Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Erbitte Erklärung zum 3-Phasen-Motor


von Jens M. (schuchkleisser)


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Moin, Leute,
anbei der Schaltplan aus einem Industriekompressor (zumindest der Teil 
mit den beiden Motoren).
Ich hatte als Reparaturgehilfe damit zu tun, und da Motoren und 3-Phasen 
"mit Power" nicht so meins sind versuche ich da mal was zu lernen. 
Gelingt nur leider nicht so....

Also:
M1 ist der Kompressormotor mit 22kW (lt. Typenschild Maschine, an den 
Motor komme ich nicht ran), M2 der Lüfter des Ölkühlers mit 0,75kW 
(dito).
Das Öl wird von der Luftpumpe mitgefördert, es gibt keine extra Ölpumpe.
Q11, 12 und 13 werden von der Maschinensteuerung betätigt, beschriftet 
mit "Sternschütz", "Netzschütz" und "Dreieckschütz".
Der große Motor wird also mit einer Stern-Dreieck-Startschaltung 
hochgefahren, soweit klar, das kenne ich zumindest vom Namen her.
Ich weiß, das Dreieck mit einer Zeitverzögerung von einigen Sekunden 
eingeschaltet wird, ich weiß aber nicht genau, ob Netz und Stern 
gleichzeitig kommen und ob es zwischen Stern und Dreieck eine Wartezeit 
gibt.
Die Stern- und Dreieck-Schütze haben eine gegenseitige Verriegelung über 
einen Hilfsöffner.
Vermutung also: Netz und Stern gleichzeitig ein, dann nach x Sekunden 
direkter Wechsel Stern aus -> Dreieck ein. (Oder müsste man da aufgrund 
irgendwelcher Transformator- oder Generator-Effekte Pausen einbauen?)

Meine Frage:
Mich wundert warum der Lüfter so eigenartig verschaltet ist. Ich hätte 
erwartet, das der parallel zum Netzschütz (Q12, links) ist.
So macht das für mich keinen Sinn.... Kann da jemand erhellen wozu das 
so ist?
Eine verzögerte Kühlung ist m.E. nicht der Grund, denn in den paar 
Sekunden kommt keine nennenswerte Wärme im Öl an, und der 
Einschaltstromstoß ist bei 22,75kW kaum anders als bei 22kW.
von Simon D. (jamen)


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Hallo Jens,

normalerweise werden Netzschütz und Sternschütz gleichzeitig 
eingeschaltet. Nach einer fest eingestellten Anlaufzeit schaltet dann 
das Sternschütz ab und das Dreieckschütz direkt ein. Der Antrieb soll 
während der Umschaltphase ja nicht zu viel Schwung verlieren, ansonsten 
war der Anlauf umsonst. Wie das genau umgesetzt ist, liegt natürlich am 
spezifischen Entwickler und dem Funktionsumfang der verwendeten 
Komponenten. Für Stern-Dreieck-Anlauf gibt es spezielle Schaltgeräte, 
die das alles übernehmen.

Dass der Lüfter erst vom Dreieckschütz geschaltet wird, erschließt sich 
mir auch nicht. Ich könnte mir bloß folgende Intention vorstellen: Wenn 
der Lüfter erst mit der Umschaltung anläuft, kann ich den Anlauf des 
Kompressors vorher akustisch überwachen. Wenn der Lüfter sofort anläuft, 
kann ich den Anlauf des Kompressors vermutlich nur noch schlecht hören 
und würde dadurch auch nicht auf mögliche Probleme aufmerksam.

LG Simon
von H. H. (hhinz)


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Simon D. schrieb:
> Wenn
> der Lüfter erst mit der Umschaltung anläuft, kann ich den Anlauf des
> Kompressors vorher akustisch überwachen.

Genau deshalb macht man das gerne so.
von Jens M. (schuchkleisser)


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Nuja, das Gebläse ist leiser als ein Haartrockner, der Pumper dagegen 
sorgt dafür das man sein eigenes Wort nicht mehr hört.
Schräg.

