De Tesla motor gebruikt een ringvormige stator, waardoor men een grote luchtspleet heeft door de plaats die de wikkelingen innemen. Maar de motor gebruikt reeds een gewikkeld anker. In het geel het magnetisch veld dat de ringkern moet verlaten en door de rotor gaan (tegengestelde velden).

Toen wist men nog niet goed of men met een difasige spanning of een driefasige spanning zou gaan werken. Een difasige spanning leek een logische evolutie van de monofasige spanning. Maar uiteindelijk koos men voor driefasige spanning die als voordeel heeft dat men meer vermogen kan vervoeren met minder geleiders. Het ogenblikkelijk vermogen is ook altijd constant.

Normale asynchrone motor Sleepringankermotor Boucherot motor type α Motor schakelaar Rekenschijf voor asynchrone motor

Asynchrone motor

De asynchrone motor (of inductiemotor of lortsluitankermotor genoemd) is de meest gebruikte motor op wisselspanning vanwege zijn eenvoud en zijn betrouwbaarheid. De asynchrone motor heeft een draaiveld nodig, maar die kan ook opgewerkt worden als men enkel over een monofasig net beschikt. De asynchrone motor ligt aan de basis van varianten zoals de dahlander motor en de sleepringankermotor.

Draaiveld creëren met een monofasig net

Asynchrone motoren volgen het draaiveld dat in de stator opgewekt wordt. Bij een monofasig net is er geen draaiveld en moeten er bepaalde ingrepen toegepast worden om eeninductiemotor toch te kunnen laten draaien.

De rotor van een asynchrone motor

De eigenschappen van een inductiemotor hangen grotendeels af van de constructie van de rotor. De rotor is niet meer dan een kooianker, maar bepaalt het koppel en de aanloopstroom. Naargelang de eisen die aan de motor gesteld worden zal men een aangepaste rotor gebruiken.

Dahlander motor

De dahlander of poolomschakelbare motor is een asynchrone motor die op twee snelheden kan draaien door de polen anders te schakelen. De motor is gebaseerd op het feit dat de rotor zelf geen polen heeft (die worden opgewekt door inductie). Een voordeel van de dahlandermotor is dat alle wikkelingen gebruikt worden voor zowel de lage als de hoge snelheid.

Sleepringankermotor

De sleepringankermotor is een asynchrone motor met gewikkeld anker, waarbij men de weerstand van het anker kan instellen. Daarmee kan men de aanloopstroom beperken zonder het koppel teveel te reduceren. Deze motoren werden gebruikt als de motor onder belasting moest starten.

De scherbiusschakeling is een extra motor die gevoed wordt met de rotorstroom. Een dergelijke motorcombinatie heeft een hoog rendement en kan stabiel werken op verschillende snelheden. Het toerental blijft stabel bij veranderlijke belasting, zelfs op lage snelheid.

Tegenwoordig gebruikt men eerder een frekwentieregelaar waarbij men de motor kan doen starten zonder een te hoge aanloopstroom, en met het bijkomend voordeel dat de snelheid geregeld kan worden. De arbeidsfactor kan ook verbeterd worden.

Synchrone en asynchrone motoren werken enkel op wisselspanning. Ofwel worden ze met triphasé (draaistroom) gevoed, ofwel moet er een voorziening zijn om een draaiend veld op te wekken (condensator). Het aansluiten van asynchrone driefasige motoren op het monofasig net wordt hier uitgelegd: dit is de steinmetz aansluiting.

Asynchrone motor Boucherot type α

De sleepringankermotor heeft een regelbare weerstand om de weerstand van de rotor te wijzigen, maar daarvoor zijn sleepringen en borstels nodig.

Een systeem dat minder bekend is, is de motor van Boucherot die twee staoren heeft, die ten opzichte van elkaar kunnen draaien.

Bij het strarten staan de statoren zodanig dat de statoren tegengestelde polen vormen. De stromen die in tegengestelde richting opgewekt worden moeten via de centrale ring lopen (resistief). Het starten gebeurt zo met een beperkte aanloopstroom.

Als de motor zijn nominale snelheid bereikt wordt de rotor verdraaid zodat er één enkele pool gevormd wordt. De stroom moet niet meer door de middelste resistieve ring passeren. De motor heeft nu een hoog rendement en een beperkte slip. De werking van de motor komt nu overeen met een sleepringankermotor, maar zonder sleepringen.

De motor wordt Boucherot type α genoemd. Er bestaat ook een Boucherot motor type "Y", dit is een motor met dubbele kooi (binnenste kooi is resistief, buitenste kooi is goed geleidend) en de naam Boucherot motor wordt niet meer gebruikt.

De boucherot motor type α werd zeer weinig gebruikt wegens zijn complexiteit.

Slip van een inductiemotor

De slip kan je zelf ervaren door de asynchrone motor te voeden met een gelijkspanning (ongeveer 24V voor een motor op 220V), twee polen aan de min en één pool aan de plus aansluiten. De motor gaat niet draaien, in tegendeel, de rotor wordt sterk afgeremd.

De lage spanning is nodig omdat er geen wisselveld opgebouwd moet worden: de stroom in de motor is niet meer beperkt door de zelfinduktie van de statorwikkeling maar enkel beperkt door de weerstand van de spoelen.

Als je de spanning aansluit, dan merk je dat het zeer moeilijk wordt om de motor te verdraaien, maar in tegenstelling met een synchrone motor blokkeert de motor niet in een bepaalde positie. De remkracht stijgt lineair met de rotatiesnelheid (en met de aangelegde gelijkspanning).

Er wordt van deze mogelijkheid gebruik gemaakt om een asynchrome motor te remmen. De remkracht is gradueel en proportioneel met de stroom, en dus met de aangelegde gelijkspanning. Er is geen mechanische slijtage (remblokjes), deze remmethode werd bijvoorbeeld ook toegepast in bepaalde vrachtwagens.

Als er een wisselspanning aangelegd wordt (draaiveld), dan wordt de remkracht een drijfkracht.

Motorschakelaar

De maximale stroom wordt éénmaal ingesteld (hier tussen 10 en 16A). Indien het starten te moeizaam gebeurt en de maximale stroom gedurende meerdere seconden overschreden wordt, dan werkt de thermische zekering. Er is ook een magnetische uitschakeling bij kortsluiting (directe uitschakeling bij een stroom van 192A).

Rekenschijf voor inductiemotoren

Men merkt ook dat de motoren die sneller draaien (3000 toeren (in feite een beetje minder, want het zijn asynchrone motoren) een wat hoger rendement hebben dan trager draaiende motoren (met twee, drie of meervoudige polen). Een snelheid van 3000 toeren is de maximale snelheid die men met een asynchrone motor kan bekomen.

Maar zelfs met een lager rendement is een trager draaiende motor vaak te verkiezen boven een sneldraaiende motor, want de gearbox veroorzaakt een vermogensverlies. Maar door de gearbox kan men een hoger startkoppel bekomen: naargelang de omstandigheden zal de ene of de andere oplossing de beste zijn.

Om een gelijkmatige koppel te hebben die soepel overgaat van de ene pool op de andere bulgaar gebruikt men verdeelde wikkelingen (enroulements répartis).