Was ist ein Schleifring Induktionsmotor?

Beginnen wir zunächst mit dem Stator. Wie der Name schon sagt, ist der Stator der Teil des Induktionsmotors, der immer stillsteht. Im Stator des Asynchronmotors befindet sich eine Statorwicklung, die anschließend mit einer dreiphasigen Stromversorgung versorgt wird.

Als Nächstes kommt der Rotor, das ist der Teil des Motors, der so konstruiert ist, dass er sich drehen kann. Der Rotor ist über die Welle mit der automatischen Last verbunden. Bei einem Schleifringläufermotor wird der Rotor als gewickelter Rotormotor bezeichnet, da er mit Drehstromwicklungen gewickelt ist.

Der Hauptgrund für die Verwendung von Drehstromwicklungen ist die Tatsache, dass eine Vielzahl von Rotorumdrehungen die Sekundärspannung im Stromkreis erhöht und die Gesamtstrommenge, die durch die Schleifringe fließt, weitgehend verringert. Dadurch wird verhindert, dass der Motor durchbrennt, wie es bei anderen Induktionsmotoren der Fall ist. Üblicherweise werden Drähte für eine Wicklung verwendet, es können aber auch andere Dinge wie Bänder und Stäbe gewählt werden.

Ein Schleifring ist ein Ring in einem Dynamo oder Elektromotor, der an der Welle befestigt ist und sich mit ihr dreht, wodurch ein elektrischer Strom über eine an der Welle befestigte und gegen sie drückende Bürste in einen Stromkreis geleitet wird. Schleifringe werden in Motoren verwendet, um den Rotorwicklungen einen Widerstand hinzuzufügen, da die Einstellung des Widerstands die vollständige Kontrolle der Drehzahl-/Drehmomentcharakteristik des jeweiligen Motors ermöglicht.

In der Regel besteht ein Schleifring aus einer Graphitbürste oder etwas Ähnlichem, das den Strom und die Signale überträgt. Die Bürste reibt sanft auf dem äußeren Umfang eines sich drehenden Metallrings. Wenn sich der Ring dreht, wird der Strom/das Signal durch die Graphit- oder Metallbürste in den Metallring übertragen, der wiederum die Verbindung herstellt.

Der Eröffnungsstrom eines Schleifringläufermotors wird durch die Einbeziehung eines Fremdwiderstands in den Kreislauf des Rotors stark reduziert. Zu Beginn hat der Rotor des Motors einen Eröffnungswiderstand. Mit der Einbindung des Widerstands in den Rotor wird er jedoch weit weniger induktiv. Dies hat zur Folge, dass die Gesamtleistung des Motors stark verbessert wird.

Die Drehzahl von Schleifringläufermotoren (Motoren mit gewickeltem Rotor) kann jetzt weitgehend gesteuert werden, und zwar in erster Linie durch die Unterbrechung des Stroms zum Rotor, was wiederum den sicheren Betrieb auch eines Motors mit sehr hohem Schlupfverhältnis gewährleistet. Durch die Einführung eines beliebigen Widerstands in den Stromkreis wird der Rotorstrom auf ein sicheres Niveau reduziert, selbst bei sehr hohen Schlupfverhältnissen, die oft über 50 % liegen.

Alle Schleifringe haben einen gemeinsamen Faktor, den variablen Widerstand. Wenn man der Rotorwicklung einen externen Widerstand hinzufügt, ist der Eröffnungsstrom in der Regel sehr niedrig, aber das Anlaufdrehmoment ist sehr hoch, was notwendig ist, damit sie ihren gewünschten Zweck erfüllen können, z. B. in einem Aufzug oder einer Hebevorrichtung. Wenn die Betriebsdrehzahl des betreffenden Motors die für einen effektiven Betrieb gewünschte Höhe erreicht, wird die nachfolgende Rotorwicklung standardmäßig abgeschaltet und der gesamte Außenwiderstand entfernt. Der Außenwiderstand wird nur zum Starten des Motors benötigt, danach ist er überflüssig und wird entfernt.

