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was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

Diskutiere was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird im Motoren, Schütze und Schaltungen Forum im Bereich ELEKTROINSTALLATION; Hallo, ichab mal eine Frage an die Experten. Überall kann man lesen das ein Elektromotor wenn er überlastet wird heiß läuft und zersört werden...

  1. #1 michwamich, 28.10.2008
    michwamich

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    Hallo,

    ichab mal eine Frage an die Experten. Überall kann man lesen das ein Elektromotor wenn er überlastet wird heiß läuft und zersört werden kann - soweit is alles klar :)
    Aber was passiert da genau in dem Motor? Warum wird er überhaupt heiß?

    Wir arbeiten mit vielen Asynchron-Drehstrommotoren und mich interessiert einfach was da im Motor vorsichgeht wenn mal wieder der Motorschutz auslöst.

    Hier mal ein Szenario: Motor läuft und dann kommt es zu einem Lagerschaden oder es verklemmt sich etwas am Förderband. Nun dreht ja der Antrieb gegen einen Wiederstandt und läuft letztendlich heiß.

    Mit welchen physikalischen gesetzen lässt sich der Vorgang beschreiben. Durch welche Gesetzmäßigkeit lässt sich die Erhitzung in den Wicklungen erklären?

    Ich bin sehr gespannt - Vielen Dank
     
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  3. Anni

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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird


    Ich will es mal ganz einfach sagen : Durch die Mehrbelastung entsteht ein höher Stromfluss , in der Wicklung ( die ja einen Widerstand darstellt) wird mehr Leistung umgesetzt . Mehr Leistung an einem Widerstand beteutet mehr Wärme....
     
  4. #3 michwamich, 28.10.2008
    michwamich

    michwamich Schlitzeklopfer

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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

    Ok - das die Stromstärke ansteig ist klar. Also haben wir ein größer werdendes I und ein größer werdendes R ind der Gleichung des Ohmschen Gesetzes .... das müsste dann aber bedeuten das U abfällt - oder?

    Und wieso steigt jetz eigentlich die Stromstärke wenn der Motor "klemmt"?

    Darf ruhig mehr ins Detail gehen ;)

    Der Term der die Wärme darstellt ist ja P-verlust. Und eben P-verlust steigt ja an wenn der motor nich frei laufen kann.

    Mit welchem Gestz kann man das besser beschreiben?

    mit dem Ohmschen Gesetz oder dem der elektrischen Leistung.

    Spielt es eine Rolle das das Drehmoment steigt wenn die Drehzal sinkt?

    Sind ne menge Fragen die sich mir da auftun ..... ich hoffe ihr könnt mir da weiterhelfen :)

    Grüße
     
  5. Anni

    Anni Lizenz zum Löten

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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

    R bleibt relativ konstant , das bißchen "R" was durch die Erwärmung steigt ....."verriecht" sich

    Weil die erforderliche mechanische Leistung höher wird , und wenn die höher wird steigt der Wirkanteil des Motorstromes..........
     
  6. #5 michwamich, 28.10.2008
    michwamich

    michwamich Schlitzeklopfer

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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

    Ok dann anders herum...........

    I=U/R

    I wird größer

    R bleibt konstant

    dann muss doch U größer werden? Richtig? Aber woher kommt eine größere Spannung? Am netz liegt doch nur 400V an.

    Aber U ~ I laut dem Ohmschen Gesetz

    Induziert der Motor wenn er nicht frei laufen kann eine höhere Spannung wodurch I dann größer wird?

    I kann doch nich einfach mir nix dir nix steigen da muss doch was dahinterstecken.

    die erforderliche mechanische Leistung steigt - ja - is ja das gleiche was ich mit dem Drehmoment meinte. Dieses steigt je langsamer ein eMotor dreht.

    Aber wieso steigt einfach die Stromsärke wenn dem Motor mehr abverlangt wird .... warum bleibt er nich einfach stehn?

    Was is eigentlich wenn der eMotor kommplet stehen bleibt aber noch voll unter strom steht?

    Sorry aber ich steig noch nich ganz durch...........
     
