Ersterstellung: 02.11.2022

letzte Bearbeitung: 2022-2025

Die synchrone und die asynchrone Drehstrommaschine und der Kondensatormotor und der Spaltpolmotor:

Die Drehstromsynchronmaschine in 2-phasiger Ausführung wurde von Nikola Tesla, der serbischstämmig war und aus Kroatien kam, erfunden. Er hatte ab 1882 angefangen sich mit Mehrphasensystemen zu beschäftigen. Friedrich August Haselwander aus Offenburg/Baden/Süddeutschland erfand im Jahr 1887 die 3-phasige Drehstromsynchronmaschine. Der Drehstromasynchronmotor wurde von dem Russen Michael von Dolivo-Dobrowolski im Jahr 1889 bei der AEG in Berlin erfunden.

In einem Drehstrommotor existiert bei Betrieb ein magnetisches Drehfeld. Diese nimmt das Ankerrad, dass bei einem Synchronmmotor mit der Polpaarzahl 1 einen magnetischen Nord- und einen magnetischen Südpol hat, mit. Das Ankerrad besteht beim Synchronmotor aus einem Dauermagneten oder einer Spule die über zwei Schleifringe mit Gleichstrom versorgt wird.

Wenn an einer Stelle des Ständers, in dem das Drehfeld erzeugt wird Nordpol herrscht, geht hier der Südpol des Ankers hin, weil er hier angezogen wird. Er lässt sich vom Drehfeld mitziehen.

Bei einem asynchronen Drehstrommotor besteht das Ankerrad aus einem Käfigläufer. Der Käfig bildet ein Leitersystem in dem durch Induktion ein Strom induziert wird, der ein Magnetfeld bewirkt, das bewirkt, dass der Käfigläufer von dem Drehfeld des Ständers mitgenommen wird. Wenn am Ständer Nordpol herrscht, wird an dieser Stelle des Käfigläufers beim Ansteigen des Magnetfeldes auch Nordpol induziert und beim Absteigen des Ständermagnetfelds an dieser Stelle am Läufer Südpol induziert. Diese Kräfte des Abstoßens und des Anziehens bringen den Läufer dazu mit dem Drehmagnetfeld mitzulaufen.

Eine nähere Erläuterung dieses Vorgangs bietet die Lenz´sche Regel (gilt für den asynchronen Drehstrommotor):

Sie sagt, dass die Wirkung, die hier das induzierte Ankermagnetfeld ist, immer der Ursache, die hier das Magnetfeld des Ständers ist, entgegengerichtet ist.

Das bedeutet wenn an einer Stelle des Ständers z.B. Nordpol herrscht, so wird in dem Käfig ein Strom induziert, der bei sich aufbauendem Ständermagnetfeld die Magnetisierung Nordpol hat und bei sich abbauendem Ständermagnetfeld die Polarisierung Südpol hat. Dadurch, dass Ständer und Ankerrad so kräftemäßig in Beziehung treten wird der Käfigläufer vom Ständerdrehfeld mitgenommen. Das bedeutet, dass man es im Käfigläufer mit Kreisströmen zu tun hat, die auf ihrer flachen Seite jeweils mit Nord- oder Südpol polarisiert sind.

Diese Inhalte sind im Physikbuch von Hans J. Paus, „Physik in Experimenten und Beispielen“ von Seite 343-345, Kapitel 27.5 (Das Induktionsgesetz in Feldgrößen) (Wobei in dem Text zur Graphik 27.9 der Sachverhalt falsch herum erläutert ist), von Seite 393-394, Kapitel 31.6 (Wirbelströme: Experimente zur Lenz´schen Regel: Wobei hier vor allem der Versuch mit der Induktionskanone hervorzuheben ist (abstoßende Kraft beim Einschalten des Magnetfeldes)) und von Seite 416-417, Kapitel 34.2 (Dreiphasenstrom, Drehstrom) entnehmbar.

Der synchrone Motor heißt so, weil sein Läufer sich gleichschnell wie das Drehfeld bewegt. Beim asynchronen Motor hat der Läufer gegenüber dem Drehfeld einen Schlupf. Er läuft etwas langsamer als das Drehfeld. Dadurch wird die Induktion der die magnetischen Gegenfelder erzeugenden Ströme im Käfig ermöglicht.

Der Kondensatormotor ist wie ein Drehstrommotor aufgebaut. Die erste Ständerspule ist an einer Phase, also an einem Wechselstromkreis angeschlossen. Die zweite Spule, die die Drehbewegung des Läufers bewerkstelligen soll, ist über einen Kondensator auch an dem 1-phasigen Anschluss angeschlossen. Der Kondensator bewirkt eine Phasenverschiebung weswegen eine Drehbewegung bewirkt wird.

Der Spaltpolmotor hat zur Erzeugung einer 2. Phase statt einem Kondensator eine niederohmige Spule aus verhältnismäßig dickem Draht mit nur ca. 2 Windungen in einem Spalt angebracht.