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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kurzschlussläufer verstehen


Autor: grübel (Gast)
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hallo,

ich versuche gerade zu verstehen, wie der Motor von meinem Rasenmäher 
funktioniert. Was ich schon gesehen und gegoogelt habe: Er hat einen 
Anlaufkondensator, also offenbar auch einen "Kurzschlussläufer" siehe

https://de.wikipedia.org/wiki/Kurzschlussl%C3%A4ufer

Aber da geht's schon los: Das erste Bild (Prinzip vom Käfigläufer) zeigt 
nicht, wo die Kabel angeschlossen werden. Das ist doch das Teil, was 
sich dreht, oder? Vielleicht sind da auch gar keine Kabel angeschlossen, 
aber wieso dann "Kurzschluss"?

UNd außerdem sieht es im Rasenmäher eher sio aus, als ob dieses Paket 
aus Blechen außen rum ist..

Autor: Der Andere (Gast)
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Die Bleche sind innen (Läufer) und aussen (Stator)
Wenn du einen Kurzschlussläufer verstehen willst musst du erst einen 
Transformator verstanden haben.
Der Käfig innen ist quasi eine kurzgeschlossene Sekundärwicklung.

Siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Drehstrom-Asynchronmaschine

Autor: grübel (Gast)
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Der Andere schrieb:
> Die Bleche sind innen (Läufer) und aussen (Stator)

ah, achso, d.h. die Drähte sind irgendwie durch den Stator gefädelt? Ich 
seh nur so ein Paket oben drauf als Ring..

Der Andere schrieb:
> Wenn du einen Kurzschlussläufer verstehen willst musst du erst einen
> Transformator verstanden haben.

Den hab ich verstanden. Bei der Sekundärwicklung kommen die 2 Drahtenden 
raus und die sind dann kurzgeschlossen. kann ich mir vorstellen. Was 
entspricht dann dieser Sekundärwicklung und den 2 Drähten, und wo sind 
die überall kurzgeschlossen? leitet doch eh alles??

Autor: grübel (Gast)
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grübel schrieb:
> leitet doch eh alles??

Also ich geh nach weiterem Lesen jetzt mal davon aus, dass die 
Eisenbleche sowohl gegeneinander, als auch gegen die "Käfigstangen" aus 
Nichteisenmetall isoliert sind, und man sie deshalb für das Verständnis 
auch weglassen könnte - ist das richtig?

Autor: Klaus (Gast)
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grübel schrieb:
> Den hab ich verstanden. Bei der Sekundärwicklung kommen die 2 Drahtenden
> raus und die sind dann kurzgeschlossen. kann ich mir vorstellen

Die müssen ja nicht rauskommen. Wenn sie sowieso kurzgeschlossen werden 
sollen, kann man das doch gleich in der Wicklung erledigen. Dann hat man 
gar keine Anschlüsse. Und wenn die Sekundärwicklung nur eine Windung 
hat, kann man gleich einen Ring nehmen.

MfG Klaus

Autor: grübel (Gast)
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Klaus schrieb:
> Die müssen ja nicht rauskommen. Wenn sie sowieso kurzgeschlossen werden
> sollen, kann man das doch gleich in der Wicklung erledigen.

Ok, also eine "Wicklung" die ich kenne, ist eine Spule Draht und hat hat 
2 Enden. Der Läufer hat 2 Ringe und 12 Stäbe. Wo ist jetzt Anfang und 
Ende der Wicklung, und wie viele "Wicklungen" sind das? Das abstrahieren 
fällt mir schwer..?

Autor: grübel (Gast)
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Ich stell die Frage mal anders (wäre aber trotzdem dankbar wenn es mir 
jemand die Frage oben bildhaft erklären könnte)

Wie fließt der induzierte Strom durch diesen "Käfig"?

Autor: hinz (Gast)
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grübel schrieb:
> Wie fließt der induzierte Strom durch diesen "Käfig"?

