Fasegesplitste Inductie Motor

De splitsfasemotor, ook bekend als weerstandstartmotor, heeft een enkelkooi rotor. De stator is uitgerust met twee verschillende windingen: de hoofdwinding en de startwinding. Deze twee windingen zijn ruimtelijk 90 graden van elkaar verschoven, een configuratie die een cruciale rol speelt in het werking van de motor.

De hoofdwinding wordt gekenmerkt door zeer lage weerstand en hoge inductieve reactantie, terwijl de startwinding de tegenovergestelde eigenschappen heeft, namelijk hoge weerstand en lage inductieve reactantie. Dit verschil in elektrische eigenschappen tussen de twee windingen is essentieel voor het genereren van het nodige koppel om de motor te starten. Het aansluitdiagram van deze motor wordt hieronder weergegeven, waarin wordt getoond hoe deze componenten binnen het elektrische circuit interageren:

Een weerstand is in serie verbonden met de hulp- (start)winding. Door deze opstelling verschillen de stromen die door de twee windingen vloeien. Hierdoor is het resulterende roterende magnetische veld niet-uniform, wat leidt tot een relatief klein startkoppel. Gewoonlijk ligt dit startkoppel in de orde van grootte van 1,5 tot 2 keer het gespecificeerde looppakket. Op het moment van starten zijn zowel de hoofd- als de startwinding parallel aan de voedingsspanning aangesloten.

Zodra de motor versnelt tot ongeveer 70 - 80% van de synchrone snelheid, wordt de startwinding automatisch van de voedingsbron losgekoppeld. Voor motoren met een vermogen van ongeveer 100 Watt of hoger wordt vaak een centrifugaalschakelaar gebruikt om deze ontbinding uit te voeren. Bij lagere vermogens dient een relais om de startwinding te ontbinden.

Een relais is in serie verbonden met de hoofdwinding. Tijdens de startfase stroomt een aanzienlijke hoeveelheid stroom door het circuit, waardoor de relaiscontacten sluiten. Dit brengt de startwinding in het circuit. Naarmate de motor de bepaalde werksnelheid nadert, neemt de stroom door het relais af. Uiteindelijk gaat het relais open, waardoor de verbinding van de hulpwinding met de voedingsbron wordt verbroken. Op dat moment blijft de motor uitsluitend op de hoofdwinding werken.

Het fasordiagram van de splitsfasemotor, dat de elektrische verbanden en faserelaties binnen de motor verduidelijkt, wordt hieronder weergegeven:

De stroom in de hoofdwinding, aangeduid als IM, ligt ongeveer 90 graden achter op de voedingspanning V. In tegenstelling daarmee is de stroom in de hulpwinding, IA, ongeveer in fase met de lijnspanning. Dit verschil in de faserelatie tussen de twee windingen resulteert in een tijdverschil tussen hun stromen. Hoewel het tijdfaseverschil ϕ geen volledige 90 graden bedraagt, meestal ongeveer 30 graden, is het voldoende om een roterend magnetisch veld te genereren. Dit roterend magnetisch veld is cruciaal voor het initiëren van de rotatie van de motor en om deze te laten werken.

De koppel-snelheidskenlijn van de splitsfasemotor, die aangeeft hoe het koppel van de motor varieert met zijn rotatiesnelheid, wordt hieronder weergegeven. Deze karakteristieke kromme biedt waardevolle inzichten in de prestaties van de motor onder verschillende werkcondities en is essentieel voor het begrijpen van het gedrag en optimaliseren van de gebruiksvriendelijkheid in diverse toepassingen.

In de koppel-snelheidskenlijn van de splitsfasemotor markeert n0 de rotatiesnelheid waarop de centrifugaalschakelaar activeert. Het startkoppel van de weerstandstartmotor bedraagt doorgaans ongeveer 1,5 keer het volbelast koppel. Bij ongeveer 75% van de synchrone snelheid kan de motor een maximaal koppel bereiken dat ongeveer 2,5 keer het volbelast koppel bedraagt. Het is echter belangrijk op te merken dat tijdens het starten de motor een aanzienlijke stroom trekt, namelijk ongeveer 7 tot 8 keer de volbelaste waarde.

Het omkeren van de richting van een weerstandstartmotor is een eenvoudig proces. Dit kan worden gerealiseerd door eenvoudigweg de lijnaansluiting van de hoofdwinding of de startwinding om te keren. Het is cruciaal te benadrukken dat deze omkering alleen kan worden uitgevoerd wanneer de motor stil staat; het proberen om te keren terwijl de motor in beweging is, kan leiden tot mechanische en elektrische schade.

Toepassingen van de splitsfasemotor

Splitsfasemotoren staan bekend om hun betaalbaarheid. Ze zijn geschikt voor toepassingen met ladingen die gemakkelijk te starten zijn, vooral wanneer de frequentie van startoperaties relatief laag is. Vanwege hun beperkte startkoppel zijn deze motoren niet ideaal voor aandrijvingen die meer dan 1 kW vermogen vereisen. Desondanks vinden ze breed gebruik in een scala aan huishoudelijke en industriële apparaten:

• Huishoudelijke Apparatuur: Ze drijven componenten zoals wasmachines en ventilatoren van airconditioning-systemen, waardoor het soepele functioneren van deze essentiële apparaten mogelijk wordt.

• Keuken- en Schoonmaakapparatuur: In de keuken drijven ze mixers en keukenmachines, terwijl ze in schoonmaaktoepassingen worden gebruikt in vloerpolijstmachines, waardoor dagelijkse klusjes gemakkelijker worden.

• Vloeistofverwerking en Ventilatie: Blowers en centrifugaalpompen, die essentieel zijn voor ventilatie en vloeistoftransport in diverse systemen, vertrouwen vaak op splitsfasemotoren voor hun werking.

• Machinetools: Deze motoren spelen ook een rol in boor- en draaibankmachines, bijdragend aan de precisie en efficiëntie van machinetechnische processen.

Samenvattend blijft de splitsfasemotor, met zijn kenmerkende eigenschappen en praktische toepassingen, een waardevol onderdeel in de wereld van de elektrotechniek.