Drehstromasynchronmotor an Wechselstrom mit Steinm

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Hallo,

ich habe hier einen kleinen 0,26kW Drehstromansynchronmotor- kein Eimnphasenwechselstrommotor, wie auf dem Typenschild angegeben, mit einer merkwürtigen Typenbezeichnung. Könnt ihr Euch diese Bitte mal anschauen und mir dazu einige Fragen beantworten?

http://img135.imageshack.us/my.php?image=img5399wb1.jpg

Dieser Motor hat drei Wicklungen U1 U2 V1 V2 W1 W2, die in Stern und Dreieck geschaltet werden können. Jede Wicklung hat einen ungewöhnlich hohen Widerstandswert von 40 Ohm und hochohmig gegen PE.

ich habe anfangs auch erst gedacht das es sich um einen Einphasenwechselstrommotor handelt. Doch dann kamen mir Zweifel auf als ich die 6 Wicklungsanschlüsse sah.

Ein Einphasenmotor hat eine Hauptwicklung die in 2/3 des Umfangs untergebracht ist und eine Hilfswicklung, die in 1/3 des Umfangs des Ständers untergebracht ist.

Meiner Meinung nach kann ich diesen Motor problemlos in Sternschaltung an das 400V Drehstromnetz legen. Nur in Dreieckschaltung ist das nicht erlaubt, weil sonst die Spannung an einer Wicklung den höchst zulässigen Wert von 230V um 170V übersteigen würde.

Liege ich bis hier mit meinen Erklärungen richtig?

Mit dem kondensator wird der Motor am Wechselstromnetz in der Steinmetzschaltung betrieben.ok. kein Problem. Habe ich ausprobiert. Ich konnte die Welle allerdings festhalten, ließ ich sie los, lief der Motor von alleine an!!! Ist das normal, das ich die Welle festhalten kann und der Motor ein so geringes Anzugmoment hat?? Auch während des Betriebes konnte ich ihn stoppen.

Ohne Kondensator brummte der Motor nur und lief verständlicherweise nicht an, weil in den zwei jetzt nur vom Strom durchflossenen Wicklungen, um 120° am Umfang verteilt, der Nord- und Südpol hin- und herwechselte ohne eine „Drehende bewegung auszuführen“.

Wieso hat der Motor einen cos Phi von 0,97? Das ist doch ungewöhnlich hoch. Gerade, wenn er am Wechselstromnetz betrieben wird ist der Leistungsfaktor gegenüber Drehstrom doch deutlich herabgesetzt. Ist der cosPhi gleichbedeutend mit dem Wirkungsgrad eta?

Dürfte der Motor nicht eine maximale Drehzahl von 3000 U/min haben. Wie kommen die 3300 zu Stande. 60Hz *60 /Polpaarzahl = v3600 Ist der Schlupf des Läufers die Differenz von 600?

Warum 60Hz und nicht wie hier normalerweise üblich 50Hz. Das ist dem Motor aber eigentlich egal, wären es 50Hz, würde er mit 300 U/min laufen.

Was bedeuten die Angabern auf dem Kondensator?

450Vac 30.000h
500Vac 3.000h

Kann ein Kondensator trotz richtiger Kapazität bei Messung dennoch defkt sein und seine Funktion im Betrieb nicht richtig erfüllen?

Grüße, Matthias.

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Hallo Matthias,

Meiner Meinung nach kann ich diesen Motor problemlos in
Sternschaltung an das 400V Drehstromnetz legen. Nur in
Dreieckschaltung ist das nicht erlaubt, weil sonst die
Spannung an einer Wicklung den höchst zulässigen Wert von 230V
um 170V übersteigen würde.

Liege ich bis hier mit meinen Erklärungen richtig?

Soweit JA.

Dürfte der Motor nicht eine maximale Drehzahl von 3000 U/min
haben. Wie kommen die 3300 zu Stande. 60Hz *60 /Polpaarzahl =
v3600 Ist der Schlupf des Läufers die Differenz von 600?

Ohne Schlupf sollten es 3’600 sein.

Warum 60Hz und nicht wie hier normalerweise üblich 50Hz.

Es gibt weltweit unterschiedliche Spannungen und Frequenzen. War wohl ein Gerät für den Export.
So vor 25 Jahren habe ich bei einer Firma gearbeitet, welche weltweit exportiert hatte. Die Geräte hatten eine dicke Heizung (6-7kW), eine Steuerung und ein paar kleinere Motörchen. Die Steuerung und die Motörchen wurden immer mit 220V betrieben. Je nach Spannung wurde dazu ein Trafo eingebaut. Nur die Heizung wurde an die vor Ort vorhandene Spannung angepasst. Bei den Motoren musste man aber 50Hz oder 60Hz Typen einbauen.

Das
ist dem Motor aber eigentlich egal, wären es 50Hz, würde er
mit 300 U/min laufen.

Du meinst wohl 3’000 Upm.
Allerdings kann ein für 60Hz ausgelegter Motor bei 50Hz zu heiss werden. Die Induktivität bleibt ja konstant, wodurch das Eisen stärker ausgesteuert wird.

Was bedeuten die Angabern auf dem Kondensator?

450Vac 30.000h
500Vac 3.000h

Das ist die erwartete Lebensdauer bei den entsprechenden Spannungen.

MfG Peter(TOO)

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Guten Abend Peter,

vielen Dank für Deine Antwort.

Ich habe auch festgestellt, dass der Motor sehr heiß wurde. Das deutet wohl darauf hin, dass ein falscher Frequenztyp eingebaut wurde, oder?
Ist ja sehr interessant.

