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Der Induktionsmotor wird oft als Asynchronmotor bezeichnet und arbeitet nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Er wird häufig in der Industrie zum Antrieb einer Vielzahl von Maschinen und Geräten sowie in Haushalten eingesetzt. Einer der größten Vorteile von Induktionsmotoren ist ihre Zuverlässigkeit. Ein weiterer Vorteil ist ihre Energieeffizienz. Induktionsmotoren können mit verschiedenen Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Lasten betrieben werden, was sie zu einer vielseitigen Lösung macht. Die Einsparung des Energieverbrauchs ist ein wichtiger Faktor für Unternehmen, die ihre Kosten minimieren möchten. Darüber hinaus haben diese Motoren relativ niedrige Herstellungs- und Wartungskosten….
Da es sich um einen recht häufig verwendeten Motor handelt, möchte der Autor das populäre Steuerungssystem für den Start eines Drehstrommotors, das so genannte Stern-Dreieck-Anlaufsystem, vorstellen.
Konstruktion eines Induktionsmotors
Der Induktionsmotor besteht aus zwei Hauptteilen:
- nicht bewegliches Teil – Stator
- bewegliches Teil – Rotor
Der magnetische Stromkreis wird von den Stator- und Rotorkernen gebildet, die in Form eines Pakets aus voneinander isolierten Metallblechen hergestellt sind. Um den Umfang der Stator- und Rotorkerne herum sind speziell geformte Rillen geschnitten, in denen die Wicklungen platziert sind.
Die elektrische Schaltung des Stators eines Drehstrommotors besteht aus drei getrennten Wicklungen, den sogenannten Phasen, die im Betrieb in Stern oder Dreieck geschaltet sind. Basierend auf der Art des Rotors, werden Induktionsmotoren unterteilt in:
- Käfigläufer,
- Ringläufer.
Bei Drehstrommotoren werden die Phasenwicklungen des Stators gemäß den Normen mit U1, V1, W1 bzw. U2, V2, W2 bezeichnet und zusammen mit der Schutzklemme PE in der Klemmenleiste der Maschine herausgeführt. Durch die Verbindung der Anfangs- und Endpunkte der Statorwicklungen können diese zu einem Stern oder Dreieck zusammengefasst werden.
Stern
Dreieck
Startmethoden für Induktionsmotoren
Das Startsystem von Induktionsmotoren ist eine Schlüsselkomponente in elektrischen Anlagen. Sie können beim Starten hohe Ströme verursachen, die zu Schäden und Spannungsabfällen im Stromnetz führen können. Es gibt verschiedene Methoden zum Starten von Asynchronmotoren, um diese Probleme zu minimieren:
- Direktstart: Die einfachste Methode, bei der der Motor direkt an das Stromnetz angeschlossen wird. Wird vor allem für kleinere Motoren verwendet,
- Start über Widerstände: Bei dieser Methode werden Widerstände in den Motorstromkreis eingebaut, um den Startstrom zu begrenzen. Diese Widerstände müssen entfernt werden, sobald der Motor seine volle Drehzahl erreicht hat,
- Starten mit einem Spartransformator: Es werden Spartransformatoren verwendet, die die dem Motor zugeführte Spannung beim Starten reduzieren. Sobald die richtige Drehzahl erreicht ist, wird der Spartransformator abgeschaltet und der Motor läuft mit voller Spannung,
- Soft-Start: Modernste Geräte, die die an den Motor gelieferte Spannung während des Anlaufs steuern und so einen sanften Anstieg von Drehmoment und Drehzahl ermöglichen. Sie trennen den Startmechanismus von der eigentlichen Motorleistung,
- Umrichter: ermöglichen eine stufenlose Steuerung von Drehzahl und Drehmoment und bieten eine große Flexibilität bei den Anwendungen. Das Starten und Stoppen des Motors kann sehr präzise gesteuert werden,
- Stern-Dreieck-Start: Bei dieser Technik wird der Motor in einer Sternkonfiguration gestartet, was den Einschaltstrom senkt, und dann in eine Dreieckskonfiguration umgeschaltet, so dass der Motor mit voller Leistung betrieben werden kann. Wird für Motoren mit hoher Leistung verwendet.
Die Wahl der geeigneten Startmethode hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung, den Motoreigenschaften und den Betriebsbedingungen ab. Jede Methode hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, die Sie berücksichtigen sollten, bevor Sie eine Entscheidung treffen.
Stern-Dreieck-Start
Der Autor stellt Stern-Dreieck-Anlaufsteuerungen vor:
Steuerungssystem (Hauptstromkreis) eines Drehstrom- Induktionsmotors
K1 – Hauptschützspule, die den Motor mit Dreiphasenspannung “versorgt”, K2 – Schützspule in Sternschaltung, K3 – Schützspule in Dreieckschaltung
Schütz-Stern-Dreieck-Startsystem mit manueller Steuerung
Wenn die Taste S1 gedrückt wird: K1 – die Spule des Hauptschützes, das den Motor mit Drehstrom versorgt – schaltet sich ein, K2 – die Spule des Schützes im Sternschaltkreis.
Nach einer für den Start „ausreichenden“ Zeit wird die Taste S2 gedrückt: K1 – Hauptschützspule „speist“ den Motor mit Dreiphasenspannung K3 – Schützspule in Dreieckschaltung wird betätigt
Schützbasiertes Stern-Dreieck-Startsystem mit automatischer Steuerung
Bei Betätigung der Taste S1: schaltet K1 – die Spule des Hauptschützes, das den Motor mit Drehstrom versorgt – und K2 – die Spule des Schützes in der Sternschaltung.
Nach einer “ausreichenden” Dauer für den Start, d.h. einem Countdown am Zeitrelais (zufällige Zeit, die für den Zweck der Simulation eingestellt wird) : schaltet K1 – die Spule des Hauptschützes, die den Motor mit Dreiphasenspannung “speist” K3 – die Spule des Schützes in der Dreieckschaltung – arbeitet.
Das Schütz-Stern-Dreieck-Startsystem ist eine bewährte Lösung in der Automatisierungs- und Elektrotechnik. Der Schütz-Stern-Dreieck-Anlauf eines Drehstrom-Asynchronmotors ist eine effektive Methode zur Begrenzung des Anlaufstroms und zur Gewährleistung eines reibungslosen Motorstarts. Seine Anwendung in der Industrie ermöglicht eine deutliche Verbesserung der Energieeffizienz und eine erhöhte Betriebssicherheit. Die richtige Auswahl der Systemkomponenten und ihr angemessener Schutz sind entscheidend für die Sicherheit und Langlebigkeit der gesamten Anlage. Der Einsatz dieser Art von Lösung ist in vielen Branchen, in denen Asynchronmotoren eine grundlegende Rolle spielen, nach wie vor relevant. Wie bereits erwähnt, entwickeln sich im Zuge des technologischen Fortschritts auch andere Methoden zum Starten von Motoren, aber das Stern-Dreieck-System bleibt in vielen Branchen eine beliebte Wahl.
