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Einheit
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Einfach erklärt
Der Schlupf s beschreibt beim Asynchronmotor, wie stark die tatsächliche Rotordrehzahl n hinter der Synchrondrehzahl ns des magnetischen Drehfelds zurückbleibt – nur durch diese Differenz wird überhaupt eine Spannung im Rotor induziert und ein Drehmoment erzeugt (daher der Name „Asynchron"-Motor). Im Nennbetrieb liegt der Schlupf meist zwischen 1% und 5%: Ein Motor mit Synchrondrehzahl 1500min⁻¹ läuft real z.B. mit 1455min⁻¹, was einem Schlupf von 3% entspricht. Bei Stillstand ist s=1 (100%), im masselosen Idealfall wäre s=0 – im Motorbetrieb wird das nie ganz erreicht.
Merksatz: Ohne Schlupf kein Drehmoment – ein Asynchronmotor braucht immer eine kleine Differenz zwischen Dreh- und Rotordrehzahl, um überhaupt antreiben zu können.
Fortgeschrittene Erklärung
Der Schlupf ist die relative Differenz zwischen der vom Stator erzeugten Synchrondrehzahl ns=60·f/p und der mechanischen Rotordrehzahl n. Er bestimmt direkt die im Rotor induzierte Frequenz fRotor=s·fNetz, die bei Stillstand (s=1) der vollen Netzfrequenz entspricht und im Nennbetrieb (s≈0,03) nur noch wenige Hertz beträgt – ein wichtiger Aspekt bei der Auslegung von Rotorwicklungen und Schleifringen.
Der Schlupf steigt mit zunehmender mechanischer Last im Bereich zwischen Leerlauf und Kippmoment nahezu linear an, da ein höheres Lastmoment ein größeres induziertes Rotorfeld und damit eine größere Drehzahldifferenz erfordert. Bei drehzahlvariablen Antrieben mit Frequenzumrichter wird die Statorfrequenz gezielt verändert, wodurch sich ns und damit die Solldrehzahl verschieben lässt, während der Schlupf im optimalen Betriebspunkt näherungsweise konstant bleibt. Ein ungewöhnlich hoher Schlupf im Betrieb deutet häufig auf Überlast, zu niedrige Netzspannung oder einen Rotorwicklungsfehler hin.
Wichtige Formeln und Zusammenhänge
s ist der Schlupf (dimensionslos oder in %), ns die Synchrondrehzahl in min⁻¹, n die tatsächliche Rotordrehzahl in min⁻¹, fRotor die im Rotor induzierte Frequenz und fNetz die Netzfrequenz, jeweils in Hz.
Beispiel und Vorgehensweise
Ein Asynchronmotor hat eine Synchrondrehzahl von ns=1500min⁻¹ und läuft im Nennbetrieb mit n=1455min⁻¹. Gesucht ist der Schlupf.
- Gegeben: ns = 1500 min⁻¹, n = 1455 min⁻¹.
- Formel wählen: s = (ns-n)/ns.
- Einsetzen: s = (1500-1455)/1500.
- Rechnen: s = 45/1500 = 0,03.
- Ergebnis: s = 0,03 = 3 %.
Für denselben Motor (s=0,03) bei fNetz=50Hz ist die im Rotor induzierte Frequenz gesucht.
fRotor=s·fNetz=0,03·50Hz=1,5Hz. Diese niedrige Rotorfrequenz zeigt, dass sich das Rotorfeld im Nennbetrieb nur noch sehr langsam relativ zum Rotor dreht – bei Stillstand (s=1) läge sie dagegen bei vollen 50Hz.
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Weiterführend
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