Bei einem dreiphasigen Asynchron-Wechselstrommotor ("Induktionsmotor") habe ich versucht herauszufinden, ob das Absenken von Drehzahl / Drehmoment durch Absenken der Versorgungsspannung funktionieren sollte, ähnlich wie es bei Gleichstrommotoren funktioniert. Nach allem, was ich aus Wikipedia lernen konnte, ist eine Spannungssteuerung nicht möglich, aber man muss die Versorgungsfrequenz steuern, um die Geschwindigkeit zu steuern.
So verstehe ich einen Asynchron-Wechselstrommotor: Der dreiphasige Versorgungsstrom induziert im Stator ein rotierendes Magnetfeld, das Statorfeld. Der Rotor dreht sich langsamer als das Feld des Stators (die Geschwindigkeitsdifferenz ist der "Schlupf"). Das bedeutet, dass sich das Feld des Stators relativ zum Rotor bewegt, wodurch im leitfähigen Rotor ein Strom induziert wird. Dieser Strom im Rotor erzeugt ein Magnetfeld (das Rotorfeld). Das Feld des Rotors dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Feld des Stators, jedoch phasenverschoben. Die beiden phasenverschobenen Felder drücken sich voneinander weg, wodurch ein Drehmoment entsteht, das den Rotor antreibt.
Wenn ich jetzt die Spannung an den Spulen des Stators absenke, sollte sich nichts ändern außer der Stärke der Magnetfelder – richtig? Und das sollte das Drehmoment senken. Es würde wahrscheinlich auch den Schlupf verringern (bei einem festen Drehmoment), aber wäre das ein Problem?
Ein kleiner Hinweis, dass eine solche Drehzahlregelung möglich sein soll, ist, dass (laut Wikipedia) größere Asynchron-Wechselstrommotoren über eine „YΔ-Schaltung“ (übersetzt aus dem Deutschen, konnte das im Englischen nicht finden), an der der Motor läuft, gestartet werden in einer Sternverbindung zu Beginn, wobei 230 V (im europäischen System) über jede der Statorspulen gelegt werden, und danach auf eine Dreieckschaltung umgeschaltet wird, wobei 400 V über die Spulen gelegt werden. Somit scheint eine niedrigere Spannung möglich zu sein…
Das Problem bei der Steuerung NUR der Spannung liegt hauptsächlich im Drehmoment und in der Last. Ein AC-Asynchronmotor verliert Drehmoment proportional zur Spannungsreduzierung, verliert aber auch das SPITZENdrehmoment am QUADRAT der Spannungsreduzierung. Das Spitzendrehmoment, typischerweise etwa 200 % des Volllastdrehmoments, ist das, was der Motor nutzt, um die Drehzahl bei Laständerungen aufrechtzuerhalten. Wenn Sie dies also um das Quadrat der Spannungsänderung reduzieren, wird Ihr Motor weniger in der Lage, auf Laständerungen zu reagieren. Das Ergebnis ist eine Zunahme des Schlupfes (keine Abnahme) und wenn der Schlupf zunimmt, zieht der Motor mehr Strom, aber in diesem Fall ohne genügend Drehmoment zu erzeugen, um wieder auf die Auslegungsdrehzahl zu gelangen, sodass er überlastet und möglicherweise blockiert.
WENN jedoch gleichzeitig die LAST reduziert wird, kann der Motor gut laufen. Wenn die Last beispielsweise eine zentrifugale (quadratische) Maschine wie eine Pumpe oder ein Lüfter ist, führt das Senken der Spannung und das Senken des Drehmoments zu einer niedrigeren Drehzahl. Aber bei dieser Art von Last fällt die Belastung des Motors am WÜRFEL der Drehzahländerung , sodass die Pumpe/der Lüfter weniger mit der Last koppelt und so laufen könnte. Beachten Sie jedoch, dass das Drehmoment im Quadrat der SPANNUNG und die Last im Würfel der GESCHWINDIGKEIT abfällt. Sie sind nicht dasselbe, und die komplexe Dynamik macht dies zu einer sehr schwierigen Situation, um sie genau zu steuern, wenn überhaupt etwas in der Last Änderungen kann der Motor möglicherweise nicht mehr Drehmoment liefern und blockiert.
Mögen die Leute versuchen, das von Ihnen erwähnte Problem der Wye-Delta-Motorverkabelung auszunutzen, indem sie den Motor absichtlich in Wye belassen, wodurch effektiv 58% Spannung an die Wicklungen angelegt werden. Dies reduziert das Laufdrehmoment auf 58 %, aber das SPITZENdrehmoment auf 33 % (0,58 im Quadrat). 33 % des Spitzendrehmoments von 200 % sind 66 % von FLT. Das Laufdrehmoment beträgt also 58 % von FLT, aber das BESCHLEUNIGUNGS-Drehmoment beträgt nur 66 % von FLT, und der Motor kann leicht abgewürgt werden, wenn sich die Last ändert.
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