Ist der Leerlaufstrom eines Motors immer kleiner als der Laststrom?
Aus den beiden intuitiven Zuständen Leerlauf und Last lässt sich grundsätzlich schließen, dass bei Belastung des Motors aufgrund der tatsächlichen Lastsituation ein relativ hoher Strom fließt, sodass der Laststrom des Motors größer ist als der Leerlaufstrom. Dies trifft jedoch nicht auf alle Motoren zu. Bei manchen Motoren ist der Leerlaufstrom größer als der Laststrom.
Der Statorteil eines Asynchronmotors hat zwei elektrische Funktionen: Zum einen dient er der Zufuhr elektrischer Energie, zum anderen dient er der Erzeugung des rotierenden Magnetfelds des Motors.
Wenn sich der Motor im Leerlauf befindet, ist die Hauptstromkomponente der Erregerstrom und der Wirkstrom, der dem Leerlaufverlust entspricht, ist relativ gering.
Das heißt, im Leerlauf ist die zugeführte elektrische Energie gering und der Statorstrom wird hauptsächlich zum Aufbau des Magnetfelds verwendet.
Unter Lastbedingungen muss mehr elektrische Energie zugeführt werden, um die Last anzutreiben. Im Allgemeinen ist der Hauptbestandteil des Stroms der Laststrom. Daher ist der Laststrom unter normalen Umständen größer als der Leerlaufstrom, der nur zwischen einem Viertel und der Hälfte des Laststroms liegt.
Die elektromechanische Energieumwandlung in einem Motor ist ein sehr komplexer Prozess. Der Aufbau des Magnetfelds, das als einziges Medium für die elektromechanische Umwandlung dient, ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Dies führt dazu, dass der Leerlaufstrom einiger speziell konstruierter oder klassifizierter Motoren höher ist als der Laststrom.
Bei Drehstrom-Asynchronmotoren sind die Drehstromwicklungen symmetrisch im Raum verteilt, die Eingangsströme sind symmetrisch und das erzeugte Magnetfeld ist stets kreisförmig. Im Allgemeinen ändert sich das Verhältnis von Erregerstrom zu Laststrom nicht wesentlich und weist eine gewisse Regelmäßigkeit auf. Bei einigen speziell konstruierten Motoren, wie z. B. einpoligen Mehrdrehzahlmotoren mit Einzelwicklung und variabler Polzahl, ist die Streureaktanz bzw. der Streufluss jedoch extrem hoch. Der durch den Laststrom verursachte Spannungsabfall der Streureaktanz ist erheblich, was dazu führt, dass der Sättigungsgrad des Magnetkreises unter Last viel niedriger ist als im Leerlauf und der Lasterregerstrom viel kleiner ist als der Leerlauferregerstrom, wodurch der Leerlaufstrom größer ist als der Laststrom.
Das Magnetfeld eines Einphasenmotors ist elliptisch, und die Elliptizität variiert stark im Leerlauf und unter Last. Im Allgemeinen verfügt der Stator eines Einphasen-Asynchronmotors über zwei Wicklungssätze: die Hauptwicklung und die Hilfswicklung. Zudem sind ihre Achsen häufig um 90° versetzt. Nachdem ein geeigneter Kondensator in Reihe in die Hilfswicklung eingefügt wurde, wird diese parallel zur Hauptwicklung an das Stromnetz angeschlossen. Aufgrund des Phasenteilungseffekts von Komponenten wie Kondensatoren unterscheiden sich der Strom in der Hauptwicklung und der Sekundärwicklung zeitlich um einen Phasenwinkel. Die von der Hauptwicklung bzw. der Sekundärwicklung erzeugten pulsierenden magnetischen Potenziale werden zu einem rotierenden magnetischen Potenzial kombiniert, wodurch im Rotor ein induzierter Strom erzeugt und ein induziertes Magnetfeld aufgebaut wird. Die Wechselwirkung der beiden Magnetfelder erzeugt das Antriebsdrehmoment des Motors. Theoretische Analysen belegen, dass das elliptische synthetische rotierende magnetische Potenzial eines Einphasenmotors in zwei kreisförmig rotierende magnetische Potenziale zerlegt werden kann: ein positives und ein negatives. Das rotierende magnetische Potenzial der positiven Sequenz dominiert die Rotation des Motors, während das magnetische Potenzial der negativen Sequenz eine umgekehrte Bremswirkung auf den Motor ausübt und so die Größe des Antriebsdrehmoments erheblich beeinflusst.