Seite 28 - Einführung

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                                                                     Drehstrommotor/Wechselstrommotor
Merke :Die Bezeichnung Drehstrommotor, kommt daher,dass sich ein Magnetfeld um den Motor dreht.Für den Betrieb werden
           3 Leiter benötigt (L1 ,L2 ,L3) Leiter 1,Leiter 2 und Leiter 3 oder kurz 1,2,3.
           Diese 3 Leiter werden als Drehstromnetz bezeichnet,in Anlehnung an das sich drehende Magnetfeld.

                                                          Der Drehstrom - Asynchron- Kurzschlußläufer - Motor
Merke :Dies ist die korrekte Bezeichnung für den normalen Drehstrommotor,der überall eingesetzt wird.
            Den Motor erkennt man am Klemmbrett,was 6 Anschlüsse hat.Diese resultieren aus den 3 Wicklungen des Motors.Jede
           Wicklung hat einen Anfang und ein Ende.Also 2 mal 3 gleich 6 Anschlüsse.

                                                                    Aufbau des Drehstrommotors
Die 3 Wicklungen sind gleichmäßig am Umfang verteilt,somit sind die einzelnen Wicklungen um 120° versetzt angeordnet.Ein Voll-
kreis hat 360°,also 360°/3 = 120°
Die Leiterschleifen des Läufers sind kurzgeschlossen,deshalb die Bezeichnung "Kurzschlußläufer".Der Läufer ist die Welle,die sich
dreht,auf dieser befinden sich die Leiterschleifen.
Der Drehstrommotor hat außer den Lagern rechts und links keine Verschleißteile und ist desshalb die billigste Bauform eines E-Mo-
tors.
Wenn nun kein Defekt an der Isolierung oder den Wicklungen auftitt,würde der Motor ewig laufen,man muss dann nur noch die La-
ger regelmäßig austauschen,bevor ein Schaden im Innern des Motors auftritt.
Es gibt auch diesen Motor mit 6 Wicklungen.Dieser hat dann insgesamt 12 Anschlüsse.Wird wenig gebaut,wegen hoher Kosten.
Die Wirkung ist,das dieser Motor mit halber Drehzahl läuft - zum Vergleich mit 3 Wicklungen -aber mit doppelten Drehmoment.
Aus dem Physik-Formelbuch W= M * w , hier ist M das Drehmoment in Nm (Newton mal Meter,kurz Newton Meter),w ist hier die
Winkelgeschwindigkeit in rad /s (Radiant pro Sekunde). Rad ist der Winkel in Bogenmaß,ein Vollkreis =2pi (rad) (pi=3,14...)
w=2 * pi * n  ,n ist die Drehzahl in 1/s (Umdrehungen pro Sekunde).

                                                                               Asynchron
Die Drehgeschwindigkeit des Drehfeldes ergibt sich aus der Drehzahl des Generators im Kraftwerk.Eine Kraftübertragung ist nur
möglich,wenn die Drehzahl des Läufers im Motor geringer ist,als die Drehzahl des Drehfeldes.
Dies bezeichnet man als Schlupf.
Das Wort "Asynchron" bedeutet also,dass die Drehzahl des Motors geringer ist,als die Drehzahl des Drehfeldes.

                                                                Die Stern - Dreieck-Schaltung
Merke :Die 3 Wicklungen können in einen "Dreieck" zusammengeschaltet werden und zu einen "Stern".
Bei der Sternschaltung liegen die 3 Wicklungen an 230 Volt und bei der Dreieckschaltung an 400 Volt.
Bei der Sternschaltung hat der Motor nur 1/3 der Leistung und 1/3 des Drehmomentes ,als wenn er in Dreieckschaltung laufen würde.
Vorteil :Bei der Sternschaltung fließt nur 1/3 des Anlaufstroms,dadurch wird die Stromleitung nicht so stark belastet.
Ist der Motor hochgelaufen,schaltet man um auf die Dreieckschaltung und der Motor erreicht seine volle Leistung.

