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AC-Motoren, insbesondere Einphasen-Induktionsmotoren, benötigen aus folgenden Gründen oft einen Kondensator zum Starten:
1. Magnetfeldbedarf für die Rotation
Ein Dreiphasen-Wechselstrommotor kann eine rotierendes Magnetfeld direkt aus der Dreiphasenversorgung, die mit dem Rotor interagiert, um Drehmoment zu erzeugen und den Motor rotieren zu lassen. Eine einphasige Wechselstromversorgung erzeugt jedoch eine pulsierendes Magnetfeld (ein Feld, dessen Stärke nur variiert, das sich aber nicht dreht). Ein pulsierendes Magnetfeld kann nicht das nötige Anlaufdrehmoment erzeugen, um den Rotor aus dem Stillstand in Bewegung zu setzen.
2. Rolle des Kondensators bei der Erzeugung eines rotierenden Feldes
Um ein rotierendes Magnetfeld in einem Einphasenmotor zu erzeugen, müssen wir ein Phasendifferenz zwischen zwei Wicklungen (typischerweise der Hauptwicklung und der Hilfswicklung). Der Kondensator ist in Reihe mit der Hilfswicklung geschaltet.
Wenn Wechselstrom durch den Stromkreis fließt, bewirkt der Kondensator, dass der Strom in der Hilfswicklung führen die Spannung (im Gegensatz dazu hinkt der Strom in der Hauptwicklung der Spannung etwas hinterher). Diese Phasendifferenz zwischen den Strömen in den beiden Wicklungen führt zur Erzeugung zweier phasenverschobener Magnetfelder. Die Kombination dieser beiden phasenverschobenen Magnetfelder erzeugt ein rotierendes Magnetfeld.
3. Erzeugung des Anlaufdrehmoments
Dieses rotierende Magnetfeld durchdringt die Rotorleiter und induziert in ihnen Ströme. Nach dem Lenzschen Gesetz und dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion erzeugt die Wechselwirkung zwischen diesen induzierten Strömen und dem rotierenden Magnetfeld eine Anlaufdrehmoment, was ausreicht, um die Haftreibung und Trägheit des Rotors zu überwinden, wodurch der Motor zu rotieren beginnt.
4. Arten der Kondensatornutzung
- Kondensator – Motoren starten: Der Kondensator wird nur während der Anlaufphase verwendet. Sobald der Motor eine bestimmte Drehzahl erreicht (normalerweise etwa 70 – 80 % der Synchrondrehzahl), trennt ein Fliehkraftschalter die Hilfswicklung und den Kondensator vom Stromkreis. Der Motor läuft dann nur noch mit der Hauptwicklung.
- Kondensator – Motoren starten – laufen lassen: Ein Kondensator wird sowohl zum Starten als auch zum Laufen verwendet. Es gibt zwei Kondensatoren: einen größeren zum Starten (nach dem Start durch einen Fliehkraftschalter getrennt) und einen kleineren, der im Stromkreis verbleibt, um die Laufleistung zu verbessern und während des Betriebs einen besseren Leistungsfaktor und Wirkungsgrad zu erzielen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Kondensator bei einphasigen Wechselstrommotoren unerlässlich ist, um durch die Einführung einer Phasenverschiebung zwischen den Wicklungsströmen das für den Start erforderliche rotierende Magnetfeld zu erzeugen.
