På hvilket princip virker en induktionsmotor?

En induktionsmotor er en bredt anvendt type AC-motor, hvis arbejdssæde er baseret på loven om elektromagnetisk induktion. Nedenfor følger en detaljeret forklaring af, hvordan en induktionsmotor fungerer:

1. Struktur

En induktionsmotor består hovedsagelig af to dele: stator og rotor.

Stator: Stator er den stillestående del, typisk sammensat af laminerede jernkerner og tre-fase vindinger, der er indsat i jernkernens kanter. De tre-fase vindinger er forbundet til en tre-fase AC-strømkilde.

Rotor: Rotor er den roterende del, normalt lavet af ledende stænger (typisk aluminium eller kobber) og endekredsløb, der danner en ekkedækstruktur. Denne struktur kaldes en "ekkedækrotor."

2. Arbejdssæde

2.1 Generering af en roterende magnetfelt

Tre-fase AC-strømkilde: Når en tre-fase AC-strømkilde anvendes på statorvindingerne, dannes alternativ strøm i statorvindingerne.

Roterende Magnetfelt: I henhold til Faradays lov om elektromagnetisk induktion producerer de alternativ strømme i statorvindingerne et tidsvarierende magnetfelt. Da tre-fase AC-strømmen har en fasforskydning på 120 grader, interagerer disse magnetfelter for at danne et roterende magnetfelt. Retningen og hastigheden af dette roterende magnetfelt afhænger af strømkildens frekvens og vindingsopstillingen.

2.2 Induceret strøm

Klipning af magnetiske fluxlinjer: Det roterende magnetfelt klipper gennem magnetiske fluxlinjer i rotorlederne. I henhold til Faradays lov om elektromagnetisk induktion inducerer dette en elektromotorisk spænding (EMF) i rotorlederne.

Induceret Strøm: Den inducerede EMF genererer en strøm i rotorlederne. Da rotorlederne danner en lukket kredsløb, flyder den inducerede strøm gennem lederne.

2.3 Generering af drejmoment

Lorentz Kraft: I henhold til Lorentz' kraftlov producerer interaktionen mellem det roterende magnetfelt og den inducerede strøm i rotorlederne en kraft, der får rotoren til at rotere.

Drejmoment: Denne kraft genererer drejmoment, hvilket får rotoren til at rotere i retningen af det roterende magnetfelt. Rotorens hastighed er let lavere end det synchrone hastighed af det roterende magnetfelt, da en vis slip er nødvendig for at generere tilstrækkelig induceret strøm og drejmoment.

3. Slip

Slip: Slip er forskellen mellem den synchrone hastighed af det roterende magnetfelt og den faktiske hastighed af rotoren. Det udtrykkes ved formlen:

Hvor:

s er slip ns er den synchrone hastighed (i omdrejninger per minut)

nr er den faktiske hastighed af rotoren (i omdrejninger per minut)

Synchrone Hastighed: Den synchrone hastighed 

ns fastlægges af frekvensen 

f af strømkilden og antallet af polepar 

p i motoren, beregnet ved formlen:

4. Karakteristika

Startegenskaber: Under opstart er slip tæt på 1, og den inducerede strøm i rotorlederne er høj, hvilket producerer et stort startdrejmoment. Når rotoren accelererer, falder slip, og den inducerede strøm og drejmoment falder også.

Driftsegenskaber: Under stabil drift er slip normalt lille (0,01 til 0,05), og rotorens hastighed er tæt på den synchrone hastighed.

5. Anvendelser

Induktionsmotorer anvendes bredt i forskellige industrielle og husholdningsanvendelser på grund af deres simple struktur, pålidelige drift og nem vedligeholdelse. Almindelige anvendelser inkluderer ventilatorer, pumper, kompressorer og transportbånd.

Oversigt

Arbejdssædet for en induktionsmotor er baseret på loven om elektromagnetisk induktion. Et roterende magnetfelt dannes af tre-fase AC-strøm i statorvindingerne. Dette roterende magnetfelt inducerer en strøm i rotorlederne, hvilket genererer drejmoment, der får rotoren til at rotere.