Leerlauf
Englisch: no-load
Betriebszustand ohne Leistungsabgabe; Leitung unterbrochen
Leerlauf: Maschine läuft, gibt aber keine Ausgangsleistung ab
Ein Leerlauf tritt auf, wenn eine Maschine oder ein Stromkreis unter Spannung steht und läuft, aber keine nutzbare Leistung an ein angeschlossenes Gerät oder eine Last abgibt. Die Maschine dreht sich oder läuft mit voller oder Nenngeschwindigkeit, während sie nichts antreibt oder mit einer offenen Schaltung verbunden ist. Dies ist beim Hochfahren, beim Testen oder wenn ein Motor ohne mechanische Last läuft, üblich.
Bei elektrischen Motoren fließt im Leerlauf nur der Strom, der erforderlich ist, um die innere Reibung und die Eisenverluste des Motors zu überwinden. Ein typischer dreiphasiger Asynchronmotor im Leerlauf kann je nach Ausführung und Drehzahl 30 bis 50 Prozent seines Nennstroms aufnehmen. Dieser Reststrom erwärmt die Wicklungen und den Eisenkern, obwohl keine externe Arbeit verrichtet wird. Auch Transformatoren haben messbaren Leerlaufstrom und Verluste, verursacht durch die Magnetisierung des Kerns und ohmsche Wärmeverluste in der Primärwicklung.
Warum Leerlauf in der Praxis wichtig ist
Leerlaufprüfungen sind für die Inbetriebnahme elektrischer Maschinen unerlässlich. Der Betrieb eines Motors oder Generators im Leerlauf ermöglicht es dem Techniker, zu überprüfen, dass die Maschine korrekt anläuft, die Nenndrehzahl erreicht und nur erwartete Verluste aufweist, bevor eine Last angeschlossen wird. Der Vergleich des Leerlaufstroms eines Motors mit seinem Nennwert auf dem Typenschild deckt Probleme wie Lagerverschleiß, innere Kurzschlüsse oder mechanisches Blockieren auf, die sonst verborgen bleiben würden. Ebenso helfen die Leerlaufverluste eines Transformators Ingenieuren bei der Vorhersage von Energieverlusten in Verteilnetzen.
Bei Frequenzumrichtern und Sanftanlaufern entstehen durch Leerlaufbetrieb besondere Herausforderungen. Ein Motor mit unterbrochener Verbindung oder Kupplungsschaden beschleunigt unkontrolliert bis zur Synchrongeschwindigkeit (oder nahe daran), zieht übermäßigen Strom und erzeugt Wärme. Einige Industrieantriebe haben Algorithmen zur Leerlauferkennung, die die Versorgungsspannung oder Frequenz reduzieren, um Schäden durch unkontrolliertes Hochfahren zu vermeiden.
Der Begriff "Leerlauf" gilt auch für elektrische Stromquellen selbst. Eine Stromversorgung oder ein Generator im Leerlauf zeigt seine Leerlaufspannung, die immer höher ist als die Spannung, die er beim Betrieb mit tatsächlichem Stromfluss zu einer Last liefert. Diese Differenz zwischen Leerlauf- und Vollastspannung ist ein Maß für die innere Impedanz oder Regelgüte einer Quelle.