iboende slip-ulik rotasjonsfrekvens stator feltet og rotoren

i både induksjon og Synkron motorer, vekselstrøm til motorens stator skaper et magnetfelt som roterer i synkron med vekselstrøm svingninger. Mens en synkron motor rotor svinger med samme hastighet som statorfeltet, roterer en induksjonsmotor rotor med en noe lavere hastighet enn statorfeltet. Induksjonsmotor statorens magnetfelt endrer seg eller roterer derfor i forhold til rotoren. Dette induserer en motsatt strøm i induksjonsmotorens rotor, i kraft motorens sekundære vikling, når sistnevnte er kortsluttet eller lukket gjennom en ekstern impedans. Den roterende magnetiske fluksen induserer strømmer i rotorens viklinger, på samme måte som strømmer indusert i en transformator sekundærvikling(er).

de induserte strømmene i rotorviklingene skaper i sin tur magnetfelt i rotoren som reagerer mot statorfeltet. Retningen av magnetfeltet opprettet vil være slik som å motsette seg endringen i strøm gjennom rotorviklingene, i samsvar Med Lenzs Lov. Årsaken til indusert strøm i rotorviklingene er det roterende statormagnetfeltet, så for å motsette seg endringen i rotorviklingsstrømmer vil rotoren begynne å rotere i retning av det roterende statormagnetfeltet. Rotoren akselererer til størrelsen på indusert rotorstrøm og dreiemoment balanserer den påførte mekaniske belastningen på rotorens rotasjon. Siden rotasjon ved synkron hastighet vil resultere i ingen indusert rotorstrøm, opererer en induksjonsmotor alltid litt langsommere enn synkron hastighet. Forskjellen, eller «slip», mellom faktisk og synkron hastighet varierer fra ca 0,5% til 5,0% for standard design b dreiemoment kurve induksjonsmotorer. Induksjonsmotorens vesentlige karakter er at den er opprettet utelukkende ved induksjon i stedet for å være separat opphisset som i synkron-eller DC-maskiner eller å være selvmagnetisert som i permanentmagnetmotorer.

for at rotorstrømmer skal induseres, må hastigheten til den fysiske rotoren være lavere enn statorens roterende magnetfelt ( n s {\displaystyle n_{s}}

); ellers ville magnetfeltet ikke bevege seg i forhold til rotorlederne, og ingen strømmer ville bli indusert. Når rotorens hastighet faller under synkron hastighet, øker rotasjonshastigheten til magnetfeltet i rotoren, induserer mer strøm i viklingene og skaper mer dreiemoment. Forholdet mellom rotasjonshastigheten til magnetfeltet indusert i rotoren og rotasjonshastigheten til statorens roterende felt kalles «slip». Under belastning faller hastigheten og glidningen øker nok til å skape tilstrekkelig dreiemoment for å snu lasten. Av denne grunn blir induksjonsmotorer noen ganger referert til som «asynkronmotorer». en induksjonsmotor kan brukes som en induksjonsgenerator, eller den kan rulles ut for å danne en lineær induksjonsmotor som direkte kan generere lineær bevegelse. Generasjonsmodusen for induksjonsmotorer er komplisert av behovet for å opphisse rotoren, som begynner med bare gjenværende magnetisering. I noen tilfeller er den gjenværende magnetiseringen nok til å opphisse motoren under belastning. Derfor er det nødvendig å enten knipse motoren og koble den øyeblikkelig til et levende rutenett eller å legge til kondensatorer ladet først ved restmagnetisme og gi den nødvendige reaktive effekten under drift. Lignende er driften av induksjonsmotoren parallelt med en synkron motor som tjener som en effektfaktorkompensator. En funksjon i generatormodus parallelt med rutenettet er at rotorhastigheten er høyere enn i kjøremodus. Deretter blir aktiv energi gitt til rutenettet. En annen ulempe med induksjonsmotorgenerator er at den bruker en betydelig magnetiseringsstrøm I0 = (20-35)%.

Synkron speedEdit

en VEKSELSTRØMSMOTORS synkron hastighet, f s {\displaystyle f_{s}}

, er rotasjonshastigheten til statorens magnetfelt, f s = 2 f p {\displaystyle f_{s}={2f \over p}}

,

hvor f {\displaystyle f}

er frekvensen til strømforsyningen, p {\displaystyle p}

er antall magnetiske poler, og f s {\displaystyle f_{s}}

er synkron hastighet på maskinen. For f {\displaystyle f}

i hertz og n s {\displaystyle n_{s}}

synkron hastighet I RPM, blir formelen: n s = 2 f p ⋅ ( 60 s e c o n d s m i n u t e ) = 120 f p ⋅ ( s e c o n d s m i n u t e ) {\displaystyle n_{s}={2f \over p}\cdot \venstre({\frac {60\ mathrm {sekunder}} {\mathrm {minutt}}} \høyre)={120f\over {p}} \cdot\venstre ({\frac {\mathrm {sekunder}} {\mathrm {minutt}} \høyre)={120f\over{p}}\cdot \venstre ({\frac {\mathrm {seconds}} {\mathrm {minute}}}

