Asynchrone motor
meest voorkomende motortype
Rotor
De rotor van een asynchrone motor bepaalt in grote mate de kenmerken van de motor. Het is mogelijk de eigenschappen van de motor te wijzigen door de rotor te vervangen.
-

-


Kortsluitanker met trapezevormige staven


Verhouding koppel ten opzichte van de rotatiesnelheid naargelang het type kortsluitanker

  • ▄ ▄ ▄ Enkelvoudige kooi
  • ▄▄▄▄ dubbele kooi
  • ▄▄▄▄ resistieve kooi

De eigenschappen van de motor worden in grote mate bepaald door het kortsluitanker. De staven in het anker hoeven niet cylindrisch te zijn. In hoog vermogen motoren hebben die een trapezevorm, zodat de motor kan starten met een lagere aanloopstroom en toch een hoger koppel hebben bij het nominaal toerental.

Dergelijke motoren gebruiken het skin effekt. Als de motor niet draait of slechts traag draait, dan is er een snelle wisseling van het magnetisch veld (ten opzichte van de rotor). Door het skin effekt dringt het veld slechts 1cm in het koper. Als de snelheid hoger wordt dan is er minder skin effekt en de volledige koperoppervlakte wordt gebruikt. De weerstand van het anker vermindert, waardoor het koppel sterker wordt.

Blauw: dunne ijzerplaten (transfoblik) die de rotor vormen
Geel/rood: koperen staven met in het rood het effekt van het magnetisch veld naargelang de rotatiesnelheid. Links op lage snelheid, het magnetisch veld dringt slecht weinig in de staaf en de weerstand is hoog, rechts bij de nominale snelheid, het magnetisch veld dringt volledig in de staaf en de ankerweerstand is minimaal.

In plaats van trapezevormige koperen staven kan de rotor ook bestaan uit twee kooien: een buitenste kooi bestaande uit messing of aluminium (minder goed geleidend) en een binnenste kooi bestaande uit koper. Hier ook wordt een variatie op het skin effekt gebruikt: bij een snelle wisseling van het magnetisch veld (grote slip) is enkel de buitenste kooi aktief.

Er bestaan ook motoren met enkel een aluminium of messing kooi (resistieve kooi) of een gewikkeld kooianker waarvan de aansluitingen naar buiten gevoerd worden (sleepringankermotor). De motoren met resistieve kooi hebben een lage aanloopstroom nodig en het koppel daalt als de snelheid toeneemt (dit kan nuttig zijn voor bepaalde toepassingen). Motoren met een resistieve kooi hebben echter altijd een lager rendement.

De sleepringankermotoren combineren de voordelen van een normale koperen kooi (hoog koppel op nominaal toerental) en die van een aluminium kooi (lagere aanloopstroom) en hebben een bijkomend voordeel: men kan de snelheid instellen door de weerstand van het ankel te wijzigen (zie sleepringankermotor, link onderaan de pagina).

Dergelijke motoren hebben een lagere aanloopstroom nodig, maar door de verliezen hebben ze een lager rendement op nominaal toerental. Er zijn echter veel verschillende motoren (die enkel verschillen in de constructie van de kooi).

Rechts een paar voorbeelden van kooiankers:

  • (a): een kooi uit gegoten aluminium (resistief) voor vermogens tot 15kW
  • (b): rotor met diepe sleuven voor vermogens van 5 tot 60kW
  • (c): rotor met dubbele kooi (wordt tegenwoordig het meest gebruikt)

Hoe hoger de slip, hoe lager het rendement van de motor. De slip veroorzaakt immers een kortsluitstroom in het anker. Dit is een electrisch verlies (zoals ook een kortgesloten secundaire wikkeling van een transformator een verlies veroorzaakt). Als de motor zwaar belast wordt en de slip toeneemt, dan kan de temperatuur van het anker enorm oplopen.

Alternatieven

Het is onmogelijk de slip te vermijden, de inductiemotor is gebaseerd op dit effekt. Indien men een zeer hoog rendement nodig heeft, dan zal men eerder kiezen voor een synchrone motor of een reluctantiemotor.

De synchrone motor is zeer duur (gebruikt permanente magneten of een anker die gevoed moet worden via sleepringen) en wordt gebruikt in zeer grote installaties waarbij de motor permanent draait. De extra aanschafkosten worden terugbetaald door het hoger rendement van de motor.

De reluctantiemotor heeft een aangepaste frekwentieregelaar nodig en wordt gebruikt in continue toepassingen (airco's) waarbij een variabele snelheid gewenst is. De reluctantiemotor wordt ook in electrische auto's gebruikt vanwege zijn hoog rendement. Hier is een frekwentieomvormer altijd nodig vanwege de snelheidsverschillen en het feit dat de batterijen een gelijkspanning leveren.

PublicitÚs - Reklame

-