Asynchronmaschine oder ASM

Die Asynchronmaschine (ASM), oder auch Induktionsmaschine, ist eine Drehstrommaschine, bei welcher der Rotor mit einer Drehzahldifferenz dem Drehfeld nachläuft. Die prozentuale Abweichung der Drehzahl wird als Schlupf bezeichnet. Der Rotor kann entweder als Kurzschlusskäfigrotor oder als Schleifringrotor ausgeführt werden. In beiden Fällen wird durch den Schlupf Strom induziert, welcher für die Generierung des Drehmomentes verantwortlich ist. Mit zunehmender Last wird der Schlupf größer. Die Asynchronmaschine kann als Elektromotor sowie als Generator betrieben werden.

Aufbau und grundlegende Funktionsweise

Eine typische ASM besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem feststehenden Stator mit drei phasenverschobenen Wicklungen und dem rotierenden Rotor. Das anliegende Drehfeld im Stator erzeugt durch elektromagnetische Induktion eine Spannung im Rotor – und damit einen Stromfluss. Dieses Wechselspiel aus Magnetfeldern setzt den Rotor in Bewegung. Die Differenz zwischen Drehfeld- und Rotordrehzahl – der Schlupf – ist entscheidend für die Rotorstrom Induktion und damit für das erzeugte Drehmoment.

Schlupf im Überblick

Der Schlupf beschreibt, wie stark die Drehzahl des Rotors unterhalb der synchronen Drehzahl liegt – oft im Bereich von 2 % bis 5 %. Je höher der Schlupf, desto mehr Drehmoment wird erzeugt, gleichzeitig sinkt der Wirkungsgrad leicht. Dieser Effekt ist besonders beim Anlauf oder unter hoher Last relevant.

Rotorvarianten: Kurzschlussläufer vs. Schleifringläufer

• Kurzschlussläufer: Einfach und wartungsfrei – Aluminiumstäbe zwischen Kurzschlussringen. Weit verbreitet in Industrieanwendungen.
• Schleifringläufer: Mit externem Rotorwiderstand steuerbar. Ideal, wenn beim Anlauf hohes Drehmoment bei reduziertem Strom gefordert ist. Allerdings aufwendiger in Wartung und Konstruktion.

Betrieb als Motor und Generator

Im Motorbetrieb dreht sich der Rotor unterhalb des synchronen Feldes – der Schlupf erzeugt das Drehmoment. Im Generatorbetrieb läuft er oberhalb der synchronen Drehzahl und speist elektrische Leistung ins Netz zurück – als sogenannter untersynchroner oder übersynchroner Betrieb.

Vorteile und typische Anwendungen

ASM sind robuste und wirtschaftliche Dauerläufer: wartungsarm, kostengünstig und effizient. Sie kommen in Pumpen, Lüftern, Fördertechnik und Haushaltsgeräten zum Einsatz und lassen sich auch mit Frequenzumrichter gut regeln. Schleifringläufer finden Anwendung dort, wo hohe Anlaufmomente notwendig sind – z. B. in Kranen oder schweren Anlagen.