Welche Auswirkungen hat die Slip auf das Drehmoment in einem Wechselstrom-Asynchronmotor?

Die Schlupfzahl (Slip) ist ein wichtiger Parameter für Drehstrom-Asynchronmotoren und beeinflusst erheblich das Drehmoment (Torque) des Motors. Der Schlupf wird definiert als das Verhältnis der Differenz zwischen der Synchrongeschwindigkeit und der tatsächlichen Rotorgeschwindigkeit zur Synchrongeschwindigkeit. Der Schlupf kann mit der folgenden Formel ausgedrückt werden:

wo:

s die Schlupfzahl ist

ns die Synchrongeschwindigkeit ist

nr die tatsächliche Rotorgeschwindigkeit ist

Einfluss des Schlupfs auf das Drehmoment

Schlupf beim Start

Beim Start ist der Rotor stationär, d.h.,

nr=0, so dass der Schlupf s=1.

Beim Start ist der Rotorstrom maximal, und die magnetische Flussdichte ist ebenfalls maximal, was zu einem hohen Anfangsdrehmoment (Starting Torque) führt.

Schlupf während des Betriebs:

Während des Betriebs ist die Rotorgeschwindigkeit

nr nahe, aber geringer als die Synchrongeschwindigkeit

ns, so dass der Schlupf

s kleiner als 1, aber größer als 0 ist.

Je größer der Schlupf, desto größer der Rotorstrom und damit auch das elektromagnetische Drehmoment. Daher ist der Schlupf direkt proportional zum Drehmoment.

Maximales Drehmoment

Es gibt einen spezifischen Schlupfwert, bekannt als kritischer Schlupf (Critical Slip), bei dem der Motor das maximale Drehmoment (Maximum Torque) erzeugt.

Das maximale Drehmoment tritt in der Regel bei einem Schlupf von etwa 0,2 bis 0,3 auf, abhängig von den Konstruktionsparametern des Motors, wie z.B. Rotorwiderstand und Streuinduktivität.

Stationärer Betrieb

Während des stationären Betriebs ist der Schlupf in der Regel klein, meist zwischen 0,01 und 0,05.

In diesem Zustand ist das Drehmoment des Motors relativ stabil, aber nicht maximal.

Zusammenhang zwischen Schlupf und Drehmoment

Der Zusammenhang zwischen Schlupf und Drehmoment kann durch eine Kurve dargestellt werden, die in der Regel parabolisch ist. Der Gipfel der Kurve entspricht dem maximalen Drehmoment, wo der Schlupf den kritischen Wert erreicht.

Faktoren, die den Schlupf beeinflussen

Last

Wenn die Last zunimmt, nimmt die Rotorgeschwindigkeit ab, was den Schlupf und das Drehmoment erhöht, bis ein neues Gleichgewicht hergestellt wird.

Überschreitet die Last die Last, die dem maximalen Drehmoment entspricht, kommt der Motor zum Stillstand.

Rotorwiderstand

Eine Erhöhung des Rotorwiderstands kann das maximale Drehmoment und das Anfangsdrehmoment erhöhen, verringert jedoch die Wirkungsgrad und die Betriebsgeschwindigkeit des Motors.

Netzspannung

Eine Verringerung der Netzspannung führt zu einer Verringerung des Rotorstroms und damit zu einer Reduzierung des Drehmoments. Umgekehrt kann eine Erhöhung der Netzspannung das Drehmoment erhöhen.

Zusammenfassung

Der Schlupf beeinflusst erheblich das Drehmoment eines Drehstrom-Asynchronmotors. Je größer der Schlupf, desto größer das Drehmoment, bis zum Punkt des maximalen Drehmoments beim kritischen Schlupf. Das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Schlupf und Drehmoment ist entscheidend für die korrekte Auswahl und Nutzung von Drehstrom-Asynchronmotoren.