„Kondensatormotor“ – Versionsunterschied

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Der '''Kondensatormotor''' ist ein [[Elektromotor]] und zählt zu den [[Asynchronmotor]]en. Wie diese besitzt er einen [[Kurzschlussläufer]] ([[Käfigläufer]]), in dem durch ein vom [[Stator]] erzeugtes [[Ellipse|elliptisches]] Drehfeld ein Drehmoment erzeugt wird. Im Unterschied zu mit [[Dreiphasenwechselstrom|Drehstrom]] gespeisten Asynchronmotoren läuft der Kondensatormotor jedoch mit einphasigem [[Wechselstrom]].
Der '''Kondensatormotor''' ist ein [[Elektromotor]] und zählt zu den [[Asynchronmotor]]en der mit einphasigem [[Wechselstrom]] gespeist wird. Wie andere Asynchronmotoren besitzt er einen [[Kurzschlussläufer]] ([[Käfigläufer]]), in dem durch ein vom [[Stator]] erzeugtes [[Ellipse|elliptisches]] Drehfeld ein Drehmoment erzeugt wird. Das notwendige [[Drehfeld]] wird durch einen zusätzlichen, namensgebenden und für die Funktion wesentlichen [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensator]] erzeugt. Bei mit [[Dreiphasenwechselstrom]] gespeisten Asynchronmotoren ist dieser Kondensator nicht notwendig.


== Prinzip ==
== Prinzip ==
[[Bild:Anschlußschema Kondensatormotor.png|thumb|Anschlussschema Kondensatormotor]]
[[Bild:Anschlußschema Kondensatormotor.png|thumb|upright=1.2|Anschlussschema Kondensatormotor]]
Da die zur Erzeugung eines Drehfeldes erforderlichen mindestens zwei phasenverschobenen [[Elektrische Spannung|Spannung]]en am Wechselstromnetz nicht zur Verfügung stehen, muss eine sogenannte Hilfsphase erzeugt werden: Eine der beiden Statorwicklungen wird direkt aus dem Wechselstromnetz versorgt, während zur zweiten Wicklung ein [[Kondensator (Elektrotechnik)|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.
Da die zur Erzeugung eines Drehfeldes erforderlichen mindestens zwei phasenverschobenen [[Elektrische Spannung|Spannung]]en bei einphasigen Wechselstrom nicht zur Verfügung stehen, muss eine sogenannte Hilfsphase erzeugt werden: Eine der beiden Statorwicklungen wird direkt aus dem Wechselstromnetz versorgt, während zur Versorgung der dazu um 90 Grad angeordneten zweiten Wicklung ein [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensator]] in [[Reihenschaltung|in Reihe]] geschaltet wird. Dieser bewirkt die [[Phasenverschiebung]] der Spannung an der zweiten Wicklung. Anstelle des Kondensators kann auch eine zusätzliche [[Drossel (Elektrotechnik)|Drossel]] 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 2-3fach 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 [[Reihenschaltung|Reihe]] geschaltet, die nach wenigen Sekunden hochohmig werden.
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 2-3fach großen sogenannten ''Anlaufkondensator'' während der Dauer des Anlaufes parallel zum bereits vorhandenen schaltet. Dabei ist dann der höhere Anlaufstrombedarf zu beachten, der ein Mehrfaches des Betriebsstromes bei Nenndrehzahl betragen kann.


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 technische Herausforderung hinsichtlich der Zuverlässigkeit dar, so dass daher heute meist hochwertige [[MKP-Kondensator]]en zum Einsatz kommen.
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 Asynchronmotor mit Drehstromversorgung erreichbar. Für den Phasenschieber- bzw. Anlaufkondensator meist hochwertige [[MKP-Kondensator]]en verwendet. Typische Kapazitätswerte betragen ca. 20 µF pro kW Motorleistung. Bei Schweranlauf kann der Kapazitätswert bis zu ca. 50 µF/kW betragen.


Andere Typen von Asynchronmotoren, die mit anderen Wirkprinzipien arbeiten aber auch mit einphasigen Wechselstrom betrieben werden, sind der [[Spaltpolmotor]] und der [[Repulsionsmotor]].
Ein anderes Prinzip, ohne Verwendung eines Betriebskondensators zur Erzeugung der Phasenverschiebung, kommt im [[Spaltpolmotor]] zur Anwendung.


== Bauarten ==
== Bauarten ==
[[Datei:Motor-Start-Capacitor.jpg|thumb|right|Motorkondensator]]
Meist sind Haupt- und Hilfswicklungen sowie der Hilfskondensator untereinander für nur eine Drehrichtung optimiert.
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). Das ist bei Schaltern für Rollladenmotoren schön zu sehen.
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, um bei Umschaltung der Drehrichtung einen [[Störlichtbogen]] zu vermeiden.