Vereinfacht: Stab---Ringhälfte---180°versetzter_Stab---Ringhälfte(andere 
Seite)

Autor: Jemand (Gast)
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Hallo

"Stab---Ringhälfte---180°versetzter_Stab---Ringhälfte(andere
Seite)"

wirklich?
Warum so und nicht anders? (Die Frage ist nicht (!) ironisch gemeint.

Jemand

Autor: Dussel (Gast)
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grübel schrieb:
> Also ich geh nach weiterem Lesen jetzt mal davon aus, dass die
> Eisenbleche sowohl gegeneinander, als auch gegen die "Käfigstangen" aus
> Nichteisenmetall isoliert sind, und man sie deshalb für das Verständnis
> auch weglassen könnte - ist das richtig?
Halb. Elektrisch sollen die nichts bewirken, deshalb sind es auch 
Bleche, damit sich dort keine Wirbelströme ausbilden, aber die Bleche 
bestehen aus einem gut magnetisch leitenden Werkstoff, so dass sich ein 
stärkeres Magnetfeld ausbilden kann.

Kennst du Wirbelströme? Wenn man eine leitende Scheibe in einem 
Magnetfeld dreht (zum Beispiel hier 
https://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelstrombremse#/m... 
), entstehen in der Scheibe Ströme. Diese Ströme erzeugen ein 
Magnetfeld, das dem außen angelegten entgegenwirkt (Lenzsche Regel). 
Dadurch wird die Scheibe gebremst.

Im Asynchronmotor dreht sich am Anfang nicht der Läufer (Käfig), sondern 
das Magnetfeld dreht sich um den Läufer. Dadurch werden im Käfig Ströme 
induziert (wo die genau langlaufen kann ich jetzt nicht sagen), deren 
Magnetfeld dem äußeren entgegengesetzt ist. Dadurch wird der Läufer 
relativ zum äußeren Magnetfeld 'gebremst'. Da sich das äußere Magnetfeld 
aber dreht, dreht sich der Läufer mit.

Deshalb haben Asynchronmotoren auch immer einen Schlupf, laufen also 
langsamer als das Magnetfeld. Wenn der Läufer genauso schnell wie das 
Magnetfeld wäre, würden keine Ströme mehr induziert und es würde kein 
Drehmoment mehr erzeugt, das den Läufer antreibt.

Autor: grübel (Gast)
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hinz schrieb:
> Vereinfacht: Stab---Ringhälfte---180°versetzter_Stab---Ringhälfte(andere
> Seite)

ah ok, das kann ich mir vorstellen.

Dussel schrieb:
> magnetisch leitenden Werkstoff

wieder einen neuen Begriff gelernt..

Dussel schrieb:
> Dadurch werden im Käfig Ströme
> induziert (wo die genau langlaufen kann ich jetzt nicht sagen), deren
> Magnetfeld dem äußeren entgegengesetzt ist.

Ok, das kann ich mir auch vorstellen. Also müssten diese Ströme zum Teil 
auch über die Kugellager und das das Metallgehäuse fließen, oder?

Autor: Dussel (Gast)
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grübel schrieb:
> Also müssten diese Ströme zum Teil auch über die Kugellager
> und das das Metallgehäuse fließen, oder?
Nein, eigentlich nicht. Das sollen sie auch nicht. Der Stator ist auch 
wieder geblecht, damit auch dort keine unerwünschten Wirbelströme 
fließen. Das äußere Gehäuse bekommt vom Magnetfeld nicht viel mit, weil 
das Magnetfeld durch die magnetisch leitenden Bleche einen viel 
einfacheren Weg hat.

Autor: hinz (Gast)
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grübel schrieb:
> Also müssten diese Ströme zum Teil
> auch über die Kugellager und das das Metallgehäuse fließen, oder?

So tun es, aber man ist bemüht das so gering wie sinnvoll möglich zu 
halten.
Deshalb werden ja isolierte Bleche verwendet.

Autor: grübel (Gast)
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Ok dann versthe ich dieses Prinzip jetzt. Nun zum "Drehfeld"

Ich habe gelesen, dass die Spulen im 90Grad-Winkel angeordnet sind. Wenn 
man sich das auf einem Zifferblatt mit großem Zeiger vorstellt, sagen 
wir mal die Spulen sitzen/ wirken auf 12:00 Uhr und 3:00 Uhr.

