Was ist ein Asynchron-Induktionsmotor?
Ein Induktionsmotor (auch Asynchronmotor genannt) ist einer der am häufigsten verwendeten Arten von Elektromotoren in industriellen und kommerziellen Anwendungen. Ein asynchroner Induktionsmotor, oft einfach als Induktionsmotor bezeichnet, ist eine Art Wechselstrom-Elektromotor, bei dem der elektrische Strom im Rotor (dem rotierenden Teil) durch elektromagnetische Induktion aus dem Magnetfeld des Stators (dem stationären Teil) erzeugt wird. Der Begriff „asynchron“ bezieht sich auf die Tatsache, dass sich der Rotor immer mit einer Geschwindigkeit dreht, die geringfügig unter der Synchrongeschwindigkeit des vom Stator erzeugten rotierenden Magnetfelds liegt. Dieser Geschwindigkeitsunterschied wird als „Schlupf“ bezeichnet und ist für den Betrieb des Motors von entscheidender Bedeutung.
Hauptmerkmale: einfaches und robustes Design mit geringem Wartungsaufwand; selbststartend; breites Leistungsspektrum von kleinen PS bis hin zu mehreren Megawatt; kostengünstige Motoroption.
Typische Anwendungen: Industriepumpen, Kompressoren, Ventilatoren, Förderbänder und Werkzeugmaschinen; Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Ventilatoren, Klimaanlagen und Öfen; gewerbliche Aufzüge und HVAC-Systeme; und landwirtschaftliche Bewässerungspumpen und Getreideförderer.
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Was ist das Funktionsprinzip von IM?
Stator erzeugt ein rotierendes Magnetfeld: Wenn eine Wechselstromversorgung an die Wicklungen im Stator angeschlossen wird, erzeugt sie ein rotierendes Magnetfeld. Bei einem Drehstrom-Induktionsmotor erzeugen die Wechselströme in den drei Wicklungen, die phasenverschoben sind, auf natürliche Weise dieses kontinuierlich rotierende Magnetfeld.
Rotorstrominduktion: Wenn dieses rotierende Magnetfeld über die Leiter (Stäbe oder Wicklungen) im Rotor streicht, induziert es eine elektromotorische Kraft (EMF) und folglich einen elektrischen Strom im Rotor.
Drehmomenterzeugung: Der induzierte Strom im Rotor erzeugt ein eigenes Magnetfeld. Dieses Rotormagnetfeld interagiert dann mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators und erzeugt eine mechanische Kraft (Drehmoment), die den Rotor zum Drehen bringt.
Die Rolle des Schlupfes: Damit Strom im Rotor induziert werden kann, muss eine relative Bewegung zwischen dem rotierenden Magnetfeld des Stators und den Rotorleitern stattfinden. Wenn sich der Rotor mit der Synchrongeschwindigkeit (der Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds des Stators) drehen würde, gäbe es keine Relativbewegung, keinen induzierten Strom und daher kein Drehmoment.
Was ist der Unterschied zwischen asynchronen und synchronen Induktionsmotoren?
| Besonderheit |
Asynchroner Induktionsmotor |
Synchronmotor |
| Rotorgeschwindigkeit |
Immer kleiner als Synchrondrehzahl (hat „Schlupf“) |
Läuft immer mit synchroner Drehzahl (kein Schlupf) |
| Rotorfeld |
Induziert durch das rotierende Magnetfeld des Stators |
Unabhängig erregt durch Gleichstrom oder Permanentmagnete |
| Beginnt |
Selbststartend (dreiphasig), benötigt Aux. für einphasig |
Nicht selbststartend (erfordert externe Mittel oder Dämpferwicklungen) |
| Geschwindigkeit mit Last |
Nimmt mit zunehmender Belastung leicht ab |
Konstant, lastunabhängig (bis zum Kippmoment) |
| Leistungsfaktor |
Immer im Rückstand |
Kann voreilend, nacheilend oder eins sein (einstellbar durch Erregung) |
| Effizienz |
Gut, aber aufgrund von Rotorverlusten etwas niedriger |
Höher, insbesondere bei Dauerlast |
| Konstruktion |
Einfach (Eichhörnchenkäfig), robust |
Komplexer (Gleichstromerregung, Schleifringe/Bürsten) |
| Kosten |
Untere |
Höher |
| Entscheidender Vorteil |
Einfachheit, Robustheit, niedrige Kosten, Zuverlässigkeit |
Konstante Geschwindigkeit, hoher Wirkungsgrad, Leistungsfaktorkorrektur |
| Hauptnachteil |
Drehzahlschwankung mit Last, nacheilender Leistungsfaktor |
Nicht selbststartend, höhere Kosten, komplexer |
