Wie ändert sich der Rotorstrom, wenn die Last in einem Asynchronmotor zunimmt?
Wenn die Last des Asynchronmotors zunimmt, ändert sich der Rotorstrom. Das Arbeitsprinzip eines Asynchronmotors basiert auf der Wechselwirkung zwischen dem durch die Statorwicklungen erzeugten rotierenden Magnetfeld und dem in den Rotorwicklungen induzierten Strom. Im Folgenden wird erklärt, wie sich der Rotorstrom verändert, wenn die Last zunimmt:
Wie es funktioniert, wenn die Last zunimmt
Lastzunahme: Wenn die Last des Asynchronmotors zunimmt, bedeutet dies, dass der Motor mehr Arbeit leisten muss, um größere Widerstände zu überwinden oder eine schwerere Last anzutreiben.
Erhöhte Drehmomentforderung: Eine erhöhte Last führt dazu, dass der Motor ein größeres Drehmoment erzeugen muss, um die gleiche Geschwindigkeit beizubehalten.
Elektromagnetisches Drehmoment: Das elektromagnetische Drehmoment des Asynchronmotors wird durch die Amperkraft bestimmt, die vom Statormagnetfeld und dem Rotorstrom erzeugt wird. Um das Drehmoment zu erhöhen, muss der Rotorstrom erhöht werden.
Veränderungen des Rotorstroms
Rutschgrad: Der Rutschgrad ist ein wichtiger Parameter des Asynchronmotors, definiert als das Verhältnis der Differenz zwischen der Synchrongeschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit zur Synchrongeschwindigkeit, also s = (ns−n) / ns, wobei ns die Synchrongeschwindigkeit und n die tatsächliche Geschwindigkeit ist.
Erhöhung des Rotorstroms: Wenn die Last zunimmt, verringert sich die tatsächliche Geschwindigkeit, was zu einer Erhöhung des Rutschgrades führt. Laut der Rotorstromformel I2 = k⋅s⋅I1, wobei I2 der Rotorstrom, I1 der Statorstrom und k eine Konstante ist, kann man sehen, dass mit der Erhöhung des Rutschgrades s auch der Rotorstrom zunimmt.
Änderung des Statorstroms: Mit der Zunahme der Last nimmt auch der Statorstrom entsprechend zu, da der Motor mehr elektrische Energie benötigt, um ein größeres Drehmoment zu erzeugen.
Motorantwort
Spannungseinstellung: Um den normalen Betrieb des Motors aufrechtzuerhalten, kann das Steuersystem die Eingangsspannung oder -frequenz anpassen, um die Motorgeschwindigkeit nahe an der Synchrongeschwindigkeit zu halten.
Thermischer Effekt: Da der Rotorstrom zunimmt, nimmt auch die Wärme im Motor zu, sodass der Motor heißer werden kann. Der Motor muss so konstruiert sein, dass er eine Wärmeverteilung berücksichtigt, um sicherzustellen, dass er bei steigender Last nicht überhitzen kann.
Motoreffizienz
Effizienzänderung: Mit der Zunahme der Last kann die Effizienz des Motors leicht abnehmen, da ein Teil der Energie in thermische Energie und nicht in mechanische Energie umgewandelt wird. Allerdings sind Motoren in der Regel am effizientesten, wenn sie nahe der Vollast betrieben werden.
Motorschutz
Überlastschutz: Um Schäden am Motor durch Überlastung zu verhindern, werden in der Regel Überlastschutzvorrichtungen installiert, wie Thermorele oder Stromschützer, die die Stromversorgung automatisch abschalten, wenn der Rotorstrom zu groß ist.
Zusammenfassung
Wenn die Last des Asynchronmotors zunimmt, nimmt der Rotorstrom zu, um ein größeres Drehmoment zu erzeugen, um die erhöhte Last zu überwinden. Dieser Prozess führt dazu, dass die tatsächliche Motorgeschwindigkeit vorübergehend abnimmt und der Rutschgrad zunimmt, was wiederum zu einer weiteren Zunahme des Rotorstroms führt. Das Motorsteuersystem wird die Motorgeschwindigkeit durch Anpassung der Eingangsspannung oder -frequenz so nah wie möglich an der Synchrongeschwindigkeit halten und sicherstellen, dass der Motor nicht durch Überlastung beschädigt wird.
