Kan du forklare, hvordan en trefased induktionsmotor fungerer, og hvorfor den ikke har et roterende magnetfelt?

Arbejdsprincippet for trefaseinduktionsmotorer (også kendt som asynkronmotorer) afhænger af den elektromagnetiske kraft, der genereres gennem interaktionen mellem det roterende magnetfelt, der dannes af statorvindingerne, og den inducerede strøm i rotor. I virkeligheden er en af de vigtigste egenskaber ved trefaseinduktionsmotoren dens evne til at generere et roterende magnetfelt, hvilket er afgørende for motorens start og drift. Nedenfor gives detaljer om arbejdsprincippet for trefaseinduktionsmotoren og hvordan den genererer et roterende magnetfelt.

Arbejdsprincip for trefaseinduktionsmotor

• Statorvinding: Stator er den stillestående del af motoren, der indeholder tre sæt vindinger, der svarer til hver fase i den trefaserede vekselstrøm. De tre sæt vindinger er rumligt placeret i en vinkel på 120° over for hinanden. Når trefasere vekselstrøm anvendes på hvert af de tre vindingsæt, genererer de et roterende magnetfelt.

• Roterende magnetfelt: På grund af fasen forskel i trefasere vekselstrøm, præsenterer det magnetfelt, der dannes af statorvindingen, en roterende effekt i rummet. Det betyder, at når strømmen passerer gennem statorvindingen, ændres konstant retningen og positionen af magnetfeltet, og danner et roterende magnetfelt.Retningen af dette roterende magnetfelt afhænger af faserækkefølgen af strømmen, altså A-B-C rækkefølge eller omvendt.

• Rotor: Rotor er den roterende del af motoren, normalt bestående af ledere (som kupfer eller aluminium barer), der danner en lukket løkke i rotorhjertet. Når det roterende magnetfelt skærer gennem rotorslederen, induceres en strøm i rotorslederen (ifølge Faradays lov om elektromagnetisk induktion).

• Elektromagnetisk kraft og drejningsmoment: Den inducerede strøm interagerer med det roterende magnetfelt for at oprette en Lorentzkraft, der driver rotor til at dreje. Da rotorfarten altid er lavere end synkronfarten, findes der en sliprate (slip), hvilket er grunden til, at induktionsmotoren producerer kontinuerligt drejningsmoment.

Hvorfor opstår der et roterende magnetfelt?

Det roterende magnetfelt skyldes fasen forskel i den trefaserede vekselstrøm i statorvindingen. For at være specifik:

• Fasen forskel: Fasen forskel mellem hver fase i trefasere AC er 120°, hvilket betyder, at toppe og nulpunkter for strømmen er forskydte i tiden.

• Rumlig distribution: Statorvindingerne er placeret i en vinkel på 120° over for hinanden i rummet, sådan at når strømmen passerer gennem vindingerne, dannes et roterende magnetfelt i rummet.

Hvorfor har du brug for et roterende magnetfelt?

Vigtigheden af det roterende magnetfelt for trefaseinduktionsmotoren er, at:

• Startkapacitet: Det roterende magnetfelt giver startdrejningsmomentet, der får den stillestående rotor til at begynde at rotere.

• Jevn drift: Når motoren er startet, fortsætter det roterende magnetfelt med at interagere med den inducerede strøm i rotor for at producere kontinuerligt drejningsmoment, hvilket gør, at motoren kører jevnt.

• Effektiv transmission: Det roterende magnetfelt gør, at motoren kan køre effektivt over et bredt hastighedsområde, samtidig med at det giver god hastighedsregulering.

Oversigt

Arbejdsprincippet for trefaseinduktionsmotoren er at generere drejningsmoment gennem interaktionen mellem det roterende magnetfelt, der dannes af statorvindingen, og den inducerede strøm i rotor. Det roterende magnetfelt skyldes fasen forskel og rumlig distribution af trefasere vekselstrøm i statorvindingerne. Det roterende magnetfelt er afgørende for motorens start og kontinuerlige drift, da det giver det nødvendige startdrejningsmoment og det kontinuerlige drejningsmoment, der kræves for jevn drift. Derfor har trefaseinduktionsmotorer brug for og kan generere et roterende magnetfelt.