Schleifringe werden normalerweise für die Übertragung von Leistung oder Signalen von einer stationären zu einer rotierenden Struktur verwendet. In einem Motor mit gewickeltem Rotor wird ein Schleifring jedoch dazu verwendet, den Wicklungen des Rotors einen Widerstand hinzuzufügen, um die Geschwindigkeit des Motors zu steuern und eine sichere Arbeitsweise zu gewährleisten.

Die Funktionsweise eines Schleifringläufermotors ist weitgehend identisch mit der aller anderen Induktionsmotoren. Ein rotierendes elektromagnetisches Feld, das entsteht, wenn die Pole des Stators in einer bestimmten Weise angeordnet und an eine Wechselstromversorgung angeschlossen sind, die mit dem Motor verbunden ist. Der Austausch verschiedener elektromagnetischer Felder bewirkt wiederum, dass der Rotor den sich ständig ändernden Feldern des Stators folgt. Der Stator des Schleifringläufer-Induktionsmotors entspricht also einem Induktionsmotor.

Der Läufer des Induktionsmotors unterscheidet sich grundlegend von einem Käfigläufer, der Läufer ist dreiphasig sternförmig gewickelt und jede einzelne Phasenwicklung ist an einem Schleifring befestigt. Der Grund für die Befestigung der Spulen über Schleifringe ist, dass dem Stromkreis ein variabler Widerstand hinzugefügt werden kann, wodurch der Strom leicht gesteuert werden kann, was wiederum eine vollständige Kontrolle der variablen Motorleistung ermöglicht.

Folglich trägt diese Reduzierung dazu bei, dass der Motor ein hohes Nenndrehmoment erzeugt. Das Diagramm des Schleifringläufermotors ist links dargestellt.

So überprüfen Sie den Widerstand Ihres Schleifringläufermotors.

Es gibt einen Grund, warum Schleifringläufermotoren in den letzten Jahren so populär geworden sind: Sie bieten viele Vorteile im Vergleich zu anderen Induktionsmotoren.

Bei einem Schleifringläufermotor besteht keine Gefahr einer Überhitzung beim Anlaufen, wodurch Schäden vermieden werden. Diese Art von Asynchronmotor hat die Fähigkeit, auch bei schwerer Last sehr gleichmäßig zu beschleunigen, und verfügt über eine sehr hohe Kapazität, die eine Überlastung verhindert, was im Vergleich zu anderen Asynchronmotoren von großem Vorteil ist.

When opting to use a slip ring induction motor the operational speed can be easily adjusted to best suit your individual needs and circumstances, this is why they can also be called variable speed motors. Upon acceleration, levels of starting torque are unmistakably high compared to other induction motors coupled with a drastically low current. When external resistance is added into the equation maximum starting torque can be achieved.

Obwohl Schleifringläufermotoren viele Vorteile gegenüber anderen Asynchronmotoren bieten, sind sie nicht ohne Nachteile, die wir nun erörtern werden. Ein solcher Nachteil ist, dass sie wesentlich weniger effizient sind als Käfigläufermotoren. Außerdem reagieren diese Induktionsmotoren sehr empfindlich auf jede noch so kleine Änderung der Versorgungsspannung, was zu Fehlfunktionen oder teuren Reparaturen führen kann. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Spannungsversorgung nicht schwanken oder plötzlich ausfallen kann.

Ein Schleifringläufermotor eignet sich perfekt für den Einsatz in einem Kran, da er der schweren Last des Krans standhalten kann. Der Kran ist in der Lage, spätere Strommengen zu liefern, so dass die Betriebsgeschwindigkeit des Schleifringläufermotors leicht gesteuert werden kann. Typischerweise wird ein Schleifringläufermotor in Situationen benötigt, in denen ein hohes Anlaufdrehmoment und ein niedriger Anlaufstrom erforderlich sind, ein perfektes Beispiel hierfür wäre ein Kran.