  7. #6 jürgen, 28.10.2008
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    jürgen Hülsenpresser

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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

    Hallo michwamich,

    fangen wir mal vorne an. Betrachte zunächst für den Stillstand die Statorwicklung als Primärseite eines Trafos und die Rotorwicklung als kurzgeschlossene Sekundärwicklung. Durch die Statorwicklung fließt ein relativ hoher Strom (Anlaufstrom). Sobald der Rotor sich zu drehen beginnt, induziert sein Magnetfeld in den Statorwicklungen eine Spannung, die der angelegten Spannung entgegengerichtet ist. Diese treibt auch einen Strom in entgegengesetzte Richtung zum angelegten Strom. Dies setzt sich fort bis zur Nenndrehzahl, bei der der Motor dann den Nennstrom aufnimmt. Die Drehzahl und die Stromaufnahme hängen also unmittelbar zusammen. Die Folge: Sinkt die Drehzahl wegen stärkerer Belastung an der Welle steigt der aus dem Netz aufgenommene Strom durch die Statorwicklungen. Der Motorschutzschalter oder das Motorschutzrelais löst aus.
    Die Details während des Hochlaufs habe ich bewußt weggelassen.

    Viele Grüße Jürgen
     
  8. #7 michwamich, 29.10.2008
    michwamich

    michwamich Schlitzeklopfer

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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

    Hey Jürgen,

    das ist echt ausführlich :) Vielen dank für die detailierte Antwort.

    Von diesen entgegengesetzten Strömen/Spannung hab ich auch schon gelesen. Sie begrenzen den max Strom. Dreht der Motor langsammer bzw steht er leztendlich still - begrenzt nur noch der wiederstand der Wicklungen den max Strom und der rauscht dann durch die Decke.

    Ist das soweit koreckt?

    Nochma nachgefragt:
    Der Nennstrom ist letztendlich die vermeindlich nidrigste Stromaufnahme während der Motor in Betrieb ist?Nun aber zur theoretischen Frage.....lässt sich das mit Formeln ausdrücken bzw erklären? An welcher Stelle kommt das Ohmsche gesetz zum einsatz?(Da wo die eröhte Stromstärke zu mehr Leistung im den Wicklungen führt und somit Wärme erzeugt wird)

    U ~ I
    I=U/R
    P=U*I
    P=M*2Pi*n

    Vielen Dank aus weiterhin
     
  9. #8 jürgen, 29.10.2008
    jürgen

    jürgen Hülsenpresser

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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

    Hey michwamich,

    Na fast. Bei angelegter Wechselspannung kommt ja immer noch ein, in diesem Fall geringer, induktiver Blindwiderstandsanteil dazu.

    So absolut kannst du das nicht sehen. Der Nennstrom ist der Strom bei Nenndrehzahl und Nennbelastung! Es ist so, dass Motoren im Leerlauf, also ohne Belastung, über ihrer Nenndrehzahl liegen und damit auch den geringsten Strom aufnehmen (unter Nennstrom). Zwischen der Drehzahl des Rotors und der Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes in den Statorwicklungen besteht immer eine Differenz, der sogenannte Schlupf. Der Rotor wird also nie die Drehzahl des Drehfeldes erreichen. Würde er das tun, bliebe er stehen, weil sich das primäre Magnetfeld und das sekundäre Magnetfeld gegenseitig aufheben würden. Dann wäre die Stromaufnahme annähernd 0 A.

    Die Statorwicklungen sind ja nichts anderes als aufgewickelte Kupferdrähte. Die Erwärmung läßt sich mit der Stromdichte erklären. Die Stromdichte ist ja Strom / Querschnittsfläche. Wenn der Strom sich erhöht bedeutet das ja, dass mehr Ladungsträger den gleichen Querschnitt passieren müssen. Relativ gesehen ist das eine Widerstandserhöhung, die zu größerer Reibung der Ladungsträger im atomaren Aufbau des Leiters führt und damit zur Temperaturerhöhung. (Beispiel: Glühwendel in einer Glühlampe)

    Viele Grüße Jürgen
     
  10. #9 michwamich, 29.10.2008
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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

    Morgen Jürgen,

    oh ja genau die Blindleistung - die habsch vergessen .....

