Synchrone und asynchrone Elektromotoren
synchrone Elektromotoren
Synchron- und Asynchronmotoren sind Wechselstrom-Elektromotoren, die sich in ihrer Fähigkeit zur Drehmomenterzeugung je nach Frequenz der Stromversorgung unterscheiden. Der Rotor eines Synchronmotors ist mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators verbunden und dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Feld des Stators, die als Synchrongeschwindigkeit bezeichnet wird. Der Rotor eines Asynchronmotors dreht sich mit einer geringeren Drehzahl als die Synchrondrehzahl, die je nach Last variiert.
Der Rotor eines Synchronelektromotors kann entweder ein Permanentmagnet oder eine Erregerwicklung sein. Über eine externe Gleichstromversorgung wird eine im Rotor angebrachte Wicklung mit Strom versorgt, um das für die Synchronisierung mit dem rotierenden Statorfeld erforderliche Magnetfeld zu erzeugen. Das Magnetfeld des Rotors wird durch den Stromfluss durch die Wicklungen oder durch die Kraft der Permanentmagnete erzeugt. Der Rotor muss ein Magnetfeld haben, das ein ganzzahliges Vielfaches der Polzahl im Stator ist. Dies wird durch die Verwendung einer externen Feldspule im Fall eines erregten Motors oder durch die Verwendung eines Permanentmagneten und Schleifringen im Fall eines nicht erregten Motors erreicht. Zum Starten des Motors muss der Rotor mit Strom versorgt werden. Praktische Synchronmotoren verfügen über eine Amortisseur-Wicklung oder einen Käfigläufer, um den Start zu erleichtern und den Betrieb zu stabilisieren.
Die Drehzahl eines Synchronmotors ergibt sich aus der Frequenz der Stromversorgung, der Anzahl der Statorpole und der mechanischen Belastung des Motors. Die Drehzahl eines Asynchronmotors hingegen ist abhängig von der mechanischen Belastung und dem Widerstand des Rotorkreises. Der Unterschied zwischen der Rotorgeschwindigkeit und der Statorfeldgeschwindigkeit wird als Schlupf (Ns-N) bezeichnet.
Synchrone und asynchrone Elektromotoren
John Brokaw: Welche Beziehung besteht zwischen einem Wechselstrom-Induktionsmotor und einem Synchronmotor?
Der Begriff „Wechselstrom-Induktionsmotor“ wird üblicherweise zur Beschreibung eines industriellen Wechselstrom-Elektromotors für allgemeine Zwecke verwendet. Wechselstrom-Induktionsmotoren nutzen Wechselstrom, wie er von Versorgungsleitungen bereitgestellt wird, um in ihrem Stator ein Magnetfeld zu erzeugen. Dieses Magnetfeld induziert einen Strom im Rotor, der als Reaktion auf die sich ändernden Magnetfelder des Stators zu rotieren beginnt. Auf diese Weise erzeugen Wechselstrom-Induktionsmotoren ihr Drehmoment.
Bei einem Synchronmotor ist das Rotormagnetfeld an das rotierende Magnetfeld des stationären Stators gekoppelt und dreht sich unabhängig von der Last mit synchroner Drehzahl. Ein Synchronmotor kann nicht gestoppt werden, hat aber nicht den gleichen Wirkungsgrad wie ein Asynchronmotor.
Asynchronmotoren hingegen funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie ein Synchronmotor, benötigen jedoch keine externe Erregeranlage. Sie erfordern nicht, dass der Rotor Strom durch Leitung erhält, und müssen übererregt oder von außen erregt werden, um den richtigen Leistungsfaktor zu erreichen. Sie werden üblicherweise in Kraftwerken eingesetzt, um die gewünschten Leistungsfaktoren zu erreichen, die für eine ordnungsgemäße Stromerzeugung erforderlich sind. Die Motoren werden auch in Anwendungen eingesetzt, die hohe Geschwindigkeiten erfordern, wie z. B. Lüfter, Pumpen und Förderbänder.