Kun je uitleggen hoe een driefase-inductiemotor werkt en waarom deze geen roterend magnetisch veld heeft?

Het werkingsprincipe van driefase-inductiemotoren (ook bekend als asynchrone motoren) is afhankelijk van de elektromagnetische kracht die wordt opgewekt door de interactie van het roterende magnetisch veld dat wordt gegenereerd door de statorwindingen met de geïnduceerde stroom in de rotor. In feite is een van de belangrijkste kenmerken van de driefase-inductiemotor zijn vermogen om een roterend magnetisch veld te genereren, wat cruciaal is voor het starten en werken van de motor. Hieronder wordt het werkingsprincipe van de driefase-inductiemotor en hoe het een roterend magnetisch veld genereert, nader toegelicht.

Het werkingsprincipe van de driefase-inductiemotor

• Statorwinding: De stator is het stilstaande deel van de motor dat drie sets windingen bevat die overeenkomen met elke fase van de driefase-wisselstroom. De drie sets windingen staan ruimtelijk onder een hoek van 120° ten opzichte van elkaar. Wanneer driefase-wisselstroom wordt toegepast op elk van de drie windingen, genereren ze een roterend magnetisch veld.

• Roterend magnetisch veld: Door de fasenverschillen van de driefase-wisselstroom presenteert het magnetisch veld dat wordt gegenereerd door de statorwinding een roterend effect in de ruimte. Dat wil zeggen, wanneer de stroom door de statorwinding loopt, veranderen de richting en positie van het magnetisch veld voortdurend, waardoor er een roterend magnetisch veld ontstaat. De richting van dit roterende magnetisch veld hangt af van de fasevolgorde van de stroom, dat wil zeggen, de A-B-C volgorde of omgekeerd.

• Rotor: De rotor is het draaiende deel van de motor, meestal samengesteld uit geleiders (zoals koper of aluminium staven) die een gesloten lus vormen in de rotorcore. Wanneer het roterende magnetisch veld de rotorleider doorsnijdt, wordt er een stroom geïnduceerd in de rotorleider (volgens Faradays wet van elektromagnetische inductie).

• Elektromagnetische kracht en koppel: De geïnduceerde stroom reageert met het roterende magnetisch veld om een Lorentzkracht te creëren die de rotor doet draaien. Omdat de rotorsnelheid altijd lager is dan de synchrone snelheid, is er een glijdpercentage (slip), wat de reden is waarom de inductiemotor continu koppel produceert.

Waarom komt er een roterend magnetisch veld?

Het roterende magnetisch veld wordt veroorzaakt door de fasenverschillen van de driefase-wisselstroom in de statorwinding. Meer specifiek:

• Fasenverschil: Het fasenverschil tussen elke fase van de driefase-wisselstroom is 120°, wat betekent dat de pieken en nullen van de stroom in de tijd verspreid zijn.

• Ruimtelijke verdeling: De statorwindingen staan in de ruimte onder een hoek van 120° ten opzichte van elkaar, zodat wanneer de stroom door de windingen loopt, het magnetisch veld een roterend effect in de ruimte vormt.

Waarom heb je een roterend magnetisch veld nodig?

Het belang van het roterende magnetisch veld voor de driefase-inductiemotor is dat:

• Startvermogen: Het roterende magnetisch veld biedt het startkoppel dat ervoor zorgt dat de stilstaande rotor begint te draaien.

• Soepele werking: Eens gestart, blijft het roterende magnetisch veld interactie hebben met de geïnduceerde stroom in de rotor om continu koppel te produceren, waardoor de motor soepel draait.

• Efficiënte overdracht: Het roterende magnetisch veld stelt de motor in staat efficiënt te werken over een breed snelheidsbereik, terwijl het goede snelheidsregeling biedt.

Samenvatting

Het werkingsprincipe van de driefase-inductiemotor is om koppel te genereren door de interactie van het roterende magnetisch veld dat wordt gegenereerd door de statorwinding en de geïnduceerde stroom in de rotor. Het roterende magnetisch veld wordt veroorzaakt door de fasenverschillen en de ruimtelijke verdeling van de driefase-wisselstroom in de statorwindingen. Het roterende magnetisch veld is essentieel voor het starten en continue werken van de motor, omdat het het benodigde startkoppel en het continue koppel levert dat nodig is voor soepele werking. Daarom hebben driefase-inductiemotoren wel degelijk een roterend magnetisch veld nodig en kunnen ze dit ook genereren.