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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Induktionsmotoren sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 5 Hersteller von Induktionsmotoren und deren Firmenranking.
Induktionsmotoren sind Motoren, die mit Wechselstrom arbeiten und durch die Kraft, die durch elektromagnetische Induktion erzeugt wird, angetrieben werden.
Aus diesem Grund werden sie auch Wechselstrommotoren genannt, wobei AC für Wechselstrom steht. Induktionsmotoren gehören zu den ältesten Motoren und sind einfach aufgebaut. Sie werden einfach an eine Wechselstromquelle angeschlossen, ohne dass eine spezielle Stromumwandlung erforderlich ist.
Dadurch zeichnen sie sich durch hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer aus und sind auch heute noch weit verbreitet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sie keine Magnete mit seltenen Metallen verwenden und daher einen hohen Wirkungsgrad bei niedrigen Kosten bieten.
Induktionsmotoren werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen und Ventilatoren bis hin zu großen Produktionsanlagen in Fabriken, da sie die Eigenschaft haben, dass der Wirkungsgrad umso höher ist, je größer die Leistung ist.
Durch Änderung der Motoreigenschaften kann der Motor auch als Stromquelle für Geräte verwendet werden, die ein hohes Anlaufmoment benötigen, wie z. B. automatische Türen, oder für Geräte, die ein hohes Stoppmoment erfordern, wie z. B. Häcksler.
Induktionsmotoren lassen sich nach dem Unterschied des Wechselstroms in zwei Hauptkategorien unterteilen: Drehstrommotoren und Einphasenmotoren.
Induktionsmotoren bestehen aus einem "Stator", dem sogenannten Ständer, und einem "Rotor", dem Läufer. Der Stator hat Spulenwicklungen, die den Dreiphasenwechselstrom leiten, und der Rotor hat eine käfigförmige Verdrahtung, die den Strom aufgrund der elektromagnetischen Induktion durch das rotierende Magnetfeld leitet.
Wenn dieses Magnetfeld die käfigförmige Verdrahtung im Rotor, der ein Leiter ist, durchläuft, wird aufgrund der elektromagnetischen Induktion eine Spannung erzeugt. Dadurch fließt ein Strom in der käfigförmigen Verdrahtung, der wiederum mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators zusammenwirkt und ein Drehmoment erzeugt. Die Drehung des Rotors nähert sich asymptotisch der Geschwindigkeit des vom Stator erzeugten rotierenden Magnetfelds an, erreicht sie aber nie.
Das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der Magnetfelder von Rotor und Stator zu diesem Zeitpunkt wird als "Schlupf" bezeichnet und ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Drehmomentcharakteristik von Induktionsmotoren bestimmen.
Um einen Motor mit einphasigem Wechselstrom in Drehung zu versetzen, muss ein magnetisches Drehfeld erzeugt werden. Daher ist in der Hilfswicklung des Motors ein Kondensator eingebaut, wobei die Hauptwicklung direkt an das Stromnetz angeschlossen ist und die Hilfswicklung über einen Kondensator mit dem Stromnetz verbunden ist, um das magnetische Drehfeld zu erzeugen.
Wenn ein einphasiger Wechselstrom über einen Kondensator an die Hauptwicklung und die Hilfswicklung angeschlossen ist, ist der Strom in der Hilfswicklung dem Strom in der Hauptwicklung um 90° voraus. Diese beiden um 90° versetzten Ströme erzeugen ein magnetisches Drehfeld und der Motor gewinnt an Drehkraft.
Die Nenndrehzahl eines Induktionsmotors ergibt sich aus der folgenden Formel
N (U/min) = 120/p (Anzahl der Pole) × f (Hz)
wobei p die Anzahl der Pole des Motors und f die Netzfrequenz ist. Je niedriger die Polzahl, desto schneller dreht sich der Motor, und je höher die Netzfrequenz, desto höher die Drehzahl. Die kommerzielle Stromversorgung in Japan beträgt 60 Hz im Westen und 50 Hz im Osten Japans. Wenn also ein Motor mit einer kommerziellen Stromversorgung betrieben werden soll, entspricht die Nenndrehzahl der Anzahl der Pole.
