Läuferstrom

Als Läuferstrom bezeichnet man in der Elektrotechnik den Strom, der im Läuferkreis eines Elektromotors fließt.^[1] Der Läuferstrom kann entweder durch eine im Motor durch Induktion erzeugte Spannung^[2] oder eine von außen zugeführte Spannung erzeugt werden.^[3]

Entstehung und Verhalten

Durch das Speisen der Statorspulen eines Asynchronmotors mit einem symmetrischen Drehstrom wird im Läufer desselben Motors die Läuferspannung erzeugt.^[4] Bedingt durch die Läuferspannung fließt im Läuferkreis ein Strom, der als Läuferstrom bezeichnet wird.^[5] Die Amplitude dieses Stromes ist genauso gerichtet wie die Amplitude der Läuferspannung, jedoch ist der Läuferstrom ihr gegenüber um 120 Grad phasenverschoben.^[6] Die Höhe des Läuferstromes ist von der Impedanz des Läufers^[7] und der mechanischen Belastung des Motors abhängig.^[6] Die Höhe des Läuferstromes lässt sich bei bestimmten Motoren, z. B. Schleifringläufermotoren, mittels Strommessgerät messen.^[8] Allerdings ist diese Messung sehr ungenau, weshalb man in der Praxis den Läuferstrom aus der abgegebenen Leistung des Motors und der Läuferspannung berechnet.^[9] Der Läuferstrom erzeugt im Motor ein zweites Magnetfeld.^[10] Dieses Magnetfeld bewirkt im Statormagnetfeld ein Kraft.^[4] Zusammen mit dem resultierenden Drehfeld wird ein Drehmoment hervorgerufen, was auf den Läufer einwirkt und den Läufer in Richtung des Drehfeldes beschleunigt.^[6] Mit steigender Drehzahl verringert sich die Läuferspannung und somit auch der Läuferstrom.^[4] Außerdem nimmt die Läuferfrequenz mit steigender Drehzahl des Läufers ab.^[11] Dies wiederum hat zur Folge, dass auch der Blindwiderstand des Läufers abnimmt.^[3] Mit abnehmendem Blindwiderstand verringert sich zudem auch die Phasenverschiebung zwischen der Läuferspannung und dem Läuferstrom.^[4] Aufgrund des Läuferwiderstandes entstehen durch den Läuferstrom im Läufer Verluste,^[12] die als Läuferkupferverluste bezeichnet werden.^[13] Um diese Verluste für den Nennbetrieb des Motors zu minimieren, werden Stromverdrängungsläufer eingesetzt.^[4]

Anwendung

Die Erzeugung des Läuferstromes durch Induktion wird bei Kurzschlussläufermotoren und Schleifringläufermotoren angewendet.^[3] Bei Schleifringläufermaschinen lässt sich auch über die Schleifringe von extern eine Spannung aufschalten, die dann einen Läuferstrom erzeugt.^[2] Dies erfolgt unter Zuhilfenahme eines Frequenzumrichters bei als doppelt gespeiste Asynchronmaschinen bezeichneten Maschinen.^[14] Ebenso wird der Läuferstrom durch extern zugeführte Spannung bei Synchronmaschinen und bei klassischen Gleichstrommaschinen erzeugt.^[3] Das physikalische Prinzip der Läuferstromerzeugung durch Induktion wird bei der Gleichstrombremsung mittels Frequenzumrichter verwendet.^[15]