Was ist ein Schattenpol-Wechselstrommotor?

Der schattengekoppelte Wechselstrommotor ist ein Einphasen-Wechselstrommotor. Er hat Eigenschaften wie einfache Struktur und niedrige Kosten und wird in einigen kleinen Elektrogeräten weit verbreitet eingesetzt.

Strukturprinzip

Statorstruktur

Der Statorkern ist in der Regel von salient-pole-Typ und hat mehrere magnetische Pole. An einem Teil jedes magnetischen Pols befindet sich ein Kurzschlussring. Dieser Kurzschlussring bedeckt einen Teil des magnetischen Pols, daher wird er als Schattenpol bezeichnet.

Beispielsweise hat ein zweipoliger schattengekoppelter Motor zwei saliente Pole, und ein Teil jedes salienten Pols ist von einem Kurzschlussring umgeben. Der Kurzschlussring besteht in der Regel aus Kupfer und arbeitet mit dem Hauptmagnetfeldteil des magnetischen Pols zusammen.

Funktionsprinzip

Wenn eine Wechselstromquelle an die Statorwicklung angeschlossen wird, entsteht im magnetischen Pol ein wechselndes Magnetfeld. Aufgrund des Kurzschlussrings verzögert sich der durch den Kurzschlussring fließende Magnetfluss zeitlich gegenüber dem Hauptmagnetfluss.

Dies liegt daran, dass nach dem Faradayschen Induktionsgesetz der wechselnde Hauptmagnetfluss in dem Kurzschlussring eine elektromotorische Kraft induziert und dann einen induzierten Strom erzeugt. Dieser induzierte Strom erzeugt seinerseits ein Magnetfeld. Nach dem Lenzschen Gesetz behindert dieses Magnetfeld die Änderung des Hauptmagnetflusses, so dass der durch den Kurzschlussring fließende Magnetfluss verzögert wird.

Beispielsweise, wenn der Hauptmagnetfluss seinen maximalen Wert erreicht, befindet sich der Magnetfluss im Kurzschlussring noch im Steigungsprozess. Diese Phasendifferenz des Magnetflusses erzeugt einen Effekt, der ähnlich einem rotierenden Magnetfeld auf der Oberfläche des magnetischen Pols ist, so dass der Rotor des Motors eine Drehmoment erfährt und rotiert.

Leistungsmerkmale

Startmerkmale

Der schattengekoppelte Motor hat die Fähigkeit, von selbst zu starten. Aufgrund des durch den Kurzschlussring verursachten Magnetfeldverzugs kann der Motor nach dem Einschalten automatisch rotieren.

Allerdings ist sein Startdrehmoment relativ gering. Dies liegt daran, dass die Verteilung des Magnetfelds und die Erzeugung des rotierenden Magnetfelds des schattengekoppelten Motors bestimmen, dass sein Startdrehmoment begrenzt ist und er in der Regel für Anwendungen mit geringem Startwiderstand geeignet ist.

Beispielsweise ist bei einem kleinen Ventilator der Startwiderstand der Ventilatorenblätter gering, und der schattengekoppelte Motor kann leicht starten und den Ventilator antreiben.

Betriebsmerkmale

Während des Betriebs ist die Geschwindigkeit des Motors im Wesentlichen stabil. Seine Geschwindigkeit ändert sich je nach Netzfrequenz und Anzahl der magnetischen Polpaare. Im Allgemeinen ist die Geschwindigkeit relativ gering.

Beispielsweise beträgt die Synchrongeschwindigkeit eines zweipoligen schattengekoppelten Motors bei einer 50-Hz-Netzfrequenz 3000 Umdrehungen pro Minute, aber die tatsächliche Betriebsgeschwindigkeit wird etwas niedriger als die Synchrongeschwindigkeit sein, und die Geschwindigkeitschwankungen sind gering, was eine relativ stabile Leistungsausgabe ermöglicht.

Wirkungsgrad und Leistungsfaktor

Der Wirkungsgrad des schattengekoppelten Motors ist gering. Dies liegt daran, dass seine Methode zur Erzeugung des Magnetfelds und seine strukturellen Merkmale zu einem bestimmten Energieverlust während des Energieumwandlungsprozesses führen, einschließlich Kupferverlust, Eisenverlust usw.

Gleichzeitig ist auch der Leistungsfaktor relativ gering. Da es sich um einen Einphasenmotor handelt und die Erzeugungs- und Verteilungsmethode des Magnetfelds relativ komplex ist, ist das Verhältnis zwischen Wirkleistung und Scheinleistung während des Betriebs des Motors gering.

Anwendungsbereiche

Aufgrund seiner einfachen Struktur, niedrigen Kosten und der Fähigkeit, von selbst zu starten, werden schattengekoppelte Motoren hauptsächlich in Bereichen eingesetzt, in denen die Leistungsanforderungen an den Motor nicht hoch und die Last klein sind.

Häufige Anwendungen sind kleine elektrische Ventilatoren, Haartrockner, elektrische Modelle usw. In diesen Geräten kann der schattengekoppelte Motor die grundlegenden Leistungsanforderungen erfüllen, und seine niedrigen Kosten entsprechen auch den wirtschaftlichen Anforderungen des Produkts.