfeld, sprich Drehfeld.
Wie bekommen wir dies? Eine Möglichkeit, ein Drehfeld zu erzeugen, besteht darin, eine zweite, um 90 Grad zur Hauptwicklung versetzte, sogenannte Hilfswicklung zu platzieren. Zudem soll der Strom entgegenkommen.
dieser Hilfswicklung um nahezu 90 Grad phasenverschoben sein. Um diese gewünschte Phasenverschiebung zu erreichen, schaltet man einen Kondensator in Reihe. Zum besseren Verständnis wollen wir nun die Ansicht wechseln.
Dank des Kondensators steht das magnetische Wechselfeld der Hilfswicklung senkrecht zum Wechselfeld der Hauptwicklung. Addiert man diese beiden Magnetfelder, so erhält man ein resultierendes Magnetfeld. Und ja, Sie gelangen zu einem Drehfeld.
Da die Hauptwicklung etwa zwei Drittel der gesamten Wicklung ausmacht, ist dieses Drehfeld elliptisch. Hier sehen Sie ein Drehfeld mit zwei Polen, sprich der Polpaarzahl 2. Natürlich können Sie auch ein Drehfeld mit einer höheren Polpaarzahl erzeugen. Schauen wir also in das Innere des Motors. Wie Sie gelernt haben, wird das Drehfeld im Stator erzeugt. Der Läufer, der bewegliche Teil des Motors, besteht aus einzelnen Stangen, welche an den Enden kurzgeschlossen sind.
Daher kann man diesen Motor auch als Käfigläufermotor bezeichnen. Um das Magnetfeld des Läufers und damit das Drehmoment zu erhöhen, sind die Läuferstangen in einem Blechpaket eingefasst. Während das Drehfeld rotiert, wird in den Stäben des Läufers eine Spannung induziert. Da die Läuferstangen an beiden Enden kurzgeschlossen sind, besteht ein geschlossener Stromkreis. Der Läuferstrom wiederum erzeugt ein eigenes Magnetfeld, welches dem Drehfeld des Stators entgegenwirkt.
Aus der Überlagerung äußeres Drehfeld und inneres Läuferfeld ergibt sich eine Kraft auf die Läuferstäbe, welche auch durch das Lorentzsche Gesetz bestimmt werden kann. Wozu Schlupf? Ein Drehmoment kann nur dann erzeugt werden, solange eine Läuferspannung induziert wird.
Oder mit anderen Worten ausgedrückt, der Läufer hat immer eine Drehzahl kleiner als das Drehfeld. Diese Differenz wird als Schlupf bezeichnet. Wie Sie sehen, ist die Funktion eines Kondensatormotors des einen Drehstrommotors sehr ähnlich. So sind auch Ihre Kennlinien ähnlich.
Mehrere Effekte bestimmen den Verlauf dieser Kennlinie und man kann markante Punkte benennen. Ein ersichtliches Problem dieses Motors ist sein geringes Anlaufmoment. Mit einem einfachen Trick können Sie diesem Motor einen Startschub geben.
Fügen Sie der Hilfswicklung einen weiteren, größeren Kondensator hinzu. Dieser sogenannte Anlaufkondensator muss jedoch wegen Gefahr der Überhitzung bei einer bestimmten Drehzahl durch einen Fliehkraftschalter abgeschaltet werden. Sobald der Asynchronmotor seinen Bemessungsbereich erreicht hat, kann er seine Nenndrehzahl auch bei wechselnder Belastung recht gut halten.
Begründet kann dies mit der Drehmomentkennlinie, welche im Nennpunkt sehr steil ist. Bitte beachten Sie an dieser Stelle auch unser Video über Drehstrom-Asynchronmotoren. Um die Drehrichtung des Motors zu ändern, muss die Stromrichtung der Hilfswicklung umgekehrt werden. Bietet der Hersteller einen Kondensatormotor mit einer 6-poligen Motorklemmleiste an, können Sie die Drehrichtung sehr einfach ändern. Tauschen Sie nur die Metallbrücken, wie in der Abbildung dargestellt, aus.
Alle Werte beziehen sich auf den Nennbetrieb bzw. Bemessungsbetrieb. Im Nennbetrieb hat ein Induktionsmotor übrigens das beste Verhältnis von Wirkungsgrad zu Leistungsfaktor. Der Schlupf im Nennbetrieb liegt etwa zwischen 3 und 7%.
Dieser Motor hat eine Nenndrehzahl von 1400 Umdrehungen pro Minute. Mit diesen Informationen können Sie die Synchrondrehzahl des Drehfeldes und darüber hinaus den Schlupf bestimmen. Die Leistungsangabe auf dem Motorschild bezieht sich auf die mechanische Ausgangsleistung. Das Nennmoment kann mit einer bekannten Gleichung berechnet werden. Es gibt eine Faustregel zur Bestimmung des Betriebskondensators.
Die Kapazität liegt zwischen 30 µF und 50 µF pro Kilowatt Motorleistung. Wie Sie sehen, ist dies eine sehr grobe Schätzung. Der Grund hierfür ist, dass die Größe des Kondensators von der Motorleistung und dem Wicklungsverhältnis der Haupt-und Hilfswicklung abhängt. Daher ist es sehr schwierig, selbst die Kapazität genau zu bestimmen. Wenden Sie sich am besten an den Hersteller.
Der Startkondensator ist, falls vorhanden, etwa dreimal so groß wie der Betriebskondensator. Die Eingangs-Nennleistung bzw. elektrische Leistung kann nun durch eine einfache Gleichung bestimmt werden.
Der Wirkungsgrad ist ein einfaches Verhältnis Ausgangsleistung zu Eingangsleistung. Die Isolierstoffklasse spezifiziert die Motorwicklung hinsichtlich ihrer maximalen Einsatztemperatur bzw. Hitzebeständigkeit.
Diese Grenztemperaturen dürfen auf Dauer nicht überschritten werden. Die Schutzart IP definiert, wie gut ein Gehäuse gegen das äußere Umfeld schützt. Je höher die Zahl, desto besser ist der Schutz. Die erste Ziffer definiert den Schutz bezüglich Berührung bzw. Fremdkörper, die zweite gegen Feuchtigkeit bzw.
Wasser. Beide Ziffern müssen zur vollständigen Beschreibung des Schutzes angegeben werden. Weitere Informationen zu Ihrem Motor entnehmen Sie bitte dem Datenblatt.
Der Kondensatormotor kann als ein Asynchron-, Wechselstrom-und Induktionsmotor bezeichnet werden. Er ist ein ziemlich robuster Motor. Jedoch liegt sein Schwachpunkt beim Kondensator und dem Drehzahlschalter, falls dieser einen Startkondensator besitzt. Da die Elektronik immer leistungsfähiger und billiger wird, werden große Einphaseninduktionsmotoren immer mehr durch Drehstrom-Asynchronmotoren, gesteuert von Frequenzumrichter, ersetzt. Sie sollten wissen, dass kleine Frequenzumrichter an eine einphasige Wechselspannung angeschlossen werden können.
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