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 Asynchronmotor - Funktionsprinzip im Leerlauf |
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Malur
Ehemals Aktiv 
Dabei seit: 26.01.2013
Mitteilungen: 61
 |  Themenstart: 2014-01-12
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Hallo liebe Community,
ich habe eine grundlegende Frage zum Asynchronmotor. Irgendwie bringe ich gerade alles ein wenig durcheinander, mag vielleicht auch an der späten Uhrzeit liegen.. :)
Also, was mir nicht ganz klar ist:
Wenn beim Asynchronmotor sowohl Statorfeld als auch Rotorfeld mit der gleichen Drehzahl drehen, ist der Schlupf ja bei 0. Der Motor befindet sich dann im Leerlauf. Im Leerlauf wird dann aber doch keine Spannung mehr in den Wicklungsstäben des Rotors induziert und so fließt dann auch kein Strom mehr.
Da die induzierte Spannung die treibende Kraft für die Bewegung des Rotors ist (durch sie fließt ja ein Rotostrom, der wiederum ein Magnetfeld erzeugt und durch die Überlagerung dieses Magnetfelds mit dem des Stators wechselwirkt und so letztlich den Rotor in Bewegung versetzt) und gleich Null ist, müsste der Rotor doch nach Erreichen der Statorfrequenz irgendwann zum Stehen kommen, oder nicht?
Rotor und Stator laufen synchron, es wird keine Spannung induziert, folglich fließt auch kein Strom mehr, es wird kein Rotormagnetfeld mehr aufgebaut, der Rotor bewegt sich nicht mehr und kommt zum stehen.
Wo steckt in meinen Überlegungen der Fehler? Stelle ich mir den Leerlauf generell falsch vor? In diesem Zustand wirkt doch kein Beschleunigungsmoment mehr, es liegt keine Last an?
Ferner noch eine Frage zum Anlassen: Man spricht ja immer vom Anlassmoment, Anlassstrom etc.. In Diagrammen sieht man dann oft, dass bei der in x-Richtung aufgetragener Drehzahl an der Stelle 0 bereits ein Anlaufmoment (y-Achse) von irgendeinem Wert >0 vorhanden ist. Ebenso verhält es sich mit dem Anlassstrom. Wie kommen diese beiden, Anlaufmoment und -strom bei Drehzahl 0 - also einem Zustand wo sich ja eigentlich noch gar nichts bewegt - schon zu einem bestimmten Wert?
… Ich hoffe, ihr könnt mir weiterhelfen. Danke schonmals :)
Grüße,
Malur
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CutSize
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Dabei seit: 02.03.2009
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Wohnort: Neuffen, BW
 | Beitrag No.1, eingetragen 2014-01-12
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Hallo Malur,
das ist bei mir zwar schon eine ganze Ecke her, das ich mich mit diesen Dingen beschäftigte, jedoch erwäge ich folgende Überlegung:
Du schreibst: ...der Rotor bewegt sich nicht mehr und kommt zum stehen.
Bei einer Rotordrehzahl entsprechend kleiner der Statorfrequenz wird doch sofort eine Spannung induziert werden, folglich kann der Rotor gar nicht stehen bleiben im unbelasteten Zustand.
Zum Einschaltzeitpunkt ist der Schlupf = 1. Daraus resultiert eine induzierte Spannung. Folglich ergibt sich sofort auch ein Drehmoment, das Anlassmoment, im späteren zeitlichen Verlauf des Motorhochlaufes dieses Drehmoment ist Schlupfabhängig.
Die Höhe des Anlassmomentes ist ebenfalls abhängig von der Motorgeometrie.
Anmerkung: Moderne Umrichter reglen auf des Kippmoment um eben eine max. Dynamik gewährleisten zu können.
Gruß.
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Malur
Ehemals Aktiv
Dabei seit: 26.01.2013
Mitteilungen: 61
| Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2014-01-12
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Vielen Dank erstmal für deine Antwort CutSize :)
Allerdings ist mir da eine Sache immer noch nicht klar:
Im Leerlaufzustand ist der Schlupf 1. Dafür muss ja die Rotordrehzahl gleich null sein, da der Schlupf sich aus n_Statordrehzahl-n_Rotordrezahl/n_Statordrehzahl berechnet.
Eine Rotordrehzahl von null bedeutet doch, dass sich der Rotor auch nicht mehr dreht, oder etwa nicht?
Zudem wird im Leerlauf doch - wie im ersten Post formuliert - ja auch keine Spannung mehr induziert, da beide gleich schnell drehen. Ohne Induktion muss der Rotor doch irgendwann zum stehen kommen.
Irgendwie steh ich da grade ziemlich auf dem Schlauch..
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Berufspenner
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 | Beitrag No.3, eingetragen 2014-01-12
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\quoteon(2014-01-12 12:15 - Malur in Beitrag No. 2)
Im Leerlaufzustand ist der Schlupf 1. Dafür muss ja die Rotordrehzahl gleich null sein, da der Schlupf sich aus n_Statordrehzahl-n_Rotordrezahl/n_Statordrehzahl berechnet.
\quoteoff
Wieso ist dann der Schlupf s = 1? Die Drehstrom-Asynchronmaschine ist angelaufen und das Rotor- und Statorfeld laufen, im Leerlauf, synchron. Dann ist doch s = 0.
\quoteon(2014-01-12 12:15 - Malur in Beitrag No. 2)
Eine Rotordrehzahl von null bedeutet doch, dass sich der Rotor auch nicht mehr dreht, oder etwa nicht?
\quoteoff
So ist es.
\quoteon(2014-01-12 12:15 - Malur in Beitrag No. 2)
Zudem wird im Leerlauf doch - wie im ersten Post formuliert - ja auch keine Spannung mehr induziert, da beide gleich schnell drehen. Ohne Induktion muss der Rotor doch irgendwann zum stehen kommen.
