Waarmee principe werkt de induktiemotor?

Een asynchrone motor is een veel gebruikte soort wisselstroommotor waarvan het werkingprincipe gebaseerd is op de wet van elektromagnetische inductie. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg van hoe een asynchrone motor werkt:

1. Structuur

Een asynchrone motor bestaat voornamelijk uit twee delen: de stator en de rotor.

Stator: De stator is het stationaire deel, meestal samengesteld uit gelamineerde ijzerkernen en driefasige windingen die in de sleuven van de ijzerkern zijn ingebed. De driefasige windingen zijn verbonden met een driefasige wisselstroombron.

Rotor: De rotor is het draaiende deel, meestal gemaakt van geleidende staafjes (meestal aluminium of koper) en eindringen, waardoor een eekhoornkooi-structuur ontstaat. Deze structuur wordt een "eekhoornkooi-rotor" genoemd.

2. Werkingprincipe

2.1 Genereren van een roterend magnetisch veld

Driefasige wisselstroombron: Wanneer een driefasige wisselstroombron wordt aangebracht op de statorwindingen, worden wisselstromen in de statorwindingen gegenereerd.

Roterend magnetisch veld: Volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie produceren de wisselstromen in de statorwindingen een tijdsafhankelijk magnetisch veld. Aangezien de driefasige wisselstroom een faseverschil van 120 graden heeft, interactueren deze magnetische velden om een roterend magnetisch veld te vormen. De richting en snelheid van dit roterende magnetisch veld hangen af van de frequentie van de stroombron en de indeling van de windingen.

2.2 Geïnduceerde stroom

Doorsnijden van magnetische fluxlijnen: Het roterende magnetisch veld doorsnijdt de magnetische fluxlijnen in de rotorleiders. Volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie veroorzaakt dit een geïnduceerde spanning (EMK) in de rotorleiders.

Geïnduceerde stroom: De geïnduceerde EMK genereert een stroom in de rotorleiders. Aangezien de rotorleiders een gesloten lus vormen, stroomt de geïnduceerde stroom door de leiders.

2.3 Genereren van koppel

Lorentzkracht: Volgens de wet van Lorentz veroorzaakt de interactie tussen het roterende magnetisch veld en de geïnduceerde stroom in de rotorleiders een kracht, die de rotor doet draaien.

Koppel: Deze kracht genereert koppel, waardoor de rotor in de richting van het roterende magnetisch veld draait. De rotorsnelheid is iets minder dan de synchrone snelheid van het roterende magnetisch veld, omdat een bepaalde slip nodig is om voldoende geïnduceerde stroom en koppel te genereren.

3. Slip

Slip: Slip is het verschil tussen de synchrone snelheid van het roterende magnetisch veld en de werkelijke snelheid van de rotor. Het wordt weergegeven door de formule:

Waarbij:

s de slip is ns de synchrone snelheid (in omwentelingen per minuut)

nr de werkelijke snelheid van de rotor (in omwentelingen per minuut)

Synchrone Snelheid: De synchrone snelheid 

ns wordt bepaald door de frequentie 

f van de stroombron en het aantal polenparen 

p in de motor, berekend door de formule:

4. Kenmerken

Startkenmerken: Tijdens het opstarten is de slip dicht bij 1, en de geïnduceerde stroom in de rotorleiders is hoog, wat een groot startkoppel oplevert. Naarmate de rotor versnelt, neemt de slip af, evenals de geïnduceerde stroom en het koppel.

Bedrijfskenmerken: Bij stabiel bedrijf is de slip meestal klein (0,01 tot 0,05), en de rotorsnelheid is dicht bij de synchrone snelheid.

5. Toepassingen

Asynchrone motoren worden breed toegepast in diverse industriële en huishoudelijke toepassingen vanwege hun eenvoudige constructie, betrouwbare werking en gemakkelijke onderhoud. Algemene toepassingen zijn ventilatoren, pompen, compressoren en transportbanden.

Samenvatting

Het werkingprincipe van een asynchrone motor is gebaseerd op de wet van elektromagnetische inductie. Een roterend magnetisch veld wordt gegenereerd door de driefasige wisselstroom in de statorwindingen. Dit roterende magnetisch veld induceert een stroom in de rotorleiders, wat koppel genereert, waardoor de rotor gaat draaien.