Wenn man jetzt an beide die gleiche Wechselspannung anlegt, wird der 
Läufer

1) von 12:00 angezogen
2) von 3:00 angezogen
3) von 12:00 abgestoßen
4) von 03:00 abgestoßen

und es geht wieder bei 1) los. Das würde erklären, dass der Motor ohne 
den Kondensator nur "brummt", wenn er die Viertelumdrehung beim Anlauf 
so schnell nicht schafft. Ist das richtig / kann man sich das so 
vorstellen? Und wie kommt der Anlaufkondensator jetzt ins Spiel?

Autor: grübel (Gast)
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Ah nee es müsste wohl eher heißen

1) von 12:00 angezogen und von 03:00 abgestoßen
2) von 3:00 angezogen und von 12:00 abgestoßen

..?

Autor: Homo Habilis (Gast)
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@grübel: Folge doch erst mal dem link zur Asynchronmaschine, und 
verstehe das Prinzip mit 3-Phasen-Drehstrom-Speisung.

Was Du zuletzt beschrieben hast, und zu verstehen versuchst, ist dann 
sozusagen nur ein "Trick", um mit Hilfe eines (richtig dimensionierten) 
Kondensators und der Anordnung der Wicklungen usw. solch ein Prinzip 
auch mit 1 Phase und leichten Änderungen umzusetzen.

Fang also lieber dort an.

Autor: grübel (Gast)
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Homo Habilis schrieb:
> verstehe das Prinzip mit 3-Phasen-Drehstrom-Speisung.

Hab ich angeschaut und verstanden. Also wie funktioniert der "Trick" bei 
einer Phase, bzw, wie sind die Wicklungen und die Hilfswicklung mit 
Kondensator angeordnet und angeschlossen, so dass es sich dreht und 
nicht nur zwischen 2 Punkten hin und her brummt..?

Autor: hinz (Gast)
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grübel schrieb:
> Homo Habilis schrieb:
>> verstehe das Prinzip mit 3-Phasen-Drehstrom-Speisung.
>
> Hab ich angeschaut und verstanden. Also wie funktioniert der "Trick" bei
> einer Phase, bzw, wie sind die Wicklungen und die Hilfswicklung mit
> Kondensator angeordnet und angeschlossen, so dass es sich dreht und
> nicht nur zwischen 2 Punkten hin und her brummt..?

Der Kondensator sorgt für Phasenverschiebung des Stroms ins der 
Hilfswicklung.

Autor: Elektrofan (Gast)
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Viele Kühlschrankmotoren nehmen nach Anlauf sogar die Hilfsphase heraus, 
d.h. sie brauchen -voll beabsichtigt- dann nur noch EINE Phase ...

Autor: grübel (Gast)
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hinz schrieb:
> Der Kondensator sorgt für Phasenverschiebung des Stroms ins der
> Hilfswicklung.

ok.. und wie ist die Hilfswicklung dann angeordnet / hat jemand eine 
Skizze?

Autor: Elektrofan (Gast)
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> ok.. und wie ist die Hilfswicklung dann angeordnet / hat jemand eine
> Skizze?
Zweckmässig senkrecht zur Hauptwicklung.

Autor: hinz (Gast)
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Autor: grübel (Gast)
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hinz schrieb:
> https://www.zeitlauf.de/typo3temp/pics/9616b53483.jpg

Ahh.. jetzt hab ich es verstanden! Ich hatte das mit den 90Grad s.o. 
falsch verstanden. Endlich! :-)

Autor: Elektrofan (Gast)
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> Ahh.. jetzt hab ich es verstanden! Ich hatte das mit den 90Grad s.o.
> falsch verstanden. Endlich! :-)

Das Bild
> https://www.zeitlauf.de/typo3temp/pics/9616b53483.jpg
zeigt allerdings einen Synchronmotor.    ;-)

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