På hvilket prinsipp fungerer induksjonsmotor?

En induksjonsmotor er et vanlig brukt type AC-motor som fungerer basert på lover for elektromagnetisk induksjon. Her følger en detaljert forklaring av hvordan en induksjonsmotor fungerer:

1. Struktur

En induksjonsmotor består hovedsakelig av to deler: stator og rotor.

Stator: Stator er den stasjonære delen, vanligvis sammensatt av leddjernkjerner og trefase vindinger innsatt i jernkjernens spore. Trefase vindingene kobles til en trefase AC-strømkilde.

Rotor: Rotor er den roterende delen, vanligvis laget av ledende staver (vanligvis aluminium eller kobber) og enderring, som danner en ekornkavestruktur. Denne strukturen kalles en "ekornkave-rotor."

2. Arbeidsprinsipp

2.1 Generering av en roterende magnetfelt

Trefase AC-strømkilde: Når en trefase AC-strømkilde tilføres statorvindingene, genereres alternerende strømmer i statorvindingene.

Roterende magnetfelt: I henhold til Faradays lov om elektromagnetisk induksjon produserer de alternerende strømmer i statorvindingene et tidsvarierende magnetfelt. Siden trefase AC-strømmen har en faseforskjell på 120 grader, interagerer disse magnetfeltene for å danne et roterende magnetfelt. Retningen og hastigheten til dette roterende magnetfeltet avhenger av kildens frekvens og vindingsoppsettet.

2.2 Indusert strøm

Kutting av magnetiske flukslinjer: Det roterende magnetfeltet kuttes gjennom magnetiske flukslinjer i rotorlederne. I henhold til Faradays lov om elektromagnetisk induksjon induseres dermed en elektrisk spenning (EMF) i rotorlederne.

Indusert strøm: Den induserte EMF genererer en strøm i rotorlederne. Siden rotorlederne danner en lukket løkke, flyter den induserte strømmen gjennom ledene.

2.3 Generering av dreiemoment

Lorentz-kraft: I henhold til Lorentz' kraftlov fører interaksjonen mellom det roterende magnetfeltet og den induserte strømmen i rotorlederne til en kraft, som får rotoren til å rotere.

Dreiemoment: Denne kraften genererer dreiemoment, som får rotoren til å rotere i retningen av det roterende magnetfeltet. Rotorens hastighet er litt lavere enn synkronhastigheten til det roterende magnetfeltet, da en viss slip er nødvendig for å generere tilstrekkelig indusert strøm og dreiemoment.

3. Slip

Slip: Slip er forskjellen mellom synkronhastigheten til det roterende magnetfeltet og den faktiske hastigheten til rotoren. Det uttrykkes ved formelen:

Der:

s er slip ns er synkronhastigheten (i omdreininger per minutt)

nr er den faktiske hastigheten til rotoren (i omdreininger per minutt)

Synkronhastighet: Synkronhastigheten 

ns fastsettes av kildens frekvens 

f og antall polpar 

p i motoren, beregnet ved formelen:

4. Karakteristika

Startegenskaper: Under oppstart er slip nær 1, og den induserte strømmen i rotorlederne er høy, noe som produserer et stort startdreiemoment. Når rotoren akselererer, minker slip, og den induserte strømmen og dreiemomentet minker også.

Driftegenskaper: Under stabil drift er slip typisk liten (0,01 til 0,05), og rotorens hastighet er nær synkronhastigheten.

5. Anvendelser

Induksjonsmotorer brukes vidt i ulike industrielle og husholdningsapplikasjoner på grunn av sin enkle struktur, pålitelige drift og lett vedlikehold. Vanlige anvendelser inkluderer ventilatorer, pumper, kompressorer og transportbånd.

Sammendrag

Arbeidsprinsippet for en induksjonsmotor er basert på lover for elektromagnetisk induksjon. Et roterende magnetfelt genereres av trefase AC-strøm i statorvindingene. Dette roterende magnetfeltet induserer en strøm i rotorlederne, som genererer dreiemoment, noe som får rotoren til å rotere.