Steinmetzschaltung: Stromlaufplan erklärt
Ein Drehstrommotor am 230-V-Wechselstromnetz: Zwei Klemmen hängen direkt an L und N, die dritte bekommt ihre Spannung über einen Betriebskondensator. Das ist die Steinmetzschaltung. Leg im Plan den Umschalter um und sieh, wie der Kondensator die Seite wechselt und der Motor andersherum läuft.
Der Schaltplan braucht JavaScript. Die Erklärungen unten funktionieren auch ohne.
Steinmetzschaltung
Links kommt L über den Leitungsschutzschalter F1 und den Schalter S1 zum Motor, rechts N. Dazwischen sitzen der Kondensator C1 und der Umschalter S2. Tippe S1 und S2 im Plan an oder nutze die Knöpfe über diesem Text. Mit Weiter gehst du die Schaltung Schritt für Schritt durch.
Die Bauteile im Plan
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Motor M1 im Dreieck
Ein Drehstrommotor für 230/400 V, die Wicklung im Dreieck geschaltet. Die Brücken dafür sitzen am Klemmbrett und sind im Plan nicht gezeichnet. So zeigt es VEM für den Anschluss eines Drehstrommotors 230/400 V als Einphasenmotor (Hauptkatalog Niederspannungsmaschinen, Kap. 16, S. 16/7, Bild 8). Eaton zeigt für einen Motor 230/400 V das Dreieck an 230 V und den Stern an 400 V (Schaltungsbuch 10/23, S. 5-102). Wie die Brücken liegen, zeigt das Klemmbrett in 3D.
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Betriebskondensator C1
Er liegt zwischen V1 und einer der beiden anderen Klemmen. Sein Strom sorgt für die Phasenverschiebung, die der Motor zum Laufen braucht (VEM, S. 16/7). Bei Einphasenmotoren bestimmt diese Phasenverschiebung auch die Drehrichtung (Danfoss, Wissenswertes über Frequenzumrichter, S. 19). Das Zeichen mit den zwei Platten ist der Kondensator allgemein, sein Kennbuchstabe ist C (Eaton, S. 9-25 und S. 10-3).
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Umschalter S2
Er legt den freien Anschluss von C1 entweder an die Seite von L (U1) oder an die Seite von N (W1). In Bild 8 von VEM ist die zweite Lage gestrichelt gezeichnet, „für umgekehrte Drehrichtung“. Welche der beiden Lagen Rechtslauf ergibt, nennt die Unterlage nicht. Prüfe die Drehrichtung beim ersten Einschalten.
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Leitungsschutzschalter F1 und Schalter S1
F1 schützt die Leitung, S1 schaltet den Motor ein und aus. S1 trennt nur L. Ein Motorschutz ist im Plan weggelassen.
Weitere Schaltungen
Frequenzumrichter mit Freigabe und Drehrichtung → Freigabe, Start, Rechts/Links: sehen, wann der Umrichter ein Drehfeld ausgibt. Stern-Dreieck-Schaltung zum Ausprobieren → Anlauf im Stern, Betrieb im Dreieck: die Umschaltung live im Plan. Stern-Dreieck-Wendeschaltung zum Ausprobieren → Rechts oder links, erst Stern, dann Dreieck: vier Schütze und ein Zeitrelais. Kreuzschaltung zum Ausprobieren → Eine Lampe von drei Stellen: zwei Wechselschalter und ein Kreuzschalter im Plan.Wie viel Leistung bringt ein Drehstrommotor in Steinmetzschaltung?
Weniger als am Drehstromnetz. VEM nennt für die Kondensatorgrößen aus seiner Tabelle höchstens 70 % der Drehstromleistung und ein Anzugsmoment von etwa 20 bis 30 % des Bemessungsmomentes. Deshalb eignen sich solche Motoren nur für einen entlasteten Anlauf, VEM nennt als Beispiel Lüfterantriebe. Sinnvoll ist die Schaltung laut VEM nur bis etwa 1 bis 2 kW Einphasenleistung (Hauptkatalog Kap. 16, S. 16/7).
Wie groß muss der Kondensator sein?
Die Größe ist wichtig: Für ein gutes Anlaufmoment braucht es viel Kapazität, für den Betrieb darf sie nicht zu groß sein. VEM gibt dafür eine Tabelle nach der abgegebenen Leistung im Einphasenbetrieb und der Drehzahl an. Ein Beispiel daraus: Für 1,0 kW abgegebene Leistung im Einphasenbetrieb bei 1500 oder 1000 min⁻¹ nennt VEM 90 bis 100 µF (S. 16/7). Für andere Leistungen den Wert in der Tabelle nachschlagen, nicht hochrechnen. Bei anderen Netzspannungen ändert sich die Kapazität, VEM beschreibt, wie man umrechnet.
Welche Spannung muss der Kondensator aushalten?
Motorbetriebskondensatoren werden laut VEM in der Regel für eine Dauerbetriebsspannung vom 1,2- bis 1,5-Fachen der Netzspannung ausgelegt, bei 230 V also für mindestens 276 V (S. 16/7). Maßgeblich ist die Angabe auf dem Kondensator und in der Unterlage des Motors.
Was macht ein Anlaufkondensator?
Er wird dem Betriebskondensator parallel geschaltet und verbessert das Anlaufverhalten. Nach dem Hochlauf wird er wieder abgeschaltet (VEM, S. 16/7). Im Plan ist er nicht gezeichnet.
Wie drehe ich die Drehrichtung um?
Indem du den Kondensator auf die andere Seite klemmst, im Plan mit S2. An einem Drehstrommotor am Drehstromnetz tauscht man stattdessen zwei Außenleiter, wie bei der Wendeschützschaltung. Im Plan wird über Aus umgeschaltet: S1 aus, S2 umlegen, S1 wieder ein.
Gibt es eine Alternative ohne Leistungsverlust durch den Kondensator?
Ein Frequenzumrichter mit einphasigem Netzanschluss erzeugt aus 230 V ein Drehfeld für den Motor. Eaton nennt für seinen Drehzahlstarter DE1 am einphasigen 230-V-Netz Motoren von 0,25 bis 2,2 kW (S. 5-85). Wie Freigabe und Drehrichtung an einem Umrichter funktionieren, zeigt der Plan Frequenzumrichter mit Freigabe und Drehrichtung.
Zum Plan: Er zeigt die Schaltung als vereinfachten Stromlaufplan, angelehnt an Bild 8 im VEM-Hauptkatalog (Niederspannungsmaschinen, Kap. 16, S. 16/7). Die Dreieckbrücken am Klemmbrett, der Schutzleiter und ein Motorschutz sind weggelassen. Der Plan rechnet nur, ob der Motor läuft und auf welcher Seite der Kondensator liegt. Leistung, Strom und Anlauf rechnet er nicht. Der lila Weg zeigt den Strom über den Kondensator. Der drehende Ring zeigt nur, dass sich die Richtung umkehrt, nicht welche Richtung es ist. Arbeiten an elektrischen Anlagen sind Sache von Elektrofachkräften, vorher gelten die fünf Sicherheitsregeln. Ein Plan ersetzt keine Planung.
Diese Schaltung auf der eigenen Seite einbinden
Für Lernplattformen wie Moodle, Schul- und Ausbildungsseiten: Diese Schaltung läuft dann direkt auf deiner Seite, kostenlos, werbefrei, ohne Tracking.
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Einzige Bitte: den Textlink unter dem Rahmen stehen lassen.