Drehstrommotor (asynchron)

Unterrichtsnotizen:

• Nuten, Wicklungen, Stator, Motorklemmbrett

• standardmäßig 3 Wicklungen jeweils um 120° versetzt

• Läufer (Stator), Welle, Stäbe wie in einem Käfig angeordnet, Lagerschilder, Lüfterrad => oberflächenmäßige Lüftung

• Aluminiumstäbe (elektr. miteinander verbunden), die unterschiedlichen Formen bewirken die unterschiedlichen Charakteristika eines Motors

• bei guter Wartung und Behandlung kann ein Drehstrommotor ein Leben lang halten

• Reinigung + Überprüfung, Lüfter immer sauber halten (s. Gitter)

• die Kugel-, Walz-, Tonnen- und Nagellager verschleißen nach der Zeit (Maschinenbücher für Reparaturservice, z.B. halbjährlich, jährlich oder alle 2-4 Jahre)

• Cave: lose nach radial oder axial

• Motor schützen gegen Überlastung

 

schulen.eduhi.at

• jeder Elektromotor ist ein Stromerzwinger => wir geben nur eine Spannung drauf, den Rest holt er sich aus dem Netz

• d.h. er holt sich für den Belastungsfall seinen "Magnetisierungsstrom" aus dem Stromnetz (=eigenständiger Regler)

• ein Motor im Leerlauf macht keinen Sinn => Blindstrom hoch, Energieverschwendung

(Anmerkung vom Dozenten zum Thema Energie und Energiemanagement + Neuentwicklungen und Erneuerungenhaben es schwer, weil jeder sich daran seine goldene Nase verdienen will)

• Leistungsschild, Schutzart, Schutzklasse, Form, Frequenz, Drehmoment, Isolationsklasse, Kipp-, Dreh-, Sattel- und Nennmoment

• Belastung sehr hoch => Wicklungen können verbrennen

3 Schutzsysteme

• Bimetallrelais (ind. Überwachung + Regeln)

• Motorschutzschalter (elektromechanische und thermische Auslösung)

• Steuergerät mit Schmitt-Trigger

Zeichnung 1:

einfache Steuerelektronik für Schmitt-Trigger

 

electro-hub.blogspot.com

Zeichnung 2:

Schmitttrigger, Hystereskurve

elektronik-kompendium.de

Experiment 1:

• Schmitt-Trigger-Funktion an einem Experementierwandkasten demonstriert

Experiment 2:

• kleiner Baukasten mit LM 741, vorgeschalteter Fotodiode, Thermistor oder einem Poti; + einfaches Schaltbild (Poti am Eingang, E/A Spannungsmessung)

mikrocontroller.net

Zeichnung 2: Stromfließrichtung und Magnetfeld

da wo Strom eintritt = Südpol

 schulen.eduhi.at

da wo Strom austritt = Nordpol

 

  schulen.eduhi.at

Magnetfeld ist immer in sich geschlossen

• durch die drei Spulen entsteht ein drehbares, bewegtes Magnetfeld 

• Spannung wird induziert, Strom kann im geschlossenen (!) Stator fließen, es entsteht ein geschlossener Stromkreis (Spannung nicht ohne weiteres messbar aber errechenbar) + zweites Magnetfeld

• asychron = Stator bewegt sich immer langsamer als das sich drehende, äußere Magnetfeld

• Synchrondrehzahl = (f*60) / n Polpaare = 50 *60 / 1

Man kann auch eine normale Metalldose auf einer Welle gelagert in dem nicht sichtbaren Magnetfeld sich drehen lassen.

Spannungsinduktion wird ermöglicht durch:

• ein Magnetisches Feld + Drehbewegung + Bewegungsunterschied

• Magnetischer Fluss = Tesla * Länge *  ...

Läufer ist immer langsamer als das Drehfeld => Schlupf (S)
Bei allen D-Motoren liegt der Schlupf bei ca. 2-8 % => schlupfgesteuerte Maschinen

Tabelle für f=50Hz

Anzahl Pole / Poopaare / n(s) in U *min^-1 / n(L) Rotator / s in U *min^-1 / s(%)

 2 / 1 / 3.000 / 2850 / 150 / 5
 4 / 2 / 1.500 / 1480 / 20 / 1,33
 6 / 3 / 1.000 / 960 / 40 / 4
 8 / 4 / 750 / 725 / 25 / 3,3
10 / 5 / 600 / 580 / 20 /

mit der Umdrehung / Drehung wird die Induktion erzeugt (Segen der Wechselspannung ;-)

• auf dem E-Motor-Leistungsschild steht immer n(L).

Mit zunehmender Polzahl bzw. Poolpaare werden auch n(s) und n(L) kleiner, da der Abstand zwischen den Polen untereinander immer geringer werden.

• Im Moment des Einschaltens ist der Schlupf 100 %, danach sinkt er auf ca. 2-8 % wenn der Motor die Nenndrehzahl erreicht hat. So nimmt auch die Frequen im Läufer nimmt ab !

Die Anzahl der Polpaare n + Frequenz f bestimmen die Anzahl der Umdrehung des Läufer n(L)

* * *