\quoteoff
Nehmen wir mal den Fall an, dass sich Rotor- und Statorfeld gleich schnell drehen. Dann ist der Schlupf null und das wirkende Drehmoment auch. Was passiert denn, wenn der Rotor sich, auf Grund von Reibungsverlusten, langsamer dreht?
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Malur
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Mitteilungen: 61
| Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2014-01-12
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\quoteoff
Nehmen wir mal den Fall an, dass sich Rotor- und Statorfeld gleich schnell drehen. Dann ist der Schlupf null und das wirkende Drehmoment auch. Was passiert denn, wenn der Rotor sich, auf Grund von Reibungsverlusten, langsamer dreht?
\quoteoff
Der Rotor kommt dann zum Stillstand, oder?
Rotor- und Statordrehfeld drehen mit gleicher Drehzahl, schlupf ist null, keine Spannungsinduktion mehr, kein Strom mehr der das Rotormagnetfeld aufbaut. Demnach auch keine Drehbewegung der Welle mehr. Irgendwann kommt der Rotor dann eben zum Stillstand, oder nicht?
Ferner sehe ich grade in ein paar Aufgaben, dass die elektrisch zugeführte Leistung P_el einmal mit sqrt(3) * U * I * cos \phi und einmal nur mit \ 3 * U * I * cos \phi berechnet. Wann wird mit, wann ohne Wurzel drei gerechnet?
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Berufspenner
Senior
Dabei seit: 13.11.2003
Mitteilungen: 3299
Wohnort: Hamburg, z.Zt. Hannover
| Beitrag No.5, eingetragen 2014-01-12
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\quoteon(2014-01-12 16:47 - Malur in Beitrag No. 4)
\quoteon(2014-01-12 14:20 - Berufspenner in Beitrag No. 3)
Nehmen wir mal den Fall an, dass sich Rotor- und Statorfeld gleich schnell drehen. Dann ist der Schlupf null und das wirkende Drehmoment auch. Was passiert denn, wenn der Rotor sich, auf Grund von Reibungsverlusten, langsamer dreht?
\quoteoff
Der Rotor kommt dann zum Stillstand, oder?
Rotor- und Statordrehfeld drehen mit gleicher Drehzahl, schlupf ist null, keine Spannungsinduktion mehr, kein Strom mehr der das Rotormagnetfeld aufbaut. Demnach auch keine Drehbewegung der Welle mehr. Irgendwann kommt der Rotor dann eben zum Stillstand, oder nicht?
\quoteoff
Kann das sein? Wenn sich die Drehzahl von der Synchrondrehzahl unterscheidet, dann ist der Schlupf $\neq 0$. Wie sieht es hier mit der Spannungsinduktion und allen daraus folgenden Konsequenzen aus?
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Malur
Ehemals Aktiv
Dabei seit: 26.01.2013
Mitteilungen: 61
| Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2014-01-12
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Ja wenn der Schlupf ungleich Null ist, findet eine Bewegung statt, der Rotor dreht sich dann. Aber wenn Rotordrehzahl gleich der Synchrondrehzahl ist, der Schlupf also 0 ist, wir uns also im Leerlauf befinden, müsste der Rotor doch irgendwann zum erliegen kommen?
Ist der Schlupf Null, bewegt sich der Rotor überhaupt nicht.
Für 0
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isi1
Senior
Dabei seit: 01.03.2007
Mitteilungen: 438
Wohnort: München
| Beitrag No.7, eingetragen 2014-01-12
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\quoteon
Wann wird mit, wann ohne Wurzel drei gerechnet?
\quoteoff
Beim P = 3 * U * I * cos \phi ist U und I jeweils auf eine der drei Spulen bezogen und bei √3 * U * I * cos \phi ist U die Dreiecksspannung und I der Leiterstrom.
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Malur
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Dabei seit: 26.01.2013
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| Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2014-01-12
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So.. ich denke, ich habe ein klein wenig verstanden, worauf Berufspenner hinaus wollte :)
Kann es vielleicht sein, dass der Leerlaufzustand nur ein theoretischer, aber kein realer Zustand ist?
Der Sinn der Asynchronmaschine ist ja gerade der, dass der Rotor eben asynchron zum Statordrehfeld dreht. In diesem Leerlaufzustand ist der Schlupf Null, das Moment ist ebenfalls null.
Durch Reibung oder bspw. das Eigenmoment der Rotorwelle kommt es nie zu diesem Zustand, dass beide synchron drehen. Richtig?
Doch wieso werden dann bspw. in Aufgaben, die das Erstellen einer Ortskurve verlangen, oftmals sog. Leerlaufströme angegeben? Würde man mit diesen Leerlaufströmen I_0 in diesen Leerlaufzustand kommen oder wie soll man sich das vorstellen?
Diese Leerlaufströme gibt es ja auch bei Gleichstrommaschinen..
Mir fehlt immer noch etwas die Vorstellung dieses Leerlaufs, wobei mir jetzt schon ein paar Dinge etwas klarer wurden. Vielen Dank hierfür, Berufspenner!
Beim P = 3 * U * I * cos \phi ist U und I jeweils auf eine der drei Spulen bezogen und bei √3 * U * I * cos \phi ist U die Dreiecksspannung und I der Leiterstrom.
\quoteoff
Vielen Dank isi1 für deine Antwort :)
Dass die drei was mit den drei Strängen zu tun hat, hatte ich schon vermutet. Nur ist es oft unverständlich, dass in Aufgaben mit fast gleichen gegebenen Werten die Leistung mal auf den Leiter, mal auf die Stränge bezogen wird. Kann man sich das irgendwie klarer machen?
Grüße,
Malur
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