Die Hauptunterschiede zwischen einem Käfigläufermotor und einem Schleifringläufermotor bestehen darin, dass die Konstruktion sehr unterschiedlich ist. Käfigläufermotoren sind einfach herzustellen und erfordern nur wenig Fachwissen, während Schleifringläufermotoren sehr komplex und viel schwieriger zu konstruieren sind und viel zusätzliche Sorgfalt erfordern. Bei einem Schleifringläufermotor kann die Drehzahl auch leicht durch Hinzufügen eines externen Widerstands zum Rotor geregelt werden, was bei einem Käfigläufermotor nicht möglich ist. Es ist auch erwähnenswert, dass ein Schleifringläufermotor ein viel höheres Anlaufdrehmoment aufweist, wenn man die beiden miteinander vergleicht.

Bei einem Schleifringläufermotor sind die ursprünglichen Kosten und die Wartungskosten im Vergleich zu einem Käfigläufermotor sehr hoch, was auf die Komplexität des Motors und seiner Teile zurückzuführen ist, da die Wicklung sowohl auf dem Rotor als auch auf dem Stator den Preis erhöht. Ein Käfigläufermotor hat deutlich niedrigere Wartungskosten. Ein Schleifringläufermotor wird für Anwendungen verwendet, die ein hohes Anlaufdrehmoment benötigen, wie z. B. Aufzüge oder Hebezeuge, während Käfigläufermotoren für Anwendungen mit geringem Drehmoment verwendet werden, wie z. B. Bohrmaschinen oder Ventilatoren.

Bei einem Schleifringläufermotor sind Bürsten vorhanden, die den Kontakt zwischen den feststehenden und den rotierenden Teilen herstellen, während dies bei einem Käfigläufermotor nicht der Fall ist, da keine Bürsten vorhanden sind. Schleifringläufermotoren werden nicht überall in der Industrie eingesetzt, nur etwa<10% der Industrie verwendet diesen Motortyp im Gegensatz zu einem Käfigläufermotor.            

Wir hoffen, dass Sie nach der Lektüre dieses Leitfadens nun besser verstehen, wie ein Schleifringläufermotor funktioniert, welche Vor- und Nachteile er hat und wo er eingesetzt wird.

Mit einem Schleifringläufermotor haben wir nun die Möglichkeit, dem Stromkreis einen externen Widerstand hinzuzufügen, der es dem Benutzer ermöglicht, die Gesamtbetriebsgeschwindigkeit auf eine Weise zu steuern, die mit anderen Motoren nicht möglich ist.

Mit einem höheren Anlaufdrehmoment wird ein geringerer Strom fließen, was dazu beiträgt, Schäden zu vermeiden, die bei anderen Induktionsmotoren auftreten können, da diese bei zu hohen Temperaturen zum Durchbrennen neigen.

Obwohl die Konstruktion des Schleifringläufermotors teuer und komplex ist, stellt er in einigen Bereichen der Industrie, in denen ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich ist, eine praktikable Option dar. Käfigläufermotoren haben einfach nicht das hohe Anlaufdrehmoment, das für einige Anwendungen, z. B. in einem Kran oder in einem Aufzug, erforderlich ist.

Obwohl die Konstruktion des Schleifringläufermotors teuer und komplex ist, ist er in einigen Bereichen der Industrie, in denen ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich ist, eine praktikable Option. Käfigläufermotoren haben jedoch nicht das hohe Anlaufdrehmoment, das für einige Anwendungen, z. B. in einem Kran oder in einem Aufzug, erforderlich ist.

Um ein besseres Verständnis der Funktionsweise eines Schleifringläufermotors zu erhalten, können Sie die Datei Schleifringläufermotor.pdf herunterladen.