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Skript zum Laborversuch ASM 23 Bild 24: a. Wechsel- und b. Drehstromsteller für Sanftanlauf, c. Momentenstellbereich bei Wechselstromsteller 10.3.3.3. Anlassen von Schleifringläufermotoren Die im vorherigen Abschnitt beschriebenen Verfahren können im Prinzip ohne weiteres auch zum Anlassen von Schleifringläufern eingesetzt werden. Da Asynchronmaschinen mit Schleifringläufer jedoch in der Regel für Antriebe mit großen Anlaufmomenten bei gleichzeitiger Begrenzung der Anlaufströme eingesetzt werden, werden die bisher erläuterten Anlaßschaltungen nicht angewendet. Durch Einschalten externer Widerstände in den Rotorstromkreis, können Strom und Drehmoment des Motors beim Anzug und beim Hochlauf in weiten Grenzen geändert werden (vgl. Bild 25). Bild 25: Anlassen mit Zusatzwiderständen im Rotorstromkreis Die Zusatzwiderstände im Läuferkreis verändern das Verhältnis der Blind- zu den Wirkwiderständen und damit den Kippschlupf s Kipp (vgl. Gl. (42)). Der Kippschlupf wächst
24 Skript zum Laborversuch ASM dabei proportional mit dem Zusatzwiderstand R Z , wobei das Kippmoment konstant bleibt (vgl. Kloßsche Formel). Durch das Einschalten von Zusatzwiderständen kann die Drehzahl- Drehmoment-Kennlinie so eingestellt werden, daß die Maschine eine größere Drehzahländerung bei Belastung zeigt. Damit ist es möglich, das Anlaufmoment M A bis zum Kippmoment M kipp zu vergrößern. 11. Drehzahlsteuerung Die belastetet Asynchronmaschine hat im motorischen Betrieb normalerweise eine Drehzahl, die nur wenige Prozent unterhalb der Synchrondrehzahl nS liegt. Soll die Drehzahl stetig oder in Stufen geändert werden, so können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, die entweder mit Hilfe von leistungselektronischen Stellgliedern oder einfachen Schaltungen realisiert werden können. Der Einsatz von Leistungselektronik ist zwar relativ aufwendig, hat aber den Vorteil größerer Flexibilität und geringerem Energieeinsatz. Die Möglichkeiten zur Drehzahlsteuerung kann man an der Gleichung für die Drehzahl ablesen: n s f1 = ( 1 − ) . p • Änderung der synchronen Drehzahl: a. Stetig durch Änderung der Ständerfrequenz. b. In Stufen durch ändern der Polpaarzahl (polumschaltbare Maschinen). • Änderung des Schlupfes: a. Änderung der Ständerspannung. b. Einschalten von Widerständen in den Rotorstromkreis beim Schleifringläufer. Die Wahl des zweckmäßigsten Verfahrens hängt von den Forderungen an das Antriebssystem ab, sie ist darüber hinaus auch eine wirtschaftliche Frage. 11.1. Drehrichtungsumkehr Zur Änderung der Drehrichtung muß der Drehsinn des Ständerdrehfeldes geändert werden, beim Betrieb am Drehstromnetz genügt hierzu das Vertauschen zweier Außenleiter. 11.2. Frequenzänderung bei konstanter Bertriebsspannung Wird bei einer Asynchronmaschine die Netzfrequenz f1 bei konstanter Spannung geändert, so verändern sich mit der Frequenz auch die frequenzabhängigen Widerstände und folglich auch der magnetische Fluß Φh , sowie der Magnetisierungsstrom I µ . Dieser entspricht ungefähr dem Leerlaufstrom I1,0 . Mit dem Nennfluß Φh,N und dem Leerlaufstrom I1,0,N bei Nennfrequenz f1,N gilt: Φ f h 1, N I1, 0 = ≈ . (51) Φ f I h, N 1 1,0, N Die synchrone Drehzahl n S der Maschine ändert sich linear mit der Frequenz, während sich das Kippmoment M kipp , unter Vernachlässigung der Eisensättigung näherungsweise umgekehrt proportional mit dem Quadrat der Frequenz ändert (vgl. Bild 26). Dieser Sachverhalt läßt sich sehr einfach aus der Kloßschen Formel ableiten, es gilt bei U 1 = const.:
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