                                                             Kurzschlußstrom beim Anlaufen
Faustformel :Ik ca. 5 - 7 * IN mit IN ca. 2 * PN (KW)
Beispielrechnung : Ein Drehstrommotor mit 5 KW (Kilowatt Leistung) IN ungefähr 2 * 5 KW = 10 A (Ampere) beim 400 V (Volt)
                           Netz
                          IN ist der Nennstrom bei Nennleistung
                          IK ungefähr 5 - 7  * IN ergibt 7 *10 A = 70 A (ist abhängig von der Last an der Welle !!)
IK ist der Kurzschlußstrom,der beim direkten Anfahren mit der Dreieckschaltung auftreten würde,hier bis zu 70 A !!

                                                              Motoren bis 5 KW (Kilowatt Leistung)
Diese Motoren brauchen keinen Stern - Dreieck -Anlauf,wegen der geringen Leistung.Der hohe Anlaufstrom hält sich hier in Grenzen.
Je nach dem,wie der Motor gebaut ist,wird dieser direkt in Stern -oder Dreieck geschaltet. Dies erkennt man wenn man sich das
Klemmbrett anschaut,wo die 6 Anschlüsse der Wicklungen liegen.
Sternschaltung :Die Anschlüsse Z , X , Y sind mit einer Metallschine verbunden.
Dreieckschaltung :Die Anschlüsse Z und U ,X und V ,Y und W sind mit Metallschinen verbunden.

                                                              Motoren ab 5 KW Leistung
Ab dieser Leistung,wird ein Stern - Dreieck-Anlauf benötigt,weil sonst der Anlaufstrom zu hoch wäre.Die einfachste Form ist ein
Schalter mit 3 Schaltstellunegen. O Motor ist aus ,Stern (ist auf den Schalter aufgezeichnet) der Motor wird hochgefahren, Dreieck
der Motor wird auf volle Leistung geschaltet (Wicklungen sind in Dreieck geschaltet).
In den Stern - Dreick - Schalter sind die Anschlüsse für diese Anlauf entsprechend angeordnet.
Es gibt auch automatische Stern-Dreieck - Anläufe,hier sind dann Spezialkenntnisse erforderlich.

                                                                 Motoren über 7,36 KW (10 PS )Leistung
Diese Motoren benötigen Kompensationskondensatoren zum Auf und Abbau des magnetischen Feldes.Die Kondensatoren sind
Energiespeicher,die Energie liefern,wenn das Magnetfeld aufgebaut wird und Energie aufnehmen,wenn das Magnetfeld abgebaut
wird.Diese Motoren sind für den Privatmann wegen der hohen Leistung uninteressant,außerdem ist die elektrische Anlage eines
normalen Hauses nicht für solch eine Leistung ausgelegt.

                                                   Scheinleistung/Wirkleistung/Blindleistung
Wirkleistung     :Dies ist die Leistung,die am "Läufer" (Welle) wirkt.
Blindleistung    : Dies ist die Leistung,die zum Auf und Abbau des Magnetfeldes benötigt wird.
Scheinleistung : Diese Leistung ergibt sich aus der vektoriellen Addition von "Wirkleistung" und "Blindleistung".Wirk - und Blind-
                       leistung bilden einen 90° Winkel
Alle 3 Leistungen zusammen,bilden ein rechtwinkliges Dreieck.
Die elektrische Energie für die Blindleistung,wird bei kleinen Motoren zwischen Motor und Stromnetz hin und her geschoben.Sie
wird aus dem Netz entnommenn oder zurückgegeben.
Diese Energie kostet kein Geld,belastet aber das Stromnetz,daher die Kompensationskondensatoren bei Motoren über 10 PS.

