Motorkondensatoren

Ein Drehstrommotor arbeitet, weil Dreiphasen-Wechselstrom (sinnvoller Weise Drehstrom genannt) im Motor ein umlaufendes Feld erzeugt. Die drei Phasen sind jeweils um 1/3 zueinander verschoben. Diese Voraussetzung wird durch eine einphasige Spannung nicht erfüllt. Um die nötige Phasenverschiebung zu erzeugen wird ein Kondensator benötigt.

Bemessung von Motorkondensatoren:
Die richtige Wahl eines Betriebskondensators ist, wenn die Bezugskapazität unbekannt ist, recht schwierig. Die exakte Kapazität des Kondensators ist abhängig von der Motorleistung, vom Drehmoment, vom Aufbau des Motors und auch von der Ausführung der Wicklung. Viele dieser Daten bleiben jedoch normalerweise für den Anwender unbekannt. Es können hier deshalb nur allgemein gültige Aussagen gemacht werden, die keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Richtigkeit in allen Fällen erheben.
Für den Betrieb eines Drehstrommotors am Einphasennetz (s.g. Steinmetzschaltung) sind normalerweise etwa 70 µF pro kW vorzusehen.
Die Kapazität eines Kondensators für einen Einphasenmotor beträgt etwa 30-50µF pro kW abgegebener Motorleistung, sofern die Haupt-, und die Hilfswicklung gleiche Windungszahlen besitzen. Dieser Wert ändert sich umgekehrt proportional zum Windungsverhältnis der Hilfs-, zur Hauptwicklung. Die Spannung am Kondensator ist im Nennbetrieb etwa um den Faktor 1,41 höher, als die anliegende Netzspannung. Im Leerlauf ist die Kondensatorspannung nochmals um etwa 15% höher. Trägt die Hilfswicklung mehr als doppelt so viele Windungen wie die Hauptwicklung, ist an Stelle des Faktors 1,41 ein Faktor von 1 plus Windungsverhältnis zum Quadrat anzusetzen. Normalerweise liegt die Windungszahl der Hilfswicklung deutlich höher als bei der Hauptwicklung.
Nix verstanden ? Macht nichts. Wir haben das auch noch nie rechnen wollen und müssen.

Und nun die Erlösung:
Durch Betrachtung vieler handelsüblicher Einphasenmotoren kann ausgesagt werden, dass üblicherweise Kondensatoren mit etwa 25-30µF pro kW abgegebener Leistung zur Anwendung kommen. Wenn Sie also an Ihrem Kondensator nichts mehr lesen können, kann diese Aussage hier ein Anhalt sein. Eine Gewähr hierfür können wir aber nicht übernehmen. Bei Unklarheiten und, wenn die Kapazität weder am Kondensator noch am Motor lesbar ist (zuweilen steht diese am Leistungsschild), hilft möglicherweise eine Auskunft des Herstellers oder ursprünglichen Motorhändlers.

Prüfung von Motorkondensatoren:
Ist ein Motorkondensator nicht sichtbar beschädigt, muss er durchgemessen werden. Da nicht zu erwarten ist, dass beim Endanwender teure Hightech zur Verfügung steht, kann Beruhigenderweise ausgesagt werden, dass bereits mit einfachen analogen Messgeräten recht aussagekräftige Messergebnisse erzielt werden können. Digitale Messgeräte sind ungeeignet. Für eine Messung darf der Kondensator nicht mit der Motorwicklung verbunden sein. Er muss auch vollständig entladen sein ! Stellen Sie Ihr Messgerät auf Durchgangsprüfung und messen den Kondensator durch. Der Zeiger schlägt zunächst nach rechts aus und kehrt dann (möglicherweise langsam) in die “0” - Position zurück. Je nach Kapazität ist der Ausschlag verschieden groß. Auch die Zeit, die der Zeiger bis zur “0”-Position benötigt, ist unterschiedlich. Wiederholen Sie die Prüfung durch vertauschen der Anschlüsse. Bitte beachten Sie, dass der Zeigerausschlag bei kleinen Kapazitäten möglicherweise recht klein ist. Schlägt der Zeiger gar nicht aus oder bleibt in der rechten Position stehen, dann ist der Kondensator defekt. Beachten Sie bitte, dass Sie während der Messung die Messpunkte nicht berühren. Der Durchgangswiderstand Ihres Körpers würde das Messergebnis verfälschen und Sie möglicherweise zu falschen Schlüssen verführen.
Sie können natürlich Vergleiche mit funktionierenden Kondensatoren vergleichbarer Kapazität anstellen. Ist der Zeigerausschlag etwa gleich groß und benötigt der Zeiger etwa die gleiche Zeit bis zur “0”-Position, dann kann davon ausgegangen werden, dass der zweifelhafter Kondensator in Ordnung ist. Für eine genaue Messung der Kapazität werden Sie allerdings ein Kapazitäts-Messgerät benötigen.

