Kan du förklara hur en trefasig induktionsmotor fungerar och varför den inte har ett roterande magnetfält?

Arbetsprincipen för trefassinduktionsmotorer (även kända som asynkronmotorer) beror på den elektromagnetiska kraften som genereras genom interaktionen mellan det roterande magnetfältet som genereras av statorvindningarna och den inducerade strömmen i rotor. Faktiskt är en av de viktigaste egenskaperna hos trefassinduktionsmotorn dess förmåga att generera ett roterande magnetfält, vilket är avgörande för motorns start och drift. Nedan beskrivs arbetsprincipen för trefassinduktionsmotorn och hur den genererar ett roterande magnetfält.

Arbetsprincipen för trefassinduktionsmotor

• Statorvindning: Statorn är den stillstående delen av motorn som innehåller tre uppsättningar vindningar motsvarande varje fas av den trefassiga växelströmmen. De tre uppsättningarna vindningar är rumsligt placerade med 120° mellan varandra. När trefassväxelström appliceras till var och en av de tre vindningarna genererar de ett roterande magnetfält.

• Roterande magnetfält: På grund av fasförsprånget i trefassväxelströmmen visar det magnetfält som genereras av statorvindningen en roterande effekt i rummet. Det vill säga, när strömmen passerar genom statorvindningen ändras riktningen och positionen av magnetfältet konstant, vilket bildar ett roterande magnetfält.Riktningen för detta roterande magnetfält beror på fassorteringen av strömmen, det vill säga A-B-C-ordningen eller vice versa.

• Rotor: Rotorn är den roterande delen av motorn, vanligtvis sammansatt av ledare (som koppar eller aluminiumstänger) som formar en sluten slinga i rotorkärnan. När det roterande magnetfältet skär igenom rotrledaren induceras en ström i rotrledaren (enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion).

• Elektromagnetisk kraft och moment: Den inducerade strömmen interagerar med det roterande magnetfältet för att skapa en Lorentzkraft som driver rotorn att snurra. Eftersom rotorns hastighet alltid är lägre än synkronhastigheten finns det ett glidningsförhållande (glidning), vilket är anledningen till att induktionsmotorn producerar kontinuerligt moment.

Varför uppstår ett roterande magnetfält?

Det roterande magnetfältet orsakas av fasförsprånget i trefassväxelströmmen i statorvindningarna. Mer specifikt:

• Fasförsprång: Fasförsprånget mellan varje fas av trefassväxelströmmen är 120°, vilket innebär att topparna och nollpunkterna för strömmen är förskjutna i tid.

• Rumslig fördelning: Statorvindningarna är placerade med 120° vinkel till varandra i rummet, så att när strömmen passerar genom vindningarna bildar magnetfältet en roterande effekt i rummet.

Varför behövs ett roterande magnetfält?

Vikten av roterande magnetfält för trefassinduktionsmotorer är att:

• Startkapacitet: Det roterande magnetfältet ger startmomentet som gör att den stillstående rotorn börjar snurra.

• Jämn drift: När den väl har startat fortsätter det roterande magnetfältet att interagera med den inducerade strömmen i rotorn för att producera kontinuerligt moment, vilket gör att motorn kör jämnt.

• Effektiv överföring: Det roterande magnetfältet gör att motorn kan drivas effektivt över ett brett hastighetsintervall samtidigt som det ger bra hastighetskontroll.

Sammanfattning

Arbetsprincipen för trefassinduktionsmotorn är att generera moment genom interaktionen mellan det roterande magnetfältet som genereras av statorvindningarna och den inducerade strömmen i rotorn. Det roterande magnetfältet orsakas av fasförsprånget och rumsliga fördelningen av trefassväxelströmmen i statorvindningarna. Det roterande magnetfältet är nödvändigt för motorns start och kontinuerliga drift, eftersom det ger det nödvändiga startmomentet och det kontinuerliga moment som krävs för jämn drift. Därför behöver och kan trefassinduktionsmotorer generera ett roterande magnetfält.