Elektromotor 33)
Elektromotor Einphasenmotor (Kondensatormotor)

Wie funktioniert ein Einphasenmotor?

Was macht der Betriebskondensator?

Alles über Aufbau, Hilfswicklung

und Reparatur bei AQ Pluss Motoren.

 Kein Starkstrom zur Hand? Dann schlägt die Stunde des Einphasenmotors. Warum dieser Antrieb eigentlich ein verkappter Drehstrommotor ist, wofür er einen Betriebskondensator als „Phasenschieber“ braucht und was bei Schwerlastanlauf zu beachten ist, erfährst du in diesem kompakten Glossar-Beitrag.

Wer zu Hause oder in der Werkstatt kein Drehstromnetz (Starkstrom) zur Verfügung
hat, greift meist auf ihn zurück: den Einphasenmotor, der umgangssprachlich
wegen seines wichtigsten Bauteils auch oft Kondensatormotor genannt wird. Doch
wie funktioniert diese „Hilfskonstruktion“ eigentlich im Inneren?

Die Basis: Ein Drehstrommotor im anderen Gewand
Im Grunde stammt der Einphasenmotor direkt vom klassischen Drehstrommotor ab.
Der entscheidende Unterschied liegt in der Wicklungsstruktur im Stator (dem
feststehenden Gehäuseteil). Statt der üblichen drei Wicklungssysteme eines
Drehstrommotors besitzt der Einphasenmotor nur zwei Wicklungsstränge, die
allerdings auf mehrere Spulenrippen aufgeteilt sind:
1. Die Hauptwicklung (Arbeitswicklung): Sie übernimmt den Hauptteil der Arbeit.
Ihre Anschlüsse werden intern und am Klemmbrett mit U1 (Anfang) und U2 (Ende)
bezeichnet. Sie ist robuster und niederohmiger (hat also weniger elektrischen
Widerstand).
2. Die Hilfswicklung: Sie ist feiner, hochohmiger und trägt die Bezeichnungen
Z1 (Anfang) und Z2 (Ende).

Da aus der Steckdose nur eine Phase (L1) und der Neutralleiter (N) kommen –
also nur zwei Leitungen plus Schutzleiter –, sind die Eingänge und Ausgänge der
beiden Zweige am Klemmbrett zusammengeführt. Strom fließt über L1 hinein und
über N wieder hinaus. Das Klemmbrett sieht hierdurch etwas anders aus als beim
reinen Drehstrommotor.

Der Trick mit dem Betriebskondensator
Damit ein Elektromotor sich dreht, braucht er ein umlaufendes Magnetfeld
Drehfeld). Ein einphasiges Netz liefert jedoch nur ein pulsierendes
Wechselfeld – der Motor wüsste gar nicht, in welche Richtung er anlaufen soll.

Hier kommt der Betriebskondensator als Phasenschieber ins Spiel. Er wird in
Reihe vor die Hilfswicklung (Z-Wicklung) geschaltet. Das bedeutet: Der gleiche
Strom fließt erst durch den Kondensator, dann durch die Hilfswicklung und
zurück ins Netz. Durch diese Phasenverschiebung wird das Magnetfeld zeitlich
versetzt. Es entsteht ein drehendes Feld. Zwar läuft dieses Drehfeld nicht
perfekt rund, sondern eher elliptisch, aber es reicht völlig aus, damit
Spannung induziert wird, Strom in den Rotorblechen fließt und sich die
Magnetfelder im ständigen Wechsel abstoßen und anziehen. Die Motorwelle dreht
sich.

Schwachpunkt Drehmoment: Wenn der Motor einen Schubs braucht
Systembedingt hat der Kondensatormotor leider ein geringeres Anzugs- und
Drehmoment als ein echter Drehstrommotor. Bei schwer anlaufenden Maschinen
reicht die Kraft des Betriebskondensators oft nicht aus.

