Kenndaten von Asynchronmotoren

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Strombedarf

Der von einem Motor benötigte Bemessungsbetriebsstrom Ie ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

Drehstrommotor

<math> I_e=\frac{P_n \times 1000}{\sqrt 3 \times U_r \times \eta \times cos\varphi}</math>

Einphasiger Motor

<math> I_e=\frac{P_n \times 1000}{U_r \times \eta \times cos\varphi}</math>

hierbei ist:

Ie = Bemessungsbetriebsstrom (in A)
Pn = Nennleistung (in kW)
Ur = Bemessungsspannung: bei Drehstrommotoren ist die Bemessungsspannung gleich der Außenleiterspannung. Bei einphasigen Motoren kann die Bemessungsspannung sowohl die Spannung zwischen zwei Außenleitern als auch die Spannung zwischen einem Außenleiter und dem Neutralleiter sein.
η = Wirkungsgrad, d.h. das Verhältnis zwischen Ausgangsleistung (in kW) und Eingangsleistung (in kW)
cos φ = Leistungsfaktor, d.h. das Verhältnis Wirkleistung (in kW) und Scheinleistung (in kVA)

Anlaufströme und Einstellung von Schutzeinrichtungen

  • Die Spitzenwerte von Anlaufströmen können sehr hoch sein und liegen typischerweise zwischen dem 3- und 8-fachen des effektiven Bemessungsstroms Ie des Motors. Mitunter sind auch Werte von mehr als 20 x Ie möglich.
  • Leistungsschalter, Schütze und Überlastrelais von Schneider Electric sind speziell für sehr hohe Motoranlaufströme konzipiert (Spitzenwerte bis zum 19-fachen Ie).
  • Wenn die Überstromschutzeinrichtung während des Motoranlaufs unerwarteterweise auslöst, bedeutet dies, dass der Anlaufstrom die Standardbemessungsgrenzen der Schutzeinrichtung übersteigt. Infolgedessen kommen manche Schaltgeräte an ihre maximale Festigkeitsgrenze, ihre Nutzungsdauer verringert sich und mitunter wird das Schaltgerät auch zerstört. Um derartige Situationen schon im Vorfeld vermeiden zu können, muss eine Überdimensionierung des Schaltgerätes in Erwägung gezogen werden.
  • Schaltgeräte von Schneider Electric sind für den Schutz von Motorstartern konzipiert. Die für eine Koordination nach Typ 1 bzw. Typ 2 erforderliche Kombination aus Leistungsschalter, Schütz und Überlastrelais ist in entsprechenden Tabellen (siehe Kapitel Stromversorgungen und Verbraucher besonderer Art) mit Angabe des jeweiligen Gefährdungspotentials aufgeführt.

Motoranlaufstrom

Zwar sind am Markt Motoren mit hohem Wirkungsgrad erhältlich, doch unterscheiden sich deren Anlaufströme nicht wesentlich von denen bei Standardmotoren.

Durch den Einsatz von Stern-Dreieck-Anlassern, Sanftanlassern oder geregelten Antrieben lässt sich der Anlaufstrom begrenzen (Beispiel: 4 x Ie anstatt 7,5 x Ie).

Bei Einsatz von Sanftanlassern ist der Anlaufstrom etwa gleich dem Bemessungsbetriebsstrom Ie.

Blindleistungskompensation (kvar) bei Asynchronmotoren

Im Allgemeinen ist es unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten immer sinnvoll, die Blindleistungsaufnahme von DS-Asynchronmotoren zu begrenzen. Dies lässt sich ohne Einschränkung der Nutzleistung durch Verwendung von Kondensatoren erreichen. Bei Asynchronmotoren wird dieses Prinzip als „Leistungsfaktorverbesserung” oder „Leistungsfaktorkorrektur” bezeichnet.

Wie in Kapitel Blindleistungskompensation und Filterung von Oberschwingungen erläutert, lässt sich die Scheinleistung Sr (VA) eines Asynchronmotors durch Einsatz von Parallelkondensatoren signifikant reduzieren, wodurch auch der aufgenommene Netzstrom reduziert wird.

Eine Blindleistungskompensation ist insbesondere bei Motoren sinnvoll, die über längere Zeiträume mit reduzierter Leistung betrieben werden.

Wie bereits aufgezeigt, ist <math>cos \varphi= \frac{kW_{Netz}}{kVA_{Netz}}</math>, so dass eine Verringerung der Scheinleistung den cos φ erhöhen (d.h. verbessern) wird.

Eine sehr effiziente Art ist die Verwendung von Frequenzumrichtern zur Ansteuerung von DS-Motoren, da hier der cos φ ≈ 1 ist, somit ist eine Kompensierung über Kondensatoren nicht mehr nötig. Gleichzeitig wird die Wirkstromaufnahme optimiert, so dass diese Art die energetisch optimale ist.

Der dem Motor nach erfolgter Leistungsfaktorkorrektur bereitgestellte Strom lässt sich in folgender Gleichung ausdrücken:<math>I = I_e\frac{cos\varphi}{cos\varphi^{'}}</math>

hierbei ist:

cos φ = Leistungsfaktor vor Kompensation
cos φ’ = Leistungfaktor nach Kompensation
Ie = ursprünglicher Strom.

Abbildung A4 zeigt standardisierte Bemessungsströme von Motoren bei den verschiedenen Bemessungsspannungen als Funktion der Bemessungsleistung.

kW PS 230V 380 - 415V 400V 440- 480 V 500V 690V
A A A A A A
0,18
0,25
0,37
-
-
-
1,0
1,5
1,9
-
-
-
0,6
0,85
1,1
-
-
-
0,48
0,68
0,88
0,35
0,49
0,64
-
0,55
-
1/2
-
3/4
-
2,6
-
1,3
-
1,8
-
1,5
-
1,1
-
1,6
-
1,2
-
-
0,87
-
-
0,75
1,1
1
-
-
-
3,3
4,7
2,3
-
-
-
1,9
2,7
2,1
-
-
-
1,5
2,2
-
1,1
1,6
-
-
1,5
1-1/2
2
-
-
-
6,3
3,3
4,3
-
-
-
3,6
3,0
3,4
-
-
-
2,9
-
-
2,1
2,2
-
3,0
-
3
-
8,5
-
11,3
-
6,1
-
4,9
-
6,5
-
4,8
-
3,9
-
5,2
2,8
-
3,8
3,7
4
5,5
-
-
-
-
15
20
-
9,7
-
-
8,5
11,5
-
7,6
-
-
6,8
9,2
-
4,9
6,7
-
-
7,5
7-1/2
10
-
-
-
27
14,0
18,0
-
-
-
15,5
11,0
14,0
-
-
-
12,4
-
-
8,9
11
-
-
-
15
20
38,0
-
-
-
27,0
34,0
22,0
-
-
-
21,0
27,0
17,6
-
-
12,8
-
-
15
18,5
-
-
-
25
51
61
-
-
-
44
29
35
-
-
-
34
23
28
-
17
21
-
22
-
-
-
30
40
72
-
-
-
51
66
41
-
-
-
40
52
33
-
-
24
-
-
30
37
-
-
-
50
96
115
-
-
-
83
55
66
-
-
-
65
44
53
-
32
39
-
-
45
55
60
-
-
-
140
169
103
-
-
-
80
97
77
-
-
-
64
78
-
47
57
-
-
75
75
100
-
-
-
230
128
165
-
-
-
132
96
124
-
-
-
106
-
-
77
90
-
110
-
125
-
278
-
340
-
208
-
160
-
195
-
156
-
128
-
156
93
-
113
-
132
-
150
-
200
-
400
-
240
-
320
-
230
-
180
-
240
-
184
-
-
134
-
150
160
185
-
-
-
-
487
-
-
-
-
-
280
-
-
-
-
-
224
-
-
162
-
-
200
220
250
-
-
-
609
-
403
-
-
-
350
-
302
-
-
-
280
-
-
203
-
-
250
280
300
-
-
-
748
-
482
-
-
-
430
-
361
-
-
-
344
-
-
250
-
-
-
300
350
400
-
-
-
-
560
636
-
-
-
-
414
474
-
-
-
-
-
-
-
315
-
335
-
540
-
940
-
-
-
-
-
540
-
-
-
515
-
432
-
-
313
-
-
355
-
375
-
500
-
1061
-
-
-
786
-
610
-
-
-
590
-
488
-
-
354
-
-
400
425
450
-
-
-
1200
-
-
-
-
-
690
-
-
-
-
-
552
-
-
400
-
-
475
500
530
-
-
-
-
1478
-
-
-
-
-
850
-
-
-
-
-
680
-
-
493
-
560
600
630
-
-
-
1652
-
1844
-
-
-
950
-
1060
-
-
-
760
-
848
551
-
615
670
710
750
-
-
-
-
2070
-
-
-
-
-
1190
-
-
-
-
-
952
-
-
690
-
800
850
900
-
-
-
2340
-
2640
-
-
-
1346
-
1518
-
-
-
1076
-
1214
780
-
880
950
1000
-
-
-
2910
-
-
-
1673
-
-
-
1339
-
970

Abb. A4Bemessungsleistungen und -ströme