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.
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.
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== Einsatzgebiete ==
== 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. 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 [[Spaltpolmotor]]en höhere Wirkungsgrad haben ihm ein breites Anwendungsfeld im Haushaltsbereich (z.B. als Rohrmotor für Rollladen- und Markisenantriebe), an kleinen Werkzeugmaschinen und z.B. für [[Umw%C3%A4lzpumpe_%28Heiztechnik%29|Umwälzpumpe]]n in Heizungsanlagen oder in Rasenmähern verschafft.
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. 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 [[Spaltpolmotor]]en höhere Wirkungsgrad haben ihm ein breites Anwendungsfeld im Haushaltsbereich (z.B. als Rohrmotor für Rollladen- und Markisenantriebe), an kleinen Werkzeugmaschinen und z.B. für [[Umw%C3%A4lzpumpe_%28Heiztechnik%29|Umwälzpumpe]]n in Heizungsanlagen oder in Rasenmähern verschafft.

Durch die zunehmende Verfügbarkeit kostengünstiger elektronischer [[Frequenzumrichter]] werden Kondensatormotoren, insbesondere im oberen Leistungsbereich, zunehmend durch Drehstrommotoren mit Dreiphasenwechselstrom ersetzt - entsprechende Frequenzumrichter können aus einphasigen Wechselstrom die für den Drehstrommotor notwendigen Drehstrom erzeugen.<ref name="Eanw1"/>


== Literatur ==
== Literatur ==
* Günter Springer: ''Fachkunde Elektrotechnik'', 18.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9
* 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
* Fritz Henze: ''Mehrfarbige Schaltbilder der Starkstromtechnik Bd. 2'', Fachbuchverlag Leipzig 1953

== Siehe auch ==
* [[Steinmetzschaltung]]
* [[Repulsionsmotor]]


== Weblinks ==
== Weblinks ==
* [http://www.waschmaschinendoktor.de/gelb5.html Kondensatormotoren in Waschmaschinen]
* [http://www.waschmaschinendoktor.de/gelb5.html Kondensatormotoren in Waschmaschinen]

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Eanw1">{{Literatur | Titel = Energieanwendungstechnik, Wege und Techniken zur effizienteren Energienutzung | Verlag = Springer, VDI | Autor = Manfred Rudolph, Ulrich Wagner | Jahr = 2008 | ISBN = 978-3-540-79021-1 }}</ref>
</references>


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Version vom 30. November 2013, 20:47 Uhr

Der Kondensatormotor ist ein Elektromotor und zählt zu den Asynchronmotoren der mit einphasigem Wechselstrom gespeist wird. Wie andere Asynchronmotoren besitzt er einen Kurzschlussläufer (Käfigläufer), in dem durch ein vom Stator erzeugtes elliptisches Drehfeld ein Drehmoment erzeugt wird. Das notwendige Drehfeld wird durch einen zusätzlichen, namensgebenden und für die Funktion wesentlichen Kondensator erzeugt. Bei mit Dreiphasenwechselstrom gespeisten Asynchronmotoren ist dieser Kondensator nicht notwendig.

Prinzip

Anschlussschema Kondensatormotor

Da die zur Erzeugung eines Drehfeldes erforderlichen mindestens zwei phasenverschobenen Spannungen bei einphasigen Wechselstrom nicht zur Verfügung stehen, muss eine sogenannte Hilfsphase erzeugt werden: Eine der beiden Statorwicklungen wird direkt aus dem Wechselstromnetz versorgt, während zur Versorgung der dazu um 90 Grad angeordneten zweiten Wicklung ein Kondensator in in Reihe geschaltet wird. Dieser bewirkt die Phasenverschiebung der Spannung an der zweiten Wicklung. Anstelle des Kondensators kann auch eine zusätzliche Drossel 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 2-3fach großen sogenannten Anlaufkondensator während der Dauer des Anlaufes parallel zum bereits vorhandenen schaltet. Dabei ist dann der höhere Anlaufstrombedarf zu beachten, der ein Mehrfaches des Betriebsstromes bei Nenndrehzahl betragen kann.

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 Asynchronmotor mit Drehstromversorgung erreichbar. Für den Phasenschieber- bzw. Anlaufkondensator meist hochwertige MKP-Kondensatoren verwendet. Typische Kapazitätswerte betragen ca. 20 µF pro kW Motorleistung. Bei Schweranlauf kann der Kapazitätswert bis zu ca. 50 µF/kW betragen.

Andere Typen von Asynchronmotoren, die mit anderen Wirkprinzipien arbeiten aber auch mit einphasigen Wechselstrom betrieben werden, sind der Spaltpolmotor und der Repulsionsmotor.

Bauarten

Motorkondensator

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, um bei Umschaltung der Drehrichtung einen Störlichtbogen zu vermeiden.

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. 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.

Durch die zunehmende Verfügbarkeit kostengünstiger elektronischer Frequenzumrichter werden Kondensatormotoren, insbesondere im oberen Leistungsbereich, zunehmend durch Drehstrommotoren mit Dreiphasenwechselstrom ersetzt - entsprechende Frequenzumrichter können aus einphasigen Wechselstrom die für den Drehstrommotor notwendigen Drehstrom erzeugen.[1]

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

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ Manfred Rudolph, Ulrich Wagner: Energieanwendungstechnik, Wege und Techniken zur effizienteren Energienutzung. Springer, VDI, 2008, ISBN 978-3-540-79021-1.

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