Drehmomentcharakteristik Asynchronmotor an FU

Hallo zusammen,

mir stellt sich eine Frage zu einer Frequenzumrichtergespeisten Asynchronmaschine ("Drehstrommotor") hinsichtlich der Drehmomentcharakteristik, wo ich irgendwie auf dem Schlauch stehe, und hoffe hier weiß jemand eine Antwort:

1. Betrieb mit linearer V/f Kennlinie bis Eckfrequenz:

hier ist es so weit klar: Die Spannung steigt linear mit der Frequenz, bis sie bei der Eckfrequenz (z.B. 50 Hz) ihren Nennwert (z.B. 230V) erreicht hat. Das maximale Drehmoment ist über diesen Bereich konstant. Auch der Strom ist konstant (experimentell im Leerlauf ermittelt), da zwar die Impedanz durch die höhere Speisefrequenz größer wird, die Spannung jedoch ebenfalls angehoben wird um den entsprechenden Strom zu treiben.

2. Betrieb im Feldschwächebereich:

Nun wird die Frequenz weiter angehoben - sagen wir bis 100Hz - somit steigt die Drehzahl und das Drehmoment sinkt ~ 1/n. Ergo bleibt die Leistung P~M*n konstant.
Nun bleibt aber die Spannung bei maximalwert 230V konstant, die Frequenz wird weiter angehoben, somit erschließt sich aus miener Logik, dass der Strom ebenfalls geringer werden müsste, da die Impedanz mit der Frequenz steigt. Experimentell lässt sich das bestätigen, der Leerlaufstrom bricht deutlich ein.

Nun meine Frage: Wie kann das sein, da sich die Leistung ja ebenfalls aus U*I*cos(Phi) errechnet, und somit sinken müsste? Wie lässt sich erklären, dass der FU unter Last weiterhin den Motornennstrom treiben kann, trotz größerer Impedanz? Aus meinen Uni Unterlagen kann ich auch nur entnehmen, dass der Strom auch im Feldschwächebereich noch auf Nennwert verbleibt...

3. Und eine weitere Frage zur Berechnung:

Möchte ich unterhalb der Eckfrequenz das Drehmoment anheben (boost), kann ich die V/f Kennlinie ja nichtlinear einstellen, also die Spannung schneller ansteigen lassen. Experimentell ergibt sich im Leerlauf dann um einen fast um Faktor 6 gesteigerter Strom (6A statt 1A). Dieser wird - da keine Last dranhängt - also fast vollständig in der Wicklung in Wärme "verbraten", richtig? Wie kann ich von diesem Ergebnis auf das "neue" Drehmoment schließen, wenn ich das von den Motordaten noch nicht kenne? Kann ich einfach sagen doppelte Spannungsanhebung führt zu doppeltem Drehmoment bis Eckfrequenz? Und wie verhält sich das dann mit der Verlustleistung - die muss man ja eigentlich mit in die Berechnung mit einfließen lassen?!

Ich hoffe es weiß jemand Rat ;)

Hallo Powell,
zu deiner 3. Frage, ja die Verluste steigen, Pcu1 und Pcu2, allerdings sollte der Schlupf annähernd gleich bleiben, Pcu2 unverändert, also ändert sich nur etwas an Pcu1 = R1*I² und dann noch die ganzen Zusatzverluste etc. nach Norm und das Gedönse....

Das Drehmoment sollte sich dadurch in deinem Fall zu 6*M ergeben da I ~ M und du dich ja noch im Nennbetrieb befindest. In diesem Betriebspunkt wird die Felbildende Stromkomponente Id = 0 und dein ganzer Strom geht in Iq und Iq ist wiederum direkt proportional zu M.

Bei Fragen dazu schreib mir bitte ne PN :) Ist auch schon etwas spät die Antwort, aber ich war die letzte Zeit auch etwas beschäftigt :D


Zu Frage 2 hätt ich nur kurz ne Anmerkung, hab mich schon länger nicht mehr mit so etwas befasst aber: I² = Id² + Iq², Im Feldschwächbereich ist Id < 0, es geht also mehr Strom in die Feldbildende Komponente und weniger in die Drehmomentbildende. Der Strom wird nur "umverteilt" weg vom Drehmoment hin zum Feld. Aber um mir da sicher zu sein müsst ich das nochmal nachlesen.