Motor met sleepringen en Scherbiusmotor om een steenkoolmijnventilator aan te drijven

Scherbius motoren

Bij een asynchrone motor is de rotor een kortgesloten secundaire wikkeling van een transformator. Bij een zware belasting stijgt de slip, en dus ook de stroom door de rotorwikkeling (kooianker), daarom dat de rotor heet wordt als de motor zwaar belast wordt.

De aanloopstroom van een asynchrone motor is zeer hoog (kortgesloten secundair), daarom dat men bij sleepringankermotoren externe weerstanden gebruikt bij het starten van de motor. Het vermogen dat in de weerstanden gedissipeerd wordt is echter verloren vermogen.

Om de verliezen in de weerstand te reduceren kan men die ook vervangen door een extra motor. De rotorspanning stijgt met de slip (en dus ook de belasting), het zou dus ideaal zijn om deze spanning te gebruiken om een extra motor aan te drijven.

De extra motor (Scherbiusmotor) is aangesloten op dezelfde as als de sleepringankermotor. De scherbiusmotor bestaat niet als zelfstandig motor, maar altijd als secundaire motor van een sleepringankermotor.

Als de belasting hoger wordt, dan stijgt de slip van een inductiemotor. Als de slip hoger wordt, stijgt ook de stroom door het anker. Er wordt een hogere stroom afgetapt aan de sleepringen. De secundaire motor krijgt daardoor een hogere spanning, waardoor de motorsnelheid stabiel wordt gehouden ongeacht de belasting.

De eerste foto toont een inductiemotor met sleepringen, gevolgd door een scherbiusmotor. De gecombineerde motor drijft een ventilator van een steenkoolmijn aan (vermogen 440kW).

Door de bekrachtiging van de scherbiusmotor te wijzigen (door middel van een kleine regelbare transfo) kan men het toerental van de installatie regelen.

Tegenwoordig wordt het principe van Scherbius nog steeds toegepast, maar nu om het vermogen dat verloren gaat terug op het net te steken. Dit wordt gedaan met zware motoren die op lage en middelbare snelheid moeten draaien. Als een belaste asynchrone motor op een lagere snelheid moet draaien, dan is er meer slip, en dus ook meer verlies. In de schakeling worden de thyristoren tegenwoordig vervangen door IGBT (insulated gate bipolar transistor).

Men kan het toerental van de motor regelen door minder of meer vermogen terug naar het net te sturen. Het vermogen dat naar het net gestuurd wordt komt overeen met het vermogen dat niet omgezet werd in mechanische kracht.

Een sleepringankermotor volgens het scherbius principe is een betere alternatief op de frekwentieregelaar als het toerental voor de motor vaak gewijzigd moet worden. Bij een frekwentieregelaar gaat het slipvermogen verleren (en die is best groot als de motor op een lage snelheid moet werken). Vanwege de complexiteit van de installatie wordt het scherbius principe echter enkel toegepazst bij grote industrie motoren

Tegenwoordig gebruikt men liever een gewone kortsluitankermotor met frekwentieregelaar waarbij men de motorparameters kan instellen in de regelaar zelf. Voor hoge vermogens gebruikt men een synchrone motor of een motor met variabele reluctantie. Enkel bij de grote installaties waar ook het toerental gedurende een lange tijd verlaagd moet worden gebruikt men een sleepringankermotor met recuperatie volgens het Scherbiusprincipe.