- Kondensatormotor
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Der Kondensatormotor ist ein Elektromotor und zählt zu den Asynchronmotoren. Wie diese besitzt er einen Kurzschlussläufer (Käfigläufer), in dem durch ein vom Stator erzeugtes elliptisches Drehfeld ein Drehmoment erzeugt wird. Im Unterschied zu mit Drehstrom gespeisten Asynchronmotoren läuft der Kondensatormotor jedoch mit einphasigem Wechselstrom.
Inhaltsverzeichnis
Prinzip
Anschlussschema Kondensatormotor
Da die zur Erzeugung eines Drehfeldes erforderlichen mindestens zwei phasenverschobenen Spannungen am Wechselstromnetz nicht zur Verfügung stehen, muss eine so genannte Hilfsphase erzeugt werden: Eine der beiden Statorwicklungen wird direkt aus dem Wechselstromnetz versorgt, während zur zweiten Wicklung ein Kondensator in Reihe geschaltet wird. Dieser bewirkt die Phasenverschiebung der Spannung an der zweiten Wicklung. Anstelle des Kondensators kann auch Drosselbeschaltung zur Erzeugung der Hilfsphase verwendet werden, die die Drehrichtung im Vergleich zur Kondensatorbeschaltung umkehrt, was damit ohne Wicklungsumschaltung möglich ist.
Das auf diese Weise erzeugte Drehfeld ist zwar ausreichend, um den Läufer zu bewegen, es ist allerdings auch belastungsabhängig und führt zu einem geringen Anlaufmoment. Deshalb sollten Kondensatormotoren möglichst lastlos bis auf die Nennarbeitsdrehzahl anlaufen. Das Anlaufmoment kann merklich verbessert werden, wenn man kurzzeitig einen weiteren, etwa 2-3 fach großen sogenannten Anlaufkondensator während der Dauer des Anlaufes parallel zum bereits vorhandenen schaltet. Dabei ist aber dann der hohe Anlaufstrombedarf zu beachten, der ein Mehrfaches des Betriebsstromes bei Nenndrehzahl betragen kann, der an Sicherungen hinsichtlich ihrer Abschaltträgheit und an die Netzversorgung (z.B. Wechselrichter) hohe Anforderungen an die Stromergiebigkeit stellt. Um anschließend diesen Zusatzkondensator abzutrennen, werden meist Kaltleiter oder Fliehkraftschalter in Reihe geschaltet, die nach wenigen Sekunden hochohmig werden.
Genaugenommen kann die Größe des Kondensators nur für einen einzigen Belastungsfall optimiert werden. Bei optimaler Kondensatordimensionierung sind etwa 65% der mechanischen Leistung im Vergleich zu einem etwa baugleichen echten Drehstrommotor erreichbar. Der Phasenschieber- bzw. Anlaufkondensator stellt aufgrund dessen dauernder hoher Wechselspannungsbelastung eine technologische Herausforderung hinsichtlich der Zuverlässigkeit dar, so dass daher heute meist hochwertige MKP-Kondensatoren zum Einsatz kommen.
Ein anderes Prinzip, ohne Verwendung eines Betriebskondensators zur Erzeugung der Phasenverschiebung, kommt im Spaltpolmotor zur Anwendung.
Bauarten
Meist sind Haupt- und Hilfswicklungen sowie der Hilfskondensator untereinander für nur eine Drehrichtung optimiert.
Kondensatormotoren können jedoch auch zwei gleichartige Wicklungen haben - sie sind dann zur Drehrichtungsumkehr mittels eines einpoligen Umschalters geeignet. Das ist einer seiner Vorteile gegenüber dem Spaltpolmotor. Dieser Umschalter muss allerdings eine gewisse Verzögerung zwischen den Schaltstellungen haben (mechanisch oder elektronisch), da es sonst zu einer Lichtbogenbildung im Schalter kommen kann (Motor muss erst zum Stillstand kommen, bevor die Drehrichtung wechselt). Dies ist bei Schaltern für Rollladenmotoren schön zu sehen.
Es gibt auch Kondensatormotoren, deren Hilfsphase nach Anlauf abgeschaltet wird - Hilfsphasenwicklung und Kondensator sind dann nur für Kurzbetrieb ausgelegt. Der Kondensator ist in diesem Fall ein (wesentlich kleinerer) ungepolter Elektrolytkondensator. Dementsprechend unterscheidet man Betriebskondensator und Anlaufkondensator.
Einsatzgebiete
Die Vor- und Nachteile des Kondensatormotors bestimmen seine Einsatzgebiete: Seine gegenüber Drehstrommotoren höhere Masse, das geringere Anlaufmoment sowie der zusätzlich erforderliche Kondensator verhindern den breiteren Einsatz. Sein Hauptvorteil ist die Möglichkeit, ihn bei gutem Wirkungsgrad mit einphasiger Wechselspannung betreiben zu können. Seine für Asynchronmotoren typische Laufruhe, Wartungsfreiheit, hohe Lebensdauer sowie der gegenüber den ebenfalls für Einphasenbetrieb geeigneten Spaltpolmotoren höhere Wirkungsgrad haben ihm ein breites Anwendungsfeld im Haushaltsbereich (z.B. als Rohrmotor für Rollladen- und Markisenantriebe), an kleinen Werkzeugmaschinen und z.B. für Umwälzpumpen in Heizungsanlagen oder in Rasenmähern verschafft.
Literatur
- Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik, 18.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9
- Fritz Henze: Mehrfarbige Schaltbilder der Starkstromtechnik Bd. 2, Fachbuchverlag Leipzig 1953
Siehe auch
Weblinks
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