13. Okt 2008, 20:20

Ein Synchronmotor ist eine Synchronmaschine im Motorbetrieb, bei der ein konstant magnetisierter Läufer (Rotor) synchron von einem bewegten magnetischen Drehfeld im umgebenden Stator mitgenommen wird. Der laufende Synchronmotor hat eine zur Wechselspannung synchrone Bewegung - die Drehzahl ist also über die Polpaarzahl mit der Frequenz der Wechselspannung verknüpft.

Inhaltsverzeichnis 1 Aufbau und Funktion 2 Vor- und Nachteile 3 Einphasige Synchronmotoren 4 Zweiphasen-Synchronmotoren 5 Dreiphasen-Synchronmotoren 6 Literatur 6.1 Fachbücher 6.2 Einzelnachweise 7 Siehe auch

[Bearbeiten] Aufbau und Funktion

Das Feld im Läufer wird durch Permanentmagnete (Selbsterregung, z.B. magnetisierter Ferrit-Zylinder als Läufer) oder Elektromagnete (Fremderregung mit Ankerspule, Stromzufuhr über Schleifringe) erzeugt. Die Ankerspulen werden insbesondere bei großen Synchronmaschinen manchmal mit einem passenden, gesteuerten Wechselstrom betrieben. Damit sind drehzahlvariable Antriebe großer Leistung realisierbar.

Elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren sind mindestens zweiphasig und sind ebenso aufgebaut wie Synchronmotoren, sie unterscheiden sich nur durch die Art der Ansteuerung der Wicklungen.

Jeder permanenterregte Synchronmotor kann auch als Synchrongenerator arbeiten. Beispiele sind Fahrrad- und Motorrad-Lichtmaschinen. Fremderregte Synchronmaschinen werden in Kraftwerken, Stromaggregaten und als Auto-Lichtmaschine eingesetzt.

Synchronmotoren können mit Einphasen- oder Zweiphasen-Wechselstrom oder mit Drehstrom (siehe hierzu Drehstrom-Synchronmaschine) betrieben werden.

[Bearbeiten] Vor- und Nachteile

Ein Vorteil von Synchronmotoren gegenüber kommutierten Gleichstrommotoren ist der Wegfall des den Betriebsstrom führenden Kommutators - es muss lediglich die wesentlich geringere Erregerleistung mit Schleifringen zum Läufer übertragen werden; bei permanenterregten Motoren entfallen auch diese. Dadurch entfällt der Verschleiß der Bürsten und der Wirkungsgrad steigt.

Ein Vorteil des Synchronmotors gegenüber dem Asynchronmotor ist die starre Kopplung der Drehzahl und der Winkellage an die Betriebsfrequenz. Daher eignen sich Synchronmotoren für Stellantriebe und andere Anwendungen, bei denen eine belastungsunabhängige, stabile Drehzahl gefordert ist.

Nachteilig ist der schwierigere Selbstanlauf, der bei elektronischer Ansteuerung mit dieser anhand der EMK erreicht werden kann (sensorlose Kommutierung). Eine weitere Möglichkeit ist die zusätzliche Installation eines Kurzschlusskäfigs im Läufer, sodass der Motor als Asynchronmotor anlaufen kann.

Typisch für Synchronmotoren sind unerwünschte mechanische Drehschwingungen des Läufers, die durch ungleichmäßige Belastung oder Bestromung erregt werden können. Sie können bis zur Überschreitung des Kippmomentes führen und bewirken ein ungleichmäßiges Drehmoment. Sie werden mit Kurzschlusswindungen (Kurzschlusskäfig oder Dämpferwicklungen um die Läuferpole) vermieden.

[Bearbeiten] Einphasige Synchronmotoren

Einphasige Synchronmotoren benötigen eine Anlaufhilfe, um „Tritt zu fassen“, permanenterregte einphasige Motoren laufen jedoch oft durch Schwingbewegungen von selbst in einer undefinierten Richtung an. Beispiele hierfür sind kleine Wasserpumpen (Laugenpumpen und Aquariumpumpen) und Zitronenpressen.

Für kleine Antriebe (sog. Synchronuhren) gibt es auch Synchronmotoren, deren Läufer nicht magnetisiert sind und Zähne zur Konzentration des magnetischen Feldes des (ebenfalls gezahnten) Stators aufweisen. Diese gleichen im Prinzip den Reluktanzmotoren. Sie benötigen ebenfalls eine Starthilfe.

Einphasen-Synchronmotoren finden sich in einer Vielzahl kleiner Antriebe, wo es auf konstante Drehzahl oder einfache Bauweise ankommt:

• Synchron- und Tochteruhren (an die Netzfrequenz gekoppelte große Zeigeruhren)
• Schaltuhren, Programmschalter in Waschmaschinen und Zeitschalter
• Antriebe von Spiegelkugeln
• Aquarium- und Zimmerspringbrunnen-Wasserpumpen
• Laugenpumpen in Waschmaschinen (diese waren früher Spaltpolmotoren]
• Drehtellerantriebe in Mikrowellenherden

[Bearbeiten] Zweiphasen-Synchronmotoren

Zweiphasen-Synchronmotoren werden häufig als Ersatz für Kondensatormotoren oder Drehstrom-Synchronmaschinen verwendet. Sie haben ein besseres Anlaufverhalten und Anlaufdrehmoment als Einphasen-Synchronmotoren und gestatten eine definierte Drehrichtung und eine Drehrichtungsumkehr. Einsatzbeispiele sind:

• Roboter und Werkzeugmaschinen
• leistungsfähige Pumpenantriebe
• Ventilantriebe

[Bearbeiten] Dreiphasen-Synchronmotoren

Dreiphasige Synchronmotoren finden mit der Entwicklung geeigneter sensorloser leistungselektronischer Ansteuerung auch zunehmend Anwendung bei kleineren Leistungen^[1], zum Beispiel als Stellantriebe. Sie besitzen hierbei den Vorteil einer definierten Läuferstellung bei hoher Dynamik, hohem Drehmoment und hoher Effizienz. Damit vereinen sie die Vorteile des kommutierten Gleichstrommotors mit denen des Schrittmotors.

[Bearbeiten] Literatur

[Bearbeiten] Fachbücher

• Gerd Fehmel, Horst Flachmann, Otto Mai: Die Meisterprüfung Elektrische Maschinen. 12. Auflage, Vogel Buchverlag, Oldenburg und Würzburg, 2000, ISBN 3-8023-1795-5
• Gregor D. Häberle, Heinz O. Häberle: Transformatoren und Elektrische Maschinen in Anlagen der Energietechnik. 2. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1990, ISBN 3-8085-5002-3
• Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9

[Bearbeiten] Einzelnachweise

1. ↑ http://www.user.fh-stralsund.de/~emasch/1024x768/Dokumentenframe/Versuchsanleitungen/WING_MB/EMM4_Servobremse_Mitsubishi.pdf Ausführungen zu Drehstrom-Synchronmaschinen

[Bearbeiten] Siehe auch

• Schrittmotor

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