                                                             Die Effektivwerte,230 V/400 V
Dies bedeutet,dass Gleichstrom und Gleichspannung mit diesen Werten die selbe Wirkung hat ,wie die Wechselspannung.Die
Wechselspannung kann auch schlecht gemessen werden (Trägheit der Messintrumente).
Maxiamlwerte ergeben sich U= 230 V *Wurzel 2 =325 V    U=400 V * Wurzel 2 =565 V
Die Formeln stehen im Physik-Formelbuch !!
Dies bedeutet,das die Isolierung für einen Motor mindestens 565 V aushalten muss,plus einen Sicherheitszuschlag,wenn dieser in
Dreieckschaltung betrieben wird.

                                                            Die Nennleistung
Dies ist die Leistung an der Motorwelle selber nach der Formel P=M * w

                                                            Die elektrische Leistung
Jede Energietechnische Anlage arbeitet mit Verlusten.Der E - Motor wandelt elektrische Energie um in mechanische Arbeit.Die
Wärme,die dabei entsteht ,sind die Verluste des Motors.Es gilt für den Wirkungsgrad n = Pm /Pel  Pm ist die mechanische Leistung
in W (Watt) und Pel ist die elektrische Leistung in W ,die dem Motor zugeführt wird.
Merke :Pm kann niemels größer sein als Pel !!

                                                              Anschluß an das Drehstromnetz
Merke :
Zum Betrieb des Drehstrommotors werden nur die 3 Leiter L1 , L2 ,L3 benötigt und für das Sicherheitssystem den
             Schutzleiter.
             - L1 (Farbe schwarz),Leiter 1 oder kurz 1
             - L2  (Farbe braun),Leiter 2      "      "    2
             - L3 (Farbe grau),Leiter 3         "      "    3
              - Schutzleiter (Farbe grün - gelb) ,dieser dient nur zum Schutz,bei einen elektrischen Defekt.
Die Leiter L1,L2 und L3 stellen das Drehstromnetz dar und liefern die elektrische Energie für den Motor.
Der Schutzleiter muss an das Motorgehäuse angeschlossen werden und dient nur dem Schutz.Wenn das Gehäuse mit einen spannungs-
führenden Leitung in Kontakt kommt,fließt hier ein Strom,der den F I - Schalter auslöst.Die Anlage wird dann komplett abgeschaltet.
F=Fehler und I = Strom ,also F - I-Schalter =Fehlerstromschalter.
Merke :Die Leiter L1 ,L2 und L3 erkennt man außer an der Farbe auch an der Spannung zwischen den Leitern. Diese ist 400 V (Volt).
           Spannung zwischen L1 und L2 = 400 V
                 "            "         L2  "    L3 = 400 V
                 "            "         L1   "   L3 = 400 V
Der N-Leiter (Farbe blau) wird zum Betrieb des Drehstrommotors nicht benötigt.Wenn ein Kabel mit diesen N-Leiter benutzt wird,dann
nicht für den Drehstrommotor selber.
Der N - Leiter heisst auch Nulleiter.

                                                                     Drehrichtungsänderung
Merke : Für die Drehrichtungsänderung genügt es,wenn zwei Leiter im Stecker vertauscht werden.Welche vertauscht werden L1,L2
            oder L3 spielt keine Rolle.
Man zieht den Stecker,öffnet diesen und vertauscht zwei Leiter.Dann schraubt man den Stecker wieder zu und das wars.
Beim Stern - Dreieck - Schalter geht dies nicht,da die Leiter L1,L2 und L3 eine bestimmte Anordnung im Schalter haben müssen.Aber
an den Stecker selber geht das natürlich auch

                                                                    Lastverhalten
Merke :
Der Motor darf nicht lange überlastet werden,weil dieser sonst überhitzt und zerstört wird,wenn er nicht gegen Überlast ab-
           gesichert ist.
Der Motor reagiert bei einer höheren Belastung mit einer höheren Stromaufnahme und die Folge ist eine höhere Wärmeentwicklung
im Motor,die den Motor zerstören kann.
Das Drehmoment des Motors (Kraft an der Welle) steigt bei höherer Belastung,bis zum "Kippmoment".Wird dieses Moment über-
schritten,so wird der Motor "abgewürgt".