Um dem Rotor beim Start einen kräftigen Schubs zu geben, nutzt man einen
zusätzlichen Anlaufkondensator (für den sogenannten Schwerlastanlauf). Dieser
jagt kurzzeitig einen deutlich höheren Strom in die Hilfswicklung.

Aber Vorsicht: Sobald der Motor seine Nenndrehzahl (nachzulesen auf dem
Typenschild) erreicht hat, muss dieser Anlaufkondensator schleunigst
abgeschaltet werden! Hakt die Abschaltung, brennt der Motor rigoros durch. Für
das rechtzeitige Trennen nutzt man:
* Fliehkraftschalter: Sie schalten mechanisch ab, sobald die Rotation eine
bestimmte Geschwindigkeit erreicht.
* Stromrelais: Sie messen die Stromhöhe und schalten den Anlaufkondensator
elektronisch ab, sobald der Einschaltstrom sinkt.

Der eigentliche Betriebskondensator hingegen muss zwingend an der Z-Wicklung
aktiv bleiben, sonst bleibt die Motorwelle stehen.

Verschleiß-Hinweis: Kondensatoren altern. Sie unterliegen einem ständigen
Verschleiß und gehen in der Praxis meistens noch vor den Kugellagern kaputt. Realisiert
Ein defekter Kondensator sorgt dafür, dass der Motor nicht mehr anläuft – und
führt im schlimmsten Fall dazu, dass die Wicklungen durchbrennen.

Die Verwandten: Der 2-Phasen-Motor
Den Einphasenmotor gibt es in den gleichen mechanischen Bauformen wie
Drehstrommotoren. Eine interessante Abwandlung zwischen dem 1-Phasen- und dem
3-Phasen-Motor ist der 2-Phasen-Motor.
* Die Technik: Er hat eine ähnliche Wicklungsstruktur wie der Einphasenmotor,
arbeitet aber streng nach dem Prinzip des Drehstrommotors. Unter allen drei
Varianten hat er allerdings die geringsten Anzugs- und Drehmomentwerte.
* Der Praxiseinsatz: Ein klassischer Anwendungsfall ist der Schrankenbetrieb.
Warum? Weil man beim 2-Phasen-Motor die Drehrichtung extrem simpel ändern
kann. Im Gegensatz zum klassischen Einphasenmotor gibt es hier keine spezielle
Hilfswicklung. Stattdessen verbaut man zwei identische Hauptwicklungen, die
wechselseitig mit dem Kondensator in Reihe geschaltet werden.

Defekt? AQ Pluss Motoren hilft!
Ob Einphasenmotor oder 2-Phasen-Motor – diese Antriebe sind in vielen Geräten
fest verbaut und lassen sich nicht immer einfach durch Standardmotoren
ersetzen. Wenn ein solcher Motor durchbrennt, muss er aber nicht auf den Schrott:
AQ Pluss Motoren wickelt auch diese speziellen Wicklungsstrukturen fachgerecht
und präzise neu!

AQ Pluss nutzen – bringt Nutzen!

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Elektromotor-Glossar-Blog Begriff Einphasenmotor (Kondensatormotor)

Eigentlich ist das ein Drehstrommotor (Begriff Drehstrommotor ist hier…), dieser bekommt allerdings eine andere Wicklungsstruktur. Anstatt der 3 Wicklungssysteme werden es nur 2 Stück, natürlich mit mehreren Spulungsrippen. Damit das Drehfeld einigermaßen rund (mehr elliptisch) läuft, wird ein Phasenschieber eingesetzt, was nichts anderes bedeutet, dass ein Betriebskondensator hilft, das Drehfeld (drehendes Feld) zu erzeugen. Phasenverschiebung wird hier erklärt…, wegen des Kondensators auch Kondensatormotor, der Rest ist an und für sich mit der Funktion (innen) des Drehstrommotors vergleichbar. Spannung ran an Klemmbretter (sieht hier etwas anders aus), Strom rein, Magnetfeldständer, Übertrag zu Rotorblechen, Magnetfeld, Stromerzeugung dann auch hier abstoßen und anziehen der Magnetfelder im umlaufenden Wechsel. Zu der Wicklung, da sind die Hauptwicklung für die Arbeit (U1 Anfang U2 Ende) und die Hilfswicklung (Z1 Anfang Z2 Ende).

