Eine Asynchronmaschine (auch Induktionsmaschine genannt) ist ein Elektromotor, der mit Drehstrom betrieben wird. Er benötigt in dem Gegensatz zur Gleichstrommaschine nicht unbedingt Schleifkontakte. Elektrisch gesehen ist eine Asynchronmaschine ein kurzgeschlossener Drehstrom-Transformator, dessen SekundÀrwicklung (der Rotor) drehbar gelagert ist.
Durch die an die Statorwicklung angelegte Betriebsspannung wird in dem Inneren der Maschine ein magnetisches Drehfeld erzeugt, welches in der kurzgeschlossenen inneren Wicklung (Anker) einen Strom induziert. Dieser Strom baut selbst wiederum ein Magnetfeld um den Rotor auf. Beide Magnetfelder wechselwirken so, dass letztlich ein Drehmoment erzeugt wird.

Drehfeld in dem Stator
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       | Drehzahl des Drehfeldes != Drehzahl des Rotors
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       V
Spannung wird in dem Rotor induziert
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       | U proportional (Drehfelddrehzahl - Rotordrehzahl) * Bstator
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       V
Strom wird in dem Rotor angetrieben
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       | I=U/R
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       V
Rotorstrom wechselwirkt mit Statorfeld
       |
       | F proportional Bstator*Irotor
       |
       V
Moment wird erzeugt

Wie man sieht, ist fĂŒr die Momentenerzeugung ein Rotorstrom notwendig. Dieser bleibt aber ca. bestehen, wenn es eine Differenzdrehzahl zwischen Statorfeld und Rotor gibt. Diese Differenzdrehzahl wird als Schlupffrequenz genannt. Bezieht man die Schlupffrequenz auf die Frequenz des Statorfeldes erhĂ€lt man den Schlupf. Der Schlupf ist abhĂ€ngig vom elektrischen Widerstand der Rotorwicklung. Da die Maschine so mit einer etwas anderen Drehzahl (langsamer) als das Statorfeld rotiert, also asynchron dreht, wird sie als Asynchronmaschine genannt. Wegen der besonderen Eigenart, dass der Rotorstrom hier ca. durch Induktion erzeugt wird (und nicht wie bei der Synchronmaschine durch Erregerwicklung oder Permanentmagneten), wird sie auch gelegentlich Induktionsmaschine (engl. induction drive) genannt.

Allerdings ist die Drehzahl/Drehmomentenkennlinie in dem Anlaufbereich fĂŒr dieses Motorprinzip sehr ungĂŒnstig. Der Motor ist nicht in der Lage, mit viel Last anzulaufen. Er mĂŒsste ohne Last auf etwa 90 Prozent der Nenndrehzahl hochfahren, ehe er ein bezeichnenswertes Drehmoment abgeben kann.

Das fĂŒhrte zunĂ€chst zur Entwicklung des SchleifringlĂ€ufers, bei dem an extra angebrachten Rotorschleifringen ein zusĂ€tzlicher Widerstand von außen zwischen die Ankerwicklungen geschaltet wird, um so das maximale Drehmoment auch schon bei der Drehzahl 0 zu erreichen. Der Widerstand wird ca. als Anlaufschaltung gebraucht, und nach Erreichen des Betriebszustandes werden die Schleifringe kurzgeschlossen.

SpĂ€ter wurde dann der KurzschlusslĂ€ufer entwickelt, dessen Rotor aus einem geblechten EisenkernlĂ€ufer besteht, der in dem Aluminium-Druckgussverfahren seine "Wicklung" erhĂ€lt. ("Wicklung" ist hier in AnfĂŒhrungszeichen gesetzt, weil das Aluminiumgebilde eher wie ein KĂ€fig aussieht, wirklich tĂ€uschend Ă€hnlich einem Hamsterlaufrad - darum wird dieser Motor in dem englischen auch "squirrel cage motor" genannt, in dem deutschen zuweilen auch "KĂ€figlĂ€ufermotor".) Auch diese AusfĂŒhrung hat das Problem der Drehzahl/Drehmomentenkennlinie und ist so ca. fĂŒr EinsatzfĂ€lle geeignet, wo beim Anlauf wenig Gegenmoment ĂŒberwunden werden muss (also so eine Art Anlaufen in dem Leerlauf oder fast-Leerlauf). Als Lösung fand sich eine ausgeklĂŒgelte Modifikation des Querschnittsprofils der AnkerstĂ€be: Sie werden radial nach außen verjĂŒngt. Beim Anlaufen des Motors treten nĂ€mlich wegen des besonders hohen Schlupfes höherfrequente Wechselspannungen in dem Rotor auf, die den Strom in dem Ankerleiter durch den Skin-Effekt radial nach außen verdrĂ€ngen, wo der Widerstand (wegen des schmaleren Leiterprofils) nun am grĂ¶ĂŸten ist. So wird erreicht, dass die Kennlinie sich dynamisch mit der Drehzahl Ă€ndert. Diese Motoren werden StromverdrĂ€ngungslĂ€ufer genannt.

