Kurzschlussläufer

Kurzschlussläufer
Prinzipzeichnung eines Käfigläufers (ohne Eisenblechpakete)
Einzelne Eisenblechpakete eines Läufers und Ständers
Ausgebauter Käfigläufer

Kurzschlussläufer werden die Rotoren von Asynchronmotoren genannt, die statt einer aus Draht gewickelten Spule (Wicklung) mit Schleifringen (Schleifringläufermotor) im Blechpaket dauernd kurzgeschlossene, massive Windungen (Käfigläufer) besitzen, die ähnlich wie ein Hamsterlaufrad aus metallenen Querstäben mit beidseitigen metallenen Kurzschlussringen aufgebaut sind.

Die planmäßig kurzgeschlossenen Stäbe haben hohe Ströme, aber geringe Spannungen zur Folge. Daher ist auch die elektrische Isolierung der Stäbe zum Ankerpaket von geringer Bedeutung.

Bei großen Leistungen wird die Käfigwicklung im magnetischen Eisenblechpaket des Rotors aus Kupfer- und Bronzestäben aufgebaut, die in beiderseits außenliegende Kurzschlussringe aus dem gleichen Material eingelötet werden. Für Motoren mit kleinerer Leistung wird die „Käfigwicklung“ in entsprechende Aussparungen des Eisenblechpakets (Nuten oder Löcher) im Aluminium-Druckgußverfahren eingegossen. Werden für den Läuferkäfig spezielle Widerstandslegierungen verwendet, haben diese Läufer einen erhöhten Schlupf, sie werden deshalb Widerstandsläufer oder Schlupfläufer genannt.[1] Eine besondere Bauart des Käfigläufers ist der Stromverdrängungsläufer.

Die Nuten für den Käfigläufer verlaufen in der Regel etwas schräg (leicht verdreht gestapeltes Blechpaket), um das Nutenpfeifen (inhomogenes Drehmoment, Netzverunreinigung) zu vermindern.

Durch das magnetische Drehfeld der Stator-Spulen werden in dem Metallkäfig Wirbelströme induziert, die in den untereinander kurzgeschlossenen Metallstäben fließen und ein eigenes Magnetfeld erzeugen. Die Verkopplung des Stator-Drehfeldes mit dem Käfigläufer-Feld führt zur Drehbewegung des Rotors.

Das gleiche Prinzip findet beim Ferrarisläufer-Motor Verwendung - hier verzichtet man jedoch auf ein das Magnetfeld führendes, mitrotierendes Eisenblech-Paket und fertigt den Läufer als dünne Aluminium-Scheibe oder -Zylinder. Der magnetische Rückschluss erfolgt in einem ruhenden Blechpaket im Inneren des Zylinders bzw. hinter der Scheibe. Dadurch sinkt das Rotationsträgheitsmoment des Läufers beträchtlich, der Wirkungsgrad ist jedoch geringer als beim Käfigläufer, da mit einem möglichst geringen Luftspalt im Magnetkreis auch der verfügbare Leiterquerschnitt des Kurzschlussläufers sinkt. Drehstromasynchronmotoren mit Kurzschlussläufer können unter bestimmten Voraussetzungen als Asynchrongenerator arbeiten.

Da Drehstrommotoren mit Kurzschlussläufer ein starkes Anlaufdrehmoment haben, verwendet man dort, wo ein sanfterer Anlauf erforderlich ist, die KUSA-Schaltung.[2]

Der Dämpferkäfig (Dämpferwicklung) der Synchronmaschine ähnelt im Aufbau dem Kurzschlussläufer.

Literatur

  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9
  • Detlev Roseburg: Elektrische Maschinen und Antriebe. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 1999, ISBN 3-446-21004-0

Einzelnachweise

  1. Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1 Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 1998, ISBN 3-14-221730-4
  2. FANAL Schaltungspraxis. 7. Auflage, Metzenauer & Jung GmbH, Wuppertal

Siehe auch


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