Hier wird auch der Kondensator angeschlossen, der in Reihe mit der Z-Wicklung liegt, was nichts anderes bedeutet, der gleiche Strom geht durch beide hindurch, bevor er wieder aus dem Motor hinaus ins Netz zurückgeht. Im Gegensatz zu der Hauptwicklung U, da geht der Strom rein und wieder hinaus, Eingang und Ausgang der beiden Zweige sind natürlich zusammen, da ja nur 2 Leitungen (+ Schutzleiter) ankommen. L1 und N, L1 für Strom rein, N für Strom raus.

Leider hat so ein Kondensatormotor nur ein geringeres Anzugsmoment und Drehmoment als ein Drehstrommotor, ist ja auch nur eine Hilfskonstruktion.

Dem Anzugsmoment kann man noch nachhelfen, es wird nichts anderes gemacht, als dem Rotor einen kräftigen Schubs zu geben, indem man kurzzeitig einen hohen Kondensatorstrom in die Z-Wicklung gibt. Dafür ist der (wahrscheinlich bekannte) Anlaufkondensator zuständig. Nur muss der schleunigst abgeschaltet werden, wenn der Einphasenmotor auf Anzugskondensator (Schwerlastanlauf) seine Nenndrehzahl (steht auf dem Typenschild) erreicht hat. Hakt es da irgendwo, dann brennt der Einphasenmotor (Kondensatormotor) rigoros durch. Zum rechtzeitigen Abschalten nimmt man einen Fliehkraftschalter (rotationsbedingt schaltet der aus), um den Kondensator abzuschalten. Heute setzt man alternativ Stromrelais ein, die bei einer Stromhöhe (einstellbar) den Kondensator abschalten. Mit dem großen Kondensator, dem Anlaufkondensator, der zweite, der Betriebskondensator, muss an der Z-Wicklung bleiben, sonst dreht sich der Motor (die Motorwelle) nicht mehr. Der Kondensator unterliegt einem Verschleiß, meistens geht er sogar vor dem Kugellager kaputt. Geht der kaputt, geht der Motor nicht mehr, meistens brennt eine der Wicklungen sogar durch.

Auch den Einphasenmotor gibt es zum Beispiel in den Drehstrombauformen. Eine Abwandlung zwischen 1-Phasen-Motor und 3-Phasen-Motor stellt der 2-Phasen-Motor dar. Es bedeutet nichts anderes, als dass der 2-Phasen-Motor eine ähnliche Wicklungsstruktur hat wie der 1-Phasen-Motor und nach dem Prinzip des 3-Phasen-Motors arbeitet. Er hat von den 3 Varianten die geringsten Anzugs- und Drehmoment-Werte.

Ein weit verbreiteter Anwendungsfall ist der Schrankenbetrieb. Da der 2-Phasen-Motor simpel in der Drehrichtungsänderung ist, wird er für einen Schrankenbetrieb gerne eingesetzt. Unterschied zum Einphasenmotor, hier sind Hilfswicklung und Hauptwicklung gleich, also es gibt auch keine Hilfswicklung, sondern 2 Hauptwicklungen, wechselseitig mit Kondensator in Reihe geschaltet.

Nochmal kurz zurück, der 1-Phasen-Wechselstrommotor hat 2 verschiedene Wicklungen, eine starke (niederohmig) für die Arbeit und eine (hochohmig) für immer wieder den nötigen Schubs über den Kondensator. Auch diese Motoren, ob 1 Phasen oder 2 Phasen, sind nicht immer ersetzbar, so also wickelt die AQ Pluss ebenfalls neu.

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