Allgemeine Informationen
Asynchronmotoren sind die am meisten eingesetzten Motoren für Maschinen. Diese Motoren haben drei Ständerwicklungen, die räumlich um 120C° versetzt angeordnet sind. Mit Hilfe von 3ph-Drehstrom erzeugt der Ständer ein Drehfeld, das bei 50 Hz mit max. 3000 U / min umläuft. Dieses Drehfeld induziert in der Läuferwicklung eine Spannung. Das entstehende Wechselfeld des Läufers versucht dem Drehfeld nachzueilen, erreicht aber nie dessen Drehzahl. Es existiert ein Schlupf, der stark belastungsabhängig ist.
Der Läufer besteht in den meisten Fällen aus einem mit Nuten versehenen Eisenpaket. In den Nuten sind Alu-Stäbe mit unterschiedlicher Formgebung eingebettet, die an den Stirnseiten mit Alu-Ringen verbunden sind. Diese Stäbe ersetzen die klassische Läuferwicklung. Es gibt Rundstabläufer, Hochstabläufer und Doppelstabläufer. Durch diese Läuferformgebung wird bereits das Anlaufverhalten beeinflußt.
Ein Nachteil beim Asynchronmotor besteht darin, daß bei Stillstand und niedriger Drehzahl der Ständerstrom extrem ansteigt (6 - 8facher Nennstrom). Dadurch wird das Leitungsnetz stark beansprucht, so dass die Leitungsschutzeinrichtungen öfter auslösen. Außerdem ist das bestehende Anlaufmoment für viele Anwendungen zu hoch, was vielfach zu mechanischen Zerstörungen fährt. Um diese extremen Zustände zu vermeiden, setzt man Anlaufschaltungen ein.
Die Anlaufschaltungen basieren alle auf dem Prinzip der Spannungssteuerung. Die einfachste Anlaufschaltung ist die Stern-Dreieck-Umschaltung, die in zwei Spannungsstufen arbeitet, z. B. 230 V und 400 V. Diese Grobabstufung ist aber zumeist unzureichend. Elektronische Sanftanlaufgeräte dagegen ermöglichen eine stufenlose Spannungssteuerung nach dem Phasenanschnitt-prinzip mit wählbarer Anlaufzeit und Anfangsspannung. Mit der Anfangsspannung kann aufgrund der quadratischen Abhängigkeit des Drehmoments von der Spannung das minimal notwendige Anfangsdrehmoment eingestellt werden.
Die korrekte Einstellung des Anfangsmomentes stellt einen wesentlichen Punkt für den optimalen und zuverlässigen Betrieb eines sanftanlaufenden Motors dar. Es gibt zwei wesentliche Belastungsfälle:
- Beschleunigung träger Massen, wie beim Einsatz von Ventilatoren, ebener Förderbänder oder Schleifscheiben. Hierbei verläuft die Drehmomentenkurve beginnend von quasi Null quadratisch über die Drehzahl bis zum Nennmoment der Maschine.
Die Anfangsspannung kann bei Null beginnen. Der Motor beginnt sich fast sofort zu drehen und der Stromverlauf ist kontinuierlich. Eine höhere Anfangsspannung für diese Anwendung verursacht wieder einen Momenten- und Stromsprung.
- Antrieb von Maschinen mit festem Anfangsdrehmoment wie z. B. Säge-, Knet- oder Zerkleinerungsmaschinen. In diesen Fällen beginnt die Drehmomentkurve nicht bei Null.
Die einzustellende Anfangsspannung sollte mindestens so hoch gewählt werden, dass das Festmoment der Maschine gerade überwunden wird und der Motor ebenfalls gleich anläuft. Bei zu gering eingestelltem Drehmoment zieht der Motor unnötig Strom, der dann Verluste verursacht und die Motorschutzeinrichtungen ausläst.
