Induktionsmaschine

Induktionsmaschine ist eine Klasse elektrischer Maschinen, die das Induktionsprinzip nutzt. Im motorischen Betrieb wandelt sie elektromagnetische Energie in mechanische Energie um; im generatorischen Betrieb wird mechanische Energie in elektrische Energie umgesetzt. Die bekannteste Ausführung ist der Asynchronmotor.

Der Stator erzeugt ein rotierendes Magnetfeld durch mehrphasige Wechselspannung. Die Drehzahl dieses Feldes wird durch die Netzfrequenz f und die Polpaarzahl p bestimmt: n_s = 120 f / p (U/min). Der Rotor kann als Kurzschlussläufer (Käfigläufer) oder als Wickelläufer mit Schleifringen ausgebildet sein. Der Rotor läuft dem Feld hinterher, wodurch Schlupf entsteht, der das notwendige Drehmoment erzeugt. Das Drehmoment-Last-Verhalten ist charakteristisch für Induktionsmaschinen: Es existiert ein Betriebsbereich, in dem sich Drehmoment und Schlupf proportional zueinander verhalten.

Vorteile der Induktionsmaschinen sind Robustheit, einfache Bauweise, geringe Wartung und Kosteneffizienz bei hohen Stückzahlen. Sie decken ein breites Leistungs- und Spannungsprofil ab, sind zuverlässig und gut kühlbar. Typische Nachteile sind hohe Anlaufströme beim Direktstart, eingeschränkte Regelbarkeit ohne spezielle Antriebstechnik und meist schlechtere Effizienz bei Teilbelastung im Vergleich zu spezialisierten Maschinen.

Regelung und Antrieb erfolgen häufig mit Frequenzumrichtern (VFDs), Softstarter oder Stern-Dreieck-Startverfahren. Durch V/f-Kennlinien oder feldorientierte Regelung lassen sich Drehzahl und Drehmoment steuern. Anwendungen finden sich in Pumpen, Lüftungs- und Klimaanlagen, Förderbändern, Werkzeugmaschinen und vielen Industrieverfahren.

Als Generator kann eine Induktionsmaschine betrieben werden, wenn der Rotor schneller als das synchronisierte Feld dreht und geeignete Feldversorgungen bestehen. In der Energieerzeugung kommen sie z. B. in Hydrokraftwerken oder als Teil von Windkraftanlagen (z. B. gekoppelter Wicklerring-Ansatz) zum Einsatz.

Historisch entstand sie Ende des 19. Jahrhunderts, maßgeblich geprägt durch Nikola Tesla; heute ist sie der dominierende Maschinentyp in der Industrie.