Außerdem haben Induktionsmotoren einen Schlupf, was bedeutet, dass die Drehzahl entsprechend dem Lastmoment allmählich abnimmt, und die tatsächliche Drehzahl ist gegeben durch
N(1-s) (U/min)
Die Nenndrehzahl eines Induktionsmotors hängt, wie bereits erwähnt, von der Netzfrequenz und der Anzahl der Pole ab. Je nach Art des Motors und der Stromversorgung kann die Drehzahl jedoch geändert werden. Die Drehzahlregelung von Induktionsmotoren wird auf folgende Weise realisiert
Verwendung von polumschaltbaren Motoren
Polumschaltbare Motoren sind Motoren, bei denen die Anzahl der Pole durch die Art der Verdrahtung bestimmt werden kann. Die Nachteile sind, dass der Motor selbst größer und weniger flexibel wird. Außerdem kann die Drehzahl nur in Schritten entsprechend der Polzahl variiert werden.
Widerstandsregelung bei gewickelten Motoren
Eine Drehzahlregelung ist bei gewickelten Induktionsmotoren möglich. Das Prinzip besteht darin, dass der Motor Spulenwicklungen anstelle von Käfigdrähten im Rotor hat. Indem ein Strom durch einen Widerstand in der Wicklung (Sekundärwicklung) fließt, wird der Schlupf erhöht und die Drehzahl kann weiter vom Nennwert abgebremst werden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass ein Widerstand erforderlich ist.
Außerdem ist ein separater Schleifring erforderlich, um den Strom durch die rotierende Rotorwicklung zu leiten, was die Anzahl der Bauteile und die Wartungskosten erhöht. Auch die Energieverluste sind aufgrund der vom Widerstand abgegebenen Wärme erheblich.
Drehzahlregelung mit Flüssigkeitskupplungen
Eine sanfte Beschleunigung, z. B. beim Anfahren, kann durch den Einsatz einer Flüssigkeitskupplung erreicht werden, die die Antriebs- und die Abtriebswelle über Hydraulikdruck miteinander verbindet.
Da die Antriebs- und die Abtriebswelle über Flüssigkeit verbunden sind, fängt die Flüssigkeitskupplung große Lastschwankungen ab. Der Nachteil ist jedoch, dass die Antriebs- und Abtriebswellen nicht starr miteinander verbunden sind, so dass das Öl aufgewirbelt wird, was zur Erwärmung des Öls und zu Verlusten führt.
Drehzahlregelung durch Umrichter
Gegenwärtig werden Induktionsmotoren im Allgemeinen mit Hilfe von Umrichtern drehzahlgeregelt. Dreiphasiger Wechselstrom mit fester Spannung und Frequenz wird durch Schalten einer dreiphasigen Brücke mit Hilfe von Leistungsbauelementen wie IGBTs gesteuert, um die Drehzahl des Motors zu verändern. Indem die Spannung zusammen mit der Frequenz variiert wird, kann der Motor mit einem konstanten Drehmoment angetrieben werden.
Dank der Verbesserungen in der Halbleiter- und Steuerungstechnik ist der Energieverlust mit nur wenigen Prozent der Antriebsenergie äußerst gering und wird in Zeiten, in denen die SDGs aktiv gefordert werden, am häufigsten zur Drehzahlregelung von Induktionsmotoren eingesetzt.
*einschließlich Lieferanten etc.
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Rangliste in Deutschland
Ableitungsmethode| Rang | Unternehmen | Aktie lecken |
|---|---|---|
| 1 | Fischer Elektromotoren GmbH | 64.3% |
| 2 | Nidec Industrial Solutions | 14.3% |
| 3 | Fuzhou Wonder Electric Co., Ltd | 7.1% |
| 4 | SHANDONG SUNVIM MOTOR CO., LTD. | 7.1% |
| 5 | WENTELON MICRO-MOTOR CO., LTD. | 7.1% |
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