Elektrische Maschinen Teil: 1 u. 2

Prof. Dr.-Ing. Eugen 3-27
Elektrische Maschinen
Wegen den erhöhten Verlusten wird die Hilfsphase nach dem Hochlauf in der Regel abgeschaltet. Diese
Motoren sind zwar billiger und robuster als vergleichbare Kondensatormotoren, doch erreichen sie nicht
deren Leistungsdichte. Verwendet werden sie z. B. gerne in Kühlgeräten, wo das relativ hohe
Anzugsmoment erforderlich ist.
Schaltung und Momentkennlinie des Motors mit Widerstandshilfsphase sind bereits in den Bildern 3.24
und 3.25 mit eingetragen.
3.6.2.4 Spaltpolmotor
Während zwischen 90° versetzten Wicklungen keine direkte magnetische Kopplung besteht, wird beim
Spaltpolmotor nach Bild 3.26 gezielt eine Kopplung derart vorgesehen, dass ein Teil des von der
Hauptwicklung induzierten Flusses die hier kurzgeschlossene Hilfswicklung = Kurzschlusswicklung
durchsetzt. Entsprechend dem Induktionsgesetz wird in der Kurzschlusswicklung eine Spannung
induziert, die wegen der Induktivität des Kurzschlusskreises einen nacheilenden Strom zur Folge hat.
Dadurch überlagert sich dem Hauptfeld im Bereich des Spaltpoles ein dem Kurzschlussstrom
proportionales, d. h. nacheilendes Teilfeld. Man erhält dann in der Regel ein stark elliptisches
Gesamtfeld mit der Drehrichtung vom Hauptpol zum Hilfs- bzw. Spaltpol.
Bild 3.26 Prinzipdarstellung eines Spaltpolmotors [Quelle: Stölting]
Da hier die Teilfelder durch konzentrierte Wicklungen bzw. Pole erzeugt werden, trifft die bisherige
Voraussetzung sinusförmig verteilter Felder nicht mehr zu. Demzufolge tritt insbesondere eine starke
dritte Oberwelle auf, die nach Bild 3.25 zu einer meist unerwünschten Momenteinsattelung führt. Auch
bewirkt die dauernd eingeschaltete Kurzschlusswicklung hohe Verluste, so dass der Wirkungsgrad von
Spaltpolmotoren je nach Leistung nur η ≈ 5....25 % bei PN = 1....200 W beträgt.
Insbesondere wegen diesem Nachteil werden Spaltpolmotoren zunehmend durch verlustärmere und
kleinere Elektronikmotoren ersetzt, so dass sie ihre frühere große Bedeutung bei der Konsum- und
Massenware inzwischen weitgehend verloren haben.
3.6.2.5 Anwurfmotor
Als einziger Einphasen-Asynchronmotor arbeitet der Anwurfmotor auch intern einphasig, d. h. er besitzt
nur eine Wicklung. Damit kann man naturgemäß auch nur ein Wechselfeld erzeugen, das
gewissermaßen den Grenzfall des elliptischen Drehfeldes darstellt.
Zum Verständnis geht man von einem sinusförmig über dem Luftspalt verteilten Wechselfeld aus, für das
unter Berücksichtigung der trigonometrischen Additionstheoreme gilt:
∧
∧
B
B( ϕ , t)
= Bsin(
ϕ)
cos( ω t)
= [ cos( ϕ −ω
t)
− cos( ϕ + ω t)
],
2
was somit 2 gegenläufige Drehfelder jeweils halber Amplitude darstellt. Auf den stillstehenden Rotor
wirken somit entgegengesetzt gleiche Drehmomente, also das resultierende Moment 0, so dass dieser
Motor auch nicht von selbst anlaufen kann. Wird der Rotor jedoch von außen in einer beliebigen
Richtung angeworfen, so bildet sich nach Bild 3.27 sofort ein resultierendes Moment in dieser Richtung
aus und der Motor läuft dann von selbst hoch. Nach erfolgtem Hochlauf kann dieser Motor mit ca. 2/3
seines Kippmomentes dauernd belastet werden. Seine Momentkennlinie ist zum Vergleich ebenfalls in
Bild 3.25 mit eingezeichnet.