På vilket princip arbetar induktionsmotorn

En induktionsmotor är en vanligt förekommande typ av växelströmsmotor vars fungerande bygger på lagen om elektromagnetisk induktion. Nedan följer en detaljerad förklaring av hur en induktionsmotor fungerar:

1. Struktur

En induktionsmotor består huvudsakligen av två delar: statören och rotorn.

Statör: Statören är den stillastående delen, vanligtvis sammansatt av laminerade järnkärnor och trefasiga vindingsar inbäddade i kanalerna i järnkärnan. De trefasiga vindingsarna är anslutna till en trefasig växelströmkälla.

Rotor: Rotor är den roterande delen, vanligtvis gjord av ledande stänger (vanligtvis aluminium eller koppar) och ändringar, som bildar en ekorrebursstruktur. Denna struktur kallas "ekorreburssrotor."

2. Funktionsprincip

2.1 Generering av ett roterande magnetfält

Trefasig växelströmkälla: När en trefasig växelströmkälla appliceras på statörvindingsarna genereras växelströmmar i statörvindingsarna.

Roteraende magnetfält: Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion producerar de växlande strömmarna i statörvindingsarna ett tidsvarierande magnetfält. Eftersom de tre faserna i växelströmmen har en fasförskjutning på 120 grader interagerar dessa magnetfält för att bilda ett roterande magnetfält. Riktningen och hastigheten för detta roterande magnetfält beror på frekvensen hos strömkällan och uppställningen av vindingsarna.

2.2 Inducerad ström

Skärning av magnetiska flödeslinjer: Det roterande magnetfältet skär genom magnetiska flödeslinjer i rotorledarna. Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion induceras en elektrisk spänning (EMF) i rotorledarna.

Inducerad ström: Den inducerade EMF genererar en ström i rotorledarna. Eftersom rotorledarna utgör en sluten slinga flyter den inducerade strömmen genom ledarna.

2.3 Generering av moment

Lorentz kraft: Enligt Lorentz kraftlagen ger interaktionen mellan det roterande magnetfältet och den inducerade strömmen i rotorledarna upphov till en kraft, vilket gör att rotorn börjar rotera.

Moment: Denna kraft genererar ett moment, vilket får rotorn att rotera i samma riktning som det roterande magnetfältet. Rotorns hastighet är något lägre än det synkrona fältets hastighet eftersom viss glidning krävs för att generera tillräcklig inducerad ström och moment.

3. Glidning

Glidning: Glidning är skillnaden mellan det synkrona fältets hastighet och rotorns faktiska hastighet. Den uttrycks med formeln:

Där:

s är glidningen ns är det synkrona fältets hastighet (i varv per minut)

nr är rotorns faktiska hastighet (i varv per minut)

Synkron hastighet: Den synkrona hastigheten 

ns fastställs av strömkällans frekvens 

f och antalet polpar 

p i motorn, beräknad med formeln:

4. Egenskaper

Startegenskaper: Under starten är glidningen nära 1, och den inducerade strömmen i rotorledarna är hög, vilket ger ett stort startmoment. När rotorn accelererar minskar glidningen, och den inducerade strömmen och momentet minskar också.

Drivningsegenskaper: Vid stabil drift är glidningen normalt liten (0,01 till 0,05), och rotorns hastighet är nära den synkrona hastigheten.

5. Tillämpningar

Induktionsmotorer används vid olika industriella och hushållsapplikationer tack vare sin enkla konstruktion, tillförlitliga drift och enkel underhåll. Vanliga tillämpningar inkluderar fläktar, pumpar, kompressorer och transportband.

Sammanfattning

Arbetsprincipen för en induktionsmotor bygger på lagen om elektromagnetisk induktion. Ett roterande magnetfält genereras av den trefasiga växelströmmen i statörvindingsarna. Detta roterande magnetfält inducerar en ström i rotorledarna, vilket genererar ett moment, vilket får rotorn att rotera.