Elektromotor 47)
Elektromotor-Glossar-Blog der
Begriff Einphasenmotor (Kondensatormotor)

Wie funktioniert ein Einphasenmotor?

Welchen Zweck erfüllen

Betriebskondensator &

Anlaufkondensator?

Alles zu Wicklungen & Funktionsweise

im Glossar Blog! 

Einphasenmotoren – oft auch als Kondensatormotoren bezeichnet –

bringen Wechselstrom in Bewegung. Doch wie unterscheiden

sich Haupt- und Hilfswicklung, wozu dienen Betriebs-

und Anlaufkondensator und warum

verhalten sich 2-Phasen-Motoren

bei Schrankenanlagen so

besonders?

Wir erklären die Funktionsweise,

Vor- und Nachteile hier im

Elektromotor-Glossar.

Elektromotor Glossar Blog Einphasenmotor Kondensatormotor

Eigentlich basiert ein Einphasenmotor technisch auf einem Drehstrommotor. Er unterscheidet sich jedoch vor allem durch seine Wicklungsstruktur: Statt drei Wicklungssystemen besitzt er nur zwei – die Hauptwicklung und die Hilfswicklung.

Damit im Betrieb ein möglichst rundes (wenn auch eher elliptisches) Drehfeld entsteht, kommt ein Phasenschieber zum Einsatz. Dieser Phasenschieber ist nichts anderes als ein Betriebskondensator, der das drehende Magnetfeld erzeugt. Wegen dieses Bauteils wird der Einphasenmotor oft auch schlicht Kondensatormotor genannt.

Abgesehen davon entspricht die Funktionsweise im Inneren weitgehend der eines klassischen Drehstrommotors:

1. Spannung am Klemmbrett anlegen (welches beim Einphasenmotor etwas anders aufgebaut ist).

2. Strom fließt durch die Statorwicklungen und baut ein Magnetfeld auf.

3. Induktion: Das Magnetfeld wird auf die Bleche des Rotors übertragen.

4. Bewegung: Im fortlaufenden Wechsel ziehen sich die Magnetfelder an und stoßen sich ab – der Motor dreht sich.

Der innere Aufbau: Haupt- und Hilfswicklung

Beim klassischen Einphasen-Wechselstrommotor unterscheiden wir zwei Wicklungen:

• Hauptwicklung (Arbeitswicklung): Niederohmig und robust ausgelegt für die eigentliche Arbeit (Anschlüsse: U1 als Anfang, U2 als Ende).

• Hilfswicklung: Hochohmig ausgelegt, liefert über den Kondensator kontinuierlich den nötigen „Impuls“ für das Drehfeld (Anschlüsse: Z1 als Anfang, Z2 als Ende).

Der Betriebskondensator wird in Reihe mit der Hilfswicklung (Z) geschaltet. Das bedeutet: Der gleiche Strom fließt durch Kondensator und Hilfswicklung, bevor er zurück ins Netz geht. Bei der Hauptwicklung (U) fließt der Strom direkt hinein und wieder hinaus.

Da ins Haus- oder Betriebsnetz nur zwei Leitungen führen (L1 für Phase, N für Neutralleiter) plus Schutzleiter (PE), sind die Eingänge und Ausgänge der beiden Zweige am Klemmbrett entsprechend zusammengeführt.

Wermutstropfen: Bauartbedingt hat ein einfacher Kondensatormotor ein geringeres Anzugs- und Drehmoment als ein echter Drehstrommotor. Er ist in gewisser Weise eine elegante „Hilfskonstruktion“ für das Einphasennetz.

Mehr Anzugsmoment durch den Anlaufkondensator

Um das schwache Anzugsmoment beim Start zu verbessern, gibt man dem Rotor beim Einschalten einen kräftigen „Schubs“. Dazu schaltet man kurzzeitig einen zweiten, kapazitätsstarken Kondensator hinzu: den Anlaufkondensator. Er schickt für einen kurzen Moment einen hohen Strom durch die Hilfswicklung.

Wichtig: Rechtzeitig abschalten!

Sobald der Motor seine Nenndrehzahl (siehe Typenschild) erreicht hat, muss der Anlaufkondensator sofort abgeschaltet werden, da der Motor sonst innerhalb kürzester Zeit durchbrennt!

Für das automatische Abschalten gibt es zwei gängige Lösungen:

• Fliehkraftschalter: Schaltet mechanisch ab, sobald die Welle eine bestimmte Drehzahl erreicht.

• Anlaufrelais / Stromrelais: Reagiert auf die Stromstärke und trennt den Anlaufkondensator, sobald der Anlaufstrom sinkt.

Der Betriebskondensator muss hingegen dauerhaft an der Hilfswicklung angeschlossen bleiben – ohne ihn bleibt die Motorwelle stehen.

Achtung Verschleißteil: Kondensatoren altern und gehen oft noch vor den Kugellagern kaputt. Fällt der Kondensator aus, läuft der Motor nicht mehr an – was im schlimmsten Fall zum Durchbrennen einer Wicklung führen kann.

Sonderform: Der 2-Phasen-Motor

Der 2-Phasen-Motor stellt eine interessante Abwandlung zwischen Einphasen- und Dreiphasenmotor dar. Er besitzt eine ähnliche Wicklungsstruktur wie der Einphasenmotor, arbeitet prinzipiell aber nach dem Dreiphasen-Prinzip. Unter allen drei Varianten hat er zwar die geringsten Anzugs- und Drehmomentwerte, bietet dafür aber einen entscheidenden Vorteil: einen extrem einfachen Drehrichtungswechsel.

Typischer Einsatzbereich: Schrankenanlagen

Beim 2-Phasen-Motor sind Haupt- und Hilfswicklung identisch ausgelegt (zwei gleichwertige Hauptwicklungen), die wechselseitig in Reihe mit dem Kondensator geschaltet werden. Durch einfaches Umschalten lässt sich die Drehrichtung augenblicklich ändern – ideal für das rasche Öffnen und Schließen von Schranken.

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Elektromotor Glossar Blog, Einphasenmotor und als Synonym Kondensatormotor:

Im Bild oben ein Anlaufschalter für einen Kondensatormotor mit 2 Kondensatoren,
drunter ein kleiner Sägeflachmotor, darunter ein Poliermotor mit 2 Wellenendn,
darunter ein Mischermotor und als letzter ein Steuermotor aus einer
Maschine mit einer Phasenanschnittsteuerung für die Drehzahl.

Bild füge ich ein.

Elektromotor-Glossar-Blog.de 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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