Lernfeld 8 · Prüfung Teil 2

Anlass- und Bremsverfahren

Anlassverfahren und Bremsen von Drehstrommotoren: Direktanlauf, Stern-Dreieck, Sanftanlasser, Gleichstrom- und Gegenstrombremsung.

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Darum geht es

Beim Direktanlauf nimmt ein Asynchronmotor ein Mehrfaches seines Bemessungsstroms auf, oft das Fünf- bis Achtfache. Bei großen Motoren führt das zu Spannungseinbrüchen im Netz und zu mechanischen Stößen. Deshalb begrenzen Anlassverfahren den Anlaufstrom.

Beim Stern-Dreieck-Anlauf läuft der Motor zuerst in Sternschaltung an. Jede Wicklung bekommt dann nur die um $3$ kleinere Spannung, Anlaufstrom und Anlaufmoment sinken auf ein Drittel. Nach dem Hochlauf wird auf Dreieck umgeschaltet. Das geht nur, wenn der Motor im Betrieb am vorhandenen Netz in Dreieck läuft, am 400-V-Netz also mit der Angabe 400/690 V Δ/Y. Weil auch das Moment auf ein Drittel sinkt, eignet sich das Verfahren für Anlauf ohne große Last.

Ein Sanftanlasser verringert die Spannung mit Thyristoren über Phasenanschnitt und fährt sie langsam hoch. Das Moment sinkt dabei mit dem Quadrat der Spannung. Ein Frequenzumrichter erlaubt den sanftesten Anlauf mit vollem Moment.

Zum Bremsen gibt es mehrere Wege. Bei der Gleichstrombremsung fließt Gleichstrom durch die Ständerwicklung, das ruhende Feld bremst den Läufer. Bei der Gegenstrombremsung werden zwei Außenleiter getauscht; ein Stillstandswächter muss beim Stillstand abschalten, sonst läuft der Motor rückwärts an. Mechanische Federdruckbremsen halten auch bei Netzausfall.

Das solltest du dir merken

Stern-Dreieck senkt Anlaufstrom und Anlaufmoment auf ein Drittel.
Für Stern-Dreieck muss der Motor am Netz im Betrieb in Dreieck geschaltet sein.
Beim Sanftanlasser sinkt das Moment mit dem Quadrat der Spannung.
Gegenstrombremsung immer mit Stillstandswächter.

Formeln

Anlaufstrom aus dem Leistungsschild: $I_{A} = k \cdot I_{N}$; $k$ Verhältnis $I_{A} / I_{N}$ vom Leistungsschild, $I_{N}$ Bemessungsstrom in A, $I_{A}$ Anlaufstrom in A
Stern-Dreieck-Anlauf: $I_{A, Y} = \frac{1}{3} \cdot I_{A, Δ}$; $I_{A, Y}$ Anlaufstrom in Stern, $I_{A, Δ}$ Anlaufstrom bei direktem Anlauf in Dreieck; für das Moment gilt dasselbe Verhältnis
Moment und Spannung: $M \sim U^{2}$; $M$ Drehmoment, $U$ Spannung am Motor; halbe Spannung ergibt ein Viertel des Moments

Typische Fehler in der Prüfung

Angenommen, der Strom sinke in Stern nur um den Faktor $3$ ; der Netzstrom sinkt auf ein Drittel.
Einen Motor 230/400 V Δ/Y am 400-V-Netz im Stern-Dreieck-Anlauf betrieben; in Dreieck läge an jeder Wicklung zu viel Spannung.
Gegenstrombremsung ohne Abschaltung im Stillstand beschrieben.

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Zufallszahlen

Ein Motor gibt $5, 5 kW$ bei $n_{N} = 2920 min^{- 1}$ ab; sein Anlaufmoment in Dreieckschaltung beträgt das $1, 9$ -Fache des Bemessungsmoments. Welches Anlaufmoment in Newtonmetern steht beim Anlauf in Sternschaltung zur Verfügung? Runden Sie auf eine Nachkommastelle.

Tipps aus der Werkstatt

Anlaufstrom beim Direktanlauf: I_A = (I_A/I_N) · I_N, typisch das 5- bis 8-Fache. Reihenfolge bei der automatischen Stern-Dreieck-Schaltung: erst Sternschütz, dann Netzschütz, nach dem Hochlauf Sternschütz aus, kurze Pause, Dreieckschütz ein. Stern und Dreieck gegeneinander verriegeln.
Stern-Dreieck-Anlauf geht nur, wenn die Dreieckspannung des Motors der Netzspannung entspricht, am 400-V-Netz also ein Motor 400/690 V. In Stern sinken Strangspannung um √3 und Netzstrom sowie Drehmoment auf ein Drittel. Deshalb klappt der Anlauf nur bei geringem Lastmoment, etwa bei Lüftern und Pumpen.
Bremsverfahren unterscheidest du am Prinzip: Gegenstrombremsen tauscht zwei Außenleiter und dreht das Feld um, Gleichstrombremsen speist Gleichstrom in die Wicklung und bremst über das stehende Feld, generatorisches Bremsen gibt Energie zurück ins Netz oder in den Bremswiderstand. Mechanische Bremsen halten, elektrische verzögern.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

24 Aufgaben zu „Anlass- und Bremsverfahren“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: Rahmenlehrplan Elektroniker/-in (KMK), Lernfeld 8; DIN EN 60034-1, DIN EN 60947-4-1/-4-2. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.