Hvad er en Squirrel Cage Induction Motor?

Hvad er en eksterkæfiginduktionsmotor?

Definition af eksterkæfiginduktionsmotor

En eksterkæfiginduktionsmotor er en motor med en rotor, der minder om en eksterkæfig, og der arbejder baseret på elektromagnetisme. Rotoren er en stål-lamineret cylindrisk konstruktion, der indeholder et højtledende metall som aluminium eller kobber. Når vekselstrøm flyder gennem statorvindingerne, skaber det et roterende magnetfelt. Processen inducerer en elektrisk strøm i rotoren, hvilket skaber sit eget magnetfelt, der interagerer med statorfeltet for at skabe drejningsmoment.

Arbejdsgang

Når en trefase strømforsyning gives til statorvindingen, opretter den et roterende magnetfelt i rummet. Hastigheden, hvormed magnetfeltet roterer, kaldes synkronhastighed.

Dette roterende magnetfelt inducerer en spænding i rotorkæden, så kortslutningsstrømmen begynder at flyde i rotorkæden. Disse rotorstrømme genererer et selvstændigt magnetfelt, der vil interagere med statorfeltet. Nu vil rotorfeltet forsøge at gøre det modsatte af sin årsag, så rotoren begynder at følge det roterende magnetfelt.

Når rotoren fanger det roterende magnetfelt, falder rotorstrømmen til nul, fordi der ikke længere er relativ bevægelse mellem det roterende magnetfelt og rotoren. Derfor er den tangentiale kraft på rotoren nul i dette øjeblik, så rotoren bliver midlertidigt bremset. Efter at rotoren er blevet bremset, genoprettes den relative bevægelse mellem rotoren og det roterende magnetfelt, så rotorstrømmen induceres igen. Derved genopstår den tangentiale kraft fra rotationen af rotoren, så rotoren begynder at følge det roterende magnetfelt igen, således at rotoren opretholder en konstant hastighed, der kun er lavere end hastigheden af det roterende magnetfelt eller synkronhastigheden.

Slip måler forskellen i hastighed mellem det roterende magnetfelt og rotoren. Rotorstrømfrekvensen er lig slip gange strømforsyningens frekvens.

Konstruktion af eksterkæfiginduktionsmotor

Eksterkæfiginduktionsmotoren består af følgende dele:

• Stator

• Rotor

• Blæser

• Lager

Stator

Den består af en trefasevinding med et jernkerne og en metalhus. Positionen af vindingen gør den elektrisk og mekanisk 120o undtagen i rummet. Vindingerne monteres på et lamineret jernkerne og giver et lavt modstandsparti for magnetfloden, der genereres af vekselstrømmen.

Rotor

Det er den del af motoren, der vil rotere for at give en mekanisk udgang ved en given mængde elektrisk energi. Den anslåede effektudbytte af motoren angives i hestekræfter på navneskiltet. Den består af en akse, kortsluttet koppar/aluminiumsbarer og et jernkerne. Rotorkerne er lamineret for at undgå energitab pga. omløbsstrømme og hysteresis. Ledere er skråstillet for at undgå klinkende effekt under start og for at give en bedre konverteringsforhold mellem stator og rotor.

Blæser

Blæseren er monteret på bagsiden af rotoren for at give varmeudveksling, så den holder temperaturen i motoren inden for grænser.

Lager

Lagere er anvendt som grundlag for bevegelsen af rotoren og opretholder den jævne rotation af motoren.

Anvendelse af eksterkæfiginduktionsmotor

• Centrifugalpumpe

• Industrielle drev (fx for kørsel af transportbånd)

• Store blæsere og ventilatorer

• Maskinværktøj

• Skruemaskiner og andre drejesmaskiner

Fordele ved eksterkæfiginduktionsmotorer

• De er billige

• Kræver mindre vedligeholdelse (fordi der ikke er slipringe eller pensler)

• God hastighedsregulering (de opretholder en konstant hastighed)

• Høj effektivitet i konvertering af elektrisk energi til mekanisk energi (under drift, ikke ved start)

• Har bedre varmeregulering (altså bliver ikke så varm)

• Kompakt og let

• Ekslosionsbeskyttet (fordi der ikke er pensler, der kan eliminere risikoen for gnister)

Ulemper ved eksterkæfiginduktionsmotorer

• Hastighedsregulering er meget dårlig

• Selvom de er meget energieffektive, når de kører på fuld belastning, forbruger de mange energi ved start

• De er mere følsomme over for fluctuationer i strømforsyningen. Når strømforsyningen reduceres, forbruger induktionmaskinen mere strøm. Under spændingsstigninger øger stigningen i spænding saturerer magnetkomponenterne i eksterkæfiginduktionsmotoren

• De har karakteristika med høj startstrøm og forskellig startdrejningsmoment (startstrøm kan være 5-9 gange fuld belastningsstrøm; Startdrejningsmoment kan være 1,5-2 gange fuld belastningsdrejningsmoment)

Designændring

Ved at ændre formen af rotorkæden kan ydeevneegenskaberne af motoren, som hastighed og drejningsmoment, nemt tilpasses for at møde specifikke krav.

Sammenfatning

Når man vælger en eksterkæfiginduktionsmotor, er det nødvendigt at overveje faktorer som belastningstype, strømforsyning og spændingskrav, miljø- og klimaforhold, beskyttelsesniveau og ekslosionsbeskyttelseskrav, vedligeholdelses- og servicekrav. For det første skal man ifølge den faktiske belastningstype vælge den passende motor, f.eks. for højt drejningsmoment, lav hastighed belastning, kan man vælge en stor effekt motor; For høj hastighed, lavt drejningsmoment belastning, vælge en lille effekt motor. Samtidig er det nødvendigt at overveje strømforsyningens og spændingskrav, så effekten og spændingsniveauet af motoren matcher de faktiske anvendelsesscenarier.