Synchrondrehzahl-Rechner

Dieser Rechner ermittelt die Drehzahl des Magnetfelds eines Wechselstrommotors aus zwei Typenschild- oder Konstruktionsdaten: der Speisefrequenz und der Gesamtzahl der Magnetpole. Ausgegeben werden Umdrehungen pro Minute und Sekunde sowie Winkelgeschwindigkeit und Dauer einer synchronen Umdrehung. Die Berechnung eignet sich für Asynchron- und Synchronmotoren, Generatoren, die Auswahl von Antrieben und schnelle technische Prüfungen. Sie beschreibt die Felddrehzahl, die nicht zwingend mit der gemessenen Wellendrehzahl eines belasteten Asynchronmotors übereinstimmt.

Verstehen Sie die Bedeutung der Synchrondrehzahl

In einer Wechselstrommaschine erzeugen die Statorströme ein rotierendes Magnetfeld. Die Synchrondrehzahl ist die ideale Drehzahl dieses Feldes und wird ausschließlich durch die elektrische Frequenz und die Zahl der Magnetpole in der Wicklung bestimmt. Sie ist deshalb eine Auslegungsgröße und keine Zusage für jede Welle.

Ein Synchronmotor kann unter normalen Betriebsbedingungen an dieses Feld gekoppelt laufen, während ein Asynchronmotor gewöhnlich etwas langsamer drehen muss, um Drehmoment zu erzeugen. Diese Differenz heißt Schlupf. Geben Sie die Speisefrequenz in Hertz und die gesamte Polzahl einschließlich Nord- und Südpolen ein.

Der Rechner liefert Umdrehungen pro Minute, Umdrehungen pro Sekunde, die Winkelgeschwindigkeit in Radiant pro Sekunde, die Polpaarzahl und die Dauer einer Feldumdrehung. Diese Größen helfen beim Lesen eines Motorkatalogs, Prüfen eines Drehzahlmessers, Dimensionieren von Übertragungselementen oder Vorbereiten einer Regelungsberechnung. Vergleichen Sie stets gleiche Betriebsbedingungen: Die Ausgangsfrequenz eines Frequenzumrichters kann von der Netzfrequenz auf dem Typenschild abweichen.

Wenden Sie die Frequenz-Polzahl-Formel richtig an

Dabei ist N_s die Synchrondrehzahl in Umdrehungen pro Minute, f die elektrische Frequenz in Hertz und P die Gesamtzahl der Pole. Der Faktor 120 verbindet sechzig Sekunden pro Minute mit den zwei Polen, die bei einer zweipoligen Maschine für einen elektrischen Zyklus je mechanischer Umdrehung erforderlich sind. Eine höhere Frequenz erhöht die Synchrondrehzahl proportional.

Eine größere Polzahl senkt sie, weil für eine mechanische Drehung des Feldes mehr elektrische Zyklen nötig sind. Ein vierpoliger Motor hat bei 50 Hertz beispielsweise eine Synchrondrehzahl von 1,500 rpm und bei 60 Hertz von 1,800 rpm. Herkömmliche rotierende Wechselstrommaschinen besitzen eine gerade Polzahl.

Daher weist der Rechner ungerade, gebrochene, null oder negative Werte zurück, anstatt ein physikalisch irreführendes Ergebnis auszugeben. Das deterministische Zahlenergebnis wird nicht willkürlich für die Anzeige gerundet. Nachgelagerte Software kann somit eine Genauigkeit wählen, die zu den verwendeten Instrumenten und Toleranzen passt.

Deuten Sie das Ergebnis bei realen Motoren und Umrichtern

Verwenden Sie den berechneten Wert als Magnetfeldreferenz für die angegebene Frequenz und nicht als allgemeine Vorhersage der belasteten Wellendrehzahl. Auf dem Typenschild eines Asynchronmotors kann eine Nenndrehzahl unterhalb der Synchrondrehzahl stehen, etwa 1,450 rpm bei einem Feld mit 1,500 rpm. Der Rotorschlupf ist erforderlich, um Strom zu induzieren und Drehmoment zu erzeugen.

Er hängt von Last, Spannung, Rotorausführung und Betriebszustand ab und lässt sich daher nicht allein aus Frequenz und Polzahl ableiten. Ein Synchronmotor verhält sich anders: Nach dem Synchronisieren folgt seine mittlere mechanische Drehzahl dem Feld, bis eine Überlastung oder Störung zum Außertrittfallen führt. Bei einem Frequenzumrichter geben Sie dessen Ausgangsfrequenz am Betriebspunkt ein, nicht lediglich die Netzfrequenz am Eingang.

Beachten Sie außerdem, dass Getriebe, Riemen und Riemenscheiben die Enddrehzahl der angetriebenen Anlage verändern, ohne die Synchrondrehzahl des Motors zu beeinflussen. Vergleichen Sie zur Diagnose das Ergebnis mit der gemessenen Wellendrehzahl und der Motorart.