Wechselstrommotoren werden häufig in modernen Industrieanlagen und Haushaltsgeräten eingesetzt. Unter ihnen sind einphasige und dreiphasige Wechselstrommotoren die am häufigsten verwendeten Typen. Sie unterscheiden sich erheblich in Aufbau, Arbeitsprinzip und Startmethoden, insbesondere hinsichtlich der Startprinzipien. Das Verständnis dieser Unterschiede ist für die Motorauswahl, Wartung und Anwendung von entscheidender Bedeutung.
Startprinzip eines einphasigen Wechselstrommotors
Einphasen-Wechselstrommotoren werden mit einphasigem Wechselstrom betrieben. Eine einphasige Stromversorgung erzeugt Wechselstrom nur in eine Richtung und erzeugt so ein pulsierendes Magnetfeld statt eines rotierenden. Im Stillstand kann dieses pulsierende Feld kein Anlaufdrehmoment erzeugen.
Um diese Einschränkung zu überwinden, sind bei Einphasenmotoren Hilfsmaßnahmen erforderlich, um ein rotierendes Magnetfeld oder eine Phasendifferenz zu erzeugen. Zu den gängigen Startmethoden gehören:
- Split-Phase-Start: Verwendet eine Hauptwicklung und eine Hilfswicklung mit Serienwiderstand oder Drossel. Der Hilfswicklungsstrom eilt dem Hauptwicklungsstrom nach, erzeugt eine Phasendifferenz und erzeugt ein anfängliches rotierendes Magnetfeld. Sobald der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht, wird die Hilfswicklung abgeschaltet.
- Kondensatorstart: Ein mit der Hilfswicklung in Reihe geschalteter Kondensator erhöht die Phasenverzögerung und sorgt so für ein höheres Anlaufdrehmoment, geeignet für Schwerlastanwendungen.
- Kondensatorlauf: Die Hilfswicklung arbeitet während des Betriebs weiter und bildet ein kontinuierlich rotierendes Magnetfeld, wodurch die Laufleistung und der Leistungsfaktor verbessert werden.
Einphasenmotoren haben im Allgemeinen ein geringeres Anlaufdrehmoment, erfordern komplexe Hilfsanordnungen und ihre Anlaufleistung wird stark von der Wicklungs- und Kondensatorkonstruktion beeinflusst.
Startprinzip eines Dreiphasen-Wechselstrommotors
Dreiphasen-Wechselstrommotoren verwenden eine dreiphasige Stromversorgung mit um 120 Grad unterschiedlichen Strömen. Dadurch entsteht im Motor auf natürliche Weise ein rotierendes Magnetfeld, das im Stillstand ein Drehmoment erzeugt. Dreiphasen-Induktionsmotoren sind daher selbststartend .
Zu den gängigen Startmethoden gehören:
- Direkter Online-Start: Verbindet den Motor direkt mit der Stromversorgung und erzeugt sofort das volle Anlaufdrehmoment.
- Reduzierter Spannungsstart: Verwendet Stern-Dreieck-, Reihenwiderstands- oder Spartransformator-Methoden, um Einschaltströme und mechanische Belastungen zu reduzieren.
Dreiphasenmotoren sind einfacher aufgebaut, haben ein gleichmäßiges und hohes Anlaufdrehmoment und eignen sich für industrielle Anwendungen und Dauerbetrieb mit hoher Leistung.
Kernunterschiede in den Startprinzipien
- Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds: Einphasenmotoren sind auf Hilfswicklungen oder Kondensatoren angewiesen, um eine Phasendifferenz zu erzeugen. Drehstrommotoren erzeugen naturgemäß aus dem Drehstromnetz ein Drehfeld.
- Selbststartfähigkeit: Einphasenmotoren können nicht selbstständig anlaufen und erfordern externe Maßnahmen. Drehstrommotoren starten selbständig direkt über die Stromversorgung.
- Anlaufdrehmoment und aktuelle Eigenschaften: Einphasenmotoren haben ein geringeres Anlaufdrehmoment und einen höheren Anlaufstrom, beeinflusst durch die Wicklungs- und Kondensatorkonstruktion. Dreiphasenmotoren haben ein höheres und stabiles Anlaufdrehmoment bei steuerbarem Strom.
- Anwendungsszenarien: Einphasenmotoren eignen sich für Haushaltsgeräte und Kleinmaschinen. Drehstrommotoren eignen sich für Industrieanlagen und Schwerlastanwendungen.
Effizienz und Zuverlässigkeit beim Start
Beim Anlauf entstehen bei Einphasenmotoren zusätzliche Verluste durch Hilfswicklungen und Kondensatoren, wodurch der Wirkungsgrad sinkt. Alterung des Kondensators oder Ausfälle des Schützes können die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Drehstrommotoren zeichnen sich durch minimale Anlaufschwankungen, geringe mechanische Beanspruchung und höhere Betriebssicherheit aus.