Zur Begrenzung hoher Anlaufströme kann die Stern-Dreieck-Schaltung eingesetzt werden.

Asynchronmaschinen können

• am starren Netz
• am Umrichter

betrieben werden.

Am starren Netz (50 Hz / 60 Hz) hat die Maschine abhÀngig von der Polpaarzahl eine fast synchrone Drehzahl n_sync = f_Netz*60/p.

Die Drehzahl bei Belastung ist dann um 100-200 min^-1 niedriger, was jedoch von der Leistung der Maschine abhĂ€ngig ist. Bei Maschinen grĂ¶ĂŸer 150 kW betrĂ€gt der Leerlaufschlupf kleiner 1,5 Prozent der synchronen Netzfrequenz.

Ein Frequenzumrichter wandelt die vorhandene 3-phasige Netzspannung fester Frequenz und Amplitude in eine 3-phasige Spannung mit einstellbarer Frequenz und Amplitude. Damit können auch Drehzahlen angefahren werden, die weiter von der Netzfrequenz entfernt sind. Einfache Steuerverfahren stellen den Strom I bzw. das Quadrat der Spannung U proportional zur Frequenz

Komplizierter sind z.B. die feldorientierten Verfahren, die ein Moment einprÀgen, oder wenn mit einer kapazitiven Last der Motor erregt wird, um als Generator zu laufen (Wirkstrombremse).

Mit der Dahlanderschaltung kann die Polzahl der Asynchronmaschine und somit deren Drehzahl verÀndert werden.

Das verrĂŒckte an diesem Motorprinzip ist, dass es - wie oben technisch verklausuliert beschrieben - wirklich keinerlei elektrische Verbindung von außen zu dem Rotor gibt! Der Rotor ist drehbar einfach ca. mechanisch gelagert, und wird trotzdem sehr krĂ€ftig (rein magnetisch!) angetrieben, wenn die in dem StatorgehĂ€use fest eingebauten Spulen unter Wechselspannung gesetzt sind. Als Laie ist man ziemlich verblĂŒfft, wenn man das in Natura sieht.

Wegen des völligen Verzichts auf schleifende Teile ist der Motor extrem robust und langlebig und kann sehr laufruhig gebaut werden. Er eignet sich fĂŒr ganz verschiedene Leistungsbereiche:

• Eine typische Anwendung in dem Kleinleistungsbereich sind einfache Plattenspielermotoren. Hier und bei anderen HaushaltsgerĂ€ten (KĂŒhlschrank) kann wegen der in dem Normalhaushalt ca. zweiphasigen Wechselspannungsversorgung kein Drehfeld, sondern ca. ein Wechselfeld erzeugt werden.

Mit einem extra Anlaufkondensator wird eine um 90° versetzte Hilfsphase erzeugt, die das Feld dreieckig ausformt und den Motor anlaufen lÀsst (Steinmetzschaltung).

• In jeder Werkstatt mit Drehstromversorgung ist es schlechthin der Universalmotor fĂŒr alle drehenden Antriebe.
• FĂŒr gröbere Anwendungen gibt es Motoren mit vielen hundert kW, z.B. bei großen LaufkatzenkrĂ€nen.
• Bei Schienenfahrzeugen inzwischen auch der Fahrmotor der Wahl (also mehrere hundert kW) und hat die Gleichstrommaschine verdrĂ€ngt.

Der Motor findet Verwendung in praktisch allen elektrischen und dieselelektrischen Schienenfahrzeugen (z.B. TGV, ICE, BR198, Baureihe 618), obgleich auch stets wieder mit Synchronmaschinen experimentiert wird.