Lernfeld 9 · Prüfung Teil 2

Fehlersuche an elektrischen Maschinen

Fehlersuche an Elektromotoren: systematisch vorgehen, Wicklungs- und Isolationswiderstand messen, Fehlerbilder wie Phasenausfall oder Läuferstabbruch erkennen.

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Darum geht es

Bei der Fehlersuche an einer elektrischen Maschine gehst du von außen nach innen und vom Einfachen zum Aufwendigen. Zuerst sammelst du Informationen: Was hat der Kunde beobachtet, unter welchen Bedingungen läuft die Maschine, was steht auf dem Leistungsschild? Danach folgt die Sichtprüfung auf Brandspuren, Gerüche, Feuchtigkeit und mechanische Schäden. Erst dann wird gemessen, und erst wenn die Messungen es rechtfertigen, wird zerlegt.

Die wichtigsten Messungen sind der Isolationswiderstand jedes Strangs gegen das Gehäuse und der Stränge untereinander sowie die Strangwiderstände. Weil die Widerstände großer Wicklungen sehr klein sind, misst du sie mit Gleichstrom in Vierleitertechnik, damit Messleitungen und Übergangswiderstände das Ergebnis nicht verfälschen. Vergleiche die drei Stränge untereinander und rechne auf dieselbe Temperatur um, bevor du mit Protokollwerten vergleichst. Ein Windungsschluss innerhalb eines Strangs bleibt bei der Isolationsmessung unsichtbar; ihn findet die Stoßspannungsprüfung.

Viele Fehler verraten sich durch ihr Fehlerbild. Ein Motor, der brummt und nicht anläuft, hat meist einen fehlenden Außenleiter. Pendelt der Strom unter Last langsam, ist oft ein Läuferstab gebrochen. Schwingungen bei der einfachen Drehfrequenz deuten auf Unwucht, beim Doppelten der Netzfrequenz auf eine magnetische Ursache. Am Umrichter sind Lagerschäden durch Stromdurchgang ein typisches Problem.

Das solltest du dir merken

Erst Informationen sammeln und sichtprüfen, dann messen, dann zerlegen.
Kleine Strangwiderstände nur mit Gleichstrom in Vierleitertechnik messen.
Widerstände vor dem Vergleich auf dieselbe Temperatur umrechnen.
Windungsschlüsse zeigt die Stoßspannungsprüfung, nicht die Isolationsmessung.
Vor jeder Arbeit am Motor die fünf Sicherheitsregeln anwenden.

Formeln

Temperaturumrechnung des Kupferwiderstands: $R_{2} = R_{1} \cdot \frac{235 + ϑ _{2}}{235 + ϑ _{1}}$; $R_{1}$ , $R_{2}$ Widerstände in Ω bei den Temperaturen $ϑ_{1}$ , $ϑ_{2}$ in °C
Unsymmetrie der Strangwiderstände: $u = \frac{Δ R _{max}}{R _{m}} \cdot 100 %$; $Δ R_{max}$ größte Abweichung eines Strangs vom Mittelwert $R_{m}$ der drei Stränge

Typische Fehler in der Prüfung

Kleine Strangwiderstände mit dem Vielfachmessgerät in Zweileitertechnik gemessen.
Kalt und warm gemessene Widerstände ohne Temperaturumrechnung verglichen.
Aus einem guten Isolationswiderstand geschlossen, dass kein Windungsschluss vorliegt.
Motor und Zuleitung nicht getrennt geprüft, sodass der Fehlerort unklar bleibt.

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Zufallszahlen

Bei der Fehlersuche an einem Drehstrommotor messen Sie mit dem Milliohmmeter die Strangwiderstände $R_{U} = 1, 88 Ω$ , $R_{V} = 1, 91 Ω$ und $R_{W} = 1, 87 Ω$ . Berechnen Sie die Unsymmetrie als größte Abweichung vom Mittelwert, bezogen auf den Mittelwert, in Prozent. Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.

Tipps aus der Werkstatt

Ein guter Isolationswiderstand beweist nicht, dass die Wicklung heil ist: Ein Windungsschluss liegt innerhalb eines Strangs und bleibt bei der Messung gegen das Gehäuse unsichtbar. Vergleiche deshalb immer auch die drei Strangwiderstände, auf dieselbe Temperatur umgerechnet, und nutze bei Verdacht die Stoßspannungsprüfung.

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13 Aufgaben zu „Fehlersuche an elektrischen Maschinen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Maschinen und Antriebstechnik, Lernfeld 9 (Elektrische Maschinen instand setzen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.