Achtung ! Vergewissern Sie sich bei allen Messungen, dass keine Spannungen anliegen und die Kondensatoren auch vollständig entladen sind ! Es droht die Gefahr eines ernsthaften elektrischen Schlages !

Verwendung von Motorkondensatoren.
Wann Anlaufkondensator ? Wann Betriebskondensator ?

Viele Anwender haben Probleme damit zu entscheiden, ob sie nun einen Anlaufkondensator oder einen Betriebskondensator benötigen. Oftmals werden deshalb irrtümlicher Weise Anlaufkondensatoren eingesetzt, obwohl ein Betriebskondensator richtig gewesen wäre. Die Folge ist, dass die Anlaufkondensatoren unmittelbar ihren Dienst versagen und der Lieferant zu Unrecht bezichtigt wird eine „Krücke“ geliefert zu haben.
Grundsätzlich gilt: Anlaufkondensatoren werden nur im Moment des Anlaufs eines Elektromotors an Spannung gelegt und unmittelbar nach dem Anlauf von der Spannung getrennt. Bleiben diese an Spannung erfolgt ein rascher Ausfall des Kondensators. Betriebskondensatoren bleiben zu 100% der Zeit mit der Motorwicklung und der Spannung verbunden.
Warum das so ist wollen wir nun kurz erläutern.
In der Regel werden an Einphasen-Asynchronmotoren Betriebskondensatoren verwendet. Diese erzeugen eine Phasenverschiebung und somit einen Drehmoment, was die grundsätzliche Voraussetzung dafür ist, dass sich dieser Einphasenmotor überhaupt dreht. Auf diesen Kondensatoren sind dann manchmal Hinweise wie z.B. DB (für Dauerbetrieb) oder ED 100% ( Einschaltdauer 100%) zu lesen. Da Motorkondensatoren aber aus allen Ländern kommen sind diese Angaben durchaus nicht immer vorhanden.
Deutlich seltener sind Einphasenmotoren, die nur mit einem Anlaufkondensator auskommen. Dieser dient dann nur in der Startphase dazu dem Elektromotor einen „Kick“ in die richtige Richtung zu versetzen. Unmittelbar nach dem Start werden diese Kondensatoren durch einen, wie auch immer gearteten, Mechanismus ein- oder zweipolig von der Spannung getrennt. Diese Mechanismen können z.B. Fliehkraftschalter oder s.g. Anlaufrelais sein (i.d.R. ein schwarzer Kasten mit drei Anschlüssen). Letztere erkennen das Absinken des Motorstroms nach dem Hochlauf (zumeist mittels stupider Heizschlange) und schalten den Anlaufkondensator entsprechend ab. Unterbleibt diese Abschaltung (z.B. weil diese Mechanismen defekt sind), erfolgt kurz danach auch der Ausfall des nicht abgeschalteten Anlaufkondensators, der sich dann zumeist mit einem Getöse und stinkend in das Kondensatoren-Paradies verabschiedet. Bitte prüfen Sie deshalb, noch bevor sie einen defekten Anlaufkondensator austauschen, ob die Abschaltautomatik funktionstüchtig ist.
Im Übrigen erkennen Sie einen Anlaufkondensator normaler Weise an der Angabe der Einschaltdauer. Auf den von uns vertriebenen Anlaufkondensatoren steht z.B. die Angabe: 1,7% ED. Das bedeutet, dass der Kondensator nur zu 1,7% der Zeit eingeschaltet verbleiben darf. Im Prinzip sind es ca. 20 gleichmäßige Einschaltungen von je 3 sek. Dauer, verteilt über eine Stunde. Außer der Angabe der Einschaltzeit findet sich am Anlaufkondensator oft noch das Wort „Motorstart…“ o.Ä. Außerdem sind Anlaufkondensatoren deutlich kleiner im Vergleich zu Betriebskondensatoren gleicher Kapazität.
Als letztes Anwendungsfeld der Anlaufkondensatoren wollen wir noch die Motoren für erschwerte Anlaufverhältnisse nennen. Diese haben sowohl einen Betriebskondensator, der permanent mit der Motorwicklung verbunden ist, als auch einen zusätzlichen Anlaufkondensator hoher Kapazität. Dieser verleiht dem Motor in der Startphase ein besonders starkes Anlaufmoment, zumal Einphasen-Kondensatormotoren die nur einen Betriebskondensator haben über ein sehr geringes Anlaufmoment verfügen. Nach dem Hochlauf wird der Anlaufkondensator bei diesen Motoren durch die vorhin genannten Abschaltmechanismen von der Spannung genommen.

Fazit: in den meisten Fällen werden Betriebskondensatoren benötigt !

Bildbeispiel zeigt die typische Motorschaltung eines Einphasen-Elektromotors für Schweranlauf mit Betriebskondensator (C1) und Anlaufkondensator (C2) mit Abschaltung.