Startmethoden von Drehstrom-Induktionsmotoren

Ein Induktionsmotor ist ähnlich wie a mehrphasiger Transformator dessen Sekundärseite kurzgeschlossen ist. Daher ist bei normaler Versorgungsspannung, wie bei Transformatoren, der Anfangsstrom, der von der Primärseite aufgenommen wird, kurzzeitig sehr groß. Anders als bei Gleichstrommotoren ist ein großer Strom beim Starten auf das Fehlen einer Gegen-EMK zurückzuführen. Wird ein Asynchronmotor direkt vom Netz eingeschaltet, nimmt er den 5- bis 7-fachen Volllaststrom auf und entwickelt ein Drehmoment, das nur das 1,5- bis 2,5-fache des Volllastmoments beträgt. Dieser große Anlaufstrom erzeugt einen großen Spannungsabfall in der Leitung, der den Betrieb anderer Geräte beeinträchtigen kann, die an dieselbe Leitung angeschlossen sind. Daher ist es nicht ratsam, Induktionsmotoren mit höheren Leistungen (in der Regel über 25 kW) direkt vom Netz zu starten.
Verschieden Startverfahren von Induktionsmotoren sind unten beschrieben.

Direktstarter (DOL).

Kleine Drehstrom-Induktionsmotoren können direkt am Netz gestartet werden, was bedeutet, dass die Nennspannung direkt an den Motor angelegt wird. Aber wie oben erwähnt, wäre hier der Anlaufstrom sehr groß, normalerweise das 5- bis 7-fache des Nennstroms. Das Anlaufdrehmoment beträgt wahrscheinlich das 1,5- bis 2,5-fache des Volllastdrehmoments. Asynchronmotoren können direkt online mit einem Direktstarter gestartet werden, der im Allgemeinen aus einem Schütz und einer Motorschutzausrüstung wie einem Leistungsschalter besteht. Ein Direktstarter besteht aus einem spulenbetätigten Schütz, das über Start- und Stopp-Drucktasten gesteuert werden kann. Wenn die Starttaste gedrückt wird, wird das Schütz erregt und schließt gleichzeitig alle drei Phasen des Motors an die Versorgungsphasen. Die Stopp-Drucktaste entregt das Schütz und trennt alle drei Phasen, um den Motor zu stoppen.
Um einen übermäßigen Spannungsabfall in der Versorgungsleitung aufgrund eines großen Anlaufstroms zu vermeiden, wird im Allgemeinen ein Direktstarter für Motoren mit einer Nennleistung unter 5 kW verwendet.

Anlassen von Käfigläufermotoren

Der Einschaltstrom in Käfigläufermotoren wird durch Anlegen einer reduzierten Spannung an den Stator gesteuert. Diese Methoden werden manchmal als bezeichnet Verfahren mit reduzierter Spannung zum Starten von Käfigläufer-Induktionsmotoren. Dazu kommen folgende Methoden zum Einsatz:

1. Durch die Verwendung von Primärwiderständen
2. Spartransformator
3. Stern-Dreieck-Schalter

1. Verwendung von Primärwiderständen:

Offensichtlich besteht der Zweck von Primärwiderständen darin, eine gewisse Spannung abfallen zu lassen und eine reduzierte Spannung an den Stator anzulegen. Beachten Sie, dass die Startspannung um 50% reduziert wird. Dann wird nach dem Ohmschen Gesetz (V=I/Z) auch der Anlaufstrom um den gleichen Prozentsatz reduziert. Aus der Drehmomentgleichung eines Dreiphasen-Induktionsmotors ist das Anlaufdrehmoment ungefähr proportional zum Quadrat der angelegten Spannung. Das heißt, wenn die angelegte Spannung 50 % des Nennwerts beträgt, beträgt das Anlaufdrehmoment nur 25 % des normalen Spannungswerts. Diese Methode wird im Allgemeinen verwendet für a sanftes Anlaufen von kleinen Induktionsmotoren. Es wird nicht empfohlen, für Motoren mit hohen Anforderungen an das Anlaufdrehmoment Primärwiderstände als Anlaufmethode zu verwenden.
Widerstände werden im Allgemeinen so gewählt, dass 70 % der Nennspannung am Motor anliegen können. Zum Zeitpunkt des Starts ist der volle Widerstand in Reihe mit der Statorwicklung geschaltet und wird allmählich verringert, wenn der Motor beschleunigt. Wenn der Motor eine entsprechende Drehzahl erreicht, werden die Widerstände vom Stromkreis getrennt und die Statorphasen direkt mit den Versorgungsleitungen verbunden.