Bis ebend dachte ich den Aufbau solcher Motoren schon so gut wie zu kennen, du hast mich eines besseren belehrt bezüglich der unterschiedlichen Frequenztypen.

In der Tat wurde der Motor schon mehrere Male ausgetauscht.

Die Induktivität bleibt konstant? Ja dort sind drei Wicklungen im Ständer mit einer bestimmten Induktivität und wenn jetzt dort eine 50Hz Wechselstrom oder Drehstrom durchfließt, dann ist der Induktive Widerstand wohl geringer als bei 60Hz, weil die Gegeninduktionsspannung geringer ist und es fließt ein höherer Strom. Dieser hat eine stärkere Erwärmung zur Folge und die Motorwicklungen können zerstört werden.
Sehe ich das so richtig?

Was bedeutet, das Eisen wird stärker ausgesteuert? Das Magnetfeld der Induktivität richtet das Eisen im Ständer stärker aus und es wird gesättigt.

450Vac 30.000h
500Vac 3.000h

Das ist die erwartete Lebensdauer bei den entsprechenden
Spannungen.

Bei erhöhter Spannung ist die Lebensdauer höher? Ich dachte umgekehrt.

MFG Matthias.

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Guten Morgen Matthias,

Die Induktivität bleibt konstant? Ja dort sind drei Wicklungen
im Ständer mit einer bestimmten Induktivität und wenn jetzt
dort eine 50Hz Wechselstrom oder Drehstrom durchfließt, dann
ist der Induktive Widerstand wohl geringer als bei 60Hz, weil
die Gegeninduktionsspannung geringer ist und es fließt ein
höherer Strom. Dieser hat eine stärkere Erwärmung zur Folge
und die Motorwicklungen können zerstört werden.

Leider ist es etwas komplexer ;-(

Was bedeutet, das Eisen wird stärker ausgesteuert? Das
Magnetfeld der Induktivität richtet das Eisen im Ständer
stärker aus und es wird gesättigt.

Die Sättigung kann zum Problem werden.

Denken wir uns eine Luftspule.

Diese hat nun eine bestimmte Induktivität.

Nun bekommt die Spule noch einen Eisenkern, dadurch wird die Induktivität wesentlich grösser, da das Eisen das Magnetfeld und damit die Gegeninduktion, verstärkt.

Bei Spannungsansteuerung der Spule, sagt die Induktivität aus, wie schnell der Strom ansteigen kann. Je höher die Induktivität ist umso langsamer steigt der Strom an.

Bei einer idealen Spule ergäbe sich für den Strom eine Gerade.

Wenn wir jetzt eine ideale Spule mit einem realen Eisenkern betrachten, ergibt sich, vereinfacht, ein anderes Bild:
Zuerst steigt der Strom langsam an, so wie es sich bei einer Spule mit Eisenkern berechnet.
Wenn nun das Eisen in die Sättigung kommt, ist nur noch die Induktivität der Luftspule wirksam. Ab diesem Punkt steigt dann der Strom entsprechend der kleineren Induktivität wesentlich schneller an.
Die resultierende Kurve besteht also aus zwei Geraden.

Das betrachtete Diagramm zeigt den Stromverlauf über die Zeit und hier liegt jetzt auch der Haken.

Bei der Auslegung eines Trafos oder Motors muss man sich immer im Bereich vor dem Knick aufhalten.

Bei 60Hz sind das rund 8ms, bei 50Hz aber 10ms (wir müssen ja nur eine Halbwelle betrachten, danach drehen sich ja die Vorzeichen).

Praktisch tritt die Sättigung nicht ganz schlagartig (Hysterese-Kurve http://de.wikipedia.org/wiki/Hysteresekurve#Magnetis…) auf und durch die realen Ohmschen Widerstände können die Ströme auch nicht bis unendlich ansteigen.

Da das dauernde Ummagnetisieren des Eisens Verluste mit sich bringt, versucht man bei der Konstruktion nicht mehr Eisen als nötig zu verwenden.

Wurde das ganze für 50Hz ausgelegt, wird aber 60Hz betrieben, ist sichergestellt, dass das Eisen nicht in die Sättigung kommen kann. Praktisch sind also die Eisenverluste etwas höher als nötig was aber fast keinen Einfluss auf die Betriebstemperatur hat.

Im umgekehrten Fall, also für 60Hz ausgelegt und mit 50Hz betrieben, kann das Eisen in die Sättigung kommen und der Strom zeitweise nur noch durch die Ohmschen Komponenten begrenzt wird.
Theoretisch kann sich also das Eisen für 2ms/10ms in der Sättigung befinden. Für diese 2ms wäre also die Verlustleistung fast nur durch die Ohmschen Anteile begrenzt.

MfG Peter(TOO)

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Hi Matthias

450Vac 30.000h
500Vac 3.000h

Das ist die erwartete Lebensdauer bei den entsprechenden
Spannungen.

Bei erhöhter Spannung ist die Lebensdauer höher? Ich dachte
umgekehrt.

Bei höheren Spannung ist die Lebensdauer niedriger.

Habe damals auch so was ähnliches gehabt. DS-Motor an 2phasen Wechselstromnetz. Motor mit Steinmetz geschaltet und in Betriebgenommen. Der Motor ist sehr heiß geworden.

Was ich dann gemacht habe war einfach wenn der Motor die ersten paar Sekunden angelaufen ist (am Anfang dreht er ja sehr langsam so ca 1-2 sec, dann Nenndrehzahl) und Nenndrehzahl erreicht hat, habe ich die Kondensatoren abgeklemmt und der Motor hat sich dann überhaupt nicht mehr erwärmt.

Vllt. hilft dir das ja.

mfg CLaus

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