Vierphasenstrom

Quadraturphase bezeichnet einen elektrischen Zustand, bei dem zwei Wechselströme oder Wechselspannungen um genau 90 Grad Phasenwinkel versetzt sind, also um ein Viertel eines vollständigen 360-Grad-Zyklus. Bei einem 60-Hz-Stromnetz bedeutet das, dass ein Signal das andere um etwa 4,17 Millisekunden verzögert oder vorauseilt. Dies ist das Merkmal der Zweiphasenstromversorgung, ein System, das älter als die Dreiphasenverteilung ist, aber noch immer für spezifische Industrieanwendungen genutzt wird.

Die häufigste Anwendung ist der Zweiphasen-Asynchronmotor, der zwei getrennte Statorwicklungen nutzt, die jeweils mit Strömen im 90-Grad-Versatz gespeist werden. Dies erzeugt ein drehendes Magnetfeld, das den Rotor antreibt, ohne dass ein separater Startmechanismus erforderlich ist. Der Phasenversatz wird üblicherweise durch einen Kondensator im Hilfswickelkreis erzeugt, der Energie so speichert und freisetzt, dass der Strom durch diese Wicklung dem Hauptwickelstrom um etwa 90 Grad vorauseilt. Diese Motoren sind robust und selbstanlaufend, daher nützlich in Anwendungen wie Luftkompressoren, Pumpen und Holzbearbeitungsmaschinen.

Warum Quadraturphase statt Drehstrom?

Dreiphasensysteme mit drei Wicklungen im 120-Grad-Versatz dominieren die industrielle Stromverteilung, weil sie ausgewogenere, konstante Leistung liefern und in großen Maßstäben effizienter sind. Zweiphasensysteme benötigen jedoch nur zwei Stromleiter plus eine Neutral- oder Erdleitung, was sie in älteren Anlagen oder beim Nachrüsten vorhandener Geräte einfacher zu verdrahten macht. Die Quadraturphase-Beziehung ist auch mechanisch einfacher mit einem Kondensator zu erreichen als genaue Dreiphasenerzeugung und -verteilung aufrechtzuerhalten.

Eine praktische Einschränkung von Quadraturphase-Motoren ist, dass sie üblicherweise mit niedrigeren Leistungen laufen als vergleichbare Dreiphasenaggregaten und höhere Anlauffälle aufweisen können. Der Kondensator selbst altert mit der Zeit und kann ausfallen, wodurch sich der Phasenversatz verschiebt und der Motor Anlaufdrehmoment verliert oder ineffizient läuft. Daher ist der Zustand des Kondensators ein kritischer Wartungspunkt für jede Anlage, die auf Quadraturphase-Ausrüstung angewiesen ist.