Simon D. schrieb:
> Wie das genau umgesetzt ist, liegt natürlich am
> spezifischen Entwickler und dem Funktionsumfang der verwendeten
> Komponenten.

Simple Steuerung mit 4 Relais: Stern, Dreieck, Netz, Lastlauf.
Elektrisch ist das Teil so simpel wie es geht, sogar für Fehler: der 
Motorschutz des Gebläses unterbricht den 4-20mA-Sensor für den 
Anlagendruck, denn die Steuerung hat keinen Eingang für Fehlermeldungen.
Das Teil reagiert gerade so auf den Druck, überwacht die Temperatur 
(PT100 im Öl) und rudimentär den Motor (PTC im Motor, keinerlei 
Anzeige).
: Bearbeitet durch User
von Peter H. (rattenfaenger)


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Jens M. schrieb:
> Kann da jemand erhellen wozu das so ist?
Für den Ablauf bedarf es keine Kühlung.
"Die hohen Anlaufströme beider Motoren würden sich summieren"
Darum startet der Kompressor allein. Beim Umschalten in den 
Dreiecksbetrieb mit geringerer Stromaufnahme wird der Lüfter 
dazugeschaltet.
: Bearbeitet durch User
von Jens M. (schuchkleisser)


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Peter H. schrieb:
> Beim Umschalten in den
> Dreiecksbetrieb mit geringerer Stromaufnahme wird der Lüfter
> dazugeschaltet.

Machts wirklich so einen Unterschied ob ich 22kW oder 22,75kW starte?
Das sind gerade mal 3% oder so...
von H. H. (hhinz)


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Jens M. schrieb:
> Peter H. schrieb:
>> Beim Umschalten in den
>> Dreiecksbetrieb mit geringerer Stromaufnahme wird der Lüfter
>> dazugeschaltet.
>
> Machts wirklich so einen Unterschied ob ich 22kW oder 22,75kW starte?
> Das sind gerade mal 3% oder so...

Etwas mehr macht das schon aus, weil der dicke ja im Stern gestartet 
wird.

Kann schon sein, dass das mit entscheidend war.
von Jens M. (schuchkleisser)


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H. H. schrieb:
> Etwas mehr macht das schon aus, weil der dicke ja im Stern gestartet
> wird.

Ah ja, jetzt versteh ich (ein wenig mehr...)
*gesichtspalme weil ich das vorher nicht gesehen hab

Logisch, bei 230V/Stern hat der Motor wesentlich weniger Leistung als 
die Nenn-22kW im Dreieck, so das der Anteil des Lüfters am 
Einschaltstrom höher ist.
Lt. KI hat ein Motor im Stern ca. ein Drittel der Nennleistung, d.h. 
~7kW, da sind die 750W des Kühlers dann schon deutlich an 10% mehr.
Das könnte Sinn machen, ja.
Plus: der Dicke läuft ja leer (die Pumpe ist noch inaktiv beim 
Motorstart) wohingegen das Gebläse nur Volllast kennt.

Danke, wieder was gelernt.
: Bearbeitet durch User
von Peter H. (rattenfaenger)


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Jens M. schrieb:
> Das sind gerade mal 3% oder so...
Schau einmal nach Anlaufstrom! (zB wikipedia)
"Der Anlaufstrom ist der kurzzeitig stark erhöhte Strom, den ein 
Elektromotor beim Einschalten aus dem Netz zieht, um aus dem Stillstand 
zu beschleunigen. Typischerweise beträgt er das 5- bis 8-fache des 
normalen Nennstroms und hält je nach Last zwischen 0,1 und 2 Sekunden 
an."
Dann ist da nix mit 3%
von H. H. (hhinz)


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Peter H. schrieb:
> Jens M. schrieb:
>> Das sind gerade mal 3% oder so...
> Schau einmal nach Anlaufstrom! (zB wikipedia)
> "Der Anlaufstrom ist der kurzzeitig stark erhöhte Strom, den ein
> Elektromotor beim Einschalten aus dem Netz zieht, um aus dem Stillstand
> zu beschleunigen. Typischerweise beträgt er das 5- bis 8-fache des
> normalen Nennstroms und hält je nach Last zwischen 0,1 und 2 Sekunden
> an."
> Dann ist da nix mit 3%

Er hat beide Anlaufströme verglichen, den des kleinen und den des großen 
Motors.
von Marcel V. (mavin)


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Einen der 3 Schaltkontakte von Q11 könnte man sogar theoretisch direkt 
brücken! Zum Beispiel die Anschlüsse 3 und 4. Denn eigentlich sind immer 
nur 2 Schaltkontakte für das Umschalten auf Sternbetrieb nötig.

