Drehstrom-Asynchronmotor

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hey zusammen,
ich muss verstehen wie ein Drehstrom-Asynchronmotor funktioniert. Ich bin daher nun schon längere Zeit im Internet auf der Suche nach guten Erklärungen. Leider bisher nicht wirklich erfolgreich. Ich studiere kein Elektrotechnik und daher habe ich nicht allzu große Grundkenntnisse. Wie eine Drehstrommaschine funktioniert kann ich mir noch vorstellen. Aber wenn es dann mit Kurzschlussläufer anfängt versteh ich gar nichts mehr. Aus welchem Grund da irgendwas kurzgeschlossen ist, und welche Vorteile das hat? Mein Problem ist, dass ich überhaupt nicht das Prinzip oder die Vorteile eines solchen Motors verstehe. Kennt ihr gute Links die die Funktionsweise eines solchen Motors anschaulich erklären? Am besten mit Animationen oder Videos?
Falls ihr keine Links parat habt, gibt es Themen die man sich durchlesen sollte bevor man sich mit einem Drehstrom-Asynchronmotor befasst? Irgendwas als Grundlage?

Vielen Dank schonmal und Grüße

#2

Hallo !

Hast Du schon auf wikipedia.de unter den Stichworten „Drehstrommotor“ oder spezifizierter geschaut ?

Ein Drehstrommotor mit Kurzschlußläufer ist ein Motor,der nur im feststehenden Teil(Stator) Spulen hat.
Der Anker(drehender Teil) hat weder Kollektor,Schleifkohlen noch eine Spule im Wortsinn. Er hat außer den Lagern keine Verschleißteile,die gewartet werden müssen.
Die „Spulen“ sind dicke Alustäbe im Metallpaket des Ankers,die an den Ankerenden verbunden(= kurzgeschlossen !) sind.

Hier entsteht das Magnetfeld,für die Drehbewegung. Es fließt durch Induktion ein hoher Kurzschlußstrom in den Alustäben(= Spule),die ein starkes Magnetfeld im Eisenpaket des Ankers bewirken.

MfG
duck313

#3

Dankeschön für deine Antwort. Also wenn ich es richtig verstanden habe:
es gibt Synchron- und Asynchronmaschinen. Bei den Synchronmaschinen befindet sich im Rotor (oder um den Rotor rum) eine Spule (oder das ganze ist eine Spule?) die mit Gleichstrom durchflossen ist und somit ein Magnetfeld besitzt? Dadurch wird dann nur die Wirkung der Statoren vergrößert?
Die Asychronmotoren allerdings haben eine Spule auf ihrem Rotor der nicht stromdurchflossen ist? Durch die Änderungen im Magnetfeld der umliegenden Spulen wird nun ein Magnetfeld im Rotor induziert.

Was ich nicht verstanden habe:

  1. Was bedeutet dass die Leiterschleifen kurzgeschlossen sind? Sind die Leiterschleifen nur irgendwelcher Kupferdraht der um den Rotor rumgewickelt ist? Was ist hier das wichtige mit dem kurzschließen?
  2. Drehen sich beim Asynchronmotor die Spulen die um den Rotor herumliegen?
  3. Warum ist es gut ein Magnetfeld zu induzieren? Hierbei kommt es zu deinem Stromfluss oder? Warum ist dieser notwenig für die Bewegung des Motors?
  4. Der Rotor treibt im Endeffekt die eigentliche Maschine an, oder?

Schonmals vielen Dank!!

#4

Was ich nicht verstanden habe:

  1. Was bedeutet dass die Leiterschleifen kurzgeschlossen
    sind? Sind die Leiterschleifen nur irgendwelcher Kupferdraht
    der um den Rotor rumgewickelt ist? Was ist hier das wichtige
    mit dem kurzschließen?

Auf oder im Rotor sind keine „Kupferdrahtspulen“. Der Rotor hat in seinem Eisenpaket(aus dünnen Schichten Dynamoblech aufgebaut) eingearbeitete Nuten. In den Nuten liegen dicke Alustäbe,das ist die Wicklung,am Anfang und Ende des Rotors sind diese Alustäbe verbunden.
So entsteht eine Windung aus Aludraht,das ist eine Spule. Davon gibt es mehrere verteilt über den Umfang des Rotors.
Durch die äußeren Statorspulen entsteht so durch Induktion eine Spannung im Rotor,die in der kurzgeschlossenen Wicklung aus Alustäben einen hohen Strom hervorruft.
Dieser Strom erzeugt im Rotor ein Magnetfeld,das dem äußeren Magnetfeld entgegenwirkt. So „stoßen“ sich die beiden Felder voneinander ab,die Drehung beginnt.

