Rutschenergie-Rückgewinnung eines Asynchronmotors

Die Slip-Energie-Rückgewinnung, eine fortschrittliche Methode zur Regelung der Drehzahl eines Asynchronmotors, wird auch als statischer Scherbius-Antrieb bezeichnet. Bei traditionellen Rotorwiderstandssteuerungsmethoden wird während des Betriebs mit niedriger Drehzahl die in der Rotorschaltung vorhandene Slip-Leistung hauptsächlich als I₂R-Verluste abgegeben, was zu erheblichen Energieverlusten und einer signifikanten Reduzierung der Systemeffizienz führt. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Prinzip der Slip-Energie-Rückgewinnung die Aufnahme dieser ansonsten verlorenen Slip-Leistung aus der Rotorschaltung und ihre Rückführung in die AC-Quelle, wodurch sie außerhalb des Motors praktisch genutzt werden kann. Dieser innovative Ansatz verringert nicht nur den Energieverlust, sondern verbessert auch erheblich die Gesamteffizienz des Antriebssystems. Das folgende Diagramm zeigt die detaillierte Verbindungskonfiguration und den Arbeitsablauf für die Slip-Energie-Rückgewinnung und -nutzung in einem Asynchronmotor-Setup:

Das grundlegende Prinzip der Slip-Energie-Rückgewinnung besteht darin, eine externe elektromotorische Kraft (EMK) auf Slip-Frequenz in die Rotorschaltung anzuschließen. Diese Technik ermöglicht die Drehzahlregelung eines Kurzschlussring-Asynchronmotors unterhalb seiner Synchrongeschwindigkeit. Ein Teil der Wechselstromleistung (AC) des Rotors, bekannt als Slip-Leistung, wird zunächst über ein Diodenbrückengleichrichter in Gleichstrom (DC) umgewandelt. Um den pulsenden Gleichstrom zu stabilisieren und einen konstanten DC-Ausgang sicherzustellen, wird ein Glättungsreaktor integriert. Diese DC-Leistung wird dann in den Inverter eingespeist, der als gesteuertes Rechteckgerät im Inversionsmodus arbeitet. Der Inverter wandelt die DC-Leistung zurück in AC um und leitet sie zur Haupt-AC-Quelle zurück, wodurch der Energie-Rückgewinnungszyklus abgeschlossen wird. Diese Drehzahlregelungsmethode ist besonders für Hochleistungsanwendungen geeignet, bei denen weite Drehzahländerungen erhebliche Slip-Leistungen erzeugen, was die Energierückgewinnung sowohl technisch machbar als auch wirtschaftlich vorteilhaft macht.