Dann könnte man den einen freigewordenen Schaltkontakt noch für 
irgendein Anzeigelämmchen, oder für etwas anderes nutzen.
von Jens M. (schuchkleisser)


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Marcel V. schrieb:
> Anzeigelämmchen

Ist das ein Polizeischaf? ;)

Ja, die Schaltung ist irgendwie krüppelig, aber man merkt: 
kostenoptimiert, siehe das Beispiel mit dem Motorschutz-Fehlerkontakt.
Man hat sich die Arbeit gemacht ein großes kundenspezifisches LCD samt 
Ansteuerung zu bauen, und dann war das Geld alle: Fehlerüberwachung der 
Komponenten durch das Display gibt's gar nicht, externes Fehlersignal 
nur gegen Aufpreis, "Option" eben. Dafür gibt's dann ein Modul mit einem 
Relais drauf das anzeigt ob die Maschine normal läuft oder aus/gestört 
ist.
von Peter H. (rattenfaenger)


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> Peter H. schrieb:
>> Dann ist da nix mit 3%
H. H. schrieb:
> Er hat beide Anlaufströme verglichen, den des kleinen und den des großen
> Motors.

Übersicht mit KI: Anlaufstrom 22kw stern dreieck Motor
Bei einem 22-kW-Motor mit Stern-Dreieck-Anlauf liegt der Nennstrom im 
Betrieb bei etwa 41 A bis 44 A. Der Anlaufstrom wird durch die 
Sternschaltung auf etwa ein Drittel des Werts eines klassischen 
Direktanlaufs reduziert und bewegt sich typischerweise beim 2- bis 
2,7-fachen des Nennstroms (ca. 80 A bis 110 A).

Übersicht mit KI: Anlaufstrom 0,75kw Motor
Ein Elektromotor mit 0,75 kW hat im regulären Betrieb an einem 400 
V-Netz einen Nennstrom von etwa 1,7 A bis 2 A. Der Anlaufstrom beim 
klassischen Direktstart liegt bei etwa dem 5- bis 8-fachen (ca. 8,5 A 
bis 16 A).
Für einen so kleinen Motor ist eine klassische Stern-Dreieck-Schaltung 
jedoch nicht üblich und meist nicht möglich.

16A zu 110A entsprechen ca 15%.
Ich hatte das vorher auch nur im Kopf überschlagen, eine genaue 
Berechnung ist nur anhand der Datenblätter möglich.
von Jens M. (schuchkleisser)


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Wie kommt man eigentlich von 22kW bei 400V Dreieck auf 44A?
von H. H. (hhinz)


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Jens M. schrieb:
> Wie kommt man eigentlich von 22kW bei 400V Dreieck auf 44A?

90% Wirkungsgrad und cos(phi)=0,8.
von Thomas (kosmos)


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die kleine 11kW Starkstromdose macht 16A mit und die große 22kW Dose 32A 
zumindestens sind die so abgesichert. Beim B Automaten ist die 
thermische Auslösung beim 1,13- bis 1,45-fachen des Nennstroms in der 
Regel innerhalb einer Stunde. Also 40A kann schonmal sein aber nicht 
dauerhaft.
von H. H. (hhinz)


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Thomas schrieb:
> Also 40A kann schonmal sein aber nicht
> dauerhaft.

Wenn man den 22kW Motor mit Nennlast belastet, dann sind das etwa 40A. 
Die 22kW sind ja die Wellenleistung des Motors, nicht die Nennaufnahme.
von Armin X. (werweiswas)


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H. H. schrieb:
> Die 22kW sind ja die Wellenleistung des Motors, nicht die Nennaufnahme.

