Drehstrommotoren

Drehstrommotoren: Aufbau, Funktion und Anwendung 

Aufbau 

Drehstrommotoren sind Elektromotoren, welche mit Drehstrom funktionieren. Je nach Anwendung kann eine Drehstrommaschine entweder als Generator, die Bewegungsenergie in elektrischen Strom umwandelt eingesetzt werden, oder sie liefert mechanische Leistung dank zugeführter elektrischer Energie wie bei Elektromotoren. Drehstrommaschinen verursachen eine große Abwärme, die bei der Gestaltung des Gehäuses mit einbezogen werden muss. Kühlrippen oder Kühlkanäle, durch die ab bestimmten Baugrößen auch Kühlwasser fließen kann, sind somit charakteristische Merkmale von Elektromotoren.

 

 

Ein Rehfuss Drehstrommotor (Elektromotor) 

 

Funktion 

Ein Drehstrommotor wird durch einen Dreiphasenwechselstrom gespeist. Das Funktionsprinzip ist an die normale 220 Volt Wechselspannung angelehnt, bei der eine Sinuskurve die Phase des elektrischen Stroms beschreibt. Der leistungsstärkere Drehstrommotor nutzt hierbei 3 Phasen, welche jeweils um 120° verschoben sind. Dieser sogenannte Drehstrom wird dabei durch 3 Adern eines 5-adrigen Kabels geleitet. Die anderen beiden Adern sind der Schutzleiter und der Neutralleiter. 

Jeder stromdurchflossene Leiter generiert ein Magnetfeld. Wird eine Wechselspannung angelegt, ändert das Magnetfeld die Polarität, entsprechend der verwendeten Frequenz. Bei der Verwendung einer Spule mit Eisenkern erhöht sich die Stärke des Magnetfeldes. Mit der sternförmigen Anordnung von 3 Wicklungen um einen axial ausgerichteten magnetischen Körper, wird dieser durch die wechselnden Magnetfelder in Rotation versetzt. Bei einer Frequenz von 50 Hz ändert sich das summierte Magnetfeld 50-mal in der Sekunde. 

Drehstrommaschinen unterteilen sich in zwei Bauarten: die Synchronmaschinen und Asynchronmaschinen. Mit ihrem hohen Wirkungsgrad sind Synchronmaschinen effizienter und zugleich teurer in der Herstellung. Bei dieser wartungsintensiven Variante läuft der Rotor mit derselben Frequenz synchron zu dem sich ändernden Magnetfeldes. Untergruppen von Synchronmaschinen sind: Vollpolläufer, Schenkelpolläufer und die permanent magnetische Ausführung. 

Asynchronmotoren sind hingegen kostengünstig in der Herstellung und sehr robust. Technisch ist der Unterschied zum Drehstrom-Synchronmotor eher gering jedoch signifikant. Wie der Name schon verrät, wird bei Asynchronmaschinen der Läufer oder Rotor mit leicht verschobener Frequenz gegenüber dem Magnetfeld bewegt. Die zwei verschiedenen Typen von Asynchronmaschinen werden als Schleifringläufer und Käfigläufer bezeichnet. 

Anwendung 

Drehstrommotoren werden dort eingesetzt, wo eine hohe Leistung benötigt wird. Synchronmaschinen finden eher seltener Anwendung. Durch die enormen Produktionskosten und dem großen Wartungsaufwand ist das Einsatzgebiet auf Anforderungen beschränkt, die einen hohen Wirkungsgrad erfordern, beispielsweise in Schiffsantrieben. In Wärmekraftwerken wandelt ein Turbogenerator thermische Energie in elektrischen Strom um. Diese Variante einer Synchronmaschine wird durch Dampf- oder Gasturbinen angetrieben. 

Weit verbreitet hingegen ist der Drehstrom-Asynchronmotor. Mit seinem zwar niedrigeren Wirkungsgrad überzeugt dieser jedoch durch seine Langlebigkeit. Vielerorts findet sich dieser Motorentyp in Fabriken zum Antreiben von Förderbändern, oder allgemein in Werkzeugmaschinen. Auch in Pumpen und Lüftern werden diese zuverlässigen Antriebe eingesetzt. (MEHR ERFAHREN)