Was ist die Wirkung einer Erhöhung der Anzahl der Pole in einem Drehstromasynchronmotor?

Die Erhöhung der Anzahl der Pole in einem Asynchronmotor kann mehrere Auswirkungen auf die Leistung des Motors haben. Hier sind die Haupteffekte:

1. Verringerte Drehzahl

Formel für die Synchron-Drehzahl: Die Synchron-Drehzahl ns eines Asynchronmotors kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

wobei f die Netzfrequenz (in Hz) und p die Anzahl der Polpaare (die halbe Anzahl der Pole) ist.

Drehzahlsenkung: Die Erhöhung der Anzahl der Pole bedeutet eine Erhöhung der Anzahl der Polpaare p, was die Synchron-Drehzahl ns verringert. Zum Beispiel würde bei einer Netzfrequenz von 50 Hz eine Erhöhung der Anzahl der Pole von 4 (2 Polpaare) auf 6 (3 Polpaare) die Synchron-Drehzahl von 1500 U/min auf 1000 U/min reduzieren. 

2. Erhöhte Drehmoment

Drehmomendichte: Eine Erhöhung der Anzahl der Pole kann die Drehmomendichte des Motors verbessern. Mehr Pole bedeuten eine dichtere magnetische Flussverteilung, was zu einem größeren Drehmoment bei gleicher Stromstärke führt.

Anfangsdrehmoment: Die Erhöhung der Anzahl der Pole erhöht in der Regel das Anfangsdrehmoment des Motors, was es einfacher macht, schwere Lasten zu starten.

3. Änderungen der mechanischen Eigenschaften

Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie: Eine Erhöhung der Anzahl der Pole verändert die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie des Motors. Im Allgemeinen zeigen Vielpol-Motoren bei niedrigeren Drehzahlen ein höheres Drehmoment, was sie für Anwendungen, die ein hohes Anfangsdrehmoment erfordern, geeignet macht.

Gleitzeit: Die Gleitzeit s ist der Unterschied zwischen der tatsächlichen Drehzahl n und der Synchron-Drehzahl ns. Eine Erhöhung der Anzahl der Pole kann die Gleitzeit erhöhen, da der Motor bei niedrigeren Drehzahlen eher zur Gleitzeit neigt.

4. Größe und Gewicht

Größensteigerung: Eine Erhöhung der Anzahl der Pole führt in der Regel zu einer Vergrößerung der physischen Größe des Motors. Mehr Pole erfordern mehr Platz für magnetische Pole und Wicklungen, was den Durchmesser und die Länge des Motors erhöhen kann.

Gewichtssteigerung: Aufgrund der Größensteigerung nimmt auch das Gewicht des Motors zu, was die Installation und den Transport beeinflussen kann.

5. Wirkungsgrad und Leistungsfaktor

Wirkungsgrad: Eine Erhöhung der Anzahl der Pole kann den Wirkungsgrad des Motors leicht verringern, da höhere Eisen- und Kupferverluste durch zusätzliche Pole und Wicklungen entstehen.

Leistungsfaktor: Vielpol-Motoren haben in der Regel einen niedrigeren Leistungsfaktor, da sie mehr Blindleistung benötigen, um starke magnetische Felder zu erzeugen.

6. Anwendungsbereiche

Niedriggeschwindigkeitsanwendungen: Vielpol-Motoren eignen sich für Anwendungen, die niedrige Geschwindigkeit und hohes Drehmoment erfordern, wie Pumpen, Ventilatoren, Förderbänder und schwere Maschinen.

Hochgeschwindigkeitsanwendungen: Wenigpolige Motoren eignen sich für Anwendungen, die hohe Geschwindigkeit und geringes Drehmoment erfordern, wie Ventilatoren, Zentrifugen und hochgeschwindige Werkzeuge.

Zusammenfassung

Eine Erhöhung der Anzahl der Pole in einem Asynchronmotor verringert seine Synchron-Drehzahl, erhöht die Drehmomendichte und das Anfangsdrehmoment, verändert die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie, erhöht die mechanische Größe und das Gewicht und kann den Wirkungsgrad und den Leistungsfaktor leicht verringern. Vielpol-Motoren sind besser für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment geeignet, während wenige Pol-Motoren besser für Anwendungen mit hoher Geschwindigkeit und geringem Drehmoment geeignet sind.