So ist es.
Bei uns im Geschäft wurde eine Drehbank mit einem 22kW Motor 
installiert. Die Zuleitung ist mit einem 32A Automaten abgesichert 
worden welcher zu 50% der Einschaltvorgänge geflogen ist. Erst ein 
alternativer Neozed Sicherungseinsatz brachte Abhilfe.
: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Armin X. schrieb:
> Die Zuleitung ist mit einem 32A Automaten abgesichert
> worden

So geringer Querschnitt?
von Jens M. (schuchkleisser)


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H. H. schrieb:
> Die 22kW sind ja die Wellenleistung des Motors, nicht die Nennaufnahme.

Nicht das ich dir nicht glaube, aber die 22+0,75kW stehen auf dem 
Typenschild der Maschine, neben 400V 50Hz und anderem Zeug.
Da bin ich schon davon ausgegangen das es sich um den elektrischen Wert 
handelt.
Schließlich bemisst man eKfz-Lader auch so: 11kW ist 3ph/16A, 22kW 
entspricht 3ph/32A.
Diese Maschine ist mit einem 50A-Lasttrenner gesichert, das hatte mich 
schon gewundert, aber in solchen Regionen bin ich reichlich unbeleckt...

Schräg...
von Hans (ths23)


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Peter H. schrieb:
> Beim Umschalten in den
> Dreiecksbetrieb mit geringerer Stromaufnahme wird der Lüfter
> dazugeschaltet.
Es ist genau umgekehrt, die Stromaufnahme im Dreieckbetrieb ist höher 
als im Sternbetrieb. Sieht man eigenlich sofort, wenn man sich die 
Schaltung für beide Betriebsarten ansieht.  Genau deswegen macht man ja 
den Aufwand mit der Umschalterei.
von Jens M. (schuchkleisser)


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Hans schrieb:
> ....

Falsch gelesen.
Er hat meinen Schaltplan interpretiert, bei dem der Kompressor mit 
Stern/Dreieck angelassen wird, und das Dreieck-Schütz versorgt den 
Ölkühlerlüfter mit, d.h. beim Umschalten in Dreieck (mit dem durch den 
bereits erfolgten Sternanlauf geringerem Anlaufstrom) wird dann der 
Puster zugeschaltet.
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Also drei Phasen eines Motors sind:

1) er laeuft,
2) er laeuft nicht,
3) er gibt Rauchzeichen.
von Marcel V. (mavin)


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Dieter D. schrieb:
> Also drei Phasen eines Motors sind:

Die 3 Anschlussdrähte eines Drehstromanschlusses haben folgende 
Farbkennzeichnungen:

blau = Strom aus Wasserkraft

braun = Biostromanlage

schwarz = Kohlekraftwerk
von Jens M. (schuchkleisser)


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Marcel V. schrieb:
> Die 3 Anschlussdrähte eines Drehstromanschlusses haben folgende
> Farbkennzeichnungen:

Und grau ist Solaranlage mit Schatten?
von Peter H. (rattenfaenger)


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Hans schrieb:
> Peter H. schrieb:
>> Beim Umschalten in den
>> Dreiecksbetrieb mit geringerer Stromaufnahme wird der Lüfter
>> dazugeschaltet.
> Es ist genau umgekehrt, die Stromaufnahme im Dreieckbetrieb ist höher
> als im Sternbetrieb. Sieht man eigenlich sofort, wenn man sich die
> Schaltung für beide Betriebsarten ansieht.  Genau deswegen macht man ja
> den Aufwand mit der Umschalterei.

Beim Umschalten in den Dreiecksbetrieb, "mit der bereits veringerten 
Stromaufnahme durch den Anlauf im Sternbetrieb" wird der Lüfter 
dazugeschaltet.
Sorry, habe nicht bedacht, dass man alle Gedankengänge und 
Grundlagenkentnisse einzeln anführen muß, weil hier auch viele nicht 
ausgebildete Fachleute mitreden.
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