                                                                   Ausfall einer Wicklung oder Leitung
Wenn dieser Fall eintritt,startet der Motor nicht mehr.Man hört ein Brummen und wenn man die Welle "anschiebt"läuft der Motor
in diese "Schieberichtung".
Bei dieser Situation werden die Wicklungen,die noch funktionieren überlastet.Ein Betrieb ist nicht möglich.
Die selbe Wirkung hat auch der Ausfall eines Leiters,L1 ,L2 ,L3.
Die Anlage oder der Motor muss dann zu erst repariert werden.

                                                                       Der Wechselstrommotor
Merke :Dieser Motor läuft auf 230 V (Volt) und hat nur eine geringe Leistung (1 - 2 KW).
Hier wird einer der Leiter L1,L2 oder L3 und der N-Leiter benutzt. Dieses System nennt man Wechselstromnetz.Weil mit diesen
System auch Leuchtbirnen betrieben werden,nennt man dies auch Lichtstrom.
Für den Wechselstrommotor braucht man maximal 3 Leitungen,2 für den Betrieb und den Schutzleiter (Farbe grün -gelb).Der
Schutzleiter hat die selbe Funktion,wie beim Drehstrommotor.
Stabsauger können auch ohne Schutzleiter auskommen,wenn der Motor eine Schutzisolierung hat.Dies erkennt man an den Stecker
wenn dieser keine Metallkontakte hat,die in der 230 V Steckdose passen.

                                                           Anschluß eines Elektroherdes
Merke :
Man schließt die Leitungen vom Elektroherd an die Stromleitung an und zwar farblich identisch.
           - schwarze Leitung an schwarze Leitung (L1)
           - braune Leitung an braune Leitung (L2)
           - graue leitung an graue Leitung (L3)
           - blaue Leitung an blaue Leitung (N - Leiter)
           - grün - gelbe Leitung an grün - gelbe Leitung (Schutzleiter)
Der Backofen wird mit dem Drehstromnetz (L1 ,L2,L3) betrieben,weil hier eine hohe Leistung benötigt wird.Die Elektroplatten
haben nur eine Leistung von 1000 W =1 Kw (Kilowatt) und werden deshalb mit 230 V betrieben (Wechselstrom).
Die Heizelemente in den Elektroplatten und im Backofen werden über die einzelnen Schalterstellungen am Elektroherd selber
verschaltet.Diese unterschiedliche Verschaltung bewirkt die unterschiedlichen Leistungen.
Merke :Eine elektrische Anlage darf nicht verändert werden,weil sonst Fehlfunktionen auftreten können.
            - beim Kurzschluß spricht die Sicherung an,weil zu viel Strom in der Leitung fließt.Die Leitung würde dadurch über-
              lastet.
            - spricht der F-I-Schalter an,so hat eine Spannungsführende Leitung kontakt mit dem Gehäuse.Die Anlage muss
              sofort abgeschalter werden.
            - wenn eine Elektroplatte ausgetauscht wird,muss die neue Platte die selben Anschlußdaten aufweisen,wie Betriebs-
              spannung und Leistung.Natürlich muss man sich die Anschlüsse notieren,bevor die defekte Platte ausgetauscht
              wird.
            - zur Sicherheit müssen die spannungsführenden Leitungen mit einen Spannungsprüfer überprüft werden,damit diese
              auch wirklich spannungsfrei sind.
            - eine Spannung von 60 V kann tötlich sein,wenn 60 mA (milli Ampere) Strom über das Herz fließt !!  
                 
                                                                    
                                                                        Schlußwort
Der Drehstrommotor ist der am meisten eingesetzte Motor.Nur bei kleinen Leistungen setzt man den Wechselstrommotor ein.Es
gibt spezielle Literatur über Elektromotoren,wenn jemand in dieses Thema einsteigen will,dann muss er sich diese besorgen.
Dort wird die Theorie der Motoren an Zeigerdiagrammen dargestellt.Mathematikkenntnisse für dieses Spezialgebiet sind natürlich
auch Vorraussetzung.

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