Einphasenbetrieb
Englisch: single-phasing
Abnormale Betriebsart einer Drehstrommaschine, wenn die Stromversorgung durch das unbeabsichtigte Unterbrechen eines Leiters unterbrochen wird.
Einphasenbetrieb: wenn eine Phase von drei ausfällt
Einphasenbetrieb tritt auf, wenn ein Drehstrommotor oder eine Maschine die elektrische Versorgung auf einem der drei Leiter verliert, während die anderen zwei noch Strom führen. Das geschieht meistens durch einen unbeabsichtigten Leitungsbruch, einen ausgelösten Schutzschalter nur auf einer Phase oder eine lockere Verbindung an einem Verteilpunkt. Der Motor stoppt nicht sofort, sondern läuft weiter, arbeitet aber in einem stark beeinträchtigten und gefährlichen Zustand.
Ein Drehstrom-Asynchronmotor erzeugt sein Drehmagnetfeld durch ausgewogenen Strom, der gleichmäßig auf alle drei Phasen verteilt ist und jeweils um 120 Grad versetzt ist. Wenn eine Phase ausfällt, bricht dieses Gleichgewicht zusammen. Der Motor muss sich auf die zwei verbleibenden Phasen stützen, um die Rotation zu halten, aber das entstehende Magnetfeld wird stark unsymmetrisch. Der Motor zieht dann viel höheren Strom durch die zwei verbleibenden Leiter, oft das 1,5- bis 2-fache des normalen Nennstroms, liefert aber nur einen Bruchteil seines Nenndrehmoments.
Warum dieser Schaden wichtig ist
Verlängerter Einphasenbetrieb führt zu schneller Überhitzung der Statorwicklungen, weil sich der Strom ungleichmäßig durch die Spulen konzentriert. Die Motorgehäusetemperatur kann in wenigen Minuten um 20 bis 40 Grad Celsius ansteigen. Kann die Maschine nicht schnell abgestellt werden, fällt die Wicklungsisolation aus, was zu Totalausfall und Motoraustausch führt. Viele Industriemotoren werden auf diese Weise zerstört, bevor der Ausfall einer Phase überhaupt bemerkt wird, besonders wenn der Motor gering belastet ist und ein Schutzrelais nicht vorhanden ist.
Einphasenbetrieb unterscheidet sich von Phasenasymmetrie, bei der alle drei Phasen vorhanden sind, aber unterschiedliche Spannungen führen. Die Erkennung erfordert entweder direkte Prüfung mit einem Multimeter oder Stromzange auf jeder Phase, oder den Einbau eines Drehstrom-Überwachungsrelais, das den Motorschütz auslöst, wenn eine Phase unter eine Schwellspannung fällt. Standard-Überlastrelais erfassen Einphasenbetrieb nicht immer schnell genug, weil der Motor bei leichter Belastung nicht sofort Volllaststrom zieht.
Der Zustand tritt am häufigsten am Netzanschluss oder in schlecht gewarteten Verteilertafeln auf, wo Vibrationen Klemmen gelockert haben oder wo Korrosion an den Anschlusspunkten entstanden ist. Er kann auch nach dem bewussten Öffnen eines Trennschalters nur auf einer Phase während Wartungsarbeiten auftreten. Die Vorbeugung erfordert regelmäßige Wartung der elektrischen Verbindungen, korrektes Schutzrelais-Setting und disziplinierten Lockout-Verfahren, die alle drei Phasen gleichzeitig trennen.