Lernauftrag 3: Betriebsverhalten von Drehstromasynchronmotoren erarbeiten
Aufgabe 1
In Erinnerung an Lernfeld 5 berechne für die Typenschilder des Lernauftrags 1:
- Strangströme
- Außenleiterströme
- Scheinleistung
- zugeführte elektrische Wirkleistung
Aufgabe 2
Lies im Fachbuch S. 495 den Text zur Hochlaufkennlinie eines Motors. Zeichne dir eine Hochlaufkennlinie und markiere
- Anlaufmoment
- Sattelmoment
- Kippmoment
- Bemessungsmoment
- Leerlaufmoment
Aufgabe 3
Lies im Fachbuch S. 497 den kurzen Text zum Stern-Dreieck-Anlassverfahren. Kern des Verfahrens ist die Stromaufnahme beim Anlauf zu verringern, indem der Motor in Sternschaltung betrieben wird. Sobald er eine ausreichende Drehzahl erreicht hat kann er in Dreieck umgeschaltet werden und fällt nicht zurück auf's Sattelmoment.
Aufgabe 4
Entwerfe für das Labor die Stern-Dreieck-Schaltung Drehstrommotor: Hand.
Als Hilfsmittel kannst du im Fachbuch S. 115/116 zum Thema Stern-Dreieck-Schützschaltung nutzen.
Aufgabe 5
Entwerfe fpr das Labor die Stern-Dreieck-Schaltung Drehstrommotor: Automatik.
Als Hilfsmittel kannst du im Fachbuch S. 118 verwenden.
Erklärung
Ein Motor in \(\Delta\) angeschaltet gibt 3 Mal so viel Leistung wie im \(Y\) angeschaltet ab. Entsprechend nimmt er in \(\Delta\)$ auch dreimal so viel Leistung auf, wie in \(Y\).
Gehen wir vom Dreiphasen-Induktionsmotor mit Kurzschlussläufer des Labors aus, mit den Daten
- \(\Delta 400\ V\)
- \(0,35\ A\)
- \(\cos\varphi\ 0,78\)
- \(1385\ min^{-1}\)
- \(0,12\ kW\)
- IP 44
- \(50\ Hz\)
Die abgegebene Leistung in \(\Delta\) beträgt \(0,12\ kW\). Die aufgenommene Scheinleistung beträgt:
\(S_\Delta = \sqrt{3}\cdot U\cdot I_\Delta\cdot\cos\varphi=\sqrt{3}\cdot400\ V\cdot 0,35\ A\cdot 0,78=189\ VA\)
Im Bemessungspunkt erwarten wir somit einen Außenleiterstrom von \(I_\Delta=0,35\ A\) und einen Strangstrom von
\(I_{\Delta,Str}=\frac{I_\Delta}{\sqrt{3}}=0,20\ A\)
Wird ein Stern-Dreieck-Schalter für den Anlauf verwendet und in der Anlaufzeit der Motor in Stern angeschaltet, so verringert sich die abgegebene und die aufgenommene Leistung um den Faktor 3:
\(S_Y=\frac{S_\Delta}{3}=63\ VA\)
Da wir nun den Außenleiter- und den Strangstrom nicht kennen nutzen wir die Informationen der Versorgungsspannung und der Leistung, um dem Näher zu kommen.
\(U=400\ V\)
\(S_Y=\sqrt{3}\cdot U\cdot I_Y\cdot\cos\varphi\Leftrightarrow I_Y=\frac{S_Y}{\sqrt{3}\cdot U\cdot \cos\varphi}=\frac{63\ W}{\sqrt{3}\cdot 400\ V\cdot0,78}=0,12\ A\)
\(I_{Y,Str}=I_Y=0,12\ A\)
Vergleichen wir den Strom in \(Y\) und \(\Delta\), so sehen wir, daß die \(Y\) Anschaltung geeignet ist den Strom beim Anlauf zu verrringern.
Macht Euch bitte klar, daß es für den Strom einen Unterschied macht, ob das Überlastrelais im Außenleiter den Strom misst oder im Strang. Ausgelegt werden muß das Überlastrelais auf den Strom, welcher für den Dauerbetrieb notwendig ist. Im Falle dieses Motors wären das also \(0,35\ A\) für den Außenleiter und \(0,20\ A\) für den Strang (Ströme des \(\Delta\)-Anschlusses, da dieser den Dauerbetrieb darstellt.)