Steinmetzschaltung
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Die Steinmetzschaltung ist eine elektrische Schaltung, benannt nach Charles P. Steinmetz, bei der Drehstrom-Asynchronmotoren für den Betrieb an einem einphasigen Wechselstromnetz angepasst werden können, indem mit einem Kondensator eine zweite verschobene Hilfsphase erzeugt wird.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Anwendung der Steinmetzschaltung
Die Steinmetzschaltung wird als eine Art Notlösung für Haushalte ohne Drehstrom-Anschluss gedacht oder für Maschinen, bei denen man sich den Aufwand für die Verkabelung mit drei Außenleitern ersparen will. Das dritte Anwendungsgebiet sind Maschinen, bei denen so günstig wie möglich eine Drehbewegung mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt werden soll.
Der Nachteil der Steinmetzschaltung ist, dass das Anlaufdrehmoment auf 1/3 des Motor-Nennmomentes begrenzt wird. Um die gleiche Leistung zu erreichen, muss man einen größeren Motor einsetzen, was mehr kostet und mehr Platz beansprucht. Zudem ist der Wirkungsgrad mit ca. 70 % ziemlich gering.
Die Steinmetzschaltung war aus ökonomischen Gründen immer auf Motoren mit einer Leistung von weniger als zwei Kilowatt beschränkt. Mit dem Aufkommen der Drehstrom-Frequenzumrichter wurde das Anwendungsgebiet weiter eingeschränkt, denn dieser kann aus einer Gleich- oder Wechselspannung einen für einen Drehstrommotor benötigten Drehstrom erzeugen. Damit ist es ohne Einschränkungen möglich, einen Drehstrommotor an nur einem Außenleiter zu betreiben.
Motoren, die einen Kondensator aufweisen, müssen nicht zwangsläufig Drehstrommotoren sein, die in der Steinmetzschaltung betrieben werden. Häufig werden bei Werkzeugmaschinen (z. B. Kreissäge o. ä.) Kondensatormotoren verwendet.
[Bearbeiten] Einfache Erklärung
Drehstrom bedeutet, dass drei Außenleiter vorhanden sein müssen, um ein Drehfeld innerhalb eines Drehstrommotors zu erzeugen. Ist nur ein Außenleiter und ein Neutralleiter vorhanden (alle Haushaltssteckdosen), kann ein Kondensator eine Hilfsphase erzeugen. Diese Hilfsphase hat allerdings nur eine Phasenverschiebung von < 90°, reicht jedoch aus, um dem Motor eine Drehrichtung vorzugeben, damit er selbstständig anlaufen kann.
 Dreieckschaltung |
 Sternschaltung |
 Halbsternschaltung |
[Bearbeiten] Realisierung
Um die Schaltung zu realisieren, ist der Motor auf die entsprechende Nennspannung einzustellen, in Europa üblicherweise 230 V, und mit einem Metallpapierkondensator mit einer Spannungsfestigkeit von mindestens 400 V zu versehen. Der Kondensator kommt an den dritten noch freien Anschluss des Motors. Wird der Kondensator mit dem Außenleiter verbunden, so dreht sich der Motor nach rechts, bei Verbindung des Kondensators mit dem Neutralleiter nach links. DIN 48501 empfiehlt für jede Motorleistung und Betriebsspannung einen geeignet großen Kondensator. Bei 230 V rechnet man mit der Faustformel 70 µF je kW Motorleistung.
- Parser-Fehler (Das Zielverzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): \mathrm{C \approx P \cdot \frac{70 \mu F}{kW}}
[Bearbeiten] Weitere Anwendungen
Weiterhin dient eine Steinmetzschaltung dazu, asymmetrische Belastungen an einem Drehstromsystem (z. B. durch eine einphasige Last) in eine symmetrische Last aller drei Phasen zu wandeln. Notwendig ist es dazu, in den nicht belasteten Zweigen eines Drehstromsystems jeweils einen induktiven und einen kapazitiven Zweig einzubauen. Die Größe der Induktivität und Kapazität ist von der asymmetrischen Last (Scheinleistung, Leistungsfaktor, usw.) abhängig. Anwendung findet diese Schaltung im Bereich der Blindleistungskompensation.
[Bearbeiten] Fachliteratur
- Elektrotechnik Fachbildung Industrieelektronik. 1 Auflage. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 1998, ISBN 3-14-221730-4
- Prof. Dr. Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag - Europa - Lehrmittel, 1989, ISBN 3-8085-3018-9