  1. Drehen sich beim Asynchronmotor die Spulen die um den
    Rotor herumliegen?

Natürlich,es dreht sich der bewegliche Anker(Rotor),der um die Motorachse montiert ist.

  1. Warum ist es gut ein Magnetfeld zu induzieren? Hierbei
    kommt es zu deinem Stromfluss oder? Warum ist dieser notwenig
    für die Bewegung des Motors?

Weil sich sonst der Motor nicht drehen kann. Dazu muß es abstoßende Magnetfelder geben,die entgegen wirken. Das äußere Statorfeld besteht aus 3 Spulen,die an die 3 Phasen des Drehstromnetzes angeschlossen werden. Dort entsteht natürlich ein Magnetfeld,sogar ein wechselndes im Takt der Netzfrequenz und jeweils um 60° verschoben.
Aber noch keine Drehung des Ankers!
Es fehlt das zweite gegensätzliche Magnetfeld. Das entsteht im Anker durch Spulen.
Dazu gibt es zwei Möglichkeiten. Man führt über Schleifringe und Schleifkohlen Strom an eine Spule auf dem Anker. Die bewirkt ein Magnetfeld.
Im anderen Fall(Kurzschlußläufer) braucht man eben keine Schleifringe und Kohlen,weil die Spannung zum Magnetisieren selbst erzeugt wird.
Sie entsteht durch Induktion in den Wicklungen aus Alustäben. Ein Strom fließt,weil die Wicklung geschlossen ist(Stromkreis geschlossen).

  1. Der Rotor treibt im Endeffekt die eigentliche Maschine an,
    oder?

Ja, Rotor,Anker,Antriebsachse sind ein Bauteil. Es ist im Motorgehäuse mit Kugellagern leichtlaufend gelagert.

Schonmals vielen Dank!!

MfG
duck313

#5

Hallo,
hilft das Video unten auf der Seite?
http://focusondrives.com/olli/drehstrom-asynchrommotor/

Gruß

heavyfuel

#6

Hallo !
Danke für diesen Link zu dieser schönen Demo !

Mit freundlichen Grüßen von
duck313

#7

Hallo,

es gibt Synchron- und Asynchronmaschinen. Bei den
Synchronmaschinen befindet sich im Rotor (oder um den Rotor
rum) eine Spule

Vorsicht. Die Begriffe Sychronmotor und Asynchronmotor nicht
automatisch nur mit einer bestimmten Konstruktion verbinden.

Eine Asynchronmaschine läuft nicht sychron zum Drehfeld.
Ein Kurzschlussläufer ist eine Asynchronmaschine, die hat einen
sogenannten Schlupf. Die Drehzahl liegt also immer etwas unter
der der max. möglichen Drehzahl, die durch das Drehfeld vorgegegebn ist.

Die Asychronmotoren allerdings haben eine Spule auf ihrem
Rotor der nicht stromdurchflossen ist?

Doch, durch das Drehfeld , das von den Statorspulen erzeugt wird,
findet im Rotor natürlich eine Induktion statt. Es fließt also ein
Induktionsstrom, der im Rotor aber auf Grund der sehr kompakten
Alu-Leiter kurzgeschlossen wird. Dieser Strom verursacht auch wieder
im Rotor das Magnetfeld in den Lamellenpaketen aus Weicheisen.

  1. Was bedeutet dass die Leiterschleifen kurzgeschlossen
    sind? Sind die Leiterschleifen nur irgendwelcher Kupferdraht
    der um den Rotor rumgewickelt ist? Was ist hier das wichtige
    mit dem kurzschließen?

Schau dir doch die Erklärungen an!
http://de.wikipedia.org/wiki/Kurzschlussl%C3%A4ufer

Hier siehst du einen Rotor aus dem Kurzschlussläufer:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Wirn…
Du kannst die Blechpakete, welche mit Aluminium komplett ausgegossen
sind. Das Alu stellt den Kurzschluss-Käfig dar.

  1. Drehen sich beim Asynchronmotor die Spulen die um den
    Rotor herumliegen?

Hä? Die Dinger heißen nicht umsonst Statorwicklungen!

  1. Warum ist es gut ein Magnetfeld zu induzieren? Hierbei
    kommt es zu deinem Stromfluss oder? Warum ist dieser notwenig
    für die Bewegung des Motors?

Nur alleine mit elektrischen Strömen bewegt sich da erstmal gar nix.
Für Bewegung braucht es irgend welche Kräfte!
Diese werden im Motor durch Magnetfelder erzeugt.
Magnete können sich anziehen oder abstoßen!