    Und stimmt bei keiner Belastung is die Stromaufnahme noch niedriger - is klar

    Darf ich nochmal kurz zusammen fassen - ob ichs auch wirklich gepeilt hab ;)

    I steigt wenn die Drehzahl abfällt --> deswegen gibts die hohen Anlaufströme weil ja die Drehzahl 0 ist.
    Das Drehmoment koreliert damit ..... niedrige Drehzahl heißt großes Drehmoment (um zu beschreiben wo die Kraft hingeht wenn sich die Welle nicht mehr so schnell dreht)


    Aber eins ist mir noch nich ganz 100%ig klar - die Stromstärke I steigt bei hängendem eMotor weil? Bzw. warum ist der Anlaufstrom so hoch?

    Ich versuchs mal mit meinen Worten zu beschreiben:

    Der Motor nimmt im Stillstand 100A, das ist einfach so - sobald sich der Motor dreht sinkt die Stromaufnahme weil der induzierte entgegengesetzte Strom immer weiter ansteigt und somit immer mehr die 100A ausgleicht ( sagen wir 100A - 90A induzierter Strom = 10A Nennstrom)
    Das bedeutet hängt der eMotor oder läuft langsamer als normal kehrt sich dieser Effekt um (100A - 10A = 90A)
    Heißt das also das der Strom bei klemmenden Motot nicht höher ist als der Anlaufstrom wäre?

    Und mit der Spannung - wie verhält es sich da? ..... wir haben 400V bei einem Antrieb der in Sternschaltung läuft. Nach I ~ U muss ja die Spannung mit steigender Stomstärke auch steigen. Ist dass das Gleiche wie bei der Stromstärke?

    Wir haben beim Anlaufen bzw. fölligen Klemmen die 400V - dreht sich aber der motor sinkt die Spannung durch die induzierte entgegenwirkende Spannung?

    Somit sind die hohen Stöme bzw Spannung wenn der eMotor klemmt, kein ungewöhnlicher Betriebszustand sondern spiegeln nur die Situation des eMotors beim Anfahren wieder - das Problem ist nur das das Anlaufen schnell geht(sollte) und das wenn der Motor klemmt die hohen Ströme/Spannung zu lange fließen und somit sich die Drähte über die Zeit dann erwährme bis sie so heiß werden das das isolationsmaterial der Wicklungen schmilzt und es leztendlich zu einem Kurzschluß kommt.


    ***********************************************************

    Damit kann man sagen das wenn der Term des Ohmschen Gesetzes I=U/R größer wird, auch P=U*I größer wird --> weil jedoch die Wirkleistung sinkt (der antrieb wandelt weniger elektrische Energie in mechanische Leistung um) steigt die Verlustleistung die sich in Erwärmung des Motors ausdrücken lässt. Und die Verlustleistung bzw die Erwärmung lässt sich so wie von dir beschrieben erklären

    "Die Stromdichte ist ja Strom / Querschnittsfläche. Wenn der Strom sich erhöht bedeutet das ja, dass mehr Ladungsträger den gleichen Querschnitt passieren müssen. Relativ gesehen ist das eine Widerstandserhöhung, die zu größerer Reibung der Ladungsträger im atomaren Aufbau des Leiters führt und damit zur Temperaturerhöhung."

    Ham was jetz?


    Die Hilfe ist echt klasse von euch
     
  11. #10 jürgen, 29.10.2008
    jürgen

    jürgen Hülsenpresser

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    AW: was passiert in einem Elektromotor wenn er überlastet wird

    Hey michwamich,

    unser öffentliches Netz gilt als spannungsstabil (natürlich in Grenzen) und stromvariabel. d.h., ändert sich der Strom bleibt die Spannung in weiten Grenzen konstant. Wenn natürlich extrem hohe Ströme noch dazu kurzzeitig gezogen werden, die z.B. die Trafoleistung übersteigen, bricht die Spannung zusammen. Deshalb sind auch die Anlaufströme von Motoren begrenzt.
    Ändert sich nun die Stromaufnahme aus dem speisenden Netz, bleibt die Spannung weitgehend stabil.

    Viele Grüße Jürgen
     
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