2. Spartransformatoren:

Spartransformatoren werden auch als Autostarter bezeichnet. Sie können sowohl für Käfigläufermotoren in Sternschaltung als auch in Dreieckschaltung verwendet werden. Es ist im Grunde ein dreiphasiger Abwärtstransformator mit verschiedenen bereitgestellten Abgriffen, die es dem Benutzer ermöglichen, den Motor bei beispielsweise 50 %, 65 % oder 80 % der Netzspannung zu starten. Beim Start mit Spartransformator ist der aus der Versorgungsleitung entnommene Strom immer um den Betrag kleiner als der Motorstrom, der dem Übersetzungsverhältnis entspricht. Wenn beispielsweise ein Motor mit einem 65 %-Abgriff gestartet wird, beträgt die an den Motor angelegte Spannung 65 % der Netzspannung und der angelegte Strom 65 % des Startwerts der Netzspannung, während der Netzstrom 65 % beträgt % von 65 % (dh 42 %) des Startwerts der Netzspannung. Diese Differenz zwischen dem Netzstrom und dem Motorstrom ist auf die Wirkung des Transformators zurückzuführen. Die internen Verbindungen eines Autostarters sind wie in der Abbildung dargestellt. Beim Starten befindet sich der Schalter in der Position “Start”, und eine reduzierte Spannung (die mit einem Abgriff ausgewählt wird) wird über den Stator angelegt. Wenn der Motor eine angemessene Drehzahl erreicht, sagen wir bis zu 80 % seiner Nenndrehzahl, wird der Spartransformator automatisch vom Stromkreis getrennt, wenn der Schalter in die Position „Betrieb“ geht.
Der Schalter, der die Verbindung von der Start- in die Betriebsposition umschaltet, kann ein luftunterbrochener (kleine Motoren) oder ein ölgetauchter (große Motoren) Typ sein. Es gibt auch Vorkehrungen für Spannungsfreiheit und Überlastung mit Zeitverzögerungsschaltungen an einem Autostarter.

3. Stern-Dreieck-Starter:

Diese Methode wird bei Motoren verwendet, die für den Betrieb mit einem in Dreieck geschalteten Stator ausgelegt sind. Ein Zweiwegeschalter wird verwendet, um die Statorwicklung beim Starten in Stern und beim Laufen mit normaler Geschwindigkeit in Dreieck zu schalten. Wenn die Statorwicklung in Stern geschaltet ist, wird die Spannung über jeder Phase im Motor um einen Faktor 1/(sqrt. 3) reduziert, der für eine in Dreieck geschaltete Wicklung wäre. Das Anlaufdrehmoment ist 1/3 mal so hoch wie bei einer Dreieckschaltung. Daher entspricht ein Stern-Dreieck-Starter einem Spartransformator mit einem Verhältnis von 1/(Quadrat 3) oder einer um 58 % reduzierten Spannung.

Starten von Schleifringläufermotoren

Schleifringläufermotoren werden mit voller Netzspannung gestartet, da sich mit Hilfe von Schleifringen einfach Außenwiderstände in den Läuferkreis einfügen lassen. Ein sterngeschalteter Regelwiderstand ist mit dem Rotor über Schleifringe in Reihe geschaltet, wie in der Abbildung gezeigt. Das Einführen von Widerstand in den Rotorstrom verringert den Anlaufstrom im Rotor (und damit im Stator). Außerdem verbessert es den Leistungsfaktor und das Drehmoment wird erhöht. Der angeschlossene Rheostat kann handbetätigt oder automatisch sein.
Da das Einbringen eines zusätzlichen Widerstands in den Rotor das Anlaufdrehmoment verbessert, können Schleifringläufermotoren unter Last gestartet werden.
Der eingeführte externe Widerstand dient nur zu Startzwecken und wird allmählich abgeschaltet, wenn der Motor die Drehzahl erreicht.