  1. Der Rotor treibt im Endeffekt die eigentliche Maschine an, oder?

Ja, das ist der Sinn von Motoren=Antriebsmaschinen.
Gruß Uwi

#8

Super :smile: Vielen Dank für das sehr gute Video. Hat mich unheimlich weitergebracht!

#9

Hey zusammen,

ich muss verstehen wie ein Drehstrom-Asynchronmotor
funktioniert. Ich bin daher nun schon längere Zeit im Internet
auf der Suche nach guten Erklärungen. Leider bisher nicht
wirklich erfolgreich.

Wikipedia!

Ich studiere kein Elektrotechnik und
daher habe ich nicht allzu große Grundkenntnisse. Wie eine
Drehstrommaschine funktioniert kann ich mir noch vorstellen.
Aber wenn es dann mit Kurzschlussläufer anfängt versteh ich
gar nichts mehr.

Man nehme ein Hamsterrad aus irgendeinem leitfähigen Material, Kupfer, Alu, Gold, Platin… - ist für das Prinzip erstmal egal.
Dann ordnet man drei Elektromagneten im Kreis darum an, die man an Drehstrom legt.
Durch den Drehstrom entstehen drei Magnetfelder, die sich überlagern und dadurch ein einziges, sich mit Netzfrequenz drehendes Magnetfeld ergeben.
Das drehende Magnetfeld druchströmt das Hamsterrad.

–> Wenn sich ein Leiter im Magnetfeld bewegt (oder wie hier sich ein Magnetfeld durch einen Leiter bewegt), entsteht eine Spannung
–> Die Spannung verursacht einen Strom, denn die einzelnen Laufstäbe des Hamsterrades sind an den Enden kurzgeschlossen.
–> Der fließende Strom druch die Laufstäbe erzeugt ein Magnetfeld.
–> Dieses Magnetfeld zieht das Hamsterrad dem sich drehend Magnetfeld der Elektromagneten hinterher.
–> Das Hamsterrad dreht sich!

Warum „Asynchron“?
Die Stärke der im Hamsterrad, nennen wir es ab jetzt „Läufer“, induzierten Spannung ist proportional zur Geschwindigkeit zwischen Läufer und Magnetfeld. Die Kraft, mit der der Läufer nachgezogen wird, wäre also bei absolutem Gleichlauf von Läufer und Magnet-Drehefeld, null. Ohne Kraft wird der Läufer aber langsamer (Reibung).
Also wird ein unbelasteter DASM am Ende irgendeine Geschwindigkeit UNTERHALB der Drehzahl des Magnetfeldes einnehmen, die gerade so groß ist, dass die durch den Drehzahlunterschied erzeugte Kraft die Reibung ausgleicht.
Je stärker man ihn belastet, desto langsamer wird er. Denn nur aus dem Drehzahlunterschied, dem Schlupf, kommt die Spannung->der Strom->die Kraft des Läufers.

#10

Durch die äußeren Statorspulen entsteht so durch Induktion
eine Spannung im Rotor,die in der kurzgeschlossenen Wicklung
aus Alustäben einen hohen Strom hervorruft.

Dieser Strom erzeugt im Rotor ein Magnetfeld,das dem äußeren
Magnetfeld entgegenwirkt. So „stoßen“ sich die beiden Felder
voneinander ab,die Drehung beginnt.

Sie stoßen sich nicht ab, sie ziehen sich an. Aber sonst richtig!

„Nach der Lenz’schen Regel wird durch eine Änderung des magnetischen Flusses durch eine Leiterschleife eine Spannung induziert, so dass der dadurch fließende Strom ein Magnetfeld erzeugt, welches der Änderung des magnetischen Flusses entgegenwirkt. Das kann auch Kraftwirkungen (Lorentzkraft) zur Folge haben.“

Die Flussänderung kann nur durch Hinterhereilen vermindert werden, beim Abstoßen würde die Relativgeschwindigkeit von Läufer und Magnetfeld ja sogar zunehmen.

Einfach mal einen starken (richtig starken!) Magneten nehmen und an einem Alublock, der an einem Faden hängt, dicht vorbeiziehen.
Das Alu wird mitgerissen!

Ein stehender DASM ist übrigens wie ein Trafo mit kurzgeschlossener Sekundärwicklung. Viel ohmsche Leistung, die als Wärme verpufft, ein wenig Blindleistung.
Ein Asynchron-Motor, der absolut reibungslos läuft, läuft übrigens synchron und verhält sich wie ein Trafo, der gar keine Sekundärspule mehr hat. Er setzt fast keine Wirkleistung um (nur Verluste in der Spule) und hat nur Blindleistung.