Elektrische Maschinen Teil: 1 u. 2

Prof. Dr.-Ing. Eugen 3-17
Elektrische Maschinen
In besonders kritischen Fällen und bei großen Asynchronmaschinen erfolgt der Anlauf stets mit Hilfe von
Anlasstransformatoren, die wegen ihrer besonderen Verwendung hier als Spartransformatoren für
Kurzzeitbetrieb ausgelegt werden. Durch Wahl einer geeigneten Übersetzung lässt sich so jeder Motor
mit seinem charakteristischen Anlaufstrom I1A bei Direkteinschaltung unter Beachtung eines vorgebbaren
zulässigen Netzstromes I1zul einschalten.
Mit dem hierfür zusätzlich vereinfachten Ersatzschaltbild der Asynchronmaschine nach Bild 3.15 gilt
'
R = R + R
Z
kA
kA
=
1Cu
R
2
kA
+ X
2CuA
2
σA
U
=
I
∗
1
∗
1A
U
=
I
1
1A
≈ const.
bzw. für den Anlasstransformator
N1
N R + N P
ü = =
N N
U1
= ∗
U
∗
I1A
=
I
> 1 .
2
P
1
1zul
Damit kann man das erforderliche Übersetzungsverhältnis des Anlasstransformators bestimmen zu
U1
I1A
=
Z
∗
U1
= ü
Z
∗
= ü I1A
2
= ü I1zul
ü =
kA
I
I
1A
1zul
.
kA
Da in diesem Verhältnis auch die Klemmenspannung am Motor herabgesetzt wird und das
Anzugsmoment quadratisch mit der Spannung abnimmt, werden durch den Anlasstransformator
- Netzstrom und
- Anzugsmoment
mit ü² gegenüber den Werten bei Direkteinschaltung reduziert. Es gelten also ähnliche Verhältnisse wie
beim Stern-Dreieck-Anlauf, nur mit wählbarem Reduktionsfaktor.
Meist wird der Anlasstransformator zusätzlich mit einem Sternpunktschütz versehen, das während des
Hochlaufes als weitere Zwischenstufe geöffnet wird. Dann wirkt der Transformator bei richtiger
Bemessung zusätzlich als Vordrossel, so dass eine weitere Anlaufstufe mit höherer Klemmenspannung
wirksam wird.
Nach erfolgtem Hochlauf wird der Motor dann, ohne Anlasstransformator, direkt auf das Netz
durchgeschaltet.
3.4.3.5 Elektronische Anlasser, Sanftanlasser
Vor allem im Bereich mittlerer Leistungen werden zunehmend elektronische Anlasser oder sog.
Sanftanlaufschaltungen eingesetzt. Dabei handelt es sich um Drehstromsteller, die durch
Phasenanschnitt die Motorspannung beim Einschalten von einem wählbaren Anfangswert in bestimmter
Zeit oder mit einem vorgebbaren maximalen Strom auf die volle Netzspannung hochfahren.
Vorteilhaft ist, dass der Motor mit diesen Geräten auch in Leerlauf- oder Teillastphasen bei reduzierter
Spannung betrieben werden kann, wodurch Verluste und somit Stromkosten gespart werden.
Entsprechend der Spannung reduziert sich das Hochlaufmoment etwa quadratisch und damit bei
gleichem zulässigen Netzstrom stärker als bei Stern-Dreieck-Anlauf oder mit Anlasstransformatoren.
Außerdem bewirkt der Phasenanschnitt durch Spannungs- und Stromoberwellen Zusatzverluste, die im
Teillastbetrieb mit reduzierter Spannung einen Teil der Einsparungen wieder aufheben.
3.4.4 Betrieb am realen Netz
Moderne Verbundnetze entsprechen in guter Näherung einem starren Netz. Trotzdem sind z. B. durch
lange Zuleitungen usw. gewisse Spannungsschwankungen am Verbraucher unvermeidlich.
Besonders kritisch sind dabei Unterspannungen, da sie bei konstanter Belastung zwangsläufig höhere
Ströme erfordern, die ihrerseits die lastabhängigen Verluste quadratisch vergrößern und unter
Umständen zu einer unzulässigen Maschinenerwärmung führen.
Umgekehrt sind auch Überspannungen kritisch, da moderne, hoch ausgenutzte Maschinen nahe an der
Sättigung betrieben werden und der Magnetisierungsstrom und die lastunabhängigen Verluste bei
Überspannung überproportional zunehmen.