Statorspannungsteuerung eines Asynchronmotors
Die Stator-Spannungsregelung ist eine Methode zur Regelung der Drehzahl eines Asynchronmotors. Die Drehzahl eines Drehstrom-Asynchronmotors kann durch die Variation der Zufuhrspannung eingestellt werden. Wie gut bekannt ist, ist das von dem Motor erzeugte Drehmoment proportional zum Quadrat der Zufuhrspannung, während die Schlupfzahl am Punkt des maximalen Drehmoments unabhängig von der Zufuhrspannung bleibt. Bemerkenswerterweise beeinflussen Schwankungen der Zufuhrspannung nicht die Synchronspeed des Motors.
Die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien von Drehstrom-Asynchronmotoren bei verschiedenen Zufuhrspannungen sowie die Kennlinien für eine Ventilatorlast sind unten dargestellt:
Die Stator-Spannungsregelung ist eine Technik, die zur Regelung der Drehzahl eines Asynchronmotors verwendet wird. Die Drehzahl eines Drehstrom-Asynchronmotors kann durch die Variation der Zufuhrspannung eingestellt werden. Das vom Motor erzeugte Drehmoment ist proportional zum Quadrat der Zufuhrspannung, während der Strom direkt proportional zur Spannung ist. Somit wird die Drehzahl durch Anpassen der Spannung so lange reguliert, bis der Motor das Drehmoment entwickelt, das von der Last bei der gewünschten Drehzahl benötigt wird.
Um die Drehzahl zu reduzieren, während der gleiche Strom beibehalten wird, wird die Spannung verringert, was wiederum die Drehmomentausgabe reduziert. Diese Methode der Stator-Spannungsregelung eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen das Lastdrehmoment mit der Drehzahl abnimmt, wie z.B. bei Ventilatorlasten.
Dieser Ansatz ermöglicht nur Geschwindigkeitsregelungen unterhalb der normalen Nennleistungsdrehzahl, da ein Betrieb bei Spannungen, die höher als der Nennwert liegen, nicht zulässig ist. Er ist ideal für Antriebe, die einen intermittierenden Betrieb erfordern, sowie für Ventilator- und Pumpensysteme, bei denen das Lastdrehmoment mit dem Quadrat der Drehzahl variiert. Diese Antriebe erfordern ein geringeres Drehmoment bei niedrigeren Drehzahlen, eine Bedingung, die durch Anwenden einer niedrigeren Spannung ohne Überschreiten der Strombegrenzung des Motors erfüllt werden kann.
Für die Drehzahlregelung kleiner Motoren (hauptsächlich Einphasenmotoren) kann die variable Spannung durch folgende Methoden erreicht werden:
Die Methode des Thyristor-Spannungsreglers ist heute die bevorzugte Wahl für die Spannungsänderung. Bei einer Einphasenspannungsversorgung werden zwei Thyristoren rückwärts verbunden, wie in der nachfolgenden Abbildung dargestellt:
Die Haushaltsventilatormotoren, die einphasig sind, werden durch einen einphasigen Triac-Spannungsregler gesteuert, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:
Die Drehzahlregelung wird durch Anpassen des Feuerwinkels des Triacs erreicht. Diese Regler werden häufig als feste Ventilatorregler bezeichnet. Im Vergleich zu herkömmlichen variablen Reglern bieten feste Regler eine größere Kompaktheit und Effizienz, wodurch sie die bevorzugte Wahl gegenüber traditionellen Reglern darstellen.
Für einen Drehstrom-Asynchronmotor werden drei Paare von Thyristoren benötigt, wobei jedes Paar aus zwei rückwärts verbundenen Thyristoren besteht. Die nachfolgende Abbildung zeigt die Stator-Spannungsregelung von Drehstrom-Asynchronmotoren mit einem Thyristor-Spannungsregler:
Jedes Paar von Thyristoren regelt die Spannung der entsprechenden Phase. Die Drehzahlregelung wird durch Anpassen der Leitzeit der Thyristoren erreicht. Für geringere Leistungen können die rückwärts verbundenen Thyristorenpaare in jeder Phase durch einen Triac ersetzt werden.
