Grundprinzip
Einphasen-Asynchronmotoren benötigen Hilfsmittel, um ein Drehfeld zu erzeugen. Denn ein mit reinem Wechselstrom erzeugtes Magnetfeld würde nur zwischen zwei Polen hin und her schwanken, ohne eine Richtung vorzugeben. Daher ist in einem 230V~ Motor eine Hilfswicklung verbaut, die über einen Kondensator mit Strom versorgt wird. Dieser erzeugt eine berechenbare Phasenverschiebung zur Netzfrequenz. Dadurch entsteht in der Hilfswicklung ein zeitlich versetztes Magnetfeld, das die Drehrichtung vorgibt und für Drehmoment sorgt.
Varianten
Die Hilfswicklung und ihre Stromversorgung wird über zwei verschiedene Bauarten realisiert:
- Einphasenmotor mit Betriebskondensator (auch PSC-Motor genannt)
Diese Ausführung ist einfach, robust und eignet sich für Anwendungen mit gleichmäßigem Lastverlauf und geringem Anlaufmoment. Der Betriebskondensator bleibt dauerhaft im Stromkreis. - Einphasenmotor mit Anlauf- und Betriebskondensator (auch „Kondensatorstart- und -laufmotor“)
Hier wird zusätzlich ein leistungsstarker Anlaufkondensator verwendet, der beim Hochlauf verwendet wird. Bei Erreichen der gewünschten Drehzahl wird er über einen mechanischen Fliehkraftschalter oder ein elektronisches Relais abgeschaltet, und ein normaler Betriebskondensator übernimmt seine Rolle. Diese Konstruktion steigert das Anzugsmoment deutlich.
Wann reicht der Betriebskondensator?
Einphasenmotoren mit ausschließlich Betriebskondensator sind ideal für Anwendungen mit konstant niedriger bis mittlerer Last, sanftem Anlauf und geringem Einschaltmoment. Typische Anwendungen sind:
- Lüfter, Ventilatoren
- Förderbänder mit leichtem Antriebsgut wie verpackten Textilien.
- kleine Pumpen mit langsamer Beschleunigung wie Poolpumpen
- einfache Werkstattmaschinen wie Standbohrmaschinen
Diese Motoren haben eine einfache Bauweise, geringe Stromaufnahme und sind oft günstiger in der Anschaffung. Ihre Energieeffizienz ist im Dauerbetrieb gut – allerdings ist das Anzugsmoment (Ma) je nach Größe auf etwa 30–50 % eines vergleichbaren Drehstrommotors begrenzt. Das bedeutet, ein Förderband mit einem 0,37kW Motor Y2MD071M2B mit Ma/Mn 0,6 kann nur starten, wenn es mit weniger als 60% der maximal zulässigen Ladung belastet ist.
Wann ist ein Anlaufkondensator erforderlich?
Einphasenmotoren mit Anlauf- und Betriebskondensator kommen überall dort zum Einsatz, wo beim Start ein hohes Moment benötigt wird. Typische Fälle sind:
- Kompressoren
- Pumpenanwendungen mit hohem Anlaufwiderstand (z.B. Kolbenpumpen)
- Mischer für zähe Mischgüter wie Teig, Zement oder Farben
Dank des zusätzlich wirkenden Anlaufkondensators erreichen diese Motoren ein Anlaufmoment, das zwischen 100% und 200% des Nennmoments liegen kann. Das ist in vielen gewerblichen und halb-industriellen Bereichen Voraussetzung für einen sicheren Start ohne Anlassprobleme. Selbst wenn ein Drehstromanschluss verfügbar ist, kann das erhöhte Anlaufmoment eines Einphasenmotors mit zwei Kondensatoren gezielt genützt werden. Ein Mischer mit einem Motor YLHE80A4 mit Ma/Mn 1,7 kann beim Anlauf problemlos um 60% mehr Drehmoment benötigen als im Betrieb.
Was tun bei unbekanntem Drehmomentbedarf?
Einphasenmotoren mit zwei Kondensatoren sind für die meisten Anwendungen zulässig, auch wenn das verstärkte Anlaufmoment durch den zweiten Kondensator nicht benötigt wird. Sie sind zwar meist teurer, insbesondere wenn die Umschaltung mittels Relais erfolgt, doch diese Mehrkosten sind in der Regel überschaubar.
Es gibt jedoch Anwendungen, für die von einem Motor mit zwei Kondensatoren, oder generell von einem Einphasenmotor abzuraten ist. Ein zu großes Anlaufmoment kann im Blockadefall zur Zerstörung anderer Maschinenteile führen. Anwendungen mit einer großen Zahl an Schaltzyklen oder längerem Betrieb mit weniger als 75% der Nennleistung können zu frühzeitigem Verschleiß der Kondensatoren führen.
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