Asynchronmotoren sind die am häufigsten eingesetzten elektrischen Betriebsmittel in der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion. Ihre Funktion besteht darin, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Stromverbrauch von Motoren in Unternehmen macht über 60 % des gesamten Energieverbrauchs aus. Am weitesten verbreitet ist der Kurzschlussläufermotor. Er zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion, leichtes Anlaufen, geringe Größe, zuverlässigen Betrieb, Robustheit und Langlebigkeit sowie einfache Wartung und Reparatur aus. Um den sicheren Betrieb von Asynchronmotoren zu gewährleisten, müssen Elektrofachkräfte die Grundlagen der Betriebssicherheit beherrschen, die Sicherheitsbewertung von Asynchronmotoren verstehen und potenzielle Gefahren frühzeitig erkennen und beheben. 1. Auswahl von Asynchronmotoren: Die Auswahl eines geeigneten Motors für Produktionsmaschinen umfasst die Bestimmung von Nennspannung, Nenndrehzahl, Bauart und Nennleistung. Folgende vier Aspekte sind zu berücksichtigen: (1) Die Nennspannung des ausgewählten Motors muss der Versorgungsspannung entsprechen. (2) Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften muss der ausgewählte Motor den Anforderungen der angetriebenen Produktionsmaschine entsprechen. (3) Die Bauart des Motors muss an die Umgebungsbedingungen angepasst sein. (4) Die Motorleistung muss korrekt gewählt werden. Sie muss der Last der Produktionsmaschine entsprechen, wobei deren Betriebsart – sowohl im Dauer- als auch im Intervallbetrieb – zu berücksichtigen ist. Ist die Leistung zu gering, kann der ordnungsgemäße Betrieb der Produktionsmaschine nicht gewährleistet werden. Beim Motor führt dies zu Überlastung und Überhitzung verschiedener Bauteile, wodurch die Temperatur den zulässigen Grenzwert überschreitet und vorzeitige Schäden entstehen. Ist die Leistung hingegen zu hoch, erhöhen sich die Investitionskosten der Anlage, die Motorleistung kann nicht voll ausgeschöpft werden, und Wirkungsgrad und Leistungsfaktor sinken. 2. Häufige Fehler und Analyse von Asynchronmotoren : Motoren können im Betrieb aus verschiedenen Gründen Fehler aufweisen. Diese lassen sich in mechanische und elektrische Fehler unterteilen. (1) Mechanische Fehler umfassen Statorreibung, Vibrationen, Lagerüberhitzung und -beschädigung. Der Luftspalt zwischen Stator und Rotor des Asynchronmotors ist sehr gering, was leicht zu Kollisionen zwischen Stator und Rotor führen kann. Häufig kommt es aufgrund von Verschleiß der Bohrung im Wellengehäuse des Enddeckels oder von Verschleiß und Verformung des Enddeckelanschlags und des Maschinenfußanschlags zu einer Fehlausrichtung von Maschinenfuß, Enddeckel und Rotor, wodurch Statorreibung entsteht. Zunächst muss geklärt werden, ob die Vibrationen vom Motor selbst, einem defekten Getriebe oder von der mechanischen Last verursacht werden. Anschließend erfolgt die Fehlersuche entsprechend der jeweiligen Situation. Vibrationen, die vom Motor selbst verursacht werden, entstehen meist durch eine unzureichende dynamische Auswuchtung des Rotors, defekte Lager, eine verbogene Welle, eine Fehlausrichtung von Enddeckel, Gehäuse und Rotor, eine unebene Motoraufhängung, unsachgemäße Installation oder lockere Befestigungselemente. Vibrationen erzeugen Geräusche und zusätzliche Lasten. (2) Zu den elektrischen Fehlern zählen Phasenausfall in der Statorwicklung, Verpolung der Statorwicklung, Dreiphasenstromungleichgewicht, Wicklungskurzschluss und Erdung, Wicklungsüberhitzung sowie Rotorstabbruch oder -unterbrechung. Phasenausfall ist einer der häufigsten Fehler. Wenn eine Phase der Drehstromversorgung ausfällt, läuft der Motor im Phasenausfallmodus. Phasenausfall kann beispielsweise durch eine durchgebrannte Sicherung, schlechten Kontakt der Schaltkontakte oder fehlerhafte Drahtverbindungen verursacht werden. Fällt bei einem Drehstrommotor eine Phase aus, ist das Gesamtdrehmoment im Stillstand null, wodurch der Motor blockiert (er kann nicht anlaufen). Der Blockierstrom ist deutlich höher als der normale Betriebsstrom. Wird der Motor in diesem Fall zu lange eingeschaltet oder häufig ein- und ausgeschaltet, brennt er durch. Bei geringem Lastdrehmoment kann der Motor mit einer fehlenden Phase zwar weiterlaufen, die Drehzahl sinkt jedoch leicht und es entstehen ungewöhnliche Geräusche. Unter hoher Last und bei längerem Betrieb brennen die Motorwicklungen jedoch durch. Bei fehlerhafter Verschaltung der Drehstromwicklungen entsteht nach dem Einschalten eine starke Stromungleichverteilung, die zu Drehzahlabfall, starkem Temperaturanstieg, verstärkten Vibrationen und plötzlichen Geräuschveränderungen führt. Wenn die Schutzeinrichtung nicht auslöst, können die Motorwicklungen leicht durchbrennen. Daher müssen die Start- und Endklemmen des Motors vor dem Einschalten eindeutig gekennzeichnet werden. Dreiphasige Stromunsymmetrien werden häufig durch eine Unsymmetrie der externen Versorgungsspannung verursacht; interne Ursachen sind hauptsächlich Kurzschlüsse zwischen Wicklungswindungen, falsche Spulenwicklungen oder Verdrahtungsfehler bei Reparaturen am Motor. Sowohl Wicklungserdung als auch Kurzschlüsse verursachen Überströme. Erdschlüsse können mit einem Megohmmeter überprüft werden. Kurzschlüsse lassen sich durch Messung des Stroms bei reduzierter Versorgungsspannung der Statorwicklung oder durch Messung ihres Gleichstromwiderstands feststellen. Motorüberhitzung wird hauptsächlich durch zu hohe Lasten verursacht; auch zu hohe oder zu niedrige Spannungen können zu Motorüberhitzung führen. Starke Überhitzung führt zu einem Geruch nach verbrannter Isolierung. Wird nicht rechtzeitig gehandelt oder funktioniert die Schutzeinrichtung nicht, kann der Motor leicht durchbrennen. Bei einem Bruch des Aluminium-Gussleiters eines Kurzschlussläufermotors oder einer Unterbrechung der Rotorwicklung eines Schleifringläufermotors kommt es zu einem anormalen Statorstrom mit periodischen Schwankungen zwischen hohen und niedrigen Werten sowie zu Geräuschen und Vibrationen. Je höher die Last, desto deutlicher tritt dieses Phänomen auf. 3. Motorbetrieb: Vor dem Anlauf des Motors ist die korrekte Montage aller Motorteile zu überprüfen und die Verdrahtung gemäß den Angaben auf dem Typenschild vorzunehmen. Der Isolationswiderstand ist zu messen. Der Isolationswiderstand der Wicklung muss den Anforderungen entsprechen. Die rotierenden Teile des Motors sind von Hand zu drehen. Sie müssen sich leichtgängig und ohne Blockieren drehen lassen. (1) Betriebsparameter: Die zulässige Spannungsschwankung des Motors beträgt im Allgemeinen ±10 % der Nennspannung. Die Differenz zwischen den drei Phasenspannungen darf 5 % nicht überschreiten. Die Stromunsymmetrie in den einzelnen Phasen darf 10 % nicht überschreiten. (2) Motorschutz: Um den sicheren Betrieb des Motors zu gewährleisten, müssen die Steuerungs- und Schutzeinrichtungen wie Niederspannungs-Leistungsschalter, Schütze, Sicherungen und Thermorelais korrekt konfiguriert sein. Bei wichtigen Motoren ist zusätzlich ein Phasenausfallschutz vorzusehen. Darüber hinaus muss das Motorgehäuse entsprechend der Betriebsart des Stromnetzes zuverlässig mit dem Neutralleiter oder der Erde verbunden sein. (3) Wartung und Instandhaltung: Der Motor muss intakt gehalten werden. Alle Teile und Zubehörteile müssen vollständig und unbeschädigt sein. Die Umgebung muss sauber sein. Regelmäßige Inspektion und Wartung des Motors sind unerlässlich für einen sicheren Betrieb. Zur täglichen Wartung gehören das Entfernen von Staub und Ölflecken, das Achten auf ungewöhnliche Geräusche und der regelmäßige Ölwechsel. Der Ölwechselzyklus beträgt in der Regel 1.000 U/min für Gleitlager und 5.000 U/min für Wälzlager. Bei der Inspektion ist auf Temperaturanstieg, Geruch und Vibrationen des Motors zu achten. Ein normal laufender Motor sollte ein leichtes und gleichmäßiges Geräusch von sich geben, keine Störgeräusche oder besondere Geräusche aufweisen, keine merklichen Vibrationen zeigen, die Nenndrehzahl erreichen und der Dreiphasenstrom sollte im Wesentlichen ausgeglichen sein.