.

for eksempel, for en firepolet, trefasemotor, p {\displaystyle p}

= 4 og n s = 120 f 4 {\displaystyle n_{s}={120f \over 4}}

= 1500 rpm (for f {\displaystyle f}

= 50 hz) og 1800 rpm (for f {\displaystyle f}

= 60 hz) synkron hastighet.

antall magnetiske poler, p {\displaystyle p}

, er lik antall spolegrupper per fase. For å bestemme antall spolegrupper per fase i en 3-fasemotor, telle antall spoler, divider med antall faser, som er 3. Spolene kan spenne flere spor i statorkjernen, noe som gjør det kjedelig å telle dem. For en 3-fase motor, hvis du teller totalt 12 spolegrupper, har den 4 magnetiske poler. For en 12-polet 3-faset maskin vil det være 36 spoler. Antall magnetiske poler i rotoren er lik antall magnetiske poler i statoren.

de to figurene til høyre og venstre over hver illustrere en 2-polet 3-fase maskin bestående av tre pol-par med hver pol satt 60° fra hverandre.

SlipEdit

Typisk dreiemomentkurve som en funksjon av slip, representert som «g» her

Slip, s {\displaystyle s}

, er definert som forskjellen mellom synkron hastighet og driftshastighet, med samme frekvens, uttrykt i rpm, eller i prosent eller forhold av synkron hastighet. Dermed s = n s − n r n s {\displaystyle s={\frac {n_{s}-n_{r}}{n_{s}} {n_ {s}}} {n_{s}}}

hvor n s {\displaystyle n_ {s}}

er stator elektrisk hastighet, n r {\displaystyle n_ {r}}

er rotor mekanisk hastighet. Slip, som varierer fra null ved synkron hastighet og 1 når rotoren stanses, bestemmer motorens dreiemoment. Siden de kortslutte rotorviklingene har liten motstand, fremkaller selv en liten glid en stor strøm i rotoren og gir betydelig dreiemoment. Ved full nominell belastning varierer slip fra mer enn 5% for små eller spesielle formål motorer til mindre enn 1% for store motorer. Disse hastighetsvariasjonene kan forårsake lastdelingsproblemer når motorer av forskjellig størrelse er mekanisk tilkoblet. Ulike metoder er tilgjengelige for å redusere slip, VFDs ofte tilbyr den beste løsningen.

TorqueEdit

Standard torqueEdit

Speed-torque curves for four induction motor types: A) Single-phase, B) Polyphase cage, C) Polyphase cage deep bar, D) Polyphase double cage

Typical speed-torque curve for NEMA Design B Motor

Spill av media

Forbigående løsning for en ac induksjonsmotor fra en komplett stopp til driftspunktet under varierende belastning.

den typiske hastighet-dreiemoment forholdet til en standard nema Design B flerfase induksjonsmotor er som vist i kurven til høyre. Egnet for de fleste lavytelsesbelastninger som sentrifugalpumper og vifter, Design b-motorer er begrenset av følgende typiske dreiemomentområder:

• Nedbrytingsmoment (toppmoment), 175-300% av nominelt dreiemoment
• Dreiemoment Med låst rotor (dreiemoment ved 100% slip), 75-275% av nominelt dreiemoment
• trekkmoment, 65-190% av nominelt dreiemoment.

over en motors normale belastningsområde er dreiemomentets helling omtrent lineær eller proporsjonal med glid fordi verdien av rotormotstanden dividert med glid, r r ‘ /s {\displaystyle r_{r}’/s}

, dominerer dreiemomentet på en lineær måte. Etter hvert som belastningen øker over nominell belastning, blir stator-og rotorlekkasjereaktansfaktorer gradvis mer signifikante i forhold Til R r ‘ / s {\displaystyle r_{r}’/s}

slik at dreiemomentet gradvis svinger mot nedbrytingsmoment. Som lastmomentet øker utover sammenbrudd dreiemoment motoren boder.

StartingEdit

det er tre grunnleggende typer små induksjonsmotorer: split-fase enfase, skyggelagt pol enfase, og polyfase.

i topolede enfasemotorer går dreiemomentet til null ved 100% slip (nullhastighet), slik at disse krever endringer i statoren som skyggefulle poler for å gi startmoment. En enfaset induksjonsmotor krever separat startkretser for å gi et roterende felt til motoren. De normale løpeviklingene i en slik enfasemotor kan føre til at rotoren svinger i begge retninger, slik at startkretsen bestemmer driftsretningen.

Magnetisk fluks i skyggelagt polmotor.

i visse mindre enfase motorer, starter gjøres ved hjelp av en kobbertråd snu en del av en pol; en slik pol er referert til som en skyggelagt pol. Strømmen indusert i denne svingen ligger bak forsyningsstrømmen, og skaper et forsinket magnetfelt rundt den skyggefulle delen av polflaten. Dette gir tilstrekkelig rotasjonsfeltenergi til å starte motoren. Disse motorene brukes vanligvis i applikasjoner som bordvifter og platespillere, da det nødvendige startmomentet er lavt, og den lave effektiviteten er tålelig i forhold til reduserte kostnader for motoren og startmetoden sammenlignet med andre VEKSELSTRØMSMOTORDESIGN.Større enfasemotorer er delfasemotorer og har en andre statorvikling matet med ut-av-fase strøm; slike strømmer kan opprettes ved å mate viklingen gjennom en kondensator eller ha den motta forskjellige verdier av induktans og motstand fra hovedviklingen. I kondensator-start-design kobles den andre viklingen fra når motoren er i fart, vanligvis enten ved en sentrifugalbryter som virker på vekter på motorakselen eller en termistor som varmes opp og øker motstanden, reduserer strømmen gjennom den andre viklingen til et ubetydelig nivå. Kondensatorkjøringsdesignene holder den andre viklingen på når du kjører, og forbedrer dreiemomentet. En motstand start design bruker en forrett satt inn i serie med oppstart svingete, skape reaktans.

Selvstartende polyfase induksjonsmotorer produserer dreiemoment selv ved stillstand. Tilgjengelige ekorn-bur induksjonsmotor startmetoder inkluderer direkte-on-line start, redusert spenning reaktor eller auto-transformator start, star-delta start eller, i økende grad, nye solid-state myke forsamlinger og, selvfølgelig, variable frekvensomformere (Vfd).

Flerfasemotorer har rotorstenger formet for å gi forskjellige hastighetsmomentegenskaper. Den nåværende fordeling i rotorstengene varierer avhengig av frekvensen av den induserte strømmen. Ved stillstand er rotorstrømmen den samme frekvensen som statorstrømmen, og har en tendens til å bevege seg på de ytre delene av burrotorstengene (ved hudeffekt). De forskjellige stangformene kan gi nyttig forskjellige hastighetsmomentegenskaper, samt litt kontroll over startstrømmen ved oppstart.

selv om flerfasemotorer er iboende selvstartende, må deres start-og uttrekksmomentdesigngrenser være høye nok til å overvinne faktiske belastningsforhold.

i sårrotormotorer tillater rotorkretsforbindelse gjennom sleperinger til eksterne motstander endring av hastighetsmomentegenskaper for akselerasjonskontroll og hastighetskontroll.

Speed controlEdit

ResistanceEdit

Typiske hastighetsmomentkurver for forskjellige motorinngangsfrekvenser som for eksempel brukt med frekvensomformere div før Utviklingen Av Halvlederkraftelektronikk var det vanskelig å variere frekvensen, Og Burinduksjonsmotorer Ble Hovedsakelig brukt i fasthastighetsapplikasjoner. Applikasjoner som elektriske traverskraner brukte DC-stasjoner eller sårrotormotorer (WRIM) med sleperinger for rotorkretsforbindelse til variabel ekstern motstand, noe som gir betydelig hastighetskontroll. Imidlertid er motstandstap forbundet med lavhastighetsoperasjon Av WRIMs en stor kostnad ulempe, spesielt for konstant belastning. Store slip ring motordrifter, betegnet slip energi utvinning systemer, noen fortsatt i bruk, gjenopprette energi fra rotoren krets, rette det, og returnere den til kraftsystemet ved HJELP AV EN VFD.

CascadeEdit

hastigheten til et par slip-ring motorer kan styres av en kaskade tilkobling, eller sammenkobling. Rotoren til en motor er koblet til statoren til den andre. Hvis de to motorene også er mekanisk tilkoblet, vil de kjøre med halv hastighet. Dette systemet ble en gang mye brukt i tre-fase AC jernbane lokomotiver, slik SOM FS Klasse E. 333.

frekvensomformerrediger

frekvensomformerrediger

Hovedartikkel: Variabel frekvens stasjon

i mange industrielle variabel hastighet applikasjoner, DC og WRIM stasjoner blir forskjøvet AV vfd-matet bur induksjonsmotorer. Den vanligste effektive måten å kontrollere asynkron motorhastighet på mange belastninger er Med Vfd-er. Barrierer for Innføring Av Vfd-Er på grunn av kostnader og pålitelighetshensyn har blitt redusert betydelig de siste tre tiårene, slik at det anslås at drivteknologien er tatt i bruk i så mange som 30-40% av alle nyinstallerte motorer.Variable frekvensomformere implementerer skalar eller vektorstyring av en induksjonsmotor.

med skalarstyring styres bare størrelsen og frekvensen av forsyningsspenningen uten fasekontroll (fraværende tilbakemelding ved rotorposisjon). Skalarstyring er egnet for applikasjon der lasten er konstant.

Vektorkontroll tillater uavhengig kontroll av motorens hastighet og dreiemoment, noe som gjør det mulig å opprettholde en konstant rotasjonshastighet ved varierende lastmoment. Men vektorkontroll er dyrere på grunn av prisen på sensoren (ikke alltid) og kravet til en kraftigere kontroller.