AC Motoren sind Wechselstrommotoren, das Kürzel bezieht sich auf das englische Wort für Wechselstrom “alternating current”. Diese Motoren arbeiten mit einphasigem Wechselstrom nach verschiedenen Prinzipien.

Einsatzgebiete von AC Motoren
Die Einsatzgebiete sind extrem vielfältig, sie reichen vom kleinen Lüfter über Werkzeuge und Haushaltsgeräte bis zu Industrie- und Schiffsmotoren. Die Industrie setzt die Wechselstrommotoren in folgenden Bereichen ein:

  • Antriebe von Förderbändern
  • Fahrzeugantriebe für den Materialtransport
  • Antriebe von Hebevorrichtungen, Kranen und Bauaufzügen
  • Positionierungs- und Gleichlaufantriebe
  • Antriebe von Industrierobotern
  • Wickelmaschinen für Stahlblech oder Papier
  • Taktantriebe für Querschneider
  • Antriebe für Umformprozesse wie Stanzen und Pressen
  • Werkzeugantriebe (Bohrer, Fräsmaschinen, Schleifgeräte)
  • Pumpen- und Ventilatorantriebe

Es gibt für Wechselstrommotoren Effizienzklassen. Im Leistungsbereich der Maschinen zwischen 0,75 und 375 kW reicht die Skala von IE4 (höchste Effizienz) bis IE1. Für Letztere gelten schon seit 2011 Einschränkungen. Im Folgenden sollen einige technische Bauartvarianten der Wechselstrommotoren vorgestellt werden.

Der Einphasen-Reihenschlussmotor
Die einfachste Form der AC Motoren ist der Einphasen-Reihenschlussmotor. Er leitet konstruktive Prinzipien vom Gleichstrommotor ab. Die Drehung erreicht er durch einen Stromwender (Kommutator). Zum Einsatz kommen Einphasen-Reihenschlussmotoren zum Beispiel in Haushaltsgeräten und Werkzeugen für den täglichen Gebrauch. Sie zeichnen sich durch hohe Drehzahlen aus und lassen sich daher auf einem kleinen Bauraum unterbringen. Im Haushaltsbereich erreicht dieser Motor Leistungen bis rund 3 kW.

Kondensatormotor
Dieser Motor funktioniert durch ein elliptisches Drehfeld, das dadurch entsteht, dass die Hauptwicklung am Stromnetz hängt und über einen Kondensator eine Hilfswicklung in Reihe an das Netz geschaltet wird. Für höhere Anlaufmomente kommen Anlaufkondensatoren zum Einsatz.

Spaltpolmotor
Wenn das Drehfeld über ein phasenverschobenes Magnetfeld erzeugt wird, handelt es sich um einen Spaltpolmotor. Dessen Name basiert auf der Spaltung der Pole an jedem Ständer. Eine Hälfte des Pols verfügt über eine abschaltbare Kurzschlusswicklung oder einen Kurzschlussring. Dort wird das Magnetfeld beim Anlauf oder dauernd verzögert aufgebaut, was für bestimmte Anwendungen erforderlich ist.

Einphasen-Asynchronmotor
Diese einfache Ausführung gibt es schon lange, man nannte sie früher Anwurfmotor. Er läuft nicht selbstständig an, weil er beim Stillstand keinerlei Drehmoment aufweist. Daher ist er mit externen Hilfsmitteln – auch von Hand – anzuwerfen. Die Bauart ist heute kaum noch vertreten, kann aber in bestimmten Anwendungsbereichen ihre Berechtigung haben. Auch ein Abschalten nach dem Hochlauf ist denkbar. Es wird durch eine schwache Hilfswicklung realisiert. Solche Motoren kommen immer noch in Kältekompressoren von Haushaltsgeräten zum Einsatz. Der Einphasen-Asynchronmotor ist sehr kostengünstig zu produzieren, vor einigen Jahrzehnten war es der Standardmotor in der Landwirtschaft. Allerdings ist sein Wirkungsgrad nicht sehr hoch, auch tendiert er zu einem ungleichmäßigen Drehmoment. Seine Leistung liegt bei 50 % gegenüber gleich großen Dreiphasen-Asynchronmotoren, weil der Wicklungsfaktor deutlich schlechter ist.

Repulsionsmotor
Diese Sonderbauform von Einphasenasynchronmotoren erlaubt die mechanische Positionsverstellung der Bürsten, um die Drehzahl und das Drehmoment ändern zu können. So lässt sich ein sehr hohes Drehmoment beim Anfahren erreichen. Der Motor kann auch unter Last fast ruckfrei starten.

Weitere Varianten
Der Reluktanzmotor läuft nach dem Start und dem Erreichen der Nenndrehzahl im Gegensatz zu sonstigen Asynchronmotoren mit einer synchronen Drehzahl weiter. Das wird durch besondere Läuferbleche mit speziell ausgeprägten Polen erreicht. Synchronmotoren lassen sich unter bestimmten Bedingungen ebenfalls einphasig mit reduzierter Leistung betreiben, wozu aber eine Anlaufhilfe nötig ist. Diese Motoren laufen dann ungleichmäßig. Asynchronmotoren lassen sich mit elektronischen Frequenzumrichtern betreiben. Diese bewirken eine Gleichrichtung der einphasigen Wechselspannung. Danach erfolgt die elektronische Umwandlung in Dreiphasenwechselstrom. Der Vorteil dabei ist der Einsatz unter verschiedenen Stromversorgungsbedingungen und Spannungen. So ist auch ein Betrieb mit Gleichspannungsversorgung durch eine Batterie möglich. Außerdem lassen sich die Drehzahl und das Drehmoment des Motors ausgezeichnet regulieren. Hochdynamische Antriebssysteme von vollautomatischen Werkzeugmaschinen oder auch Elektroautos benötigen beispielsweise solche Motoren.

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