Kenndaten von Asynchronmotoren

Die Bemessungsleistung eines Motors P_n (in kW) gibt die äquivalente mechanische Nenn-Nutzleistung an.

Die dem Motor bereitgestellte Scheinleistung S_r (in VA) richtet sich nach der Nutzleistung, dem Wirkungsgrad und dem Leistungsfaktor.

[math]\displaystyle{ S_r=\frac{P_n}{\eta\cos\phi} }[/math]

Strombedarf

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

• Drehstrommotor: [math]\displaystyle{ I_e=\frac{P_n \times 1000}{\sqrt 3 \times U_r \times \eta \times cos\phi} }[/math]

• Einphasiger Motor: [math]\displaystyle{ I_e=\frac{P_n \times 1000}{U_r \times \eta \times cos\phi} }[/math]

hierbei ist:
I_e: Bemessungsbetriebsstrom (in A)
P_n: Nennleistung (in kW)
U_r: 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 I_e des Motors. Mitunter sind auch Werte von mehr als 20 x I_e möglich.
• Leistungsschalter, Schütze und Überlastrelais von Schneider Electric sind speziell für sehr hohe Motoranlaufströme konzipiert (Spitzenwerte bis zum 19-fachen I_e).
• 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 N) 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 I_e anstatt 7,5 x I_e).

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

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” der „Leistungsfaktorkorrektur” bezeichnet.

Wie in Kapitel L erläutert, lässt sich die Scheinleistung S_r (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]\displaystyle{ cos \phi= \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]\displaystyle{ I = I_e\frac{cos\phi}{cos\phi^'} }[/math]

hierbei ist:
cos φ: Leistungsfaktor vor Kompensation
cos φ’: Leistungfaktor nach Kompensation
I_e: ursprünglicher Strom.

Abbildung A4 (auf der nächsten Seite) 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. A